BEZSTUPŇOVÉ PŘEVODOVKY ZE ST.VALENTINU

BEZSTUPŇOVÉ

PŘEVODOVKY ZE ST.VALENTINU

Již počátkem 90. let 20. století se začala zkoušet nová konstrukce pojezdu, která v rámci koncernu CNH znamenala vytvoření modelové řady CVX. Ta ve své konstrukci zahrnovala bezstupňovou převodovku, což přineslo široké možnosti pro nastavení traktoru jak z pohledu udržování konstantních otáček motoru tak tempomatu rychlosti. Obsluha měla k dispozici tzv. potenciometr zátěže, kterým bylo možné ovlivnit režim práce spalovacího motoru a tím i spotřebu paliva. V podstatě se uvedeným potenciometrem nastavoval pokles otáček, než začal management převodovky měnit převodový poměr. Tím bylo možné udržovat dlouhodobě zatížení motoru v oblasti s nejvyšším točivým momentem, kde pracuje motor s nejnižší měrnou spotřebou paliva a přitom obsluha nemusí provádět žádné řazení, vše probíhalo zcela automaticky. Samotné „jádro převodovky“ bylo řešeno jako výměnná jednotka, která se vkládala do skříně převodovky. Konstrukce hlavních komponentů je vidět z obr.1.

Obr. 1 Převodovka u modelové řady CVX byla koncipována jako výměnná jednotka. Konstrukčně byla tvořena hydrostatickou jednotkou, zastoupenou axiálním pístovým regulačním hydrogenerátorem (regulace Vg - geometrického objemu) sklonem desky, +/200) a axiálním pístovým hydromotorem s konstantním Vg, smontované do jednoho celku (oba disponují geometrickým objem Vg = 55 cm3 , max. pracovní tlak 43 MPa a průměrný tlak je 23 MPa). Druhou, mechanickou část tvoří složený planetový převod skládající se ze čtyř JPS (jednoduché planetové soukolí) rozdělených na tři skupiny. Sumarizační planetový převod (P1,P2) typu 4k+r, planetovou převodovku (P3,P4) typu 4k+r a reverzační planetový převod P5 typu 2k+r. Řazení probíhá pomocí zubových spojek, ovládaných tlakem oleje při stlačení a rozpínáním pomocí pružiny. Čtyři zubové spojky jsou pro jízdní rozsahy, a po jedné pro jízdu vpřed a vzad. Popis funkce převodovky Točivý moment motoru pohání hřídel (1), a tím současně soukolí (6) (mechanická část), prostřednictvím které, vstupuje na korunové kolo (P1), sčítacího planetového převodu (7) a také soukolí (2), kterým pohání hydrogenerátor (3) a zajišťuje tak příkon hydrostatické části. Současně se hřídelem (1) přenáší výkon na vývodový hřídel. Axiální hydrogenerátor pohání hydromotor (4) s (Vg = konst). Točivý moment z hydrostatického převodníku je přenášen 1

pomocí soukolí (5) na planetové kolo (P1) sčítacího převodu. Z části sčítacího převodu vystupuje moment do planetové převodovky (8), kde v závislosti na pojezdové rychlosti přechází z centrálních kol na unašeč této převodovky, nebo je přímo veden unašečem sčítacího převodu (7), aniž by procházel částí (8). Z planetové převodovky vystupuje do reverzační planetové převodovky, která určuje směr jízdy. Jestliže je sepnutá spojka (KV) traktor jede vpřed. Jízda vzad je při sepnuté spojce (KR). 4

3

2

1 6

5

10

9

12

8 7

Obr.2 Schéma CVT převodovky z modelové řady traktorů CVX Funkci převodovky lze popsat na třech provozních stavech:
Neutrál Točivý moment motoru přechází od hřídele (1) na soukolí (6), přes které otáčí korunovým kolem (7) části (P1) a současně soukolím (2) pohání hydrogenerátor (3), který přes hydromotor (4) a soukolí (5) otáčí centrálním kolem (P1). Otáčky centrálního i korunového kola jsou stejné ale opačné, ovšem obvodová rychlost je odlišná. Výsledkem je pohyb unašeče, který je společný pro obě planetová soukolí (P1, P2). Protože korunové kolo

P1

P2

P3

P4

Obr.3 Diagram rychlostí planetových převodů u CVT převodovky traktoru modelové řady

CVT 2

soukolí (P2) stojí a unašeč se otáčí, musí se pohybovat planetové kolo společné pro (P2, P4). U soukolí (P3) je sepnutá spojka (K1) a proto stojí i korunové kolo. V převodu (P3) stojí planetové i korunové kolo a proto stojí i unašeč. Ten je společný i pro (P4) ze kterého vystupuje do reverzační planetové převodovky (9) ve které je sepnutá spojka (KV – jízda vpřed) a odtud na rozvodovku. Tím je dosaženo klidového stavu umožňujícího zastavení a stání v kopci. Jízda v před a zrychlování
1. převodový rozsah (pojezdová rychlost od 0 až 8 km/h) Točivý moment motoru je rozváděn stejným způsobem jako v klidovém stavu při sepnuté spojce (K1) a (KV). Jakmile řidič sešlápne pedál rychlosti, dojde k naklápění hydrogenerátoru z jedné krajní polohy do druhé (α = -/+200). Tím dojde ke změně Vg a tedy i hydrostatického převodu, což se projeví postupným snižováním otáček planetového kola převodu (P1). Poroste obvodová rychlost unašeče soukolí (P1,P2). Zvýšení otáček unašeče způsobí pohyb korunového kola soukolí (P2) a tím i centrálního kola (P3), které při sepnuté spojce (K1) zajistí pohyb unašeče převodu (P3, P4). Ten tvoří výstupní část zajišťující přes sepnutou spojku (KV) pohyb traktoru, jehož velikost bude narůstat až na rychlost 8,045 km/h. V okamžiku dosažení (α = 0, Vg = 0) nedodává hydrogenerátor žádný tlakový olej hydromotoru a výkon motoru je přenášen pouze mechanicky.

P1

P2

P3

P4

Obr.4 Diagram rychlostí planetových převodů u CVT převodovky traktoru modelové řady CVT Další činnost převodovky bude pokračovat pouze v přeřazování mezi jednotlivými spojkami z K1, K2, K3 až K4 podle aktuální pojezdové rychlosti traktoru. Regulační deska hydrogenerátoru se bude sklánět z jedné krajní polohy do druhé podle aktuálně zařazené spojky.
Jízda vzad Zpětný chod (obr.5) nezpůsobí změna funkce hydromotoru, ale sepnutí spojky (KR), která zabrzdí unašeč reverzační planetové převodovky (9). Výkon je přenášen ze soukolí (8) na satelit (10), který se otáčí pouze kolem své osy a současně zabírá do satelitu (11), který mění smysl otáčení centrálního kola (12) tvořícího výstup z celé převodovky. Traktor potom reaguje úplně stejně jako při jízdě vpřed.

10 11

8

12

Obr.5 Reverzační převodovka 3

Možnosti ovládání pojezdu Traktor má tři ovládací pedály jako každý jiný, jejich funkce je ovšem odlišná. Spojkový pedál slouží jako bezpečností prvek, který zajistí přerušení pohonu pojezdu a vývodového hřídele, přes spínač umístěný pod spojkovým pedálem. Brzdový pedál má nezměněnou funkci, ale ten plynový se musí nazývat pojezdovým, neboť z něj neovládáme přímo vstřikovací čerpadlo, ale předáváme informaci pro řídící management, který s ohledem na zatížení a otáčky motoru volí převodový poměr tak, aby motor pracoval v oblasti nízké měrné spotřeby paliva, samozřejmě v závislosti na poloze potenciometru zátěže. Pokud se pojezdový pedál uvolní, traktor samočinně zpomalí až do úplného zastavení, a to i na svahu. Pokud se do 30s traktor nerozjede, automaticky se aktivuje blokace převodovky. Tempomat rychlosti je ovládaný tlačítkem na multifunkční páce, jehož stiskem nastavíme aktuální rychlost traktoru a potom můžeme její velikost ještě měnit tlačítky +/- . Deaktivace tempomatu je provedena stlačením pedálu pojezdu, brzdy nebo opět tlačítkem na ovládací páce. Reverzace probíhá plynule pomocí tlačítka na ovládací páce, po jehož stisku traktor začne zpomalovat až do zastavení, a potom se rozjíždět opačným směrem. Samozřejmostí jsou tři rychlostní rozsahy (0 – 14, 0 – 25 a 0 – 40 km/h), které lze předvolit prostřednictvím kolébkového přepínače. Traktor nabízí tři základní režimy pro nastavení managementu spalovacího motoru a převodovky: • ovládání pedálem pojezdu – mění se otáčky motoru i převodový poměr • ovládání pedálem pojezdu při zapnutém vývodovém hřídeli – otáčky motoru jsou konstantní, mění se pouze převodový poměr • ovládání pedálem pojezdu se zapnutým tlačítkem pro postřikovač – otáčky motoru se mění a převodový poměr je konstantní, tzv. lineární závislost Výsledky měření Během uplynulých deseti let byla modelová řada s CVX převodovkou podrobena v České republice dvěma rozsáhlým měřením, jak v laboratorních, tak praktických podmínkách. Obě měření byly realizovány Ústavem techniky a automobilové dopravy z Mendelovy univerzity v Brně. První z nich se uskutečnilo v roce 2003 v laboratorních podmínkách, kde byl výkon motoru přenášen hnacími nápravami na válce dynamometru. Z řady měření, které se realizovaly, jsme vybrali dvě, na kterých je vidět změnu otáček motoru při různém nastavení ručního akcelerátoru a potenciometru zátěže. Výsledky měření jsou uvedeny na obr.6 a 8. Při nastavení plné dodávky paliva (ruční akcelerátor je na maximu) a třech polohách potenciometru zátěže tzn. 0, 5 a 10 je vidět na obr.6. Změna otáček motoru nastala až po určitém zatížení, od kterého začal managament převodovky měnit převodový poměr a udržovat konstantní otáčky motoru. Čím byla nastavena vyšší hodnota, tím větší pokles otáček nastal, než převodovka začala měnit (zvyšovat) převodový poměr. Do tohoto okamžiku reagovala převodovka jako stupňovitá. Odlišným způsobem se projevil management převodovky při ponechání ručního plynu na pozici pro volnoběh, viz obr. 7. Nejdříve, po rozjezdu traktoru se otáčky motoru sami zvýšily na úroveň 2100 a poté při rostoucím zatížení klesly na úroveň 1450 1/min při současném snižování převodového poměru. Od určitého zatížení, stejně jako v prvním případě došlo ke změně (zvyšování) převodového poměru, tak aby se otáčky motoru zvýšily na úroveň odpovídající pozici potenciometru. Při natočení potenciometru do pozice 10 se otáčky motoru zvýšily na úroveň 1600 1/min a poté opět začal management převodovky zvyšovat převodový poměr, aby je již udržel konstantní při rostoucím zatížení. Poslední z grafů na obr. 8 byl naměřen při 4

kombinovaném zatěžování spalovacího motoru přes hnací nápravy a vývodový hřídel. Na hnacích nápravách bylo vytvořeno zatížení tahovou silou 27 kN a přes vývodový hřídel se plynule zvyšoval odebíraný výkon motoru až na 93 kW. Otáčky motoru byly po celou dobu měření udržovány na konstantní hodnotě. V okamžiku, kdy točivý moment motoru (zatížení motoru) dosáhlo přechodu mezi regulátorovou a zatěžovací částí, začal management převodovky zvyšovat převodový poměr, aby snížil zatížení přenášené od pojezdových kol na motor a tím i udržovat konstantní otáčky motoru. 2500,00

Otáčky motoru

2100,00

nm 1000,00

1900,00 1700,00

800,00

1500,00 600,00

1300,00 1100,00

mpt

Měrná tahová spotřeba

1200,00

2300,00

400,00

900,00 700,00 Potenciom etr na stupni 0

200,00 Potenciom etr na stupni 5

Potenciom etr na stupni 10

2100

900

1900

nm

800 700

1700

600

1500

mpt

1300

500 400

1100

300

900

200

700

100

500

0

Potenciom etr na stupni 0

Potenciom etr na stupni 5

.h-1

1000

-1

2300

Měrná tahová spotřeba [g.kW

Otáčky motoru [min -1]

Obr.6 Tahová charakteristika traktoru Case IH 170 CVX s nastaveným plným ručním plynem a plně sešlápnutým pedálem rychlosti při měnícím nastavení potenciometru zátěže.

Potenciom etr na stupni 10

Obr.7 Tahová charakteristika traktoru Case IH 170 s plně sešlápnutým pedálem rychlosti při měnícím nastavení potenciometru zátěže. Není nastavena plná dodávka paliva. 5

90

1800

80

1600

70

1400

60

1200 50 1000 40 800 30

600

20

400

10

200 0

Tahový výkon [kW] Tahová síla [kN] Pojezdová rychlost [km /hod] Prokluz[% ]

Otáčky m otoru [ot/m in] Měrná tahová spotřeba [g/kWhod]

2000

0 20

40

60

80

100

120

140

160

Čas [s]

Obr. 8 Průběh měřených veličin v čase, při práci traktoru Case IH 170 CVX s vývodovým hřídelem 1000 E a plně sešlápnutým pedálem rychlosti, konstantní tahovou silou 27 kN s měnícím zatěžováním přes vývodový hřídel a pot. zátěže na hodnotě 10. Druhé měření se uskutečnilo v roce 2007 při testování traktorů Case IH v dopravě, viz obr.10. Jedním z měřených traktorů byl také Case IH CVX 195. Během měření se vyzkoušely opět režimy práce společného managementu spalovacího motoru a převodovky prostřednictvím potenciometru zátěže, viz obr.9.

Obr.9 Různé nastavení potenciometru zátěže, které bylo během zkoušek použito Z výsledků měření vyplynulo, že potenciometrem zátěže lze ovlivnit spotřebu paliva a také výkonnost soupravy. Čím větší bude nastavení hodnoty potenciometru, tím větší úsporu paliva lze očekávat, neboť motor pracuje při nižších otáčkách motoru v oblasti s nižší spotřebou paliva. O tom vypovídají i výsledky měření. Při nastavení potenciometru do pozice 10 lze ušetřit až 2,8 l (10,9 %) za hodinu jízdy ve srovnání s nastavením do pozice 1. Úspora paliva vzniká v důsledku udržování otáček motoru v oblasti s nejvyšším točivým momentem, kde motor pracuje s nejnižší spotřebou paliva. Nejvíce se vliv potenciometru při 6

větší zátěži např. jízdě do kopce, kdy otáčky motoru klesají na úroveň 1400 min-1 (pot. nastaven na 10). Jakmile zatížení motoru tzn. Mk dosáhne již obalové křivky, dochází ke zvětšování převodového poměru a tím také ke snižování pojezdové rychlosti. Proto byla při jízdě do kopce dosažena nejvyšší hodnota úspory paliva, která v případě hodinové spotřeby dosáhla 24%. Nižší otáčky motoru se projeví snížením výkonnosti soupravy. Při zmiňované jízdě do kopce to bylo o 11,1 %. Aby se účinek poklesu výkonnosti soupravy snížil, musí se nastavit vyšší hodnota na potenciometru zátěže. Z tohoto pohledu se jeví jako nejlepší nastavení na hodnotu 5, kdy bylo dosaženo snížení spotřeby o 4,8% a výkonnost soupravy se nezměnila oproti nastavení 1.

Obr.10 Souprava traktoru Case IH 195 CVX s návěsem během přípravy na měření Na konci minulého roku představila společnost Case IH novou modelovou řadu traktorů PUMA CVX, která disponuje pro traktory, novou koncepcí bezstupňové technologie s využitím principu dvoutoké převodovky, na které se experimentálně pracuje již 20 let v automobilovém průmyslu u mechanických stupňovitých převodovek. Převodovky využívající tohoto principu nesou označení DSG (Direkt Schalt Getriebe). Princip DSG převodovky je založen na tom, že k řazení převodových stupňů dochází v okamžiku, kdy není daný převod v záběru, tzn. snižuje se výrazně opotřebení třecích segmentů. Zapnutí daného převodu pro přenos výkonu motoru se pak uskutečňuje prostřednictvím dvou spojek, jejichž ovládání je řešeno elektrohydraulicky. Příkladem DSG převodovky z automobilového průmyslu je vidět na obr.11. Převodovku tvoří na vstupu dvojitá lamelová spojka, kterou se spíná pohon pro dutý (zeleně označený) nebo plný (červeně označený) hřídel. Na obou hřídelích jsou uložena ozubená kola, která jsou ve stálém záběru s koly na výstupním hnaném hřídeli.

7

1

2

3

4

5

7

6

A B

8

9 10

11

Obr.11 Koncepce DSG převodovky z osobních automobilů, 1-Pohon od motoru, 2-Vstupní hřídel do převodovky, 3-Výstupní soukolí k pohonu diferenciálu, 4-Soukolí pro jízdu vzad, 5-Vstupní hřídel do převodovky, 6-Šestý převodový stupeň, 7-Pátý převodový stupeň, 8Druhý převodový stupeň, 9-Čtvrtý převodový stupeň, 10-Třetí převodový stupeň, 11-První převodový stupeň, A, B-lamelové spojky 8

Zapojování jednotlivých převodů do záběru se uskutečňuje prostřednictvím synchronizačních spojek, jejichž synchronizační objímky jsou ovládány elektrohydraulicky. Na obr.11 je zachycen provozní stav, při kterém je pro rozjezd vozidla z klidu předřazen první rychlostní stupeň. V okamžiku, kdy řidič sešlápne pedál plynu dojde k plynulému sepnutí spojky, přenosu výkonu motoru na červeně značený hřídel, soukolí prvního převodového stupně, a vozidlo se plynule rozjíždí. V tento okamžik mechatronický systém automaticky „předřazuje“ druhý převodový stupeň, tím že přesune synchronizační objímku tohoto stupně do záběru. Jakmile je dosaženo rychlosti pro přeřazení na druhý stupeň, dojde k postupnému uvolňování tlaku ve spojce A a k zaplňování spojky B tlakovou kapalinou. Při plném sepnutí spojky se předřazuje třetí převodový stupeň a celý proces bude probíhat stejně jako předchozím případě. Stejně pracuje převodovka při podřazování. Celý proces řazení je plně automatizován a řidič přesouvá volící páku převodovky do pozic pro různé režimy řazení např. standardní, sportovní, jízda ve městě, nebo může řadit pomocí tlačítek jednotlivé stupně. DSG převodovka v případě koncernu Volkswagen byla původně koncipována jako šestirychlostní s dvojitou lamelovou spojkou a dnes je nabízena jako sedmi rychlostní se dvěma kotoučovými spojkami a vypínacími ložisky. Tímto řešením došlo ke snížení provozního tlaku hydrauliky, snížení příkonu a zvýšení účinnosti převodovky. Bezstupňovou převodovku z modelové řady Puma CVX jste mohli vidět na veletrhu Techagro 2010, kde byl vystavený její funkční model. Konstrukce převodovky je založena na kombinaci mechanické a hydraulické části, jejichž výstupní členy jsou přivedeny do slučovacího

Obr.12 A-Spojka A, B-Spojka B, 1-Setrvačník s hydraulickým tlumičem torzních kmitů, 2-Unašeč satelitů, 3-Planetové kolo, 4-Satelit, 5-Planetové kolo, 6-Korunové kolo, 7-Pohon korunového kola, 8-Soukolí F1 (první převodový rozsah), 9-Synchronizační spojka (Převody F1/F3), 10-Soukolí F3 (Třetí převodový rozsah), 11(23)-Soukolí pro jízdu vzad R1, 12(21)-soukolí F2 (druhý převodový rozsah), 13-Soukolí R2 (druhý stupeň pro jízdu vzad), 14-Synchronizační spojka (Převody F4/R2), 15-Soukolí F4 (čtvrtý převodový rozsah), 16-kryt, 17-Oddělovací deska, 18-vývodový hřídel, 19Hnaný hřídel (spojka B), 20-Hnaný hřídel (spojka A), 22-Synchronizační spojka F2/R1, 9

planetového převodu, viz obr.12. Mechanickou část tvoří stupňovitá, tří-hřídelová převodovka s trojicí synchronizačních spojek pro řazení čtyř rozsahů pro jízdu vpřed a dvou rozsahů pro jízdu vzad. Řazení probíhá prostřednictvím řadících vidliček, ovládaných elektrohydraulicky. Do mechanické části patří dále dvě lamelové spojky, kterými se zapne dané soukolí rozsahu do aktivního záběru. Hydrostatická část se skládá z regulačního pístového hydrogenerátoru a neregulačního pístového hydromotoru. Pohon hydrogenerátoru je řešen od průběžné hřídele, poháněné přímo od spalovacího motoru. Hydrogenerátor a hydromotor jsou uloženy ve společné skříni tzv. Back to Back, kdy je spojovací potrubí mezi oběma prvky nejkratší, což snižuje tlakové ztráty a zmařený výkon. Regulace geometrického objemu hydrogenerátoru je řešena sklonem desky, o kterou se opírá 9 pístků, které jsou schopny vytlačit až 110 cm3. Sklon regulační desky lze měnit do obou směrů +-100. Hydromotor pracuje trvale s geometrickým objemem 90 cm3. Konstrukce převodovky dovoluje rychlost až 70 km/h, která je elektronicky omezena (sklon regulační desky hydrogenerátoru) na 50 nebo 40 km/h při otáčkách 1550 nebo 1450 1/min. Výkon z mechanické a hydrostatické části je přiveden do slučovacího převodu viz obr. 13, který je umístěn na vstupu převodovky. Od spalovacího motoru se pohání centrální kolo (2) a od hydromotoru korunové kolo (1). Do mechanické části převodovky pak vede unašeč satelitů (6) a hřídel s planetovým kolem (5). Princip funkce převodovky lze stejně jako v případě všech CVT a IVT převodovek popsat prostřednictvím diagramu obvodových rychlostí. Vzhledem k tomu, že princip převodovky nebyl doposud detailně popsán, uvedeme podrobně všechny provozní režimy.

Obr.13 Slučovací planetový převod, 1-korunové kolo, 2/5-planetová kola, 3/4-satelit, 6unašeč

10

Aktivní klidový stav a první rychlostní rozsah (0 – 12,5 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku 13 slučovacího převodů), Aktivní klidový stav je charakterizován stojícím traktorem bez nutnosti aktivace ruční brzdy. Při stání traktoru je aktivovaný první převodový stupeň. Aby se dosáhlo tohoto stavu, musí se zajistit, aby unašeč satelitů, který je výstupní částí, zůstal v klidu a neotáčel se (bod 4), viz obr.14. To je možné pouze při otáčení korunového kola (1) a centrálního kola (2) do vzájemně opačného směru (bod 1). Aby se traktor rozjel, musí dojít k otáčení unašeče. Za předpokladu konstantních otáček centrálního kola (2) dojde ke snižování otáček korunového kola (1) prostřednictvím poklesu geometrického objemu hydrogenerátoru. V okamžiku, kdy bude rychlost korunového kola nulová, pak je veškerý výkon motoru přenášen pouze mechanicky (bod 2). Skloněním regulační desky hydrogenerátoru do opačného směru dojde ke změně směru proudění oleje, kde byl původně výtlak je nyní sání a tam kde bylo sání je nyní výtlak. Regulační deska se postupně sklání, až na úroveň max. sklonu, což představuje 80 (Bod 3). V tomto okamžiku se traktor pohybuje max. rychlostí na první rozsah (0 – 12,5 1 3 2 km/h). 4

Obr.14 Aktivní klidový stav a první rychlostní rozsah 11

Druhý rychlostní rozsah (12,5 – 19 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku 13 slučovacího převodů), Při zařazeném prvním rychlostním rozsahu se automaticky předřazuje druhý rychlostní rozsah, který ale není aktivní, dokud není dosaženo max. rychlosti v prvním rozsahu. Při dosažení tohoto stavu se plynule sepne lamelová spojka (B viz obr.12_řez převodovkou) a výstupní částí z planetového převodu se stává centrální kolo (5). Pro zvýšení pojezdové rychlosti musí dojít k poklesu otáček korunového kola (1), které se realizuje snižováním geometrického objemu hydrogenerátoru. V okamžiku, kdy se korunové kolo zastaví (bod 2, sklon regulační desky hydrogenerátoru je roven α = 00, pak je veškerý výkon motoru přenášen jen mechanickou částí převodovky, viz obr.15. V tomto okamžiku dosahuje pojezdová rychlost 18 km/h. Dalším skloněním regulační desky hydrogenerátoru do opačného směru se otáčky centrálního kola (5) dále urychlí, a tím se ještě zvýší pojezdová rychlost. Sklon regulační desky zde dosahuje přibližně α = 1-20. Při tomto sklonu jede traktor max. rychlostí 19 km/h ve druhém převodovém rozsahu. 3

2

1

4

Obr.15 Druhý rychlostní rozsah

12

Třetí rychlostní rozsah (19 – 38 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku 13 slučovacího převodů), Další zrychlování nastane zařazením třetího rozsahu, při kterém se výstupní částí stává unašeč slučovacího převodu. Třetí rychlostní převod je aktivován lamelovou spojkou A. Regulační deska hydrogenerátoru začne snižovat sklon, což způsobí zvyšování otáček unašeče. Jakmile je sklon regulační desky nulový, bod 2, pak dochází k přenosu výkonu motoru pouze mechanickou částí převodovky, viz obr.16. Další zvýšení rychlosti nastane plynulým sklonem regulační desky do opačného sklonu až do téměř max. sklonu. 3

2

1

4

Obr.16 Třetí rychlostní rozsah

Obr.16 Třetí rychlostní rozsah

13

Čtvrtý rychlostní rozsah (38 – 70 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku 13 slučovacího převodů), Poslední rozsah se zařadí lamelovou spojkou B. Výstupní částí z převodu je centrální kolo 5. Regulační deska hydrogenerátoru je nyní vykloněna do krajní polohy a otáčky korunového kola dosahují svého maxima, viz bod 3. Postupným snižováním sklonu dochází k zpomalování korunového kola a zvyšování otáček výstupního členu, centrálního kola, viz obr.17. Jakmile dosáhne sklon nulové hodnoty, výkon motoru se opět přenáší pouze mechanicky. Dalším sklonem regulační desky do opačného směru dochází k dalšímu urychlování centrálního kola. Jakmile sklon desky dosáhne svého maxima, pak dosahuje rychlost traktoru 70 km/h. 3

2

1

4

Obr.17 Čtvrtý rychlostní rozsah

Obr.17 Čtvrtý rychlostní rozsah

14

Jízda vzad (0 až 16 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku X slučovacího převodů), Při jízdě vzad se slučovací planetový převod chová stejně jako při jízdě vzad, tzn. výstupní částí je unašeč, jehož otáčky se začínají postupně zvyšovat podle toho, jak se mění sklon regulační desky hydrogenerátoru. Platí zde stejný popis jako při situaci v neutrále a jízdě vpřed na první rychlostní stupeň. Změna směru otáčení se realizuje přímo ve stupňovité části převodovky prostřednictvím předlohového hřídele. Unašeč satelitů je spojený s ozubeným kolem 11 (obr.12), které je přes předlohový hřídel spojené s výstupním hřídelem z převodovky, viz obr.18. Jakmile dosahuje pojezdová rychlost traktoru 16 km/h, předřazuje se synchronizační objímka pro druhý rozsah jízdy vzad a lamelová spojka A se plynule rozepíná za současného zapínání lamelové spojky B. 3

2

1

4

Obr.18 Jízda vzad, první rozsah 15

Jízda vzad (16 až 35 km/h) (Označení pozic včetně barev jednotlivých kol je stejné dle obrázku X slučovacího převodů), Situace ve slučovacím planetovém převodu odpovídá jízdě vpřed na druhý převodový rozsah. Výstupní částí je planetové kolo (5). Rozdíl je pouze v tom, že regulační deska hydrogenerátoru při přechodu přes nulový úhel pokračuje až do max. sklonu, neboť se zvyšuje převodový poměr ve stupňovité části převodovky, jak je patrné z obr.19. Výkon ze slučovacího planetového převodu je veden přes ozubené kolo 13 (obr.12), předlohový hřídel a ozubené kolo na výstupní hřídel z převodovky. 1

2

3

4

Obr.19 Jízda vzad, druhý rozsah

16

Možnosti nastavení pojezdu Pojezd traktoru je možné ovládat jak pedálem tak pomocí páky. Není zde nutné přepínat mezi způsobem ovládání, ale závisí pouze na tom, který z ovládacích členů je nastaven na vyšší hodnotu rychlosti. Pedálem pojezdu nebo pákou pojezdu lze měnit rychlost v rozsahu, vymezeném max. rychlostí jedné ze tří hodnot, kterou vidíte na panelu před sebou a samozřejmě si každou z nich libovolně nastavit. Sešlápnete-li pedál pojezdu na podlahu, pak bude mít management motoru a převodovky snahu uvedenou rychlost dosáhnout a otáčky motoru přitom budou ležet v rozmezí vymezené ručním plynem. Pomocí ručního plynu můžete nastavit tři režimy práce řízení spalovacího motoru a převodovky. Tímto způsobem lze nastavit tři režimy řízení spalovacího motoru a převodovky: Levou polovinou se nastaví dolní hranice otáček a druhou max. otáčky resp. horní mez. V tomto rozsahu budou udržovány otáčky motoru během práce. Otáčky motoru budou automaticky udržovány na spodní hranici. Při zvyšujícím zatížení, kdy již nebude možné udržet minimální otáčky, management převodovky začne řadit, zvyšovat převodový poměr a tím kompenzovat zvýšené zatížení. Tato situace je schematicky znázorněna na obr.20 - 1. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, který se přenese na hnací kola traktoru. Tím však dochází k poklesu rychlosti traktoru. Proto společný management zvýší otáčky motoru a pomůže udržet zvolenou rychlost na tempomatu. Zvyšování otáček motoru může probíhat až do hodnoty, vymezené pozicí B. Nastavit konstantní otáčky motoru pro práci s PTO, obě poloviny jsou naproti sobě. Tato situace je schematicky znázorněna na obr.20 - 2. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A = B, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, který se přenese na hnací kola traktoru. Zvyšováním převodového poměru znamená pokles rychlosti, priorita je udržet konstantní otáčky PTO.

Levá polovina ručního plynu pro nastavení dolní hranice otáček se posune nad pravou polovinu. Při práci pak dochází k tomu, že otáčky motoru jsou udržovány na horní hranici otáček (obvykle otáčky motoru pro PTO) a při zvýšení zatížení dojde k jejich poklesu na dolní hranici bez zásahu převodovky tzn. až při spodní hranici otáček začne převodovka zvětšovat převodový poměr. Tento režim je vhodný např. při lisování, kdy malý pokles otáček motoru nemá velký vliv na kvalitu prováděné práce. V podstatě se jedná o nastavení poklesu otáček, než 17

začne společný management zvyšovat převodový poměr. Tato situace je schematicky znázorněna na obr.20 - 3. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, 1

2

3

A A B A=B Točivý moment Mt (N.m)

B

Otáčky motoru n (1/min) Obr.20 Vnější otáčková charakteristika spalovacího motoru

Dalšími možnostmi pro nastavení jsou tři tempomaty rychlosti, které lze nastavit nezávisle na sobě v libovolném rozsahu rychlostí. Každý z rozsahů pak lze ještě upravovat pomocí ručního potenciometru. Velikost kroku, o který se zvyšuje rychlost je závislý od zvolené hodnoty rychlosti, např. při rychlostech mezí 1 až 10 km/h je krok 0,1 km/h, při rychlosti nad 15 km/h je to 1 km/h. Celkem je specifikováno sedm rozsahů s rozdílnou hodnotou regulačního kroku. Další funkcemi jsou např. tempomat otáček resp. minimální a maximální otáčky a tři stupně zrychlování. Společný management lze vyřadit z činnosti pomoci tlačítka na panelu z loketní opěrky. Pedálem na podlaze se pak mění otáčky motoru i rychlost traktoru v rozsahu, vymezeném nastaveným tempomatem např. 0 až 15 km/h. Při plně sešlápnutém pedálu jsou dosaženy maximální otáčky a max. rychlost podle zvolené max. rychlosti, traktor tak pracuje s konstantním převodovým poměrem. Za zmínku stojí funkce převzatá již z modelu CVX, která se používá v situacích, kdy dochází ke stáčení např. návěsu během intenzivního brzdění. Aby se tento stav změnil, stačí stisknout současně tlačítka pro změnu směru jízdy. Tím dochází ke zvýšení rychlosti traktoru a brzdění pouze samotného návěsu. Souprava se tak narovná a jízda stabilizuje.

18

Využití bezstupňové technologie u sklízecích mlátiček CASE IH Case IH využívá principu CVT technologie nejenom pro traktory, ale lze ho najít také v konstrukci sklízecích mlátiček u regulace a reverzace otáček rotoru. Rotor se může otáčet ve třech rozsazích, 220 až 450 1/min, 430 – 780 1/min a 730 – 1180 1/min. Změna rozsahu se provádí zařazením jednoho ze tří převodových stupňů v převodovce pohonu rotoru. Následné přizpůsobení optimálních otáček rotoru probíhá elektronicky ± 20 1/min, prostřednictvím změny otáček planetového kola slučovacího planetového převodu. Koncepce celého pohonu rotoru je vidět na obr.21.

1 2

3 4

Obr.21 Pohon rotoru sklízecích mlátiček Case IH, 1-spalovací motor, 2-slučovací planetový převod, 3-úhlová převodovka, 4-stupňovitá převodovka pro řazení rozsahů. Planetový převod má obvyklou konstrukci viz obr. 23, tzn. korunové kolo (7), satelity (není označena pozice), unašeč satelitů (8) a planetové kolo (není označena pozice). Vstup do planetového převodu je řešen přes hydromotor (hydraulická cesta), kterým se pohání planetové kolo. Druhý vstup je řešen mechanicky soukolím (3), přes které se při zapnutých příslušných lamelových spojkách roztočí korunové kolo (7). Výstup z planetového převodu je řešen prostřednictvím unašeče satelitů (8). Během provozu nastávají v podstatě tři provozní situace: neutrál (bez pohonu rotoru), pohon rotoru a reverzace otáčení. Schematický jsou tyto situace popsány prostřednictvím diagramu obvodových rychlostí planetového soukolí. Při provozu sklízecí mlátičky, kdy není využíván rotor, je planetové kolo zastavené v důsledku nulového geometrického objemu hydrogenerátoru, kterým se přivádí tlakový olej do hydromotoru spojeného s tímto kolem. Korunové kolo je pak spojené s rámem přes aktivní lamelové spojky (6). Zastavením dvou částí soukolí pak zajišťuje nulové otáčky pro unašeč, 19

viz obr.22 – 1. Po zvolení jednoho ze tří rozsahů a uvedení pohonu rotoru do činnosti se nejprve roztáčí planetové kolo přes hydrostatickou část, viz obr.22 - 2. Jakmile se velikost otáček rotoru přiblíží otáčkám motoru (při zapínání by měly být na úrovni 1000 1/min), začne se postupně zapínat lamelová spojka, kterou se propojí mechanický pohon od motoru s korunovým kolem (7), viz obr.22 – 3. V tento okamžik pracuje planetový převod jako slučovací, stejně jako u Pumy CVX. Posledním provozním stavem je reverzace pohybu rotoru pro případy snadnějšího uvolnění rotoru při ucpání materiálem. Reverzace se provádí zastavením korunového kola stehně jako v případě (2) ale regulační deska hydrogenerátoru se začne vyklánět do opačného směru, což povede ke změně smyslu otáčení hydromotoru a tím i planetového kola, obr.22 – 4.

1

2

3

4

Obr. 22 Diagram rychlostí planetového převodu CVT převodovky pohonu rotoru. 1-rotor bez pohonu, 2-rozběh rotoru, 3-standardní činnost rotoru, 4-reverzace

Obr.23 Řez slučovacím planetovým převodem pohonu rotoru u modelu 8010

20

Autoři: Ing.Tomáš Šmerda, Ph.D. Agri CS, Vedoucí technického oddělení, [email protected] Ing.Jiří Čupera, Ph.D, Mendelova univerzita, Univerzitní pedagog, Ústav techniky a automobilové dopravy, [email protected]

21