Bepakopė transmisija, skirtingai nei pakopinės, suteikia galimybę pasirinkti bet kokį norimą greitį. Tai ypač svarbu, kai reikia tik nežymiai pakeisti agregato greitį arba varančiųjų ratų jėgą greičio sąskaita. Traktoriai su bepakopėmis transmisijomis geriau prisitaiko prie darbo sąlygų, t. y. prie apkrovos. Be to, su bepakope transmisija agregatas greičiau įsibėgėja, nereikia keisti variklio sūkių perjungus pavaras, o vairuotojas daugiau laiko gali skirti mašinos vairavimui bei technologiniam procesui stebėti.
Istorinis kontekstas ir evoliucija
Bepakopės hidrostatinės transmisijos lėtaeigėse mašinose naudojamos jau seniai, ypač jos paplito kombainuose ir ekskavatoriuose. Didžiausias hidrostatinės pavaros trūkumas buvo mažas jos naudingumo koeficientas. Mašinos su hidrostatine bepakope transmisija gana gerai dirba dideliu našumu, tačiau esant mažiems našumams (didesniems greičiams) jos dirba neekonomiškai. Todėl traktoriuose hidrostatinė pavara buvo naudojama gana ribotai.
1995 metais kompanija „Fendt“ pirmoji pasaulyje įrengė bepakopę Vario transmisiją 260 AG traktoriuose Fendt Favorit 962. Tai buvo didelis žingsnis į priekį, tobulinant traktorių transmisijas, ir prasidėjo nauja bepakopių transmisijų kūrimo bei diegimo traktoriuose era. Atlikta analizė parodė, kad iš visų Europos rinkai 2007 metais pristatytų per 500 traktorių modelių 60 modelių (apie 12 proc.) yra su bepakopėmis dvisrautėmis (hidrostatinėmis-mechaninėmis) transmisijomis. Dauguma traktorių įmonių jau gamina arba ruošiasi gaminti naujus traktorių modelius su bepakopėmis transmisijomis.
Beveik visose traktorių bepakopėse transmisijose variklio sukimo momentas skaidomas į du srautus, kurie perduodami hidrostatine ir mechanine pavaromis. Abiem pavaromis perduodami sukimo momentai galiausiai sumuojami ir suminis momentas perduodamas varantiesiems tiltams. Traktorius pajuda iš vietos sukimo momentą varantiesiems ratams perduodamas beveik tik hidrostatine pavara. Didinant važiavimo greitį sukimo momento perdavimą vis daugiau lemia mechaninė pavara. Belaipsniškai keičiant hidrostatinės pavaros perdavimo skaičių, transmisija tolygiai perduoda didesnę galios dalį hidrauliniu arba mechaniniu būdu.
Bepakopių dvisraučių transmisijų vystymo kryptys
Bepakopių dvisraučių (hidrostatinių-mechaninių) traktorių transmisijų skirtumai išryškėja perdavimo skaičiaus keitimo procese, skiriasi ir šių transmisijų konstrukcija. Galima išskirti dvi pagrindines bepakopių dvisraučių (hidrostatinių-mechaninių) transmisijų vystymo kryptis:
- Hidrostatinės pavaros panaudojimas didesnei galiai be papildomų mechaninių greičio keitimo pakopų visame greičio intervale.
- Mažesnės galios hidrostatinės pavaros panaudojimas, tačiau su papildomomis mechaninėmis greičio keitimo pakopomis (nuo 2 iki 8 pakopų) numatytame greičio intervale.
Kompanijoje „Fendt“ buvo apsispręsta dėl pirmosios vystymo krypties. Fendt Vario transmisijoje nuo pat mažiausio važiavimo greičio iki pat didžiausio greičio perdavimo skaičius keičiamas tik hidrostatine pavara. Be to, buvo sukurtos didelio darbinio tūrio ašinės hidraulinės mašinos (siurblys ir hidraulinis variklis) su dideliu kampu (iki 45°) sulenkiamu korpusu. Tokios bepakopės transmisijos naudingumo koeficientas siekia 0,8-0,85.
Bepakopės dvisrautės (hidrostatinės-mechaninės) su papildomomis mechaninėmis greičio keitimo pakopomis transmisijos įrengtos kompanijų „New Holland“, „John Deere“, „Steyer“, „Deutz-Fahr“ ir kitų traktorių modeliuose.
Naujos Valtra traktorių bepakopės transmisijos ypatumai
Valtra traktorių kompanijos konstruktoriai pakopinę transmisiją modernizavo į bepakopę. Įprasta Valtra traktorių transmisija sudaryta iš dinaminio reduktoriaus Powershift, reverso reduktoriaus, pavarų dėžės ir varančiųjų tiltų. Bepakopė transmisija gauta, modernizavus pakopinį dinaminį reduktorių į bepakopį.
Naujo bepakopio reduktoriaus konstrukcinis ypatumas yra tas, kad jis komplektuojamas su hidrostatiniu variatoriumi (reguliatoriumi). Reduktoriaus pagrindinę dalį sudaro planetinis diferencialinis (krumpliaratinis) reduktorius su dviem hidrauliškai valdomomis daugiadiskėmis sankabomis (C1 - mažesnių ir C2 - didesnių greičių). Hidrostatinis variatorius skirtas planetinio reduktoriaus vedikliui valdyti. Jį sudaro keičiamo darbinio tūrio (0-75 cm³/aps.) ir alyvos srauto krypties siurblys bei pastovaus darbinio tūrio (75 cm³/aps.) ir keičiamos srauto krypties hidraulinis variklis. Komplektuojant dinaminį reduktorių su hidrostatiniu variatoriumi (reguliatoriumi), gaunamas bepakopis dinaminis reduktorius.
Bepakopis dinaminis reduktorius komplektuojamas su visiškai paprasta tik greičių (H - greiti; M - vidutiniai; LL - labai lėti) diapazonus turinčia pavarų dėže.
Valtra traktorių bepakopio dinaminio reduktoriaus veikimo principas
Važiavimo pradžia: Daugiadiskė sankaba C1 yra įjungta. Siurblio darbinio tūrio keitimo diskas pakreiptas didžiausiu kampu (darbinis tūris - didžiausias). Traktoriaus variklio išvystomas sukimo momentas perduodamas planetiniam mechanizmui (centriniam krumpliaračiui) ir sukamas hidrosiurblys. Vediklis sukasi priešinga kryptimi (prieš laikrodžio rodyklę) didžiausiu greičiu, kadangi išeinantis velenas turi didesnį pasipriešinimą ir todėl yra nesukamas (traktorius stovi). Besisukantis vediklis suka hidrovariklį (dabar dirbantį siurblio režimu), kuris alyvos srautą nukreipia į hidrosiurblį. Jo darbinis tūris toks pat, o yra sukamas pagal laikrodžio rodyklę. Sumažinus hidrosiurblio disko pakreipimo kampą, sumažinamas siurblio darbinis tūris. Dabar hidrovariklis priverčiamas suktis lėčiau ir pradeda pristabdyti planetinio mechanizmo vediklį. Traktorius pradeda lėtai važiuoti. Hidrostatinėje pavaroje sudarytas slėgis padeda sukti iš dinaminio reduktoriaus išeinantį veleną. Dinaminiame reduktoriuje sukimo momentas perduodamas dviem srautais: mechaniniu ir per hidrostatinę pavarą.
Pradinis greičio didinimas: Traktoriaus greitis didinamas tiesinant hidrosiurblio diską nuo didžiausio pakreipimo kampo iki kampo lygaus 0° (t. y. mažinant siurblio darbinį tūrį nuo maksimalaus iki 0). Sukimo momentas perduodamas tik mechanine pavara. Kai siurblio diskas visiškai ištiesinamas, traktoriaus važiavimo greitis būna apie 5 km/val. M greičių diapazone ir 15 km/val. H greičių diapazone. Ištiesinus siurblį, jo darbinis tūris lygus nuliui ir yra uždaromas hidrovariklio alyvos srautas, taip visiškai sustabdomas planetinio mechanizmo vediklis. Tada dinaminis (bepakopis) reduktorius visą traktoriaus variklio perduodamą galią perduoda tik mechaniniu būdu (per planetinio mechanizmo krumpliaračius).
Važiavimo greičio didinimas (toliau): Toliau kreipiant siurblio diską nuo 0° iki didžiausio pakreipimo kampo (jis svyra į kitą pusę), siurblys alyvos srautą nukreipia taip, kad hidrovariklio sukimosi kryptis sutampa su siurblio kryptimi (sukamas traktoriaus variklio sukimosi kryptimi, t. y. pagal laikrodžio rodyklę). Tada planetinio mechanizmo vediklis ir centrinis krumpliaračiai sukami ta pačia kryptimi, todėl išeinančio veleno sukimosi bei traktoriaus važiavimo greičiai yra didesni. Didinant siurblio disko pakreipimo kampą, didėja planetinio mechanizmo vediklio ir išeinančio veleno sūkiai bei traktoriaus važiavimo greitis. Sukimo momentas perduodamas per mechaninę ir hidrostatinę pavaras. Bepakopio reduktoriaus išeinančiam velenui perduodamas jau susumuotas sukimo momentas. Ta kryptimi visiškai sulenkus siurblio diską traktoriaus greitis padidėja apytikriai iki 9 km/val. M greičių diapazone ir 28 km/val. H greičių diapazone, esant 1 900 min⁻¹ variklio sūkiams. Tada planetinio mechanizmo vediklis ir išeinantis velenas sukami vienodais sūkiais.
Bepakopio reduktoriaus sankabų (C1, C2) perjungimas: Kai planetinio mechanizmo vediklis ir išeinantis velenas sukami vienodais sūkiais, įjungiama sankaba C2 ir išjungiama sankaba C1. Perjungimo metu sukimo momentas nenutraukiamas. Įjungus sankabą C2, pasikeičia mechaninės pavaros perdavimo skaičius ir hidrovariklis vėl priverčiamas dirbti siurblio režimu. Jis alyvos srautą nukreipia į hidrosiurblį, kurio darbinis tūris tuo metu toks pat kaip hidrovariklio ir yra sukamas taip pat pagal laikrodžio rodyklę. Hidrosiurblys neleidžia hidrovarikliui ir planetinio mechanizmo vedikliui suktis greičiau ir mažinti traktoriaus greitį. Taip yra pasiekiamas didžiausias šios bepakopės transmisijos darbo efektyvumas. Valtra traktorių bepakopės transmisijos darbo efektyvumas būna didžiausias, kai planetinio mechanizmo išeinantis velenas ir vediklis sukasi vienodais arba artimais sūkiais.
Važiavimo greičio didinimas, įsijungus greitinančiai dinaminio reduktoriaus pavarai C2: Didinant važiavimo greitį (> 9 km/val. M ir 28 km/val. H greičių diapazone) hidrosiurblio diskas lenkiamas (nuo didžiausio posvyrio kampo iki 0°) atgal. Sumažinus hidrosiurblio disko pakreipimo kampą, sumažinamas siurblio darbinis tūris, labiau pristabdomas hidrovariklis ir planetinio mechanizmo vediklis. Traktoriaus greitis didėja. Hidrostatinėje pavaroje sudarytas slėgis pradeda sukti dinaminio reduktoriaus išeinantį veleną. Dinaminiame reduktoriuje sukimo momentas perduodamas mechanine ir hidrostatine pavaromis. Hidrovariklis vėl dirba siurblio režimu. Traktoriaus greitis didinamas tiesinant hidrosiurblio diską (mažinant darbinį tūrį). Sukimo momentas vėl perduodamas tik mechanine pavara. Kai hidrosiurblio diskas visiškai ištiesinamas (kreipiant atgal), traktoriaus važiavimo greitis būna apie 14 km/val. M greičių diapazone ir 43 km/val. H greičių diapazone. Ištiesinus siurblio diską, uždaromas hidrovariklio alyvos srautas ir taip visiškai sustabdomas planetinio mechanizmo vediklis. Tada vėl dinaminis (bepakopis) reduktorius visą traktoriaus variklio perduodamą galią perduoda tik mechaniniu būdu (per planetinio mechanizmo krumpliaračius).
Traktoriaus greičio didinimas iki didžiausio: Toliau atgal kreipiant siurblio diską (nuo 0° iki maksimalaus), siurblys alyvos srautą nukreipia taip, kad hidrovariklio sukimosi kryptis bus priešinga siurblio sukimosi krypčiai (prieš laikrodžio rodyklę). Tada planetinio mechanizmo vediklis ir centrinis krumpliaračiai sukami priešingomis kryptimis. Didinant siurblio disko pakreipimo kampą, didėja planetinio mechanizmo vediklio ir išeinančio veleno sūkiai bei traktoriaus važiavimo greitis. Sukimo momentas perduodamas mechanine ir hidrostatine pavaromis. Bepakopio reduktoriaus išeinančiam velenui perduodamas susumuotas sukimo momentas. Ta kryptimi visiškai sulenkus siurblio diską, gaunamas didžiausias traktoriaus greitis. Važiuojant keliu yra pasiekiamas beveik 20 km/val. greitis M greičių diapazone ir 62 km/val. (teorinis esant vardiniams variklio sūkiams) H greičių diapazone.
Naujoje Valtra traktorių bepakopėje transmisijoje galimi trys greičių diapazonai: M - vidutinių (darbinių) greičių 0-18 km/val.; H - didelių (transportinių) greičių 0-50 (60) km/val.; ir L - mažų greičių diapazonas. Valtra bepakopė transmisija gerai tinka dirbti mažesniais variklio sūkiais. Transporto darbams paruoštuose modeliuose greitis 50 km/val. gaunamas, esant 1 550 min⁻¹ variklio sūkiams.
Transmisijos naudingumo koeficientas ir degalų sąnaudos
Vokietijoje buvo palygintos „Powershift“ ir bepakopės transmisijos su įprastomis transmisijomis. Vis daugiau gamintojų siūlo traktorius su bepakopėmis transmisijomis, kurios leidžia geriau išnaudoti traktoriaus variklio galią, prisitaikyti prie kintamos apkrovos, sumažinti degalų sąnaudas bei palengvinti traktorininko darbą. Tačiau daugelis žemdirbių svarsto, ar jiems nepakanka gero traktoriaus su tradicine transmisija (laipsniniu perdavos perjungimu), nes toks traktorius ir pigesnis, ir paprastesnis.
Bandymų nustatyta, kad traktoriai su bepakopėmis ir „Powershift“ transmisijomis geriau prisitaiko prie kintamų darbo sąlygų, juose paprasčiau ir tiksliau galima keisti transmisijos perdavimo skaičių. Tai leidžia sutaupyti laiko ir degalų. Pagal skaičiavimų rezultatus minimalios sąnaudos dirvai suarti - apie 28,5 EUR/ha. Traukos jėgai kintant nežymiai, traktorių su bepakopėmis transmisijomis sąnaudos apie 1,5 proc. didesnės, nes jų naudingumo koeficientas maždaug 2 proc. mažesnis negu transmisijų su dinaminiais reduktoriais. Tačiau didėjant traukos jėgos svyravimams, ryškėja bepakopių transmisijų privalumai: traktorių su dinaminiais reduktoriais sąnaudos padidėja iki 1,5-2 EUR/ha.
Analogiškas sąnaudas galima gauti ir dirbant su visais lyginamaisiais traktoriais. Tai priklauso nuo traktorininko kvalifikacijos ir motyvacijos. Kaip kinta sąnaudos, priklausomai nuo važiavimo strategijos, pavaizduota 2 pav. I važiavimo strategija reiškia „tingų“ perdavų perjungimą, kuomet traktorininkas pasirenka tokią perdą, su kuria galėtų važiuoti ir kalnuota vietove, neperjungdamas perdavų. Tuomet sąnaudos sudaro apie 32-34 EUR/ha. Jei pasirenkama II važiavimo strategija, kada geriausia perjungti perdą, sprendžia traktorininkas. Priešingai nei „vangus traktorininkas“, šis gali sutaupyti iki 5 EUR/ha.
Traktoriuose John Deere, MF ir Valtra dinaminis reduktorius perjungiamas automatiškai, todėl traktorininkas mažiau apkraunamas. Traktorių „New Holland“ bei „Vario“ transmisijos yra pranašesnės, nes visame greičių diapazone galima laisvai pasirinkti perdavimo skaičių, todėl nepatiriama nuostolių dėl sankabų perjungimo. „New Holland“ traktoriuje perdavos perjungiamas automatiškai du laipsnius aukštyn arba žemyn, o „Fendt“ - pagal ribinę apkrovą. Apkrovoms labai kintant, traktorininkas turi reguliuoti variklio sūkių dažnį.
Pervažiavimai traktoriumi su prijungtu padargu iš kiemo į lauką bei iš vieno lauko į kitą taip pat turi reikšmės gamybos sąnaudoms. Kadangi važiuojant keliu apkrova yra gerokai mažesnė, galima važiuoti didesne perdava ir todėl dažnai jų perjunginėti nereikia. Be to, greitai perjunginėjant perdavas, galima išvengti laiko nuostolių. Didesni sąnaudų skirtumai yra tarp traktorių, kurių maksimalus važiavimo greitis 40 ir 50 km/val., nes lėtesnieji traktoriai dirba didesniu sūkių dažniu ir sunaudoja daugiau degalų. Šiuo rodikliu pranašiausi yra Fendt traktoriai, nes jų transmisijos sukonstruotos didžiausiam 65 km/val. greičiui. Apskaičiuota, kad nuvažiavus 5 000 km, kaštų skirtumas tarp lėtesniųjų ir greitesniųjų traktorių sudaro apie 500 EUR. Taupiausiai važiuoja Fendt traktoriai.
Lyginant su 40 km/val., atlikti skaičiavimai rodo, kad bepakopės transmisijos pranašesnės, esant kintamai apkrovai. Naudojant pavarų perjungimo automatines sistemas arba kombinuotą variklio ir transmisijos valdymą, traktorius pats nuolat „ieško“ optimaliausio važiavimo greičio. Tačiau ir traktoriai su dinaminiais reduktoriais gali išvystyti tokį pat našumą bei atlikti darbus už tuos pačius kaštus, tik šiuo atveju laiku perjunginėti perdavas turi traktorininkas. Važiuojant keliu, kaštų skirtumas tarp traktorių su skirtingomis transmisijomis dar mažesnis. Didžiausias skirtumas yra tarp lėtųjų ir greitųjų transmisijų, nes važiuojant greičiau sutaupoma laiko, o važiuojant tokiu pačiu greičiu - degalų.
Visų tipų transmisijų privalumai ir trūkumai | AUTODOC patarimai
Rezultatai palyginus įvairias transmisijas:
- Fendt Vario: Transmisija sukonstruota 65 km/val. greičiui. Važiuojant 50 km/val. greičiu, variklis dirba mažesniu nei vardiniai sūkiai dažniu. Transmisija suteikia galimybę prisitaikyti prie kintamos apkrovos.
- Agrotron (Deutz-Fahr): Transmisija tokia pati kaip traktoriaus Agrotron, leidžianti išvystyti iki 40 km/val. greitį.
- Case IH: Transmisija tokia pati kaip traktoriaus Case, tik didžiausias greitis 50 km/val. Greitis 40 km/val. pasiekiamas, esant mažesniam variklio sūkių dažniui.
- John Deere: Greitų perdavų greičių skirtumas didesnis nei Case ir Deutz-Fahr, tačiau yra pakankamai perdavų darbinių greičių srityje. Dėl ilgos perjungimo mechanizmo kulisės apsunkina perdavų perjungimą.
- New Holland: Greičių diapazone tarp 4 ir 12 km/val. transmisija užtikrina mažesnį skirtumą tarp gretimų greičių, tačiau, esant kintamai apkrovai, perjungti perdavas reikia labai dažnai.
- Steyr: Mažas greičių skirtumas tarp gretimų perdavų (20 % tarp perdavų ir 15 % tarp diapazonų). Transmisija suteikia galimybę prisitaikyti prie kintamos apkrovos (panašiai kaip ir Vario transmisija). Traktorininko darbą palengvina automatinė perdavų perjungimo sistema, kuri lauko darbuose gali perjungti iki dviejų perdavų.
- Valtra: Traktoriai su šia transmisija gali važiuoti labai mažu greičiu, reikalingu specialiems darbams atlikti. Esant labai dideliems apkrovos svyravimams, gali nepakakti automatiškai perjungiamų dinaminio reduktoriaus laipsnių. Sankabos valdymo mygtukas įrengtas labai patogioje vietoje - ant perdavų perjungimo svirties.
Automobilio transmisijoje energijos nuostoliai susidaro dėl dviejų svarbiausių priežasčių: dėl trinties tarp krumpliaračių krumplių, guoliuose, įvorėse ir dėl besisukančių detalių trinties su alyva, su oru, dėl alyvos maišymo, taškymo, dėl oro judinimo. Teoriškai transmisijos nuostolius apskaičiuoti sunku, todėl jie matuojami, bandant transmisiją, ir vadovaujantis bandymų duomenimis, sudaromos empyrinės formulės.
Naudingumo koeficientas - naudingo ir viso darbo (ar sunaudotos šilumos) santykis. Naudingumo koeficientas negali viršyti 1, nes būtų pažeidžiamas energijos tvermės dėsnis. Kai kurių prietaisų naudingumo koeficientai artimi 1 (pvz., transformatoriaus). Ypač mažus naudingumo koeficientus turi šiluminiai varikliai.
tags: #transmisijos #naudingumo #keof