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行星锥盘无级变速机中碟簧的参数应该如何确定 ?

发布者:厦门力常弹簧有限公司  发布时间:2019-08-01 21:33
 厦门力常弹簧有限公司在本文分析碟簧特性曲线的基础上,确定行星锥盘无级变速机中碟簧的参数,其结果可使行星锥盘无级变速机的性能得到好的效果。

目前国内生产的行星锥盘无级变速机中的碟簧,一般采用国标,GB1972-80系列三,即碟

  簧外径 D与碟簧厚度t之 比 D/t≈40,内锥高度h0与厚度t之比h0/t≈1.3,采用这种碟簧的原因是市场上易采购,但很少有人考虑碟簧参数对行星锥盘无级变速机性能的影响,因此本文对此进行分析讨论。

  1.碟形弹簧的特性曲线

行星锥盘无级变速机中碟簧参数的确定

  当碟簧的材料、内径d,外径D和厚度t一定时,碟簧所承受的载荷P与变形量的特性曲线如图1所示,图中横坐标为单片碟簧的变形量f与板厚t之比f/t。由图可知,碟簧的内锥高度h0

  与板厚t之比h0/t对特性曲线有很大的影响。其特点为:

  (1)h0/t<0.5时,当f/t

  ( 2 ) 0.5< h0/t<根号2时,特性曲线呈非线性曲线,碟簧被压平之前刚度随变形增加而减小,随后刚度不断增大。

  (3)h0/t=根号2时,特性曲线在压平点附近有一段为水平线,即碟簧刚度为零,工程上通常把h0/t在根号2左右的碟簧称为零刚度碟簧,或恒力碟簧。

  (4)根号2< h0/t时,当载荷增大到一定数值时,出现负刚度区域,在此区域内,载荷减小而变形增大,这时碟簧的锥形会突然翻过来。欲恢复原来形状,须加上方向相反的载荷。

  (5)在f/t较小时,h/t愈小的碟簧,其平均刚度愈小。

  2.变速机中的碟簧参数选择

  国内生产的行星锥盘无级变速机上所采用的碟簧,一般选用GB1972-80系列三;例如2.2kW的行星锥盘无级变速机中的碟簧参数是D =112mm,d=55.8mm,t=3mm,h0=3.9mm;其特性曲线如图2的曲线 1所示,由于厚度t较大,碟簧的刚度大。根据文献〔2〕〔3〕计算的结果列于表1中。

行星锥盘无级变速机中碟簧参数的确定

  由表1可知,因碟簧刚度大,在传动比i=1.42时,碟簧中的实际压力,按传递转矩所需的碟簧压力大了许多,不必要地使行星轮与太阳轮间接触应力aH增大 ,从而油膜变薄 ,传动效率降低,温升增大。

  根据文献(2)和上例可知 ,行星锥盘无级变速机在传动比最大时,所需的碟簧压力为最大 ,令为F0max;这时图3 中的r’c为最大,碟簧的压缩量最小,故碟簧 的初 压力F0=F0max。在变速过程中,所需的碟簧压力随传动比的变小而减少;由图3可知 ,这时碟簧的压缩反而增加 ,因此根据上节介绍的特性曲线似乎应当选用图1中的h0/t>根号2的碟簧,但这种碟簧的工作情况不稳定,会突然倒翻起来,不能采用。h0/t=根号2的碟簧,其特性曲线有一段为零刚度,即在变形过程中压力不再增大,似乎较为理想。但其水平线在压平点附近,变速机所用碟簧的变形量达不到该处 (图2中曲线2 )。根据上节中特性曲线可知 ,当碟簧的外径D、内径d,厚度t一定时, h0/t愈小碟簧的初始刚度愈小,因此我们在2.2kW的行星锥盘无级变速机中,采用了D=112mm,d=55.8,t=2.5,h0/t=1.3的碟簧,其特性曲线如图2中曲线3所示。其最大压力较曲线2小。如取t=2.4,h0/t=1.41,其性能更好。现把以上 3种碟簧按文献〔2〕和(3〕计算的结果列于表2中。

行星锥盘无级变速机中碟簧参数的确定

行星锥盘无级变速机中碟簧参数的确定
由表2可知,这3种碟簧对接触应力αH的影响不大,远比表1中的αH小。但考虑到板厚的公差、制造公差,恒力碟簧在串联迭置时,其中一个或几个可能在某一位置锥形突然翻过来,因此还是采用图2 中的3号弹簧较为妥善。

  3.结束语

  根据以上的分析可知,目前行星锥盘无级变速机中采用标准的碟簧,将使碟簧压力过大,不必要地使行星轮与太 阳轮间接触应力αH增大,从而使油膜变薄,传动效率降低,温升增高。

  如对碟簧参数适当调整,则可显著地改善行星锥盘无级变速机的性能。