23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2011/05
Traktorių su bepakopėmis transmisijomis palyginimas
  • A. Janulevičius
  • Mano ūkis

Šiuolaikinių traktorių transmisijos labai įvairios: pradedant nuo pačių paprasčiausių, valdomų ranka, iki sudėtingų elektroninėmis sistemomis kontroliuojamų bepakopių automatinių transmisijų. Pastarosios patogios tuo, kad, skirtingai nuo pakopinių transmisijų, leidžia pasirinkti bet kokį norimą greitį.

Bepakopės pavarų dėžės efektyvesnės, atliekant daugumą technologinių operacijų žemės ūkyje. Tai ypač svarbu, kai reikia tik truputį padidinti ar sumažinti agregato greitį arba varomųjų ratų varančiąją jėgą. Traktoriai su bepakopėmis transmisijomis geriau prisitaiko prie darbo sąlygų, t. y. prie apkrovos. Belaipsniškai keičiant transmisijos perdavimo skaičių, galima gauti pastovią optimalią variklio apkrovą. Traktorius su bepakope transmisija yra ekonomiškesnis ir mažiau teršiantis aplinką už analogą su pakopine pavarų dėže.

Magiška greičio keitimo formulė

Bepakopę pavarų dėžę sudaro planetinis reduktorius ir hidrostatinė pavara/variatorius (reguliuojamo srauto hidraulinis siurblys ir variklis), sujungti paprastuoju būdu. Visa bepakopio reguliavimo paslaptis glūdi planetiniame reduktoriuje, kurį sudaro trys pagrindinės dalys. Jis susideda ir dviejų krumpliaračių, kuriuos sujungia satelitai (vadinamieji krumpliaratukai), laisvai užmauti ant ašelių, įtvirtintų trečioje reduktoriaus dalyje - vediklyje. Planetiniame reduktoriuje vienos dalies (krumpliaračio) sukimasis priklauso nuo kitų dviejų. Bepakopės transmisijos planetinio reduktoriaus dalies (vediklio ar krumpliaračio), sujungtos su traktoriaus varikliu, ir dalies (kito krumpliaračio ar vediklio), kuri sujungta pavarų dėžės velenu, sukimosi kryptys yra nustatytos. Trečia reduktoriaus dalis, jei reikia, gali suktis į vieną ar kitą pusę.

Iliustracijoje parodyta supaprastinta AGCO bepakopės pavarų dėžės schema. Variklio alkūninis velenas (A) sujungtas su planetinio reduktoriaus vedikliu (B), ant kurio ašelių esantys satelitai visada sukasi tarp centrinio (C) ir žiedinio (D) krumpliaračių. Hidrostatinės pavaros siurblys (HS) sujungtas su žiediniu krumpliaračiu (D), o variklis (HV) prijungtas prie sumavimo veleno (F), kuris judesį perduoda kitai pavarai (H). Sumavimo velenas (F) taip pat sujungtas (per krumpliaračių porą) su planetinio reduktoriaus centriniu krumpliaračiu (C). Siekiant užbaigti ryšius, hidraulinis siurblys ir variklis turi būti sujungti į uždarą sistemą. Kada planetinio reduktoriaus vediklis sukamas, žiedinis krumpliaratis ir/arba saulės krumpliaratis privalo suktis taip pat.

Kad traktorius stovėtų vietoje, saulės krumpliaratis turi nesisukti. Tai nutinka tuomet, kai hidrostatinės pavaros siurblys, kuris yra sujungtas su žiediniu krumpliaračiu, būna ištiesintas arba sulenktas tik tiek, kad nepumpuotų alyvos ir negalėtų jos priimti. Tada žiedinis krumpliaratis gali suktis be pasipriešinimo, nes hidraulinis siurblys neatlieka jokio darbo. Kai hidraulinis variklis sulenktas kampu, jo darbinis tūris didelis. Jis negali suktis, kadangi siurblys negali priimti alyvos. Todėl hidraulinis variklis stabdo sumavimo veleną ir saulės krumpliaratį bei patį traktorių.

Kai valdymo rankena ar akseleratoriaus pedalas aktyvuoti, siurblys lenkiamas. Sulenktas hidraulinis siurblys pumpuoja alyvą į hidraulinį variklį. Jis suka sumavimo veleną ir traktorius važiuoja. Kuo didesnis siurblio sulenkimo kampas, tuo daugiau alyvos jis tiekia į hidraulinį variklį ir traktorius važiuoja didesniu greičiu. Kai didžiausiu kampu sulenktas siurblys tiekia didžiausią alyvos srautą, pradedamas mažinti hidraulinio variklio sulenkimo kampas. Tiesinamas hidraulinis variklis turi dirbti didindamas sukimosi dažnį tam, kad spėtų priimti tiekiamą alyvą. Tad toliau didėja saulės krumpliaračio sukimosi dažnis ir traktoriaus važiavimo greitis.

Kai hidraulinis variklis visiškai ištiesinamas, alyvos srautas sustabdomas. Hidraulinis siurblys, taip pat ir žiedinis krumpliaratis, priversti sustoti. Tada saulės krumpliaratis sukasi didžiausiu dažniu, o traktorius važiuoja didžiausiu greičiu tik mechanine pavara.

Mechaninių pavarų perjungimas

Traktorių bepakopėse transmisijose, išskyrus AGCO transmisiją AVT, yra dvi ar keturios mechaninės pavaros, kurių veikimo skirtumai beveik nepastebimi. Jų veikimo principą pabandysime išaiškinti, naudodami Valtra Direct transmisiją su 2 pavaromis.

Priešingai negu AGCO transmisijoje, Valtra Direct planetinio reduktoriaus vediklis yra sujungtas su sumavimo velenu (sumatoriumi). Ši dalis sujungia mechaninę ir hidraulinę pavaras transmisijoje. CNH transmisijose šią funkciją atlieka žiedinis krumpliaratis, bet principas yra tas pats.

Dvi mechaninės pavaros tuo pačiu metu

Esant pirmai (lėtesnei) Valtra Direct transmisijos mechaninei pavarai, t. y. kai įjungta sankaba (C1) ir traktoriaus variklis suka planetinio reduktoriaus krumpliaratį (K1), didėjantis planetinio reduktoriaus vediklio (V) sukimosi dažnis didins traktoriaus važiavimo greitį. Esant antrajai (greitesnei) pavarai, t. y. kai įjungta sankaba (C2) ir traktoriaus variklis suka planetinio reduktoriaus krumpliaratį (K2), važiavimo greitis didės, kai vediklio (V) sukimosi dažnis bus mažinamas. Planetinio reduktoriaus vediklio sukimosi dažnis yra apibrėžiamas hidrostatinio variatoriaus darbu.

Kai planetinio mechanizmo satelitai juda vediklio greičiu (skrieja su vedikliu nesisukdami apie savo ašeles), važiavimo greitis pirmąja pavara būna didžiausias, o greitis antrąja pavara - mažiausias. Tačiau traktoriaus važiavimo greitis tuo metu būna vienodas, esant įjungtoms ir pirmai, ir antrai pavaroms. Tuo metu mechaninės pavaros gali būti įjungtos abi ir perjungtos nepastebimai. Jų pakeitimas neturės įtakos galios, sukimo momento ar greičio praradimams.

Veikimo esmė

Valtra Direct transmisijos daugiadiskė sankaba (C1) yra įjungta, hidraulinio siurblio pakreipimo kampas yra didžiausias neigiamas (neigiamas pakreipimo kampas reiškia, kad hidraulinis variklis funkcionuoja kaip siurblys, o hidraulinis siurblys kaip variklis). Vediklis sukasi atgal (prieš laikrodžio rodyklę). Jis suka hidraulinį variklį (tuo metu dirbantį siurblio režimu), kuris alyvos srautą nukreipia į hidraulinį siurblį. Iš pradžių abiejų hidraulinių įrenginių darbiniai tūriai vienodi, todėl vediklis sukamas greičiu (didžiausiu), kuriam esant planetinio reduktoriaus krumpliaratis (K3) stovi (nesisuka), todėl ir traktorius stovi vietoje.

Sumažinus hidraulinio siurblio darbinį tūrį, hidraulinis variklis priverčiamas suktis lėčiau ir pristabdyti planetinio mechanizmo vediklį, tuomet atitinkamai pradeda suktis krumpliaratis K3 (vediklis pradeda gauti ir mechaniškai perduodamą galią). Traktorius pradeda važiuoti. Važiavimo greitis didinamas, mažinant siurblio darbinį tūrį tol, kol hidraulinis variklis ir vediklis visiškai sustoja. Kai hidrostatinė pavara išjungta, operacija yra 100 proc. mechaninė. Paskui sistema reversuoja, ir hidraulinis variklis pradeda dirbti variklio režimu. Šiuo atveju traktoriaus važiavimo greitis didinamas, didinant siurblio darbinį tūrį iki didžiausio hidraulinio variklio ir vediklio sukimosi greičio (pirmyn). Tada įjungiama sankaba C2 ir išjungiama sankaba C1. Hidraulinis variklis vėl dirba siurblio režimu. Traktoriaus važiavimo greitis toliau didinamas analogišku principu. Bepakopio dinaminio reduktoriaus veikimo principas grafiškai iliustruotas schema.

Traktorių su bepakopėmis transmisijomis palyginamasis testas

Šiuolaikinių traktorių su bepakopėmis transmisijomis darbo efektyvumas priklauso ne tik nuo techninių sprendimų, jų konstrukcijų tobulumo, bet ir nuo valdymo ypatumų bei išbaigtumo. Bet koks greitis, esant pasirinktiems variklio sūkiams, nėra svarbiausias bepakopių transmisijų rodiklis šiandien. Daug svarbesnis yra variklio ir transmisijos parametrų kompleksinis valdymas, atsižvelgiant į pasipriešinimą traukai ir vairuotojo nustatymus: važiavimo greitį, variklio sūkius. Tą pačią pavarų dėžę naudojant skirtingų gamintojų traktoriuose, vien tik keičiant valdymo programas, gaunamos naujos eksploatacijos ir valdymo savybės. Tai paaiškina, kodėl gaunami skirtingi įvairių traktorių su analogiškomis bepakopėmis pavarų dėžėmis efektyvieji rodikliai.

Norvegijos žemės ūkio technikos pardavimo įmonėje „Bedre Gardsdrift" buvo atlikti traktorių su bepakopėmis transmisijomis palyginamieji testai. Buvo testuojami įvairių gamintojų traktorių modeliai (nuo 160 iki 200 AG) su CVT (angl. continuous variable transmission) transmisijomis.

Visų testuojamų traktorių bepakopę transmisiją sudaro mechaninė ir hidraulinė dalys. Mechaninė dalis turi užtikrinti kuo mažiausius perduodamos galios nuostolius, ypač kai naudojami tik mechaniniai perdavimai. Hidraulinės dalies uždavinys - užtikrinti sukimo momento perdavimą belaipsniškai kintant greičiui. Galios praradimas, perduodant ją hidrauliškai, yra karštų debatų tema, tačiau realybė tokia, kad bepakopės transmisijos bendros charakteristikos sukuria daugiau negu prarandama hidrostatinėje pavaroje. Esant normalioms aplinkybėms, klausimas, koks santykis transmisijoje yra hidrostatinio ir mechaninio perdavimo ir kaip mechaninės pavaros persijungia, nėra toks svarbus, tačiau esant tam tikroms aplinkybėms jis yra esminis. „Bedre Gardsdrift" palyginamuose traktorių testuose buvo koncentruojamasi į transmisijų „elgseną" kasdieniuose darbuose.

Deutz Fahr, John Deere ir Claas

Testuotuose Deutz Fahr ir John Deere traktoriuose naudojamos ZF Eccom bepakopės pavarų dėžės, tačiau jos vadinamos skirtingai: atitinkamai TTV ir AutoPowr. Traktoriuje Claas montuojama tokia pat transmisija, kokia buvo naudojama CNH traktoriuose Steyr (ZF S-Matic). „Claas" ją vadina C-Matic.

Deutz Fahr ir John Deere traktoriuose bepakopę transmisiją sudaro vienoje eilėje nuosekliai išdėstyti keturi planetiniai reduktoriai. Kiekvienas jų sukimo momentą perduoda jam nustatytame traktoriaus važiavimo greičio intervale. Reduktoriams perjungti įrengtos daugiadiskės sankabos, taip pat daugiadiskis stabdys, kurio stovintys diskai sujungti su pavarų dėžės korpusu. Darbo metu būna įjungtos dvi sankabos. Pavyzdžiui, traktoriui važiuojant 5 km/val. greičiu įjungiama antrojo greičių diapazono reduktoriaus sankaba ir išjungiama pirmojo reduktoriaus sankaba, daugiadiskiam stabdžiui visą laiką esant įjungtam. Analogiškai perjungiami ir kiti reduktoriai. ZF Eccom transmisijoje, esant vardiniams variklio sūkiams, reduktoriai perjungiami, traktoriui važiuojant 5, 10, 20 km/val. greičiu. Ši transmisija turi atskiras važiavimo pirmyn ir atgal pavaras, įjungiamas sankabomis, kurios yra įrengtos bepakopės pavarų dėžės gale.

Claas transmisijoje taip pat yra keturios planetinių reduktorių pavaros. Tačiau jos įjungiamos kumštelinėmis sankabomis. Kiekvieną kumštelinę sankabą sudaro dviženklis kumštelių skaičius su tam tikru laisvos eigos laipsniu. Šis laipsnis yra toks mažas, kad nejuntamas važiuojant, bet pakankamas sujungti ir atjungti. Skirtingai negu daugiadiskės sankabos, kurios sukimo momentą perduoda trinties jėga, kumštelinės sankabos jį perduoda susikabinusios kumšteliais. Jų perduodamo momento nuostoliai mažesni, jos atsparesnės didesnėms apkrovoms. S-Matic transmisijoje, esant vardiniams variklio sūkiams, reduktoriai perjungiami traktoriui važiuojant 8, 15, 30 km/val. greičiu.

Case IH ir New Holland

Naujoji Case IH ir New Holland transmisija yra specifinio dizaino, pagaminta įmonių grupės CNH gamykloje Antverpene Belgijoje. Naujoji transmisija montuojama Case IH Puma CVX ir New Holland T7000 AutoCommand modeliuose.

CNH bepakopės transmisijos veikimo principas yra iš dalies panašus į CVT. Greičių diapazonai ir hidrostatinės galios perdavimas suderinti taip, kad, esant dažniausiai naudojamiems darbo metu greičiams, dominuotų mechaninis galios perdavimas. Transmisijoje yra keturios mechaninės pavaros važiuoti į priekį ir dvi - atgal. Hidrostatinės pavaros funkcija CNH CVT transmisijoje - belaipsniškai reguliuoti greitį kiekvieno diapazono ribose.

CNH traktorių transmisijose įrengtas didesnio darbinio tūrio alyvos siurblys, tačiau jis lankstomas nedaug - vos 10 o į kiekvieną pusę. Didelio tūrio siurblys sukuria didelį sukimo momentą. Iš pradžių siurblys tarp pirmos ir antros mechaninių pavarų bei tarp trečios ir ketvirtos pavarų sulenkiamas maksimaliu kampu. Kampas tarp antros ir trečios pavarų yra vos šiek tiek didesnis už 0. Todėl CNH transmisija turi tris amplitudes su didele hidrostatinės pavaros dalimi ir tris su didele mechaninės pavaros dalimi.

Mechaninės keturių diapazonų pavaros surikiuotos taip, kaip paprastoje sinchronizuotoje pavarų dėžėje su automatinio pavarų perjungimo sistema ir su dviem poromis daugiadiskių sankabų. Prie mechaninės pavarų dėžės dalies įrengtas hidrostatinis kontūras. Toks sprendimas leidžia jį greičiau ir lengviau pakeisti. Transmisijos mechaninės pavaros, esant didžiausiam variklio sukimosi dažniui, persijungia važiuojant 12, 18, 38 km/val. greičiu pirmyn ir 16 km/val. - važiuojant atgal.

Fendt ir Massey Ferguson

Korporacijos AGCO bepakopė transmisija AVT yra naudojama visuose Fendt traktoriuose, visuose bepakopiuose Massey Ferguson modeliuose, Valtra S ir JCB 8250 traktoriuose. Transmisijos yra gaminamos „Fendt" gamykloje Marktoberdorfe, Vokietijoje. Šiuose traktoriuose bepakopės transmisijos konstrukcinė dalis yra identiška, tačiau programinė dalis, važiavimo greitis ir variklio sūkiai valdomi skirtingai.

Fendt Vario ML yra vienintelė transmisija, kurioje bepakopis greičio reguliavimas atliekamas nuo lėčiausio iki pačio didžiausio greičio, neperjungiant mechanines pavaras. AGCO transmisijose hidraulinio perdavimo proporcija yra labai didelė, esant mažam greičiui ir jį didinant mažėja proporcingai greičio didinimui. Kai traktorius važiuoja didžiausiu greičiu, pavara būna mechaninė. Transmisijoje yra dvi mechaninės krumpliaratinės pavaros, bet jos įrengtos jau už bepakopio greičio reguliavimo įrenginio (hidrostatinės pavaros), kurios perjungiamos rankiniu būdu traktoriui nejudant. Pavara nuo 0 iki 50 km/val. skirta transporto, o iki 28 km/val. - lauko darbams. Dėl tokio pavarų skirstymo gaunamas didesnis efektyvumas, esant mažesniam greičiui.

Šioje transmisijoje hidraulinis siurblys gali būti lankstomas nuo -30 iki +45 o, o hidraulinis variklis - nuo 45 iki 0 o. Traktoriui stovint, siurblys būna ištiesintas, o hidraulinis variklis maksimaliai sulenktas. Pradedant važiuoti ir didinant greitį, didinamas siurblio sulenkimo kampas. Kai siurblys maksimaliai sulenkiamas, pradedamas tiesinti hidraulinis variklis. Jį visiškai ištiesinus, traktorius važiuoja didžiausiu greičiu tik mechanine pavara. Kad traktorius važiuotų atbulas, siurblys lenkiamas priešinga kryptimi. Tada transmisijos pavara tik hidraulinė.

Valtra

Valtra Direct bepakopės transmisijos vardas yra naujas. Ji naudojama N ir T serijų traktoriuose. Valtra Direct transmisija priskiriama dvigubos CVT transmisijos kategorijai, kadangi tarp lėčiausio ir didžiausio greičio perjungiama viena mechaninė pavara, bet naudojamas hidrostatinis variatorius greičiui reguliuoti. Tai reiškia, kad transmisija turi visiškai mechaninį efektą dviejuose intervaluose. Persijungiant mechaninėms pavaroms ir esant maksimaliam greičiui, hidraulinis perdavimas didžiausias. Mechaninė pavara persijungia, esant maždaug 30 proc. maksimalaus greičio.

Kitų traktorių bepakopės transmisijos yra sumontuotos vienoje dėžėje, o Valtra Direct bepakopė transmisija yra sudaryta iš kelių modulių. Toje pačioje pavarų dėžėje galima rinktis tarp hidrostatinio įrenginio ir penkių pakopų dinaminio reduktoriaus.

Transmisijoje Valtra Direct yra galimybė keisti slėgį hidrostatiniame variatoriuje. Pavyzdžiui, dirbant su priekiniu krautuvu, sumažinus slėgį hidrostatiniame variatoriuje, išvengiama ratų praslydimo. Galima nustatyti, kaip transmisija turėtų reaguoti, kai yra atleidžiamas pedalas. Ar traktorius turėtų ir toliau judėti, ar sumažinti greitį pamažu, ar mažinti greitį staigiai? Šios savybės yra reguliuojamos iš dalies keičiant siurblio kampą ir slėgį.

Valtra Direct yra bepakopė 4 greičių diapazonų pavarų dėžė, kurioje yra 4 daugmaž vienas kitą dengiantys greičių diapazonai: A - nuo 0 iki 9, B - 0-18, C - 0-27 ir D - 0-50 km/val. Belaipsniškai greitis reguliuojamas kiekvieno diapazono ribose. Šie greičių diapazonai negali būti palyginami su keturiais mechaninių pavarų diapazonais (išdėstytais vienas paskui kitą), kurie yra kitose bepakopėse transmisijose. Valtra Direct pagrindinis tikslas - suteikti transmisijai siauresnius darbinius intervalus ir taip pasiekti didesnį efektyvumą, atliekant įvairius skirtingo technologinio greičio reikalaujančius darbus.

Valtra traktorių transmisijose važiavimo atgal funkcija realizuojama kitaip negu kitų traktorių. Valtra Direct modulinė bepakopės transmisijos konstrukcija suteikia galimybę naudoti autentišką visiško reverso mechanizmą, t. y. atbulinio važiavimo parametrai yra tokie pat, kaip ir važiavimo pirmyn.

Testų rezultatai

Apibendrinus testo rezultatus, paaiškėjo, kad geriausiai buvo įvertintas Fendt 820 Vario. Kiti traktoriai išsidėstė tokia tvarka: Valtra T202 Direct; Case IH Puma 165 CVX; New Holland T7040 AutoCommand; John Deere 7530 E Premium AutoPowr; Claas Axion 820 C-Matic, Massey Ferguson 7495 Dyna VTF ir Deutz Fahr 620 TTV.

Testą atliko aštuoni profesionalūs vairuotojai. Jų teigimu, iš penkių geriausiai vertintų traktorių, labiausiai išsiskyrė Fendt 820 Vario, tačiau jam valdyti reikia įgūdžių. Ūkininkai naudoja savo traktorius ir laukuose, ir keliuose. Testuojami traktoriai dirbo laukuose su 3 m pločio kultivatoriais, važiavo įvairiais keliais (plačiais pagrindiniais ir siaurais vingiuotais lauko keliukais). Visi traktoriai laukuose dirbo gerai, tačiau, kai jie išvažiavo į kelius, buvo galima pastebėti didesnių skirtumų, ypač važiuojant į nuokalnę su 13 t kroviniu.

A. Janulevičius

Mano ūkis, 2011/05