Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Stroje a zariadenia / Rôzne

Smerové mechanizmy pásových traktorov (1. časť)

18-12-2020
doc. Ing. Ján Kosiba, PhD.; prof. Ing. Anton Žikla, CSc. | jan.kosiba@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Princíp smerového riadenia pásových traktorov sa zásadne odlišuje od riadenia kolesových traktorov, čo je spôsobené samotnou konštrukciou pásového podvozku. Smerové riadenie kolesových traktorov sa spravidla uskutočňuje vytočením predných riadiacich kolies do požadovaného smeru jazdy. Niekedy pri otáčaní traktorovej súpravy na úvratiach sa za účelom zmenšenia polomeru otáčania súčasne s vytočením predných riadiacich kolies pribrzďuje aj jedno zadné koleso traktora. Výnimku v tomto smere tvoria kolesové traktory s kĺbovým zalamovacím rámom. Princíp smerového riadenia klasických pásových traktorov spočíva v znížení rýchlosti jedného pásu, prípadne v jeho úplnom zastavení. To platí bez ohľadu na konštrukciu pásového podvozku, teda je úplne jedno, či sa jedná o podvozok tuhý polotuhý alebo nezávisle odpružený. Tak ako kolesové, tak aj pásové traktory s kĺbovým zalamovacím rámom používajú rovnaký tzv. kĺbový systém smerového riadenia, typickým príkladom je pásový traktor CASE IH STEIGER STX440, známy pod názvom „Quadtrac“ (Obr. 1).

Obr. 1

Obr. 1: Pásový traktor CASE IH STEIGER STX440

Stratové a bezstratové smerové riadenie

Systémy a mechanizmy smerového riadenia pásových traktorov prešli dlhodobým vývojom, pričom snaha konštruktérov bola zameraná predovšetkým na zníženie stratového výkonu pri smerovom riadení. Takže mechanizmy smerového riadenia pásových traktorov možno z hľadiska strát vznikajúcich pri smerovom riadení rozdeliť do dvoch skupín:

  • mechanizmy so stratovým smerovým riadením,
  • mechanizmy s bezstratovým smerovým riadením.

V minulosti sa na pásových traktoroch väčšinou používali stratové smerové mechanizmy, pretože sú konštrukčne pomerne jednoduché. Stratovosť smerového riadenia sa prejavuje tým, že pri riadení sa časť výkonu mení na teplo v smerových spojkách a brzdách. Straty výkonu sú pri miernej zmene smeru jazdy pomerne malé, avšak pri malých polomeroch zatáčania dosahujú značné hodnoty, čo sa prejavuje aj znížením otáčok motora. V niektorých prípadoch sa aj stratové smerové mechanizmy správajú ako bezstratové, napr. smerové spojky pri úplnom vypnutí a bez použitia smerovej brzdy. Taktiež niektoré planetové smerové mechanizmy sú v určitých režimoch svojej činnosti bezstratové, aj keď sú považované za stratové a to len preto, že existuje u nich možnosť stratového riadenia.

Bezstratové smerové mechanizmy nazývané tiež „regeneratívne“ sa používali už dávnejšie na vojenských pásových vozidlách. Princíp činnosti týchto mechanizmov spočíva v tom, že brzdiaci moment na vnútornom páse sa prenáša na vonkajší pás, kde pôsobí ako hnací moment. Z konštrukčného hľadiska sa jedná o pomerne zložité mechanizmy, v dôsledku čoho v minulosti nenašli širšie uplatnenie v bežnej praxi.

Silové a kinematické smerové riadenie

Smerové riadenie pásových traktorov je dané silovými a kinematickými pomermi na pásoch. V každom prípade pri zmene smeru jazdy sú rozdielne rýchlosti jednotlivých pásov a to bez ohľadu na použitý mechanizmus smerového riadenia. Silové a kinematické pomery na pásoch sa navzájom podmieňujú a sú na sebe závislé. Potom z hľadiska silových a kinematických pomerov na pásoch rozlišujeme dva spôsoby smerového riadenia pásových traktorov:

  • silové smerové riadenie,
  • kinematické smerové riadenie.

Silové smerové riadenie je charakteristické tým, že najskôr sa prostredníctvom smerového mechanizmu vnútorný pás pribrzdí, čím sa zníži hnacia sila a následne aj rýchlosť vnútorného pásu.

Pri kinematickom smerovom riadení prebieha tento proces opačne. To znamená, že najskôr sa prostredníctvom smerového mechanizmu zníži rýchlosť vnútorného pásu a následne aj hnacia sila.

Jednoduchý brzdený diferenciál

Jednoduchý brzdený diferenciál (Obr. 2) predstavuje najstarší smerový riadiaci mechanizmus pásových traktorov.

Obr. 2

Obr. 2: Jednoduchý brzdený diferenciál

Použitím pásovej brzdy B1 alebo B2 sa pribrzďuje jedno planetové koleso, čím sa zníži hnacia sila na príslušnom páse a následne aj rýchlosť tohto pásu. Súčasne sa rýchlosť druhého pásu úmerne zvýši avšak hodnota hnacej sily na tomto páse zostáva zachovaná. Teda sa jedná o stratový smerový riadiaci mechanizmus, ktorý zabezpečuje silové smerové riadenie pásových traktorov. Avšak pri úplnom zabrzdení jedného pásu, dochádza k bezstratovému smerovému riadeniu a to aj napriek tomu, že jednoduchý brzdení diferenciál je všeobecne považovaný za stratový riadiaci mechanizmus. Aj napriek svojej jednoduchosti sa tento riadiaci mechanizmus už dlhú dobu nepoužíva a to práve z dôvodu vznikajúcich strát výkonu na smerových brzdách. Okrem toho dochádzalo k značnému opotrebeniu smerových bŕzd, čo si vyžadovalo ich časté nastavovanie, prípadne výmenu brzdového obloženia alebo celých brzdových pásov. V súčasnosti sa s jednoduchým brzdeným diferenciálom môžeme stretnúť už len na historických malých pásových traktoroch.

Dvojitý brzdený diferenciál

Po stránke funkčnej a spôsobu činnosti je dvojitý brzdený diferenciál (Obr. 3) úplne zhodný s jednoduchým brzdeným diferenciálom, ale je konštrukčne zložitejší.

Obr. 3

Obr. 3: Dvojitý brzdený diferenciál

Konštrukčná zložitosť je spôsobená tým, že na každej strane sú dve planetové kolesá, pričom každé planetové koleso s väčším priemerom je pevne spojené s príslušným brzdovým bubnom. Ako je ďalej zrejmé z grafického znázornenia na Obr. 3, takéto konštrukčné riešenie vyžaduje použitie dvojitých satelitov, čo tiež celú konštrukciu komplikuje. Hlavná výhoda dvojitého brzdeného diferenciálu spočíva predovšetkým v tom, že hnacia poloos nie je pri smerovom riadení namáhaná brzdovým momentom, takže aj ozubenia menšieho planetového kolesa a satelitu je odľahčené. Pre úplnosť treba spomenúť, že dvojitý brzdený diferenciál kedysi predstavoval určitý technický pokrok, v porovnaní s jednoduchým brzdeným diferenciálom.

Smerové spojky a brzdy

Smerové spojky a brzdy (Obr. 4) nevyžadujú diferenciál, ale na každej strane musí byť okrem smerovej spojky S1 a S2 aj smerová brzda B1 a B2.

Obr. 4

Obr. 4: Smerové spojky a brzdy

Pri malej zmene smeru jazdy sa na príslušnej strane vypne buď čiastočne alebo úplne smerová spojka. Pri väčších zmenách smeru je potrebné použiť súčasne pri vypnutej smerovej spojke aj smerovú brzdu. Avšak na rozdiel od brzdeného diferenciálu pri znížení rýchlosti jedného pásu zostáva rýchlosť druhého pásu rovnaká.

Stratové smerové riadenie sa dosiahne pri nasledovných režimoch:

  • smerová spojka čiastočne vypnutá smerová brzda úplne odbrzdená,
  • smerová spojka úplne vypnutá a smerová brzda čiastočne zabrzdená.

Bezstratové smerové riadenie sa dosiahne pri týchto režimoch:

  • smerová spojka úplne vypnutá a smerová brzda úplne odbrzdená,
  • smerová spojka úplne vypnutá a smerová brzda úplne zabrzdená.

Smerové spojky sa spravidla ovládajú ručnými pákami a smerové brzdy nožnými pedálmi. Tento systém smerového riadenia sa v minulosti používal na pásových traktoroch s typovým označením DT-54 a S-80 resp. S-100, ktoré sa k nám dovážali z bývalého Sovietskeho zväzu. Pásové traktory DT-54 sa používali hlavne na orbu a predsejbovú prípravu pôdy a pásové traktory S-80 a S-100 ako buldozéry na zemné práce v stavebníctve.

Napokon aj historický vinohradnícky pásový traktor ZETOR 2023 (Obr. 5), vyrábaný v období rokov 1960-1970, v rámci spolupráce bývalých podnikov ZKL Brno a AGROSTROJ Prostějov, bol riadený smerovými spojkami.

Obr. 5

Obr. 5: Dnes už historický, malý pásový traktor ZETOR 2023, určený prevažne pre mechanizáciu prác vo vinohradoch a sadoch

Príspevok bol spracovaný na základe dostupných technických dokumentov a vlastných kinematických schém autorov.