Толкающий ремень, бесступенчатая коробка передач с независимым управлением по радиусам
Блок-набор силовых агрегатов/трансмиссия/системы трансмиссии
Блок Continuously Variable Transmission реализует ремень с непрерывной переменной передачей (CVT) с независимым управлением радиусами. Используйте блок для разработки системы управления, согласования силовых агрегатов и исследований экономии топлива. Можно сконфигурировать блок для внутреннего или внешнего управления:
Внутренний - Входное направление и запросы отношения шкивов
Внешний - Входное направление и запросы на перемещение шкива
В таблице представлены кинематические, скоростные и динамические вычисления шкива, выполненные блоком Continuously Variable Transmission.
Вычисление | Кинематика шкива | Обратное и окончательное снижение скорости | Динамика |
---|---|---|---|
Конечное отношение угловой скорости | ✓ | ✓ | ✓ |
Крутящий момент ремня, приложенный к вторичному и первичному шкивам | ✓ | ||
Крутящий момент, приложенный к вторичному и первичному шкивам | ✓ | ||
Скорость вращения вторичного и первичного шкивов | ✓ | ✓ | ✓ |
Геометрия ремня и шкива | ✓ | ||
Линейная скорость ремня | ✓ | ||
Перенос на вторичном и первичном шкивах | ✓ | ||
Радиусы первичного и вторичного шкивов | ✓ |
Рисунок показывает вариатор CVT с двумя строениями. В первом строении, которая иллюстрирует снижение скорости, вариатор устанавливается таким образом, чтобы уменьшить радиус первичного шкива и увеличить радиус вторичного шкива. Во втором строении, которая иллюстрирует переопределение, вариатор должен увеличить радиус первичного шкива и уменьшить радиус вторичного шкива.
Используя физические размерности системы, блок вычисляет основные и вторичные положения вариатора, которые удовлетворяют запросу соотношения шкивов.
Рисунок и уравнения суммируют геометрические зависимости.
В уравнениях используются эти переменные.
ratiorequest | Запрос передаточного числа шкива |
ratiocommand | Команда передаточного числа шкива, основанная на запросе и физических ограничениях |
rgap | Расстояние зазора между шкивами вариатора |
Cdist | Расстояние между центрами шкивов 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 шкивов с передаточным отношением |
Lo | Начальная длина ремня, полученная из спецификации вариатора |
xpri | Перемещение основного шкива вариатора, в результате запроса контроллера |
xsec | Перемещение вторичного шкива вариатора, вызванное запросом контроллера |
rpri | Радиус первичного шкива вариатора, полученный из запроса контроллера |
rsec | Радиус вторичного шкива вариатора, полученный из запроса контроллера |
Θwedge | Угол клина вариатора |
Φ | Угол контакта ремня к точке контакта шкива |
L | Длина ремня, вытекающая из положения вариатора |
Входной вал CVT соединяется с планетарной передачей, которая управляет основным шкивом. Направление сдвига определяет инерцию входа передачи, эффективность и передаточное отношение. Направление сдвига является отфильтрованным командным направлением:
Для прямого движения ():
Для обратного движения ():
Передаточное отношение и эффективность определяют скорость и крутящий момент входного вала, приложенные к первичному шкиву:
Блок уменьшает скорость вторичного шкива и прикладывает крутящий момент с помощью фиксированного передаточного числа.
Конечное передаточное число без скольжения определяется:
В уравнениях используются эти переменные.
Ni | Входное планетарное передаточное отношение |
Dir | Команда направления CVT |
Dirshift | Направление, используемое для определения инерции планеты, эффективности и отношения |
τs | Время сдвига направления константа |
ηfwd, ηrev | Передняя и задняя эффективность, соответственно |
Jfwd, Jrev | Инерция прямой и обратной передач, соответственно |
Nrev | Передаточное число заднего хода |
Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам, соответственно |
Ti | Входной крутящий момент на валу |
ωi, ωo | Вход и выходного привода вала, соответственно |
ωpri, ωsec | Скорость первичного и вторичного шкивов, соответственно |
Nfinal | Общее безскальзывающее передаточное число |
Максимальный крутящий момент, который может передать CVT, зависит от трения между шкивами и ремнем. Согласно Предсказанию Предела Привода Трения Металлического V-образного Ремня, трение крутящего момента определяется как:
Без макроскольжения тангенциальное ускорение шкива принято равным ускорению ремня. Когда крутящий момент достигает статического предела трения, ремень начинает скользить, и ускорение шкива и ремня является независимым. Во время скольжения крутящий момент, передаваемый ремнем, является функцией от кинетического коэффициента трения. Во время перехода от скольжения к нескользящим условиям скорости ремня и тангенциального шкива равны.
Блок реализует эти уравнения для четырех различных условий скольжения.
Состояние | Уравнения |
---|---|
Скольжения ремня как на вторичном, так и на первичном шкивах |
|
Скольжения ремня только на основном шкиве |
|
Скольжения ремня только на вторичном шкиве |
|
Ремень не скользит |
|
Направление скольжения |
|
В уравнениях используются эти переменные.
TBoP_pri, TBoP_sec | Крутящий момент ремня, действующий на основной и вторичный шкивы, соответственно |
Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам, соответственно |
Jpri, Jsec | Инерция вращения первичного и вторичного шкивов, соответственно |
bpri, bsec | Первичное и вторичное вращательное вязкое демпфирование шкива, соответственно |
Fax | Сила прижима шкива |
μ | Коэффициент трения |
μkin, μstatic | Коэффициент кинетического и статического трения |
vb, аb | Линейная скорость и ускорение ремня, соответственно |
mb | Общая масса ремня |
rpri, rsec | Радиусы первичного и вторичного шкивов, соответственно |
Φwrap | Перенос угла ремня к контактной точке шкива |
Φwrap_pri, Φwrap_sec | Переносы первичного и вторичного шкивов, соответственно |
Для учета степени, блок реализует эти уравнения.
Сигнал шины | Описание | Переменная | Уравнения | ||
---|---|---|---|---|---|
|
|
| Степень Engine | Peng | |
PwrDiffrntl | Дифференциальная степень | Pdiff | |||
| PwrBltLoss | Потери степени при скольжении ремня | Pbltloss | ||
PwrGearInLoss | Входная планетарная передача механических потерь степени | Pgrinloss | |||
PwrGearOutLoss | Механические потери мощности при снижении выходной степени | Pgroutloss | |||
PwrDampLoss | Механические потери демпфирования | Pdamploss | |||
| PwrStoredTrans | Изменение скорости во вращательной кинетической энергии | Pstr |
В уравнениях используются эти переменные.
Tapp_pri, Tapp_sec | Крутящий момент, приложенный к первичному и вторичному шкивам, соответственно |
Ti, To | Входной и выходной крутящий момент на валу, соответственно |
Jpri, Jsec | Инерция вращения первичного и вторичного шкивов, соответственно |
bpri, bsec | Первичное и вторичное вращательное вязкое демпфирование шкива, соответственно |
ωpri, ωsec | Скорость первичного и вторичного шкивов, соответственно |
ωi, ωo | Вход и выходного привода вала, соответственно |
vb, аb | Линейная скорость и ускорение ремня, соответственно |
rpri, rsec | Радиусы первичного и вторичного шкивов, соответственно |
[1] Амбекар, Ашок Г. Механизм и теория машин. Нью-Дели: Prentice-Hall of India, 2007.
[2] Bonsen, B. Оптимизация Эффективности нажимного ремня с помощью управления скольжением вариатора. Доктор философии. Дипломная работа. Эйндховенский технологический университет, 2006 год.
[3] CVT Как это работает. CVT New Zealand 2010 Ltd, 10 Feb. 2011. Веб. 25 апреля 2016.
[4] Клаассен, Т. В. Г. 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 V-образного ремня. Warrendale, PA: SAE International Journal of Engines 8 (3): 1408-1416, 2015.