Как работает вариатор на скутере
Перейти к содержимому

Как работает вариатор на скутере

  • автор:

Вариатор скутера: устройство, принцип работы и способы повышения ресурса

Вариатор скутера: устройство, принцип работы и способы повышения ресурса

Вариатор скутера представляет собой вид трансмиссии, позволяющий изменять скорость перемещения транспортного средства без переключения «передач».

Вариатор состоит из двух шкивов, каждый из которых включает пару конических дисков, расположенных на оси. Один шкив (ведущий) соединяется с двигателем, второй передает вращение колесам.

Между щеками вариатора натягивается замкнутый клиновидный ремень, который может перемещаться от внешнего диаметра шкива к внутреннему, причем такое движение осуществляется синхронно – если диски одного шкива сжимаются, то щеки второго раздвигаются.

Каждый шкив имеет один зафиксированный диск и один подвижный.

Перемещение незафиксированного диска на каждом шкиве осуществляется по разному принципу. Диски ведущего шкива раздвигаются за счет роликов, ведомого – посредством работы пружины.

Ролики вариатора

Наружная сторона подвижного диска ведущего шкива имеет дорожки, в которых установлены ролики.

Ролики вариатора в дорожках

Рис. 1. Ролики вариатора на дорожках

Они изменяют свое положение под действием центробежной силы, выполняя функцию груза. При увеличении центробежной силы ролики перемещаются по дорожкам на внешний диаметр диска, тем самым отодвигая его от центра оси и двигая ремень на больший радиус.

К вопросу подбора веса грузов и их замены в случае истирания необходимо подходить очень серьезно, так как от этого зависит скорость скутера.

Слишком тяжелые ролики будут выталкивать ремень на внешний радиус диска даже на небольших оборотах, а ролики маленько веса не смогут этого сделать даже на повышенных оборотах.

Износ вариатора и способы увеличения ресурса

Вопреки распространенному мнению, вариатор является достаточно надежной трансмиссией. Однако для увеличения его ресурса и обеспечения стабильной работы необходимо соблюдать правила его обслуживания и эксплуатации.

Вариатор не предназначен для работы в экстремальных режимах с быстрой сменой скорости, ездой по бездорожью.

Наиболее распространенной причиной выхода вариатора из строя является износ его сопряженных компонентов, таких как ролики и контактирующие с осью поверхности подвижных дисков шкивов.

Высокое трение деталей в процессе работы вариаторов стимулирует истирание компонентов.

Повреждение роликов приводит к изменению их веса, круглые детали приобретают выраженные грани.

Изношенные ролики вариатора

Рис. 2. Изношенные ролики вариатора

Вследствие этого скутер не может набрать максимальную скорость, так как слишком легкие ролики не способны переместиться по дорожкам на максимальное расстояние.

Износ оси и сопряженной с ним поверхности подвижного диска приводит к образованию зазора, потере плавности регулировки скорости, появлению скачкообразного движения и выходу шкива из строя.

Если замена роликов не становится серьезным финансовым вложением, то покупка или ремонт дисков оказывается дорогостоящей операцией.

Поэтому для обеспечения снижения износа контактирующих деталей все чаще применяют твердые смазки, которые не нуждаются в обновлении и защищают элементы от истирания.

Эффективным решением для повышения ресурса вариатора является использование антифрикционного твердосмазочного покрытия MODENGY 1002 на основе дисульфида молибдена.

Покрытие MODENGY 1002 на деталях вариатора

Рис. 3. Детали вариатора с покрытием MODENGY 1002

Оно наносится на ролики, ось и контактирующую с ней поверхность диска для снижения износа и повышения плавности перемещения деталей, а также может применяться на внешней поверхности щек для обеспечения защиты от коррозии.

Важный нюанс – при использовании этого и других смазочных составов необходимо изолировать внутренние поверхности дисков от попадания материала, в противном случае ремень может начать проскальзывать.

В узлах вариатора применяются и пластичные смазки, однако они требуют частого обновления, так как испаряются, вымываются и загрязняются.

Для предотвращения выхода вариатора из строя также необходимо периодически проверять состояние и положение клиновидного ремня.

Из-за постоянных перемещений он истирается, а использовать смазочные составы на нем нельзя для предотвращения проскальзывания.

Если ресурс ремня вариатора подошел к концу, то динамика разгона скутера существенно ухудшится.

Для оценки состояния ремня достаточно визуального осмотра. На нем не должно быть трещин и отслаиваний. Также по возможности рекомендуется замерить ширину изделия, она должна соответствовать значениям, указанным на самом ремне.

Износ ремня вариатора

Рис. 4. Износ ремня вариатора

Диагностическая замена ремня до возникновения проблем с разгоном позволит исключить его разрыв в дороге и другие неприятные последствия.

Срок службы качественного ремня составляет примерно 6 тысяч километров пробега.

Ресурс вариатора скутера во многом зависит от обслуживания. Если не допускать функционирования механизма в экстремальных режимах, не забывать о смазывании подвижных деталей и следить за состоянием ремня, то транспортное средство будет надежно работать долгие годы.

Устройство и принцип работы вариатора скутера

Что такое вариатор? Вариатор – это механическая бесступенчатая передача. Он используется для плавного изменения частоты вращения ведомого вала. В основном на всех типах мотороллеров установлен клиноременный вариатор. Он состоит из ведущего шкива, ведомого и клиновидного ремня и работает только в зависимости от количества оборотов двигателя, не реагируя на нагрузки (например при подъеме в гору, нагрузка на заднее колесо увеличивается, а передаточное число остается неизменным), что является одним из его недостатков.

Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Из рисунка слева видно, что ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и «вклинивается» в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним.

Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на этих рисунках:

Двигатель не запущен.

Малые обороты двигателя.

Средние обороты двигателя.

Максимальные обороты двигателя.

На рисунках показаны также положения клиновидного ремня в разрезе на ведущем шкиве (слева) и ведомом (справа) при разных режимах работы двигателя.

Как устроен ведущий центробежный шкив вариатора? Довольно просто!
Разберемся в его конструкции, показанной на рисунке:

Ведущий центробежный шкив вариатора.

1 — неподвижная щека шкива, жестко прикрученная к цапфе (хвостику) коленчатого вала 5 болтом 8 с шайбой 6. Клиновидный ремень 2 размещен между щеками 1 и 3. Щека 3 устроена так, что свободно перемещается на валу 5. Перемещают ее ролики 4 которые упираются в упорную и неподвижную щеку 9. Под воздействием центробежной силы, ролики 4 расходятся от центра вала 5, тем самым сдвигая щеку 3 ближе к щеке 1 и выталкивая ремень 2 дальше от вала 5. Положения роликов 4 и щеки 3 на разных оборотах двигателя Вы уже видели на четырех рисунках выше.

Теперь немного о ведомом шкиве (рисунок ниже).

От ведущего шкива он отличается тем, что у него нет роликов, вместо них пружина (смотрите рисунок справа). В тот момент когда на ведущем шкиве щеки сближаются, выталкивая при этом ремень, на ведомом шкиве щеки (а именно двигается щека 5 по валу 7, щека 6 установлена жестко и неподвижна) наоборот, расходятся, сжимая пружину 3, и ремень опускается глубже, что опять таки видно на режимах работы двигателя выше на четырех рисунках. Благодаря пружине 3 клиновидный ремень всегда натянут, и натяжение его пропорционально увеличивается с увеличением оборотов. Это в свою очередь позволяет не проскальзывать ремню на более высоких оборотах, на которых нагрузка больше чем на более низких.

Существуют также более простые модели мотороллеров у которых отсутствует вариатор на ведущем валу. Вместо него установлен простой шкив и передаточное число от него к ведомому фиксированное на всех оборотах двигателя. Такие модели больше 50 км/ч. не развивают и «тупо» набирают обороты с места. Ведомый же шкив у них такой же как и у вариаторных — под пружиной и служит только для натяжения ремня. Единственный плюс такого устройства — ремень служит дольше.

Дальше вступает в работу автоматическое сцепление, которое находится в сборе с ведомым шкивом.

Вариатор скутера — устройство, настройка, тюнинг

Вариатор скутера - устройство, настройка, тюнинг

Разбег по радиусу

Более корректной формулировкой для технической характеристики трансмиссии скутера была бы следующая: «автоматическая бесступенчатая». На самом деле, речь идет о таком типе трансмиссии как клиноременный вариатор, который появился довольно давно, но в силу своих особенностей наибольшее развитие получил именно на скутерной технике, а также на снегоходах.

Устройство такой трансмиссии куда проще классической ручной коробки переключения передач, и уж тем более пресловутых «автоматов», которыми оснащают автомобили (кстати, некоторые представители четырехколесного мира также имеют вариатор, но иной, нежели на скутерах). Понять, как работает вариатор, очень просто, если вспомнить систему изменения передаточных отношений на велосипедах: несколько звездочек спереди, несколько сзади, а соединены они цепью.

Правда, никаких звездочек у клиноременного вариатора нет, зато есть два шкива V-об-разного сечения, состоящие из двух конусовидных половин. Эти половинки, именуемые щеками, могут приближаться или отдаляться друг от друга. Соединяет шкивы гибкий ремень вариатора, имеющий в сечении форму равнобедренной трапеции. В зависимости от положения щек шкивов относительно друг друга ремень в шкиве вариатора может находиться либо ближе к оси шкива (внутри), либо же ближе к внешней кромке шкива (снаружи). Чем ближе к оси шкива находится ремень, тем меньше радиус, по которому ходит ремень, или, как принято говорить, рабочий радиус шкива вариатора. Теперь представим в действии систему из двух шкивов и ремня. Если «рабочие радиусы» у каждого из шкивов одинаковы, то при вращении одного другой будет вращаться точно с такой же скоростью. Если же мы будем вращать шкив, рабочий радиус которого больше, то другой (радиус которого меньше) будет вращаться быстрее. Здесь в пору снова вспомнить «велосипедные звездочки»,просто в вариаторе большей звездочке соответствует больший рабочий радиус шкива, а меньшей звездочке — меньший радиус.

Вариации на ручку

Итак, с общими принципами изменения передаточного отношения все должно быть ясно, теперь самое время приступить к механизму этого изменения, то есть как заставить шкивы вариатора скутера сдвигаться и раздвигаться именно тогда, когда это требуется. Для этого сразу оговоримся, что в скутерном вариаторе принято выделять ведущий шкив (находится на коленвалу) и ведомый (находится на валу сцепления). В недрах ведущего шкива находятся специальные грузики цилиндрической формы (иногда также называемые роликами). Эти облитые пластиком металлические втулки помещены в специальные канавки, в которых они могут двигаться в радиальном направлении. Если перемещать грузики в ведущем шкиве от центра наружу, то они неизбежно будут сдвигать щеки шкива вместе. На самом деле, разумеется, движется лишь одна щека шкива вариатора, но это не принципиально. При вращении шкива грузики под действием центробежной силы стремятся наружу и, сдвигая щеки шкива, выталкивают наружу ремень. Чем быстрее вращается шкив, тем сильнее центробежная сила, действующая на грузики, и тем дальше наружу сжимающиеся щеки шкива вытолкнут ремень. Ведомый шкив не имеет грузиков, зато имеет большую пружину, которая постоянно стремится сжать его щеки вместе и вытолкнуть ремень наружу. Как и ведущий шкив, ведомый имеет лишь одну подвижную часть — внешнюю (именуемую в иностранной литературе torque driver). Именно торкдрайвер движется либо наружу, преодолевая сопротивление пружины и давая возможность ремню «провалиться» внутрь шкива, либо, наоборот, внутрь, ближе к зафиксированной части шкива. Таким образом,изменение рабочих радиусов шкивов вариатора скутера происходит всегда синхронно. Когда в ведущем шкиве ремень выходит наружу, то в ведомом, преодолевая сопротивление пружины, ремень, наоборот, продвигается внутрь, ближе к оси шкива вариатора.

Для более полного понимания процесса посмотрим, как ведет себя вариатор скутера при разных режимах работы двигателя. На холостом ходу частота вращения ведущего шкива вариатора минимальна. На грузики хоть и действует определенная центробежная сила, ее недостаточно, чтобы вывести ремень наружу. Ведь для этого требуется преодолеть сопротивление большой пружины ведомого шкива! Но вот газ открыт, обороты коленвала подскакивают, и теперь центробежной силы, действующей на грузики, уже достаточно, чтобы вытолкнуть ремень вариатора в ведущем шкиве чуть наружу.

Муфта ведущего шкива:
крышка;
направляющая пластина;
корпус муфты;
ролики.

Передаточное отношение меняется. Скорость вращения ведомого шкива вариатора значительно увеличивается, что заставляет сработать центробежное сцепление. Скутер трогается с места. Обороты двигателя выходят на свой рабочий уровень, тем временем ремень продолжает продвигаться все дальше и дальше наружу в ведущем шкиве вариатора, а в ведомом — глубже. То есть обороты остаются неизменными, а передаточное отношение постепенно меняется, заставляя скутер ехать все быстрее и быстрее. В этом, кстати, скрывается одно из больших достоинств вариатора — разгон происходит при постоянных оборотах, поэтому можно настроить всю систему так, что на протяжении разгона двигатель будет работать со своей максимальной мощностью (например, на механической коробке передач достичь такого нереально). Наконец, ремень достигает своего максимального конструктивного радиуса в ведущем шкиве вариатора, и минимального — в ведомом. Однако, как правило, удается разогнаться еще немного быстрее, но уже за счет увеличения оборотов двигателя скутера, а не за счет трансмиссии.

Когда газ закрывается во время движения, какое-то время происходит торможение скутера двигателем, пока не выключится центробежное сцепление. Как только оно выключается, под действием большой пружины ведомого шкива ремень принимает свое исходное положение, как при работе на холостом ходу скутера. Но как правило, сцепление скутера выключается только при почти полной остановке (10 — 25 км/ч).

Кстати, о сцеплении скутера. Устройство это, хоть и выполняет самостоятельные функции, очень тесно связано с самим вариатором скутера: при неправильной работе сцепления не будет правильно работать и вариатор, и наоборот. Скутерное центробежное сцепление — это почти всегда три колодки типа тормозных на барабанном тормозе, которые под действием центробежной силы выходят наружу и зацепляются с барабаном сцепления. Сам узел сцепления закреплен на ведомом шкиве вариатора и вращается, а вот барабан сцепления — на валу, который посредством несложного редуктора передает момент на заднее колесо. Таким образом, чтобы заставить скутер ехать,надо заставить крутиться барабан сцепления. Происходит это, как только ведомый шкив вариатора скутера наберет достаточную скорость вращения, чтобы центробежная сила стала достаточно велика, и колодки могли преодолеть силу упругости пружин сцепления, препятствующих их свободному движению наружу. Эти же пружинки и «выключат» сцепление, сжав колодки вместе, когда скорость вращения ведомого шкива упадет ниже критического для срабатывания сцепления уровня. Как видим, система проста. И действует практически безупречно, сводя управление силовым агрегатом к выкручиванию ручки «газа» (отсюда, кстати, пошло название одного популярного скутерного журнала: Twist’n’go — «Крути и езжай!»). Что не в последнюю очередь определило нынешнюю волну популярности скутеров.

Не буксуй!

Существует несколько параметров, которые определяют правильную работу вариатора и свидетельствуют о его хорошей настройке. Во-первых, ремень не должен проскальзывать в шкивах. Минимальное проскальзывание там, разумеется, неизбежно, но оно должно быть таким, чтобы владелец скутера его не замечал. Проскальзывание ремня вариатора вдвойне вредно для скутерной трансмиссии. Это и снижение КПД, и повышенный износ деталей (проскальзывание ремня в ведущем шкиве чревато также расплавленной из-за перегрева пластиковой оболочкой грузиков вариатора). Характерный симптом проскальзывания — выбег оборотов двигателя при старте с места, который не сопровождается ожидаемым ускорением («ревет, но не едет»). От чего зависит проскальзывание ремня вариатора? Прежде всего, от жесткости большой пружины ведомого шкива. Чем жестче пружина, тем сильнее натянется ремень, прежде чем он продвинется наружу в ведущем шкиве вариатора, а следовательно, тем меньше он и проскальзывает. Однако жесткость пружины не должна быть избыточной, иначе упадет максимальная скорость. Есть и другие факторы, также сказывающиеся на проскальзывании ремня. Это, например, его износ. Тут метод борьбы, разумеется, один — своевременная замена.

Во-вторых, рабочие обороты двигателя скутера должны быть примерно постоянными при разгоне, и при максимальном открытии газа точно соответствовать оборотам максимальной мощности двигателя. Именно так можно добиться максимально быстрого разгона скутера. Понятно, что вариатор любого скутера изначально (на заводе) настроен оптимальным образом и работает именно так, как мы описали выше. Вернее, почти так. Дело в том,что в заводских настройках вариатора зачастую используют грузики, которые чуть тяжелее оптимальных. Это немного ухудшает динамические качества при разгоне «в пол», но зато добавляет удобства, придавая трансмиссии более эластичную характеристику. По этой причине самые рьяные борцы за доли секунды при разгоне заменяют стандартные грузики вариатора более легкими (как правило, на полграммаграмм легче в зависимости от кубатуры аппарата). Но тут надо не переусердствовать, иначе есть риск потерять и в разгоне, и в максимальной скорости.

Вариатор скутера: что это такое, для чего он нужен и каков принцип его работы

Вариатор является составной важной деталью и применяется в двигателях транспортных средств. В случае со скутером используется в трансмиссии. Главное назначение вариатора скутера – обеспечение нужного скоростного режима. В скутерах в большинстве случаев используется клиноременный вариатор. Устройство этого типа вариатора следующее: ведущий шкив, клиновидный и ведомый ремни. Его работа зависит от количества оборотов самого двигателя. Такое устройство намного проще стандартной ручной коробки и АКПП. Также замена и ремонт стоят намного дешевле в отличие от классических коробок. Поэтому их и используют в недорогой мототехнике. Для того чтобы понять принцип работы, нужно разобраться с устройством вариатора скутера. Как говорилось выше, составными элементами являются два шкива, которые раздвигаются, и ремень, прилегающим к этим двум деталям. Если посмотреть на ремень в разрезе, то он имеет форму трапеции. По мере того как шкивы сдвигаются, ремень переходит на максимальный радиус, подобно клину (отсюда и такое название). Когда они раздвигаются, то радиус становится меньше вместе с передаточным числом. Скорость, соответственно, тоже падает. Когда обороты двигателя увеличиваются, ведущий шкив сжимается, а ведомый соответственно раздвигается. При этом изменяется передаточное число. Для улучшения работы вариатора скутера можно произвести тюнинг его трансмиссии. Есть некоторое количество параметров, с помощью которых можно определить, правильно ли настроен и работает вариатор скутера. Главное, чтобы ремень не проскальзывал на шкивах. Естественно, что проскальзывания полностью избежать не удастся. Но необходимо, чтобы оно было минимальным, и владелец скутера не замечал его. Когда ремень вариатор сильно проскальзывает — это негативно влияет и на трансмиссию. При этом происходит быстрый износ деталей. А главное — снижается КПД. Отличительной особенностью данной проблемы является выбег оборотов двигателя на старте. Проще говоря, скутер ревёт, но ускорения нет. Проскальзывание ремня вариатора скутера в первую очередь зависит от жёсткости пружины шкива. Чем она жестче, тем сильнее натягивается сам ремень. Конечно, есть и другие факторы, влияющие на эту проблему: его износ, к примеру. Вообще нормальный ремень должен прослужить порядка 6000 км как минимум. Хотя, как правило, эта цифра намного больше. Но это при нормальной работе всего вариатора в целом. Второй параметр, показывающий правильную работу вариатора скутера — обороты двигателя примерно одинаковы при его разгоне. А при полном открытии газа обороты должны соответствовать максимальной мощности скутера. Таким образом, можно достичь быстрого разгона транспортного средства. Многие владельцы скутеров переделывают заводские настройки, чтобы добиться максимального эффекта. Оптимальные настройки обеспечивают езду без толчков, ровный и постепенный набор скорости. На многих форумах обсуждаются различные способы расточки вариаторов скутеров. С помощью такой модификации можно увеличить общую скорость скутера приблизительно на 10-15 км/ч. В интернете полно информации, которая помогает произвести тюнинг вариатора своими руками. Ремонт и настройка вариатора скутера может производиться вручную. Если, конечно, вы обладаете специальными навыками. Его правильная работа обеспечивает ровный разгон без всяких провалов и точную работу двигателя. Опытные мотолюбители знают, что периодически нужно проводить осмотр вариатора, дабы обеспечить его стабильную работу. Для этого необходимо его разбирать, чистить от всевозможных загрязнений и ржавчины. Места, подверженные коррозии, лучше покрасить. Проверку желательно проводить каждые 1500-2000 км. Если возникла необходимость замены вариатора скутера, то к покупке стоит отнестись с должным вниманием, чтобы получить ожидаемый результат. Возможно, что весь вариатор покупать и не надо, нужно приобрести только лишь ремень. Также стоит обратить свой взор на проверенные бренды, которые уже зарекомендовали себя на рынке мототехники. Необходимо прислушаться и к мнениям других пользователей, ранее столкнувшихся с данной проблемой. Помните: профилактика и уход за транспортным средством и его составными частями – залог долгой и качественной работы. В некоторых случаях от этого зависит ваше здоровье.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *