نام پژوهشگر: امیر بهروزی راد

تجزیه و تحلیل یک سیستم تغییر دور پیوسته ساچمه ای
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه زنجان - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  امیر بهروزی راد   هاشم غریبلو

cvt ها امروزه در صنایع اتومبیل سازی از جایگاه به خصوصی برخوردارند. یک سیستم انتقال قدرت پیوسته (cvt) سیستمی است که به کاربر این اجازه را می دهد تا سرعت زاویه ی بین ورودی و خروجی را از یک مقدار مثبت به مقداری دیگر به طور یکپارچه تغییر دهد. لئوناردو داوینچی طرح اولین cvt را در سال 1490 ارائه کرد. و یک شرکت خودروسازی آلمانی به نام daf این سیستم را در سال 1958 برروی خودروی خود به نام daf600 تعبیه کرد. ولی موفق نبود، چرا که به دلیل وجود محدودیت های ساختی تنها توانستند سیستم انتقال قدرتی متناسب با موتور با قدرت 100 اسب بخار بسازند. cvtهای اصلاح شده که قادر به انتقال قدرت موتورهای قوی تری بودن در اواخر دهه 90 وارد بازار شدند. این گونه سیستم های انتقال قدرت را می توان در برخی از مدل های آئودی a4، جیپ compass and patriot، خودروی هیبریدی فورد، مینی ماینر bmw، بنز کلاس b، خودروهای هیبریدی هوندا، میتسوبیشی لنسرها و حتی در برخی خودروهای هیبریدی تویوتا مثل camry و highlander مشاهده کرد. برخلاف سیستم های انتقال قدرت متداول، در این سیستم انتخاب نسبت تبدیل محدود به چند نسبت ثابت نیست. یک سیستم انتقال قدرت نامحدود (ivt)، مثل ivt های ساچمه ای، نوع خاصی از cvt هستند که علاوه بر نسبت تبدیل های مثبت، نسبت تبدیل صفر را نیز ایجاد می کنند و معمولا از آنها به دنده خنثی یاد می شود.[1] شاید بتوان سیستم انتقال قدرت اتومبیل را مناسب ترین مکان برای مشاهده چگونگی تأثیر پیشرفت cvt ها در عملکرد ماشین ها دانست. در این قبیل وسایل cvt به موتور خودرو این اجازه را می دهد تا همواره با بهترین و بالاترین راندمان کاری خود عمل کند، بدون اینکه به سرعتی که خودرو در آن حرکت می کند وابسته باشد. ازاین رو، به این طریق کاهش 10 درصدی مصرف سوخت امکان پذیر می شود. همانطور که پیش تر ذکر شد، کارهای فراوانی در زمینه سیستم های انتقال قدرت پیوسته انجام شده است. به طور کلی، می توان سیستم های انتقال قدرت را به 4 دسته مختلف تقسیم بندی کرد: تسمه ای، هیدرواستاتیکی، مکانیزمی و اصطکاکی. 1. cvt تسمه ای: این سیستم از یک جفت پولیv شکل ساخته می شود به گونه ای که نصف پولی می تواند برای تغییر نسبت دنده به صورت محوری حرکت کند. یک تسمه متصل کننده که پولی ها را به حرکت در می آورد توان را بین پولی محرک و متحرک منتقل می کند (شکل 1). شکل 1- cvt نوع تسمه ای 2. سیستم انتقال قدرت هیدرواستاتیکی: این نوع از cvt با استفاده از پمپ های جابه جایی متغیر جریان سیال را به موتورهای هیدرواستاتیک تغییر می دهد. در این نوع انتقال، حرکت دورانی موتور نقش موتور هیدرواستاتیک را در سمت محرک ایفا می کند. پمپ حرکت دورانی را به جریان سیال تبدیل می کند. و سپس یک موتور هیدرواستاتیک دیگر در طرف محرک جریان را به حرکت دورانی بازمی گرداند. شکل 2- cvt نوع هیدرواستاتیک 3. سیستم انتقال قدرت مکانیزمی: سیستم انتقال مکانیزمی نوع دیگری از سیستم های انتقال قدرت مکانیکی محسوب می شود. تمام cvtهای مکانیزمی حرکت دورانی ورودی را به دو یا تعداد بیشتری حرکت قابل تنظیم تبدیل می کنند. سپس با استفاده از چندین کلاج یک طرفه، این حرکت ها دوباره به حرکت های دورانی تبدیل شده و در این مسیر، نسبت سرعت های زاویه ای ورودی و خروجی تنظیم می شود (شکل 3). شکل 3: سیستم انتقال قدرت مکانیزمی 4. سیستم انتقال قدرت اصطکاکی: تنها مشخصه شناسایی آنها چگونگی انتقال قدرت در آنهاست که توسط غلتک-های تماسی صورت می پذیرد. همانطور که برای هر شخصی قابل تصور است، موفقیت در عملکرد آنها، به میزان زیادی به طراحی دقیق و مناسب هندسه مسیر تماس و سینماتیک ها وابسته است (شکل 4). از معمول ترین و موفق ترین انواع اصطکاکی می توان از: سیستم های انتقال دور پیوسته ساچمه ای (cvp)، تغییر دهنده های کپ و سیستم های پیوسته میلنر نام برد. 4-1) تغییر دهنده کپ (kopp) و سیستم انتقال قدرت میلنر(milner): هر دو این دو سیستم ها برای انتقال قدرت بین دیسک های ورودی و خروجی به جای استفاده از غلتک از ساچمه های سیاره ای استفاده می کنند. با این تفاوت که در تغییر دهنده کپ ساچمه را برای تغییر سرعت جابه جا می کنیم ولی در میلنر این عمل توسط حرکت محور صفحات صورت می پذیرد. 4-2) سیستم انتقال دور پیوسته ساچمه ای: با نگاهی دقیق تر به سیستم انتقال قدرت ساچمه ای در می یابیم که عضوهای اصلی این سیستم نیز مانند سیستم انتقال قدرت سیاره ای معمول بوده که یک رینگ به آن اضافه می شود: • رینگ 1 • یک حامل با چرخ دنده های سیاره ای • یک چرخ دنده خورشیدی مرکزی • رینگ 2 به طور مشابه با سیستم انتقال قدرت سیاره ای معمولی در سیستم ساچمه ای نیز با انتخاب اینکه کدام اعضا ورودی،خروجی و یا ثابت نگهداشته شوند، نسبت تبدیل های مختلف حاصل می شود. تفاوت اصلی این دو نوع در این است که، از آنجایی که نوع ساچمه ای چهار عضو اصلی دارد، یک عضو باید آزادانه دوران کند. به عنوان مثال در یک cvp استاندارد، حامل ثابت نگهداشته شده، خورشید آزادانه می گردد و رینگ های 1 و 2 ورودی و خروجی در نظر گرفته می شوند. ولی اگر، رینگ 1 ثابت نگهداشته شود، خورشیدی مجدد آزادانه بگردد، حامل به عنوان ورودی در نظر گرفته شود و رینگ 2 خروجی باشد، یک سیستم تغییر دهنده نامحدود ivt حاصل می شود. که در آن ورودی می چرخد ولی خروجی ثابت می ماند. شکل 4- ivt ساچمه ای در حالت کلی، بوسیله سیستم انتقال قدرت ساچمه ای می توان به 10 ترکیب، و در صورت جفت شدن با یک سیستم سیاره ای معمول به 300 ترکیب مختلف در رابطه بین ورودی و خروجی دست یافت. این تطبیق پذیری، در بین سیستم های cvt و ivt بی همتا است. پایان نامه در راستای تجزیه و تحلیل یکی از سیستم های انتقال قدرت اصطکاکی است که پس از بررسی بیشتر مشخص خواهد شد.