Исследование влияния микропрофиля фрикционных элементов вариатора на коэффициент трения
в зоне контакта и коэффициент полезного действия передачи 

Александра Александровна Генералова, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры транспортных машин, Пензенский государственный  университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), generalova_aa@mail.ru
Зверовщиков Александр Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологий и оборудования машиностроения,  Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), azwer@mail.ru
Артем Анатольевич Никулин, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), artem.nikulin2003@yandex.ru

Актуальность и цели. Современные требования к легковым автомобилям включают в себя ряд основных направлений: эффективное использование энергии, повышение экологических показателей, улучшение эксплуатационных характеристик. Применение вариаторных коробок передач позволило значительно повысить энергоэффективность и экологические показатели автомобиля за счет оптимальной работы двигателя. Но недостатком вариаторов по сравнению с механическими коробками передач по-прежнему является недостаточный коэффициент полезного действия, что не позволяет конкурировать с «механикой» из-за низких эксплуатационных характеристик. Так как вариатор является фрикционным механизмом, способом повышения эффективности его работы является изменение коэффициента трения в фрикционных парах. Одним из вариантов такой модернизации является создание регулярного микропрофиля на поверхности фрикционных шкивов, а именно волнистости. Фактические пятна контакта, образованные волнистостью, обеспечивают достаточное тяговое усилие вариаторной передачи и минимизируют потери мощности. Объектом исследования являются взаимосвязи между мощностными показателями и качеством поверхностного слоя фрикционных элементов бесступенчатой трансмиссии. Предмет исследования – адекватная оценка и обеспечение мощностных параметров бесступенчатой трансмиссии путем обеспечения параметров качества поверхности ведущего шкива вариатора. Цель исследования – разработка методики для обеспечения мощностных показателей вариаторной трансмиссии путем создания волнистого микропрофиля, основанной на механике контактного взаимодействия. Материалы и методы. Проводимые теоретические и экспериментальные исследования базируются на изучении литературы, проведенных исследованиях и опыте практикующих технологов. Результаты. Проанализирована эмпирическая зависимость прогнозирования коэффициента трения при нормальном износе в зависимости от параметров качества поверхностей. Показано, что параметры волнистости поверхности оказывают большее влияние на коэффициент трения и, как следствие, тяговую способность передачи во фрикционном взаимодействии деталей, чем параметры шероховатости. Предложены аналитические зависимости определения мощности на выходном валу вариатора и коэффициента полезного действия вариатора в зависимости от высотного параметра волнистости. Выводы. На основании проведенных исследований и экспериментов предложена математическая модель для обеспечения мощностных параметров вариаторов путем формирования высотного показателя волнистости. Это позволит прогнозировать и обеспечивать коэффициент трения фрикционной пары на стадии опытно-конструкторских работ и составления технологического процесса обработки деталей.  

Ключевые слова

волнистость, вариатор, шкив, поверхность, волнограмма, коэффициент трения, пятно контакта, коэффициент полезного действия

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Генералова А. А., Зверовщиков А. Е., Никулин А. А. Исследование влияния микропрофиля фрикционных элементов вариатора на коэффициент трения в зоне контакта и коэффициент полезного действия передачи // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2023. № 3. С. 154–172. doi: 10.21685/2072-3059-2023-3-12