Бесступенчатая трансмиссия толкающего ремня с независимым регулированием радиусов
Блок силового агрегата/системы передачи/передачи

Блок бесступенчатой трансмиссии реализует бесступенчатую ременную трансмиссию (CVT) с независимым управлением радиусами. Используйте блок для проектирования системы управления, согласования силового агрегата и исследований экономии топлива. Блок можно настроить для внутреннего или внешнего управления:
Внутренний - Запрос направления ввода и отношения шкивов
Внешний - Запросы на направление ввода и перемещение шкива
В таблице суммированы кинематические, скоростные и динамические расчеты шкива, выполненные блоком бесступенчатой передачи.
| Вычисление | Кинематика шкива | Обратное и конечное снижение скорости | Динамика |
|---|---|---|---|
| Окончательное соотношение угловых скоростей | ✓ | ✓ | ✓ |
| Крутящий момент ремня, приложенный к вторичному и первичному шкивам | ✓ | ||
| Крутящий момент, приложенный к вторичному и первичному шкивам | ✓ | ||
| Угловая скорость вторичного и первичного шкивов | ✓ | ✓ | ✓ |
| Геометрия ремня и шкива | ✓ | ||
| Линейная скорость ремня | ✓ | ||
| Угол обертывания на вторичном и первичном шкиве | ✓ | ||
| Радиусы первичного и вторичного шкивов | ✓ |
На рисунке показан вариатор CVT с двумя конфигурациями. В первой конфигурации, которая иллюстрирует снижение скорости, вариатор настроен на уменьшение радиуса первичного шкива и увеличение радиуса вторичного шкива. Во второй конфигурации, которая иллюстрирует сверхдвижение, вариатор настроен на увеличение радиуса первичного шкива и уменьшение радиуса вторичного шкива.

Используя физические размеры системы, блок вычисляет первичное и вторичное положения вариатора, которые удовлетворяют запросу отношения шкивов.
Рисунок и уравнения суммируют геометрические зависимости.

rpri, startwedge) xsec =
Уравнения используют эти переменные.
| ratiorequest | Запрос передаточного числа шкива |
| ratiocommand | Команда передаточного числа шкива, основанная на запросе и физических ограничениях |
| rgap | Расстояние между шкивами вариатора |
| Cdist | Расстояние между центрами шкива вариатора |
| rpmax | Максимальный радиус первичного шкива вариатора |
| rsmax | Максимальный радиус вторичного шкива вариатора |
| rpmin | Минимальный радиус первичного шкива вариатора |
| rsmin | Минимальный радиус вторичного шкива вариатора |
| ro | Исходные радиусы шкива с передаточным числом |
| Ло | Начальная длина ремня, полученная из спецификации вариатора |
| xpri | Смещение первичного шкива вариатора, вызванное запросом контроллера |
| xsec | Вторичное перемещение шкива вариатора, вызванное запросом контроллера |
| rpri | Радиус первичного шкива вариатора, полученный в результате запроса контроллера |
| rsec | Вторичный радиус шкива вариатора, полученный в результате запроса контроллера |
| Θwedge | Угол клина вариатора |
| Φ | Угол наклона ремня к точке контакта шкива |
| L | Длина ремня, обусловленная положением вариатора |
Входной вал CVT соединен с планетарной передачей, которая приводит в действие первичный шкив. Направление переключения определяет инерцию, эффективность и передаточное отношение входной передачи. Направление сдвига является отфильтрованным командным направлением:
1startss + 1
Для движения вперед (1):
Для обратного движения (− 1):
Передаточное число и КПД определяют частоту вращения и крутящий момент входного приводного вала, приложенные к первичному шкиву:
Блок уменьшает вторичную скорость шкива и прикладывает крутящий момент, используя фиксированное передаточное отношение.
Конечное передаточное число, без проскальзывания, задается:
NiNorsecrpri
Уравнения используют эти переменные.
| Ni | Входное планетарное передаточное число |
| Директор | Команда направления CVT |
| Dirshift | Направление, используемое для определения планетарной инерции, эффективности и соотношения |
| τs | Постоянная времени сдвига направления |
| startfwd, startrev | Эффективность передачи вперед и назад соответственно |
| Jfwd, Джрев | Инерция прямой и обратной передач соответственно |
| Нрев | Передаточное число заднего хода |
| Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам соответственно |
| Ti | Крутящий момент входного приводного вала |
| starti, starto | Скорость входного и выходного приводных валов соответственно |
| startpri, λ sec | Скорость первичного и вторичного шкивов соответственно |
| Nfinal | Общее безпроскальзывающее передаточное число |
Максимальный крутящий момент, который может передавать CVT, зависит от трения между шкивами и ремнем. В соответствии с прогнозом предела фрикционного привода металлического клинового ремня трение крутящего момента определяется как:
ϑwedge)
Без макропроскальзывания тангенциальное ускорение шкива принимается равным ускорению ремня. Как только крутящий момент достигает предела статического трения, ремень начинает скользить, и ускорение шкива и ремня независимы. Во время скольжения крутящий момент, передаваемый ремнем, является функцией коэффициента кинетического трения. Во время перехода от условий скольжения к условиям отсутствия скольжения скорости ремня и тангенциального шкива равны.
Блок реализует эти уравнения для четырех различных условий проскальзывания.
| Состояние | Уравнения |
|---|---|
|
Проскальзывания ремня как на вторичных, так и на первичных шкивах |
ω˙pri=Tapp_pri-TBoP_pri-bpriωpriJsecω˙sec=Tapp_sec-TBoP_sec-bsecωsecmbv˙b=TBoP_prirpri+TBoP_secrsec-bbvbrpriωpri≠vbrsecωsec≠vb
|
|
Ремень скользит только на основном шкиве |
sec | < Tfric (rsec, мкстатический)
|
|
Ремень скользит только на вторичном шкиве |
| < Tfric (rpri, мкстатический)
|
|
Ремень не скользит |
TBoP oP sec _ sec < |
|
|
Направление проскальзывания |
vb − 1rsecü sec < vb
|
Уравнения используют эти переменные.
| TBoP_pri, TBoP_sec | Крутящий момент ремня, действующий на первичный и вторичный шкивы соответственно |
| Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам соответственно |
| Джпри, Джсек | Инерции вращения первичного и вторичного шкивов соответственно |
| bpri, bsec | Первичное и вторичное вращательное вязкое демпфирование шкива соответственно |
| Факс | Усилие зажима шкива |
| μ | Коэффициент трения |
| мккин, мкстатик | Коэффициент кинетического и статического трения |
| vb, ab | Линейная скорость и ускорение ремня соответственно |
| mb | Общая масса ремня |
| rpri, rsec | Радиусы первичного и вторичного шкивов соответственно |
| Φwrap | Угол обертывания ремня до точки контакта шкива |
| Φwrap_pri, Φwrap_sec | Углы обертывания первичного и вторичного шкивов соответственно |
Для учета мощности блок реализует эти уравнения.
| Сигнал шины | Описание | Переменная | Уравнения | ||
|---|---|---|---|---|---|
|
|
| Мощность двигателя | Пенг | |
PwrDiffrntl | Дифференциальная мощность | Pdiff | |||
|
| PwrBltLoss | Потеря мощности проскальзывания ремня | Pbltloss | ω˙priωpri+Jsecω˙secωsec+mbv˙bvb+bpriωpri2+bsecωsec2+bbvb2−Tapppriωpri−Tappsecωsec | |
PwrGearInLoss | Механическая потеря мощности планетарной передачи на входе | Pgrinloss | priü pri | | ||
PwrGearOutLoss | Потеря механической мощности выходного редуктора | Pgroutloss | |||
PwrDampLoss | Механические потери демпфирования | Pdamploss | |||
|
| PwrStoredTrans | Изменение скорости вращательной кинетической энергии | Pstr | ω˙priωpri+Jsecω˙secωsec+mbv˙bvb | |
Уравнения используют эти переменные.
| Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам соответственно |
| Ти, До | Крутящий момент входного и выходного приводных валов соответственно |
| Джпри, Джсек | Инерции вращения первичного и вторичного шкивов соответственно |
| bpri, bsec | Первичное и вторичное вращательное вязкое демпфирование шкива соответственно |
| startpri, λ sec | Скорость первичного и вторичного шкивов соответственно |
| starti, starto | Скорость входного и выходного приводных валов соответственно |
| vb, ab | Линейная скорость и ускорение ремня соответственно |
| rpri, rsec | Радиусы первичного и вторичного шкивов соответственно |
[1] Амбекар, Ашок Г. Механизм и теория машин. Нью-Дели: Прентис-Холл Индии, 2007.
[2] Бонсен, В. Оптимизация эффективности CVT с толкающим ремнем посредством управления проскальзыванием вариатора. Доктор философии. Дипломная работа. Эйндховенский технологический университет, 2006 год.
[3] CVT Как это работает. CVT New Zealand 2010 Ltd, 10 февраля 2011 года. Веб. 25 апреля 2016.
[4] Клаассен, Т. В. Г. Л. Эмпакт CVT: Динамика и управление электромеханически приводимым CVT. Доктор философии. Дипломная работа. Эйндховенский технологический университет, 2007 год.
[5] Сакагами, К. Предсказание предела фрикционного привода металлического клинового ремня. Warrendale, PA: SAE International Journal of Engines 8 (3): 1408-1416, 2015.