Fokozatnélküli traktorhajtómûvek

FIX FOKOZATÚ- ÉS FOKOZATNÉLKÜLI HAJTÓMÛVEK

A hajtómûvek fejlesztésének kettõs célja van, egyrészt tovább fokozni a traktor vezetésének, mûködtetésének kényelmét, megkönnyíteni a vezetõ munkáját, részben a gép kezelésének egyszerûsítésével, részben a figyelemösszpontosítás igényének csökkentésével. A fejlesztés másik célja a motor maximális hatásfokának biztosítása, a legkülönbözõbb munkaféleségek, ill. legváltozatosabb munkakörülmények között is.

Egy fix fokozatú hajtómûvel szerelt traktor kezelõje számára ismert problémák:

• A jó munkaminõség folyamatos fenntartásához tartozó áttételi fokozat hiánya.
• A fokozatok kapcsolásából adódó vezetõt érõ „terhelés” ill. ezekhez tartozó jelentõs idõvesztesség.
• A gép gyors és nagy sebességkülönbségét biztosító áttételváltás hiánya. Ez az eset lép fel, pl.: homlokrakodók manõverezése közben az anyag megközelítésekor.
• A traktor motorteljesítménye nem teszi lehetõvé, hogy a fordulatszám csökkentésével változtassuk a munkasebességet. Ilyenkor ugyanis a motor túlterhelõdne, vagy le is fulladna, pl.: palántázó gép vontatásakor.

Mint láthatjuk, a fix fokozatú hajtómûvekben az egyes áttételfokozatok a gyakorlat számára ritkán vannak optimálisan meghatározva. Ugyan lehet velük dolgozni, de ez gyakran gazdaságossági- és idõveszteségeket továbbá a munkaminõség romlását vonhatja maga után. A fent említett problémák megoldhatók fokozatnélküli hajtómûvek alkalmazásával. A traktorüzemben alkalmazható fokozatnélküli hajtómûvek, kialakításuknak megfelelõen az 1. ábra alapján csoportosíthatók.

MECHANIKUS FOKOZAT NÉLKÜLI HAJTÓMÛVEK:

Az egyik legrégebben alkalmazott megoldás a kombájnokon és a járvaszecskázókon általánosan elterjedt variátor-tárcsás ékszíjhajtás. Ezek a hajtómûvek általában nagy mérettel, illetve viszonylag kis teljesítményátvivõ képességgel rendelkeznek. A fejlesztések ebben az irányban is folynak, s néhány a kis teljesítményû traktorokba beépíthetõ prototípus el is készült.

HIDRODINAMIKUS HAJTÓMÛVEK:

Ezek a hajtómûvek az alapfeladatot, a be- és kimenõ tengely fordulatának, és nyomatékának módosítását az áramoltatott olaj kinetikus energiájának felhasználásával, módosításával érik el. Hátrányuk, hogy hatásfokuk csak akkor elfogadható mértékû (80-85%), ha a váltómû kimenõ tengelyének fordulatszáma a bemenõ tengely fordulatának 50-90%-a. A hidrodinamikus váltókat traktorüzemben csak ritkán, és akkor is a fix fokozatú hajtómûvekkel összekapcsolva alkalmazzák.

HIDROSZTATIKUS HAJTÓMÛVEK:

A hajtómûvek között - jellegét tekintve - ez a hajtómû tekinthetõ jelenleg a legideálisabbnak. Két fõ egységbõl áll: szivattyúból és motorból. A szivattyúk és a motorok típusától függõen a következõ hidrosztatikus hajtómûtípusok vannak:

1. állandó térfogatkiszorítású szivattyú és állandó térfogatnyelésû motor
2. változtatható térfogatkiszorítású szivattyú és állandó térfogatnyelésû motor
3. állandó térfogatkiszorítású szivattyú és változtatható térfogatnyelésû motor
4. változtatható térfogatkiszorítású szivattyú és változtatható térfogatnyelésû motor

A d típusú váltómû biztosítja a legkiválóbb sebességszabályozást, és lehetõvé teszi a b típusú hajtómûnél, is meglévõ hátrameneti üzemmódot. Ezen kívül az alacsony fordulatszámon is legjobb a teljesítményátvivõ képessége. A traktorokban alkalmazott hidrosztatikus hajtómûvek döntõ többsége d típusú. A megfelelõ hatásfok biztosítása miatt a gyakorlatban ezeket a hajtómûveket is a fix fokozatú hajtómûvek valamelyik típusával egybeépítve alkalmazzák.

TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS

A traktorokba épített fokozatnélküli hajtómûfejlesztések a hatvanas-hetvenes években sikertelennek bizonyultak, ennek oka mindenek elõtt a hajtómûvek kedvezõtlen hatásfokában keresendõ. A kedvezõtlen hatásfokot pedig a hajtómûbe épített hidrosztatika okozta, ezért csak ott használták, ahol a vontatási teljesítmény átvitele csak másodrangú, így pl.: az önjáró munkagépeknél és kistraktoroknál. A hidrosztatikus hajtómûvek hatásfokának további javítása céljából dolgozta ki Jarchow 1989-ben a sebességcsoportonként fokozat nélkül kapcsolható, teljesítmény elágazásos váltómûvét. Jarchow elképzelésével azonos megoldást már 1986-ban megvalósították nem csak tervezõasztalon, hanem a gyakorlatban is a magyar VARI-TRAK 4x4 traktorban. A traktor részben hidrosztatikus váltójának az a jellegzetessége, hogy az alap-sebességfokozatok tisztán mechanikus erõátvitelt biztosítanak, s ezek a fokozatok hidrosztatikus rásegítéssel fokozatmentesen gyorsíthatók vagy lassíthatók úgy, hogy a szomszédos sebességfokozatok éppen átfedik egymást.

Az 1995-ös év végén mutatta be a Fendt a 260 lóerõs Favorit 926-ot, a fokozat nélküli „Vario” hajtómûvel. A gyakorlat számára ez forradalmi áttörésnek számított. Jóllehet a Müncheni Mûszaki Egyetem már korábban foglakozott mechanikus, láncos variátorral felszerelt traktorral (Kirste - Renius: LTM Forschungs-Tractor), illetve az IHC is a „Hydro” nevû fokozatnélküli hajtással, mégis ezek a fejlesztések kevés hatással voltak a gyakorlatra. Ezt a szemléletet elõször a „Vario” változtatta meg, a mechanikus és a hidrosztatikus erõátadás kombinálásával (teljesítmény elágazásos hajtás). A Fendt a hetvenes évek körül már dolgozott ezen a technikán (amit valójában „Power Split”-nek neveznek) és ezt folyamatosan fejlesztette tovább.

A TELJESÍTMÉNY ELÁGAZÁSOS FOKOZATNÉLKÜLI HAJTÓMÛ MÛKÖDÉSI ELVE

A teljesítmény elágazásos hajtás (2. ábra) középpontjában a bolygómû áll, amelynek fogaskerekei állandó kapcsolatban vannak, és terhelés alatt, váltás nélkül elérhetõ a napkerék különbözõ szögsebessége illetve forgásiránya a bolygókerekeket tartó kar, vagy a gyûrûkerék fékezésével illetve gyorsításával. A teljesítmény elágazásos hajtómûnél a bolygómû feladata fokozat nélkül a mechanikus és a hidrosztatikus teljesítmény összegzése (ill. egyes típusoknál azok szétválasztása). A motor a napkereket egy állandó fordulatszámmal hajtja, miközben egy hidromotor a gyûrûkereket tartja. A bolygókerekek legördülnek a gyûrûkerék fogazatán és átadják az erõt a motortól a bolygókereket tartó karra, ami a hátsó tengellyel van összeköttetésben. A motor egy axiál-dugattyús szivattyút hajt. Ez a szivattyú hozza mozgásba a hidromotort, ami a bolygómû gyûrûkerekét fékezi, vagy gyorsítja.

• Amikor a hidromotor a gyûrûkereket azonos irányban forgatja a napkerékkel, a olygókereket tartó kar gyorsítható: a gép gyorsabban halad.
• Amikor a hidromotor a gyûrûkereket lassabban vagy az ellenkezõ irányban hajtja, a bolygókereket tartó kar lassan - és így a gép is lassabban halad.
• Abban az esetben, amikor a napkerék kerületi sebessége balra azonos, mint a gyûrûkeréké jobbra, a bolygókerekek tengelyei a karral együtt állva maradnak: a gép is állva marad.

A teljesítmény elágaztatásával a nagyobb teljesítményû hányad a fix jó hatásfokú mechanikus, a kisebb teljesítményû hányad a rosszabb hatásfokú hidrosztatikus ágon halad tovább. A két teljesítményfolyam újbóli összegzésével és a hidrosztatikus hajtómû segítségével megvalósítható a nagy teljesítményû, nagy áttételi tartományt áthidaló fokozatmentes hajtás.

A NAGYTELJESÍTMÉNYÛ TRAKTOROK FOKOZATNÉLKÜLI HAJTÓMÛVEI

Amióta a gyakorlat számára is nyilvánvaló vált, hogy a fokozatnélküli hajtás elfogadható veszteségekkel is megvalósítható, nem volt visszaút. A Claas, a Steyr és a ZF is bemutatta prototípusát. A Claas Xerion traktorokba a „HM8”, a Case-IH és a Case-Steyr traktorokba a Steyr „S-Matic” CVX/CVT rendszerû, a John Deere és a Deutz-Fahr traktorokba pedig a ZF „Eccom” névvel jelzett fokozatnélküli hajtómûvek kerültek beépítésre. A legújabb típusok közé tartozik a John Deere saját fejlesztésû 7010-es szériákban található „AutoPowr” hajtómû, továbbá a Massey Ferguson „Dyna-VT” hajtómû. A „Dyna-VT” valójában az AGCO csoport „Vario” ML 160 hajtómûve a „TMS” nélkül, mert erre a Massey Ferguson teljesen új, egyedi rendszert dolgozott ki.

A kereskedelemben megtalálható fokozatnélküli sebességváltóval szerelt traktorok (1. táblázat) mindhárom variációja hidrosztatikus-mechanikus teljesítmény elágazásos elven mûködik. A legegyszerûbb felépítésû Fendt hajtómû egy - a teljes sebességskálát lefedõ - menettartománnyal rendelkezik. A bonyolultabb Steyr, Claas, ZF és a John Deere hajtómûvekben a jobb hatásfok elérése érdekében több menettartományt alakítottak ki úgy, hogy a traktorok legtöbbet használt agrotechnikai menetsebességeinél a hajtási teljesítményt minél nagyobb része adódjon át mechanikusan.

Ezekkel a fokozatnélküli hajtómûvel szerelt traktorokkal a gyakorlatban elõforduló vonóerõkhöz mindig megtalálható az a haladási sebesség, ahol a vontatási teljesítmény, illetve a motorterhelés optimális, ami egyben egy adott munkaféleségnél a maximális területteljesítmény elérését is biztosítja.

A kezelhetõség, a kényelem és a biztonság lényegesen kedvezõbb, mint a „kapcsolásos” hajtómûveknél, ugyanis nincs visszakapcsolás hegymenetnél, biztonságosabb a fordulás, nem kell tengelykapcsolót mûködtetni. A közlekedésbiztonság is javul a fokozatnélküli hajtómû alkalmazásával. Egy részrõl a „váltás mûvelete” egyszerûbb, és így a vezetõ jobban tud a forgalomra koncentrálni.

A fokozatnélküli hajtómûvek valójában ugyanolyan egyszerû konstrukciót takarnak, mint a terhelés alatt kapcsolható hajtómûvek, de árukban jelenleg még benne vannak a fejlesztési költségek. A növekvõ gyártási darabszámok mellett várható, hogy a többletköltségek a terhelés alatt kapcsolható hajtómûvekkel szemben csökkenni fognak.

Farkas Zsolt

egyetemi tanársegéd