Frictional problems in continuously variable transmission belt drives

• Autorzy: Szczypiński-Sala W. , Dobaj K. , Kot A.

Warianty tytułu

PL

Zagadnienia tarcia w bezstopniowych przekładniach pasowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes the results of the research carried out on the evaluation of the influence of friction pairs (rubber belt – belt pulley in belt drive) on the ability to transmit power. In order to determine the characteristics of the belt drive operation, measurements were made on a real belt drive from the drive train of a light two-wheeled vehicle. The measurement was carried out in conditions of changes in the dynamic load. The measurements of the belt slip on the belt pulley within the whole range of the changes of gear ratios and angular speed of the engine were made. During the tests, belts made from various rubber mixtures were compared. The values of the friction coefficients between the surface of belts and the belt pulley were measured. Model analyses of the impact of belt slip on the wheel related to the temperature of belt drive elements were also made. Generally, one can ascertain that, in belt drive systems, power losses are a combination of speed losses and torque losses. The increase in the efficiency of belt drives is possible by decreasing power losses. It is possible to obtain the high performance of continuously variable transmission belt drives with a V- belt solely with the proper choice of the design parameters, which is possible only after the exact recognition of the operational characteristics unique to this class of belt drive systems.

PL

W artykule omówiono wyniki przeprowadzonych badań, których celem była ocena wpływu pary ciernej: gumowy pas napędowy–koło pasowe w bezstopniowej przekładni pasowej na zdolność przenoszenia mocy. Dla określenia charakterystyki pracy przekładni wykonano pomiary na rzeczywistej przekładni z układu napędowego lekkiego pojazdu jednośladowego. Pomiary te przeprowadzono w warunkach dynamicznych zmian obciążenia. Wykonano pomiary poślizgu pasa na kołach pasowych w całym zakresie wymaganych zmian przełożenia i prędkości obrotowej silnika napędowego. Podczas prób porównano pasy napędowe wykonane z różnych mieszanek gumowych. Dla zastosowanych pasów wyznaczono wartości współczynnika tarcia przy współpracy z kołami pasowymi. Wykonano również analizy modelowe wpływu poślizgu pasa na kole na temperaturę pracy elementów przekładni. W bezstopniowych przekładniach pasowych straty mocy wynikają ze strat prędkości i strat momentu obrotowego. Dlatego też podniesienie sprawności przekładni możliwe jest do osiągnięcia poprzez obniżenie tych start. To z kolei możliwe jest tylko dzięki odpowiedniemu doborowi parametrów konstrukcyjnych. Służy temu gruntowne poznanie charakterystyk roboczych tego typu przekładni.

Słowa kluczowe

EN

transmission drives; rubber belts; belt slip

PL

przekładnia bezstopniowa; pasy gumowe; poślizg pasa

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 5
• Strony: 93--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szczypiński-Sala W.

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Jana Pawla II 37, 31-864 Cracow, Poland

autor

Dobaj K.

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Jana Pawla II 37, 31-864 Cracow, Poland

autor

Kot A.

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Jana Pawla II 37, 31-864 Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. Almeida A., Greenberg S.: Technology assessment: energy-efficient belt transmissions, Energy Build. 22 (3) (1995) 245–253.
• 2. Popov V. L.: Contact mechanics and friction: physical principals and applications. Heidelberg: Springer; 2010.
• 3. Kim K., Kim H. 1989 Axial Forces of a V-Belt CVT KSME Journal vol 3 No 1 pp. 56–61.
• 4. Kim H., Lee H., Song H and Kim H 2002 Steady State and Transient Characteristic of a Rubber Belt CVT with Mechanical Actuators KSME International Journal vol. 16, No 5, pp. 646–2002.
• 5. Cammalleri M.: 2005 A new approach to the design of speed-torque-controlled Rubber V-belt Variator Proc. ImechE vol. 219, pp. 1413–27.
• 6. Julió G., Plante J. S. 2011 An experimentally–validated model of rubber-belt CVT mechanics Mechanism and Machine Theory 46, pp. 1037–53.
• 7. Grzegożek W., Dobaj K., Kot A.: Experimental verification and comparison of the rubber V-belt continuously variable transmission models. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 148 (2016) 012005.
• 8. Firbank T. C.: Mechanics of the belt drive, Int. J. Mech. Sci. 12 (1970) 1053–1063.
• 9. Gerbert G.: Some notes on V-belt drives, J. Mech. Des. 103 (1981) 8–18.
• 10. Gerbert G.: On flat belt slip, Veh. Tribol. Ser. 16 (1991) 333–339.
• 11. Gerbert G.: Belt slip-a unified approach, J. Mech. Des. 118 (1996) 432s–438s.
• 12. Sorge F., Gerbert G.: Full sliding “adhesive-like” contact of V-belts, ASME J. Mech. Des. 124 (4) (2002) 706–712.
• 13. Childs T. H. C., Cowburn D.: Power transmission losses in V-belt drives, Part 1: mismatched belt and pulley groove wedge angle effects, Proc. Inst. Mech. Eng. D J. Automob. Eng. 201 (1987) 33–40.
• 14. Childs T. H. C., Cowburn D.: Power transmission losses in V-belt drives, Part 2: effects of small pulley radii, Proc. Inst. Mech. Eng. D J. Automob. Eng. 201 (1987) 41–53.
• 15. Bertini L., Carmignani L., Frendo F.: Analytical model for the power losses in rubber V-belt continuously variable transmission (CVT), Mech. Mach. Theory 78 (2014) 289–306.
• 16. Balta B., Sonmez F.O., Cengiz A.: Speed losses in V-ribbed belt drives. Mechanism and Machine Theory 86 (2015) 1–14.
• 17. Maegawa S., Itoigawa F., Nakamura T.: A role of friction-induced torque in sliding friction of rubber materials. Tribology International 93 (2016) 182–189.
• 18. Guo Y., Wang J., Li K., Ding X.: Tribological properties and morphology of bimodal elastomeric nitrile butadiene rubber networks. Materials and Design, 52 (2013) 861–869.
• 19. Grzegożek W., Kot A.: The experimental analysis of the slip in the rubber belt CVT, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2016, Vol 148, No 1.
• 20. Ettles C. M. McC.: Polymer and Elastomer Friction in the Thermal Control Regime, ASLE Transactions, Vol. 30, 1987, pp. 149–159.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).