FIX FOKOZATÚ- ÉS FOKOZATNÉLKÜLI HAJTÓMÛVEK

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

Egy fix fokozatú hajtómûvel szerelt traktor kezelője számára ismert problémák:

• A jó munkaminőség folyamatos fenntartásához tartozó áttételi fokozat hiánya.
• A fokozatok kapcsolásából adódó vezetőt érő „terhelés” ill. ezekhez tartozó jelentős idővesztesség.
• A gép gyors és nagy sebességkülönbségét biztosító áttételváltás hiánya. Ez az eset lép fel, pl.: homlokrakodók manőverezése közben az anyag megközelítésekor.
• A traktor motorteljesítménye nem teszi lehetővé, hogy a fordulatszám csökkentésével változtassuk a munkasebességet. Ilyenkor ugyanis a motor túlterhelődne, 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 időveszteségeket továbbá a munkaminőség romlását vonhatja maga után. A fent említett problémák megoldhatók fokozatnélküli hajtómûvek alkalmazásával. A traktorüzemben alkalmazható fokozatnélküli hajtómûvek, kialakításuknak megfelelően 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 teljesítményátvivő képességgel rendelkeznek. A fejlesztések ebben az irányban is folynak, s néhány a kis teljesítményû traktorokba beépíthető prototípus el is készült.

HIDRODINAMIKUS HAJTÓMÛVEK:

Ezek a hajtómûvek az alapfeladatot, a be- és kimenő 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 kimenő tengelyének fordulatszáma a bemenő 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 tekinthető jelenleg a legideálisabbnak. Két fő egységből áll: szivattyúból és motorból. A szivattyúk és a motorok típusától függően a következő hidrosztatikus hajtómûtípusok vannak:

A d típusú váltómû biztosítja a legkiválóbb sebességszabályozást, és lehetővé teszi a b típusú hajtómûnél, is meglévő hátrameneti üzemmódot. Ezen kívül az alacsony fordulatszámon is legjobb a teljesítményátvivő képessége. A traktorokban alkalmazott hidrosztatikus hajtómûvek döntő többsége d típusú. A megfelelő 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 előtt a hajtómûvek kedvezőtlen hatásfokában keresendő. A kedvezőtlen 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 tervezőasztalon, hanem a gyakorlatban is a magyar VARI-TRAK 4x4 traktorban. A traktor részben hidrosztatikus váltójának az a jellegzetessége, hogy az alap-sebességfokozatok tisztán mechanikus erőátvitelt 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 lóerős 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 először a „Vario” változtatta meg, a mechanikus és a hidrosztatikus erőátadás 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 elérhető a napkerék különböző 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 erőt 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 ellenkező 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 lefedő - 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 előforduló vonóerőkhöz 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 kezelhetőség, a kényelem és a biztonság lényegesen kedvezőbb, mint a „kapcsolásos” hajtómûveknél, ugyanis nincs visszakapcsolás hegymenetnél, biztonságosabb a fordulás, nem kell tengelykapcsolót mûködtetni. A közlekedésbiztonság is javul a fokozatnélküli hajtómû alkalmazásával. Egy részről a „váltás mûvelete” egyszerûbb, és így a vezető 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 növekvő gyártási darabszámok mellett várható, hogy a többletköltségek a terhelés alatt kapcsolható hajtómûvekkel szemben csökkenni fognak.

Farkas Zsolt

egyetemi tanársegéd