Esta calculadora modela un CVT de correa (variador) como los de scooters, ATV, motos de nieve y coches pequeños. A partir de la distancia entre centros, la longitud de la correa, el rango de la polea primaria y el diámetro secundario máximo, determina dónde se asienta la correa en cada extremo del cambio, las relaciones corta y de sobremarcha, la amplitud, el recorrido de las semipoleas, el abrazamiento de la correa y la velocidad del vehículo. Los preparadores de scooters la usan para prever el efecto de otra correa u otro variador, y estudiantes e ingenieros para entender y diseñar una transmisión por variador.
Ejemplo resuelto: variador de scooter de 50 cc con correa de 730 mm
- El scooter tiene 245 mm (9,65 in) de distancia entre centros y una correa de 730 mm (28,74 in). El diámetro de la correa en la primaria (variador) va de 41 mm a 92 mm, la secundaria (polea de embrague) puede abrir hasta 112 mm, el ángulo de garganta es de 28°, la reducción final es 13,5 : 1 y el neumático mide 430 mm (16,9 in) de diámetro.
- Relación corta: con la correa a 41 mm en la primaria, despejando L = 2C + π(d₁ + d₂)/2 + (d₂ − d₁)²/(4C) para 730 mm se obtiene d₂ = 108,8 mm. Cabe dentro de la secundaria de 112 mm, así que la relación corta es 108,8 / 41 = 2,65.
- Sobremarcha: con la correa a 92 mm en la primaria, la misma ecuación da d₂ = 60,1 mm, una relación de 60,1 / 92 = 0,654. La amplitud es 2,65 / 0,654 = 4,06 y la relación total va de 35,8 : 1 a 8,82 : 1.
- Recorrido de la semipolea primaria móvil: x = (92 − 41) · tan 14° = 12,7 mm. La semipolea secundaria se mueve (108,8 − 60,1) · tan 14° = 12,1 mm.
- El abrazamiento en la polea más pequeña es 180° − 2·asin((108,8 − 41)/490) = 164° en relación corta y 173° en sobremarcha, ambos por encima de la referencia de 150°.
- Velocidad a 7500 rpm en plena sobremarcha: 7500 / 8,82 = 850 rpm en la rueda, por π · 0,43 m, da 68,9 km/h (42,8 mph). En la relación más corta, al mismo régimen, es de 17,0 km/h (10,5 mph).
Este variador cubre de 2,65 a 0,65 con una amplitud de 4,06, típica de un scooter, y alcanzaría unos 69 km/h (43 mph) a 7500 rpm si el motor puede tirar de la sobremarcha completa. Todas las cifras ignoran el deslizamiento de la correa, así que las velocidades reales son algo menores.
Preguntas frecuentes
¿Cómo cambia de relación un CVT?
Un CVT de correa tiene dos poleas cuyas semipoleas se separan o se juntan. La longitud de la correa es fija, así que cuando las semipoleas primarias se cierran y empujan la correa a un diámetro mayor, las secundarias deben abrirse y dejar que la correa baje a un diámetro menor. La relación es i = d₂ / d₁, el diámetro de la correa en la secundaria dividido por el de la primaria, y cambia de forma continua entre los límites de relación corta y sobremarcha. En los scooters, los rodillos centrífugos del variador cierran la primaria al subir el régimen del motor, y un muelle y una leva de par en la secundaria se oponen.
¿Qué es la amplitud de relaciones de un CVT?
La amplitud es la relación corta dividida por la relación de sobremarcha, i_corta / i_sobremarcha. Indica lo ancho que es el rango del CVT, como la diferencia entre primera y la marcha más larga en una caja manual. Un variador de scooter que va de 2,65 a 0,65 tiene una amplitud de unos 4,1. Las amplitudes típicas son de 3 a 4,5 en CVT de correa de caucho de scooters y ATV y de unos 5 a 7,5 en CVT de coche con correa de empuje de acero o cadena. Una amplitud mayor necesita poleas más grandes o más recorrido de las semipoleas.
¿Una correa de CVT más larga aumenta la velocidad máxima?
Normalmente no. Con la misma distancia entre centros, una correa más larga se asienta más arriba en la polea secundaria para cualquier diámetro primario, así que ambas relaciones aumentan numéricamente. En el scooter del ejemplo, pasar de una correa de 730 mm a una de 740 mm eleva la relación de sobremarcha de 0,654 a 0,725, lo que reduce la velocidad máxima en torno a un 10 %. Una correa más corta hace lo contrario, pero puede debilitar la relación de arranque. Si el extremo corto ya está limitado por una secundaria llena, la longitud adicional cuesta sobre todo velocidad máxima.
¿Cómo calculo el recorrido de las semipoleas de un CVT?
Cada semipolea móvil se desplaza axialmente x = Δd · tan(α/2), que equivale a 2 · Δr · tan(α/2), donde Δd es la variación del diámetro de la correa en esa polea y α el ángulo de garganta total. Una primaria de scooter que va de 41 mm a 92 mm con garganta de 28° necesita (92 − 41) · tan 14° = 12,7 mm de recorrido. El desgaste estrecha la correa y la hace bajar más, lo que consume parte de este recorrido, así que deje algo de reserva en ambos extremos.
¿Qué ángulo de garganta usa una correa de CVT?
Las correas de CVT de caucho para scooters, ATV y motos de nieve suelen trabajar en poleas con un ángulo de garganta de unos 26° a 30°, y 28° es muy habitual. Las correas de empuje de acero de los CVT de coche trabajan a unos 22°. El ángulo de flanco de la correa debe coincidir con el de la polea; si no, apoya solo en un borde, patina y se desgasta de forma irregular. Un ángulo menor acuña más la correa y da más agarre, pero necesita más recorrido axial para el mismo cambio de diámetro.
¿Cómo calculo la velocidad máxima a partir de la relación del CVT?
Divida el régimen del motor por la relación total para obtener las rpm de la rueda y multiplique por la circunferencia del neumático: v (km/h) = rpm / (i_CVT · i_final) · π · D_neumático (m) · 60 / 1000. Para 7500 rpm, una relación de sobremarcha de 0,654, una reducción final de 13,5 : 1 y un neumático de 430 mm: 7500 / 8,82 = 850 rpm, y 850 · π · 0,43 · 0,06 = 68,9 km/h (42,8 mph). Esto supone sobremarcha completa y sin deslizamiento de la correa. La velocidad máxima real depende también de si el motor tiene potencia suficiente para tirar de esa relación.
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