Od mechaniky cez hydrostatiku až po elektriku
Prevodovka a jej konštrukčné riešenie v rozhodujúcej miere ovplyvňuje technicko-exploatačné vlastnosti traktora, najmä čo sa týka rozsahu pojazdovej rýchlosti, ťahovej sily a napokon aj ťahového výkonu. Nie nadarmo sa hovorí, čo nezvládne motor, to musí zvládnuť prevodovka. Prevodovky traktorov prešli zložitým vývojom, ktorého konečným cieľom bolo, čo v najširšej miere prispôsobiť technicko-exploatačné vlastnosti traktorov požiadavkám jednotlivých druhov náradí a vykonávaným technologickým činnostiam. Pritom požiadavka univerzálnosti traktora bola a aj v súčasnosti je dôležitým kritériom pri výbere traktora, najmä z hľadiska rozsahu pojazdovej rýchlosti a spôsobu ovládania samotnej prevodovky. Samozrejme, že prevádzková spoľahlivosť a životnosť je často nadradená na všetko ostatné. V súčasnosti na našom trhu dostupné traktory sú vybavené rôznymi variantmi prevodoviek, aj keď pre jednotlivé výkonové triedy traktorov sú koncepcie prevodoviek viac-menej ustálené.
Požiadavky na prevodovky traktorov
Poľnohospodárske traktory sú určené na vykonávanie rôznych technologických činností v značne rozdielnych a premenlivých pôdnych, terénnych a klimatických podmienkach. Z tohto dôvodu všetky funkčné a konštrukčné celky traktora počnúc motorom až po exploatačné vybavenie musia byť tomuto účelu prispôsobené. V tomto smere vonkoncom nemožno porovnávať traktory s cestnými motorovými vozidlami, aj keď určité zhody existujú. Niekedy aj pre odborníkov z oblasti automobilizmu sa počet prevodových stupňov 30, v traktoroch pre jazdu dopredu javí ako prehnaný a dokonca zbytočný, keď traktory dosahujú maximálnu rýchlosť 40 km.h-1 a staršie typy ešte menej. Vyššie uvedený počet zahrňuje spravidla aj prevodové stupne pre plazivé rýchlosti pod 1 km.h-1. Niekedy sa vyžadujú aj tzv. superplazivé rýchlosti pod 100 m.h-1 napr., keď traktor pracuje v súprave s hlbičom drenážnych rýh, prípadne s inými zemnými alebo stavebnými strojmi. S odstupom času bude zaujímavé a určite aj atraktívne spomenúť, že plazivé rýchlosti sa používali už v polovici minulého storočia pri ručnom jednotení cukrovej repy. Na tento účel sa používali tzv. „babosedy“ ťahané traktorom, na ktorých sedeli ženy a za jazdy ručne jednotili repu. V tomto prípade sa plazivá rýchlosť dosiahla pri voľnobežných otáčkach motora a najnižšom zaradenom prevodovom stupni.
Počet a usporiadanie prevodových stupňov
Z hľadiska efektívneho využitia výkonu traktorového motora najmä pri základnom spracovaní pôdy je dôležitý nielen celkový počet prevodových stupňov, ale predovšetkým ich usporiadanie. Zvlášť dôležité je usporiadanie prevodových stupňov a ich počet v rozsahu pracovných rýchlostí 4 až 12 km.h-1. Ako typický príklad možno uviesť traktory JOHN DEERE konštrukčného radu 8R, prípadne 8000. Tieto traktory sú vybavené 16 – stupňovou prevodovkou s radením pod zaťažením, pričom 8 prevodových stupňov sa nachádza v rozsahu pracovných rýchlostí 5 až 12 km.h-1 s odstupňovaním 13 %, čo predstavuje rozdiel pojazdovej rýchlosti medzi jednotlivými prevodovými stupňami 0,8 km.h-1.
|
Obr. 1: Usporiadanie prevodových stupňov 16 – stupňovej prevodovky traktorov JOHN DEERE konštrukčného radu 8000 resp. 8R. Okrem 16 prevodových stupňov pre jazdu dopredu v rozsahu rýchlostí 2 až 40 km.h-1, prevodovka umožňuje zaradiť 5 prevodových stupňov pre spätný chod v rozsahu rýchlostí 2 až 11 km.h-1. |
|
Obr. 2: Konštrukcia 16 stupňovej prevodovky s radením pod zaťažením (PowerShift) pre traktory konštrukčného radu 8000 resp. 8R s elektrohydraulickým ovládaním. Prevodovka sa vyznačuje progresívnou konštrukciou a v dôsledku toho vysokou účinnosťou v porovnaní s predchádzajúcimi konštrukciami prevodoviek. |
Štyri najnižšie a najvyššie prevodové stupne majú odstupňovanie cca 27 %, čo je úplne postačujúce pre niektoré technologické činnosti vyžadujúce pracovnú rýchlosť pod 5 km.h-1 a tiež pre traktorovú dopravu po verejných komunikáciách. Traktory uvedeného konštrukčného radu s touto prevodovkou dosahujú pri jazde dopredu pojazdovú rýchlosť v rozsahu 2 až 40 km.h-1 a 5 prevodových stupňov pre spätný chod má rozsah 2 až 11 km.h-1. Čo sa týka celkového počtu prevodových stupňov, ich usporiadania, spôsobu radenia a rozsahu pojazdovej rýchlosti pre jazdu dopredu a spätný chod, vyššie uvedená prevodovka predstavuje určitý štandard pre vysokovýkonné traktory, aj keď väčšina výrobcov má v ponuke aj ďalšie varianty.
Niekedy sa vyžaduje pre spätný chod viac prevodových stupňov a súčasne aj väčší rozsah pojazdových rýchlostí, prípadne aj reverzácia chodu bez prerušenia prenosu výkonu napr. pri práci s nakladačom.
Radenie prevodových stupňov pod zaťažením
Požiadavka na radenie prevodových stupňov pod zaťažením, teda bez prerušenia prenosu výkonu a vypnutia spojky, je prioritná predovšetkým pri vysokovýkonných traktoroch a vôbec vo všetkých prípadoch, keď traktor pracuje s náradím vyžadujúcim vysokú ťahovú silu pri nízkej pojazdovej rýchlosti, a to predovšetkým na pôdach s premenlivým merným odporom. V takýchto prípadoch pri vypnutí spojky za účelom preradenia prevodového stupňa sa traktor s náradím okamžite zastaví. Potom po preradení prevodového stupňa sa musí traktorová súprava znova rozbiehať, v dôsledku čoho sa zvyšuje spotreba paliva a napokon sa znižuje výkonnosť traktorovej súpravy. Nemožno v tejto súvislosti zanedbať ani zvýšené opotrebenie spojky a samozrejme tiež zvýšenú námahu obsluhy.
Vzhľadom k tomu, že traktory majú za diferenciálom ešte spravidla koncové prevody dopomala, podobne ako ťažké nákladné automobily a ťahače návesov, sú v dôsledku toho prevodovky traktorov namáhané menším krútiacim momentom a to zvlášť pri nižších prevodových stupňoch. Aby sa čo najviac obmedzilo namáhanie skrine prevodovky ohybom, v dôsledku dynamických rázov pri použití ťažkého neseného náradia, používajú traktory JOHN DEERE rámovú konštrukciu. Samotný rám okrem toho, že obmedzuje namáhanie a deformácie skrine prevodovky v konečnom dôsledku znižuje dodatočné namáhanie hriadeľov prevodovky a napokon pri použití čelného nakladača umožňuje jeho jednoduché uchytenie k traktoru bez použitia ďalších pomocných a zosilňujúcich prvkov.
Väčšina prevodoviek pre traktory nižších výkonových tried je konštrukčne riešená tak, že bez ďalších úprav umožňuje pohon kolies prednej nápravy kĺbovým hriadeľom.
Prevodovky s plynulou zmenou rýchlosti
Prevodovky traktorov s plynulou zmenou rýchlosti sú známe pod názvom VARIO resp. pod označením CVT (Continually Variable Transmission). V odbornej verejnosti sa za priekopníka variabilných traktorových prevodoviek považuje firma FENDT, samozrejme, že aj ostatní renomovaní výrobcovia traktorov v súčasnosti ponúkajú traktory s variabilnou prevodovkou aj keď s odlišným usporiadaním jednotlivých prvkov.
|
Obr. 3: Funkčná schéma prevodovky FENDT Vario s plynulou zmenou pojazdovej rýchlosti. |
|
Obr. 4: Rám používaný na vysokovýkonných traktoroch JOHN DEERE, znižuje dodatočné namáhanie a deformáciu prevodovky. |
Ako je známe variabilné prevodovky v niektorých režimoch dosahujú nižšiu účinnosť v porovnaní so štandardnými mechanickými prevodovkami, ale na druhej strane táto nevýhoda je kompenzovaná vyššou výkonnosťou traktorovej súpravy a to zvlášť v premenlivých pracovných podmienkach. Samozrejme, že zo strany užívateľov sú požiadavky na prevodovky traktorov nižších výkonových tried rozdielne v porovnaní s vysokovýkonnými traktormi, ktoré sa používajú prevažne na energeticky najnáročnejšie technologické činnosti súvisiace so základným spracovávaním pôdy a taktiež na predsejbovú prípravu pôdy i sejbu. Praktické skúsenosti z prevádzky potvrdili, že pre traktory používané na dopravu je úplne postačujúci nižší počet prevodových stupňov (8 až 10) so synchronizáciou, pričom niekedy sa vyžaduje maximálna rýchlosť nad 40 km.h-1.
Čo sa týka súčasných pásových traktorov tieto až na malé výnimky patria medzi najvýkonnejšie triedy traktorov a teda sú vo väčšine prípadov štandardne vybavené prevodovkami používanými pre kolesové traktory rovnakej výkonovej triedy. Napokon pásové traktory vybavené celogumovými pásmi už dosahujú maximálnu rýchlosť prakticky zhodnú s kolesovými traktormi a v prípade, že sa vyžaduje túto znížiť, spravidla sa to dosiahne úpravou prevodového pomeru koncových prevodov.
V odbornej verejnosti sa už objavujú diskusie a rôzne názory na elektrický prenos výkonu v traktoroch, v užšom slova zmysle jedná o elektrické prevodovky. Dôvodom na tieto diskusie a názory je zrejme to, že JOHN DEERE vyvinul traktor s elektrickou prevodovkou. Podrobnejšie technické informácie sú v tomto smere skromné a nie je preto možné sa odborne vyjadriť k jednotlivým funkčným a konštrukčným častiam elektrickej prevodovky. Pre úplnosť bude snáď účelné uviesť, že z traktora je možné odoberať elektrický výkon 100 kW, ktorý môže byť využitý na pohon rôznych pracovných mechanizmov, náradí a strojov pripojených k traktoru, dokonca aj na pohon náprav návesov a prívesov. Čas však ukáže do akej miery bude táto koncepcia prevodu a pohonu úspešná. O elektrickej prevodovke bolo už pojednané v Roľníckych novinách č. 27/2022.
Príspevok bol spracovaný na základe dostupných technických informácii.
