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Ein Variator ist eine Rotation (Drehmoment) übertragende Einrichtung, bei dem ein Übertragungsverhältnis langsam und stufenlos gesenkt wird. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt in einem bestimmten Bereich und kann automatisch (gemäß einem eingestellten Programm) oder manuell ausgeführt werden.
Eine Mehrheit von modernen Maschinen, die heute an den Verfahrens- und Produktionsprozessen beteiligt sind, braucht, dass die Geschwindigkeiten von ihren einen Verfahrensprozess bestimmenden Hauptfunktionsorganen geregelt werden. Hier kommen die Getriebe zur Hilfe, die man als Variatoren bezeichnet und die das Übersetzungsverhältnis eines Antriebes in bestimmten Bereichen stufenlos verändern können. Bei den Variatoren werden als Mechanismus einer Hauptbewegung diverse Übersetzungen eingesetzt: Friktions-, Riemen-, Ketten-, Planetentriebe, die als separate Mechanismen aufgrund eines Kontaktes zwischen einem Treibelement und einem getriebenen Element oder durch ein Zwischenelement (z. B., Riemen) realisiert werden.
Der Einsatz von Variatoren ermöglicht eine im Betrieb eingestellte optimale Drehzahlverteilung zu regelt. Die Variatoren werden für eine stufenlose Veränderung von Übersetzungsverhältnissen eingesetzt: in Motorrollern, Autos, Überschneefahrzeugen, Quads, Förderbändern, in der Mischtechnik, Schneidwerkzeugen für Metallerzeugnisse und in anderen Einrichtungen. Ein Regelbereich liegt in der Regel zwischen 3–6, manchmal zwischen 10–12 (das ist ein Verhältnis zwischen einer maximalen und einer minimalen Übersetzungszahl).
Das Grundprinzip der Arbeitsweise von einem Variator wurde bereits von Leonardo da Vinci 1490 beschrieben. Das erste Patent wurde erst Ende des XIX. Jahrhunderts ausgegeben. Innerhalb von einigen Jahrzehnten konnten die Variatoren keine Anwendung finden, wurden jedoch sehr selten und vorzugsweise in Autos und Kraftzeugen mit kleineren Motorleistungen oder in Mechanismen eingesetzt, wo es keine andere Alternative gab. Dank neuen Technologien und Materialien von Variatoren sind sie heute zum zweiten Mal zur Welt gekommen, was ihnen ermöglicht, ein gewünschtes Zuverlässigkeitsniveau zu erreichen und die Beschränkungen zu vermeiden, deren Vermeidung früher nicht möglich war.
Durch ihre Laufruhe und Gleichmäßigkeit der Funktion sind Variatoren völlig neue Mechanismen, die den Arbeitsbetrieb optimieren und eine Lebensdauer von Ausrüstungskomponenten erhöhen.
Die einfache Regelung von einer Drehgeschwindigkeit ist ein Hauptvorteil eines Variators. Mechanische Variatoren sind bei solchen Konstruktionen unersetzbar, wo der Einsatz von Frequenzumrichtern unmöglich ist.
Bei solcher Vielfalt von Variatoren und ihren Arten liegt in der Grundlage ihrer Konstruktion eine Eigenschaft der Rotationskörper (Drehkörper), die für diverse Durchmesser gleich ist. Die sich auf der Körperoberfläche befindlichen Punkte sind von der Drehachse in verschiedenen Abständen entfernt und machen bei einer vollen Umdrehung die Bewegungen unterschiedlicher Länge und haben dabei unterschiedliche lineare Geschwindigkeit. Auf solche Weise bietet ein Variator eine einzigartige Gelegenheit, eine lineare Geschwindigkeit in das Drehmoment umzuwandeln.
Nach ihrem Aufbau werden Variatoren in einige Arten unterteilt. Die Reibgetriebe bilden folgende Gruppen:
Die Kettentriebvariatoren werden folgendermaßen unterteilt:
Den Vorteilen der Reibtriebe kann man ein einfacher Konstruktionsaufbau, eine geräuschlose und gleichmäßige Funktionsweise, ein störungsfreier Betrieb bei den Überlastungen zuschreiben.
Zu den Nachteilen gehören hohe Radialbelastungen auf die Stützlagereinheiten, die zu übertragende Umfangskraft um das bis zu 35-fache manchmal überschreiten. Dies kann zu einem übermäßigen Verschleiß der Funktionselemente von Variatoren und zu einem Bruch der Reibwalzen führen. Außerdem wird bei der Änderung der Belastung das Übersetzungsverhältnis von Variatoren nicht gespeichert und ihr Wirkungsgrad ist gering.
Im Maschinenbau kommen die Reibtriebe, die eine Leistung über Hunderte von Kilowatt aufweisen, in der Regel bei den Leistungsantrieben zum Einsatz.
Die Variatoren lassen sich in die ein- und zweistufigen Variatoren unterteilen. Ein Hauptparameter für das beliebige stufenlose Getriebe ist ein Regelbereich (BR), der durch das Verhältnis zwischen größter und kleinster Übersetzung ermittelt wird:
BR = umax / umin
Der Regelbereich liegt für die einstufigen Variatoren in der Regel zwischen 3…6. Bei Erhöhung eines Regelbereiches fällt der Wirkungsgrad ab.
Bei vielen Aggregaten und Baugruppen finden die Variatoren von unterschiedlichen konstruktiven Auslegungen breite Anwendung, im Automobilbau haben sich jedoch zwei Variatortypen durchgesetzt: Keilriemenvariator und Toroid-Variator.
In diesem Variatortyp kommen die Keilriemen zum Einsatz, die zwischen Treibscheiben gedrückt werden. Die Treibscheiben haben eine Kegeloberfläche, die der Form eines Riemens entspricht. Eine Scheibe ist beweglich, die zweite ist fest. Das Übersetzungsverhältnis verändert sich durch die Veränderung des Durchmessers der Abtriebs- und der Antriebsscheiben. Das wird mittels Versatz einer beweglichen Scheibe gegen einer Festscheibe (s. das Bild) erreicht. Bei einem maximalen Durchmesser des Antriebsrads (die Treibscheiben sind maximal entspreizt) und bei einem minimalen Durchmesser des Abtriebsrads (die Treibscheiben sind maximal voneinander entfernt) wird eine maximale Geschwindigkeit der Ausgangswelle erreicht. Bei einem minimalen Durchmesser des Antriebsrads und bei einem maximalen Durchmesser des Abtriebsrads wird eine minimale Geschwindigkeit der Ausgangswelle erreicht.
Für diesen Variatortyp werden sowohl standardmäßige als auch breite aus Spezialmaterialien hergestellte Keilriemen mit einer erhöhten Festigkeit eingesetzt. Die Ausführung mit einigen Riemen auf einer Scheibe ist auch möglich. Das erhöht die zu übertragende Übersetzungsleistung, macht aber die Konstruktion komplizierter.
Die Keilriemenvariatoren sind einfach und zuverlässig im Betrieb. Das maximale Übersetzungsverhältnis beträgt beim Einsatz von einfachen Riemen 2-3, eine zu übertragende Leistung übersteigt 50 KW nicht.
Die Kettentriebvariatoren sind im Aufbau komplizierter, sind teuer, aber haben eine kompakte Bauweise, sind langlebig und zuverlässig. Das Übersetzungsverhältnis übersteigt bei einer Übersetzungsleistung 30 KW die Zahl 6 nicht.
In den modernen Variatormodellen kommen die Stahlriemen zum Einsatz, die aus mehreren aus besonderen Stahlsorten gefertigten Stahlschichten bestehen. Die Konstruktion besteht aus einigen Stahlbändern, die miteinander mit schmetterlingsförmigen Elementen verbunden sind und einen niedrigen Geräuschpegel und eine gute Langlebigkeit sicherstellen. Die Variatoren, in denen eine metallische Kette anstatt Riemen zum Einsatz kommt, heißen Lamellenkettentriebvariatoren. Die einzusetzende Kette fördert eine gute Flexibilität, reduziert die Verluste des Drehmoments bei seiner Übertragung und verbessert den Wirkungsgrad. Heutzutage sind die Lamellenkettenvariatoren von den modernen Modellen qualitativ tip-top.
Die Geschwindigkeitsregelung erfolgt wie bei einem Keilriemenvariator: wenn die Kegelscheiben weit voneinander entfernt sind, beschreibt das Zugmittel (Kette) einen kleinen Radius auf der Kegelfläche. Sind die Kegelscheiben dagegen nah beieinander, folgt das Zugmittel einem großen Radius auf der Kegelfläche.
Ein Kegelradvariator besteht aus zwei Kegeln, die mittels Riemen miteinander verbunden sind. Die Kegel sind so angeordnet, dass bei einer parallelen Achsenlage die Kegel zu verschiedenen Seiten gerichtet sind, d.h., dass beide Durchmesser, der kleinere Durchmesser eines Kegels mit einem großen Durchmesser des zweiten Kegels auf gleicher Seite liegen.
Die Geschwindigkeit einer Abtriebswelle wird durch den Riemenversatz auf den Kegeloberflächen geregelt (s. das Bild). Auf dem Bild ist eine Übersetzung dargestellt, bei der die Abtriebswelle eine maximale Geschwindigkeit aufweist. Zum Absenken der Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle muss der Riemen nach links verschoben werden (auf den kleineren Durchmesser der Antriebswelle).
Ein Toroidvariator stellt einen Satz von Scheiben und Koaxialrollen dar. Das Drehmoment wird von einer Scheibe auf eine andere übertragen, die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ist mit der Änderung der Rollenposition und der Winkelgeschwindigkeit beim Einlauf der Scheiben verbunden. Alle Kräfte sammeln sich im Bereich der Kontaktzone, die Rollen drehen die Einrichtungen, die ihre an die Scheiben wirkende Andrückkraft überwinden. Das Übersetzungsverhältnis verändert sich durch die gewählte Rollenlage und deren Radien. Bei dem Kontakt der Rolle mit dem kleineren Radius der Hauptwelle und mit dem größeren Radius der Hilfswelle erfolgt der Übergang auf eine niedrigere Übersetzung. In einer umgekehrten Reihenfolge erfolgt der Übergang auf eine größere Übersetzung. Die Umschaltung auf einen direkten Gang erfolgt bei einem Rollenkontakt mit den Wellen im gleichen Radius. Der Minuspunkt dieses Variatortyps besteht in einer komplizierten Konstruktionsauslegung, einem Mangel von neuen Technologien und Materialien, die für solche Belastungen fähig und passend sind. Die Toroidvariatoren weisen den höchsten Wirkungsgrad von 0,95 auf. Dieser Typ von Variatoren ist für einen Leistungsbereich von 1,5–20 KW geeignet, dieser Nachteil zwingt aber zum Verzicht auf die Herstellung von diesem Variatortyp.
In den Schraubpressen kommen in der Regel die Planscheibentriebe zum Einsatz. Bei diesem Variatortyp stehen die Achsen rechtwinklig zueinander, die Geschwindigkeit einer Abtriebswelle verändert sich durch die Bewegung der Rolle entlang ihrer Achse. Die Abtriebswelle kann bei diesem Variatortyp die Reversierbewegungen machen, die Antriebswelle dreht sich dabei auch in gleicher Richtung. Als Antriebselement tritt in diesem Variatortyp eine Rolle oder eine Scheibe auf. Das Übersetzungsverhältnis bei diesen Variatoren wird folgendermaßen ermittelt:
U = ω1 / ω2 = x / r,
Und der Regelbereich:
BR = umax / umin = Rmax / Rmin
Die Mehrscheibenvariatoren beinhalten die Pakete aus dünnen kegelförmigen Scheiben (Antriebs- und Abtriebsscheiben). Die Geschwindigkeit einer Abtriebswelle verändert sich beim Radialversatz einer Antriebswelle zur Abtriebswelle. Der maximale Regelbereich beträgt bei diesen Variatoren 5.
Als Wellenvariator wird eine mechanische Übersetzung (Schraubtrieb, Zahnradtrieb oder Reibradtrieb) bezeichnet. Die Drehbewegung wird hier durch eine Erregung von Deformationswellen (zyklisch) übertragen, die in einem elastischen Element entsteht. Besonders verbreitet sind die Zahnradtypen von diesen Variatoren, bei denen das Zahnrad mit Innenverzahnung im Gehäuse des Variators fest befestigt wird. Das elastische Element ist als ein zylindrisches dünnwandiges Zahnritzel ausgeführt und erinnert uns an das Glas mit Außenverzahnung mit einer kleineren Zähnezahl als die Zähnezahl im elastischen Element. Ein Wellengenerator ist als ein ovalförmiger Nocken mit einem aufgesetzten Kugellager ausgeführt und wird in einem elastischen Rad koaxial angeordnet und dehnt dieses Rad bei einer Drehbewegung aus. Die bei einer Deformation entstehenden Wellen bewegen sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie der Wellengenerator, und die Differenz zwischen der Zähnezahl eines festen Elements und der Zähnezahl der elastischen Räder ist in der Regel einer Wellenzahl gleich. Nach einer Wellenzahl unterteilen sich diese Variatoren in Ein-, Zwei- und Dreiwellenvariatoren.
Im Gehäuse eines Kugelscheiben-Variators werden zwei drehende Scheiben angeordnet, die an der Antriebs- und Abtriebswelle befestigt sind, eins davon sitzt auf einer Kugellagerung. Zwischen den Scheiben befindet sich ein Separator mit Kugeln, die die Drehbewegungen von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle übertragen. Die Veränderung eines Übersetzungsverhältnisses erfolgt durch die Auf- und Ab-Bewegungen des „Separators“, was mit einem Spezialmechanismus erreicht wird. Eine der Scheiben drückt sich zu der anderen Scheibe mittels der Spannfeder.
Zu den Nachteilen dieses Variators gehört seine geringe Zuverlässigkeit, weil unter bestimmten Voraussetzungen die Kugeln schlupfen können. Dieser Variatortyp weist jedoch einen großen Regelbereich auf, die Abtriebswelle kann mit einem Stop und im Reversierbetrieb arbeiten. Wenn sich die Drehachse der Kugel zu einem Kontaktpunkt nähert, wird der geometrische Schlump wesentlich größer und die Charakteristik des Variators ist nicht mehr konstant. Dies bedeutet, dass sich die Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle bei einer Laständerung gravierend verändert und der Wirkungsgrad fällt schnell ab.
Zu den Kettentriebvariatoren gehören auch Variatoren mit großem Drehmoment, eine der perspektivsten Richtungen im derzeitigen Maschinenbau. Variatoren mit großem Drehmoment (keine Reibgetriebe) bieten gute Perspektiven durch ihren Einsatz in den Leistungsanlagen mit unterschiedlichen Verwendungszwecken. Sie ermöglichen technische Kenndaten zu verbessern:
Hauptvorteile der Variatoren mit großem Drehmoment:
Heutzutage gibt es eine Fülle von konstruktiven Lösungen, die in sich die Eigenschaften von einem Variator und einem Planetendifferenzialgetriebe zusammenfassen und auf eine stufenlose Geschwindigkeitsregelung der Ausgangswelle gerichtet sind. In den modernen Einrichtungen und Maschinen sind seit langem kompakte Planetengetriebe populär, unabhängig von ihren hohen Übersetzungsverhältnissen, die die Drehbewegungen nicht nur in einem differenziellen Betrieb, sondern auch beim Anhalten einiger Getriebekomponenten übertragen können. Diese Einrichtungen können die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle jedoch nicht stufenlos verändern (die Zähnezahl der Zahnräder ist konstant). Diese Verkoppelung von einem Planetendifferenzialgetriebe, einem Variator und einem Steuerglied zu einem Modul macht die konstruktive Auslegung eines Variators einfacher und die Einsatzgrenzen bei der Veränderung der Übersetzungsverhältnisse breiter. Solcher Variatortyp besteht aus einem Gehäuse, in dem eine Antriebswelle und ein getriebenes Rad, ein Steuerglied und Planetenelemente angeordnet werden. Mit dem aus einem Stellglied und einer Überwachungseinheit bestehenden Steuerglied kann man das Übersetzungsverhältnis des Variators unabhängig von der Drehzahl eines Antriebsmechanismus verändern.
Die letzten Erfindungen und Entdeckungen, die auf die Entwicklung neuer Variatormodelle gerichtet sind, fängt man an, im Flussverkehr, in den Schiffen und im Eisenbahntransport, im Automobilbau, Antrieben von Förderbändern und Förderern der Baubergausrüstung und anderen Mechanismen einzusetzen. Die bei den industriellen Förderbändern zu testenden Zahnradvariatoren haben einen verzögerungsfreien Betrieb und den Betrieb ohne große Anlaufströmen, mit einer beliebigen Materialmenge auf dem Transportmittel, mit einem stufenlosen Ausgang auf die Nennparameter gezeigt. Die anzubietenden Konstruktionen sind einfach, besitzen keine unnötigen Steuerelemente, Reibantriebe, hydraulischen Transformatoren, Einschaltventile, Überholkupplungen und anderen Teile und Baugruppen.
Adaptiver Zahnradvariator hat eine konstante Aufnahmeleistung, stellt dabei die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle sicher, die indirekt proportional zur Außenbelastung ist. Bei dieser Zahnradvariante mit einer stufenlosen Regelung sind die Radzähne immer im Eingriff und der Betrieb funktioniert in einem vorgegebenen Bereich der Übersetzungsverhältnisse, die Kräfte werden dabei sicher übertragen und wird ein guter Wirkungsgrad im Vergleich zu den Reibgetrieben erreicht.
Die Variatoren, die mit industriellen Asynchronmotoren ausgerüstet sind, heißen „Motor-Variator“. Sie können auch mit anderen Motoren eingerichtet werden, zum Beispiel, mit einem Motor mit einer Fremdbelüftung, mit einer variablen Polzahl oder mit eingebauter Bremse. Nach dem Kundenwunsch können elektrische Variatoren mit den Stirnrad-, Schneckenradgetrieben oder anderen Getrieben mit einem standardmäßigen Einlaufflansch und einer Hohlwelle nachgerüstet werden. Das Zusammenbauschema „Motor-Variator-Getriebe“ stellt hohe Drehmomente der Welle bei der gleichzeitigen Regelung von Drehgeschwindigkeiten bereit.
Zum Unterschied von anderen Variatortypen kann das Übersetzungsverhältnis eines elektrischen Variators im ausgeschalteten Zustand eines Motors verändert werden. Ein Dauerbetrieb bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis ruft keinen übermäßigen Verschleiß der Laufflächen in einem reibschlüssigen Paar hervor (weil keine Gleitsicherheit im Kontaktbereich ist).
Die Variatoren werden mit den elektrischen Motoren mittels Flanschen verbunden, mit einem Getriebe oder anderen Mechanismen erfolgt die Verbindung durch Kupplungen.
Die Variatoren haben sich im Maschinenbau, im Bauwesen und in der Metallurgie bei den Förderbändern, Kettenförderern und Rollgängen, in der Lebensmittelindustrie, in den Hebemaschinen, Extrudern, Antrieben von Transportwagen, Antrieben von fliegenden Sägen und Scheren, Antrieben von Drehmechanismen und Schraubenspindeln gut bewährt.
Die Vorteile durch die Anwendung von modernen Variatoren bestehen in ihrem minimalen Verschleiß und in einem fehlenden Bedarf an teuren Mechanismen und Antriebselementen, dank der stufenlosen Änderung des Übersetzungsverhältnisses. Eine wirklich bestehende Notwendigkeit, die Wirtschaft in Russland auf eine technologische effiziente Basis umzustellen, bestätigt die Bereitschaft, neue Investitionsprojekte einzusetzen, die die Entwicklung von neuen Einsparungstechnologien stimulieren. Die Realisation von diesen Projekten wird die Metallkosten (dank kompakten Ausführungen der zu entwickelnden Variatoren) und die Energiekosten für eine Produktionseinheit reduzieren und die Herstellung von weltmarktfähigen Variatoren neuer Generation garantieren.
Getrieben und plastik equipment
Kegelradgetrieben
Spritzgießmaschinen, Thermoplastautomaten
Getrieben
Getriebemotoren
Stirnradetrieben
Kunststoffpressen, tablettieranlagen
Walzmaschinen, Kalandern
Planetenradgetrieben
Variatoren
Schneckengetrieben
Als offizieller Distributor für Ihre Variatoren wird unser Unternehmen "Intech GmbH" (ООО „Интех ГмбХ“) Kunden für Ihre Produkte auf dem Markt aufsuchen und werben, technische und kaufmännische Verhandlungen zu Lieferungen mit Kunden direkt durchführen, sowie Verträge aushandeln und abschließen können. Im Ausschreibungsfall werden wir auch alle notwendigen Unterlagen bekommen und vorbereiten können, angeforderte Lieferverträge für Ihre Produkte eingehen, sowie dazu gehörige Zollformalitäten für Export von Ihren Produkten (Variatoren) erledigen sowie Lieferungen und Importgeschäftsunterlagen (Geschäftspass) für die Währungskontrolle bei russischen Banken registrieren lassen können, um Währungszahlung zu ermöglichen. Bei Bedarf können wir auch Ihre Produkte an bestehenden oder neu gebauten Prozessanlagen anpassen und in diese anbauen.
Wir sind uns sicher, dass unser Unternehmen „Intech GmbH“ (ООО „Интех ГмбХ“) für Sie zu einem zuverlässigen, qualifizierten und hilfsbereitem Partner und Distributor in Russland werden kann.
Für eine Zusammenarbeit sind wir immer offen. Lassen Sie uns gemeinsam Fortschritte machen!