Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Rôzne

Diferenciálne hydrostatické prevody (2. časť)

14-01-2015
Na základe dostupných technických informácii spracovali: prof. Ing. Anton ŽIKLA, CSc.; Ing. Ján KOSIBA, PhD. | xkosiba@is.uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Katedra dopravy a manipulácie (TF)
(zdroj: Moderná mechanizácia 10/2014, s. 16-17)

V Modernej mechanizácii č. 8/2014 boli uvedené základné technické informácie o diferenciálnych hydrostatických prevodoch. Tieto informácie boli svojim obsahom zamerané na funkciu, činnosť a usporiadanie týchto prevodov, vrátane prevádzkových vlastností a možností ich aplikácie v poľnohospodárskej mobilnej technike. Okrem iného bolo na základe ich výhodných prevádzkových vlastností uvedené, že tieto prevody nachádzajú uplatnenie vo vysokovýkonných traktoroch všetkých renomovaných výrobcov. Samozrejme, že každý výrobca používa svoju vlastnú koncepciu, od ktorej sa odvíja samotné konštrukčné riešenie, aj keď z kinematického hľadiska niektoré princípy môžu byť zhodné. Napokon, aj jeden výrobca môže používať niekoľko konštrukčných riešení, ktoré sú principiálne úplne zhodné. Táto skutočnosť je do určitej miery zrejmá aj z ďalšieho obsahu tohto príspevku.

Základné časti, ich funkcia a činnosť diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe, boli podrobne popísané vo vyššie citovanom príspevku, na základe kinematickej schémy znázornenej na Obr. 1. V tejto súvislosti treba zdôrazniť, že uvedená kinematická schéma znázorňuje len samostatný diferenciálny hydrostatický prevod známy pod názvom „diferenciálna prevodovka“.

Obr. 1 Kinematická schéma diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe

Obr. 1 Kinematická schéma diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe (1 – centrálne koleso, 2 – satelity, 3 – korunové koleso, 4 – unášač, 5, 6, 7, 8 – ozubené kolesá, HG – regulačný obojsmerný hydrogenerátor, HM – regulačný obojsmerný reverezačný hydromotor)

Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s jedným hydromotorom traktorov FENDT VARIO je znázornené na Obr. 2. Táto konštrukčná schéma znázorňuje prenos výkonu od motora až na kužeľový pastorok diferenciálu. V tomto prípade nie je potrebná spojka, takže výkon motora sa prenáša z kľukového hriadeľa cez tlmič torzných kmitov TK na unášač diferenciálu 4. Tlmič torzných kmitov neplní funkciu spojky, ale čiastočne znižuje kmitanie kľukového hriadeľa spôsobené krútiacim momentom od jednotlivých valcov motora. Torzné kmity sú zvlášť intenzívne pri dlhých kľukových hriadeľoch, napr. 6 – valcových radových motoroch. Keď je v takýchto prípadoch spojka umiestnená na zadnom konci kľukového hriadeľa, potom tlmič torzných kmitov je na prednom konci. Pri diferenciálnych hydrostatických prevodovkách spojka nie je potrebná z toho dôvodu, že prerušenie prenosu výkonu, teda odpojenie prevodovky od motora sa v tomto prípade uskutočňuje nastavením regulačného hydrogenerátora HG na nulový geometrický objem. Z unášača diferenciálu je ďalej cez hydraulicky ovládanú lamelovú spojku HS zabezpečovaný pohon vývodového hriadeľa VH ekonomickými otáčkami 540E a normalizovanými otáčkami 540 a 1000 min-1. Z korunového kolesa 3 je cez ozubené kolesá 5 a 6 poháňaný regulačný obojsmerný hydrogenerátor HG. Z centrálneho kolesa 1 sa výkon prenáša mechanickou vetvou ozubenými kolesami 7 a 8 na zlučovací hriadeľ 10, na ktorom sa zlučuje s výkonom prenášaným hydraulickou vetvou z regulačného obojsmerného hydrogenerátora HG do regulačného reverzačného hydromotora HM. Sumarizovaný výkon zo zlučovacieho hriadeľa 10 postupuje ďalej cez ozubené kolesá 8 a 9 až na kužeľový pastorok diferenciálu 13 a tanierové koleso 14. Súčasne pri zapnutej spojke SP sa časť výkonu prenáša ozubenými kolesami 11 a 12 na pohon predných kolies traktora.

Obr. 2 Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s jedným hydromotorom traktorov FENDT VARIO

Obr. 2 Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s jedným hydromotorom traktorov FENDT VARIO (1 – centrálne koleso, 2 – satelity, 3 – korunové koleso, 4 – unášač, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 – ozubené kolesá, 13 – pastorok diferenciálu, 14 – tanierové koleso, HG – hydrogenerátor, HM – hydromotor, VH – vývodový hriadeľ, HS – spojka vývodového hriadeľa, SP – spojka predného pohonu)

Regulácia diferenciálneho hydrostatického prevodu sa uskutočňuje rovnako ako priameho hydrostatického prevodu, teda zmenou geometrického objemu regulačného hydrogenerátora alebo hydromotora. Neutrálna poloha sa dosiahne nastavením regulačného hydrogenerátora HG na nulový geometrický objem, a to bez ohľadu na nastavený geometrický objem regulačného hydromotora HM. Takže mechanickou ani hydraulickou vetvou sa neprenáša žiadny výkon.

Postupným zvyšovaním geometrického objemu regulačného hydrogenerátora HG pri nastavenom maximálnom geometrickom objeme regulačného hydromotora HM sa zvyšujú otáčky zlučovacieho hriadeľa 10 a nastáva súčasný prenos výkonu mechanickou a hydraulickou vetvou. Po nastavení maximálneho geometrického hydrogenerátora HG sa ďalšie zvyšovanie otáčok zlučovacieho hriadeľa 10 a tým súčasne zvyšovanie pojazdovej rýchlosti traktora dosiahne znižovaním geometrického objemu hydromotora HM, čo je však obmedzené maximálnou pojazdovou rýchlosťou.

Reverzácia diferenciálneho hydrostatického prevodu a tým spätný chod traktora sa uskutočňuje nastavením regulačného hydrogenerátora do polohy zodpovedajúcej opačnému smeru prúdenia pracovnej kvapaliny v hydrostatickom prevode. Takže zlučovací hriadeľ 10 a následne všetky spoluzaberajúce ozubené kolesá sa otáčajú opačne. Aj pri reverznom chode sa regulácia prevodu uskutočňuje zmenou geometrického objemu regulačného hydrogenerátora HG, ale v opačnom regulačnom rozsahu, ktorý je obmedzený maximálnou  pojazdovou rýchlosťou traktora pri spätnom chode. V našom prípade je maximálny regulačný rozsah hydrogenerátora 45° pre jazdu dopredu a 30° pre spätný chod. Regulačný rozsah hydromotora HM je rovnaký 45° pre jazdu dopredu i pre spätný chod. Až na ojedinelé prípady je maximálna pojazdová rýchlosť traktorov a mobilných pracovných strojov pri spätnom chode nižšia, než pri jazde dopredu.

Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s dvomi hydromotormi traktorov FENDT VARIO je znázornené na Obr. 3. Použitím dvoch hydromotorov HM1 a HM2 sa zvýši regulačný rozsah krútiaceho momentu na zlučovacom hriadeli 10, ale súčasne sa zníži regulačný rozsah otáčok a tým aj pojazdovej rýchlosti traktora. Z uvedeného dôvodu je medzi zlučovacím hriadeľom a hriadeľom pastorka diferenciálu použitý dvojstupňový prevod. Tento umožňuje zubovou spojkou umiestnenou medzi ozubenými kolesami 9 a 12 zaradiť dva rozsahy pojazdovej rýchlosti pre jazdu dopredu i pre spätný chod.

Obr. 3 Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s dvomi hydromotorom traktorov FENDT VARIO

Obr. 3 Celkové usporiadanie a konštrukčné riešenie diferenciálneho hydrostatického prevodu s diferenciálom na vstupe a s dvomi hydromotorom traktorov FENDT VARIO (1 – centrálne koleso, 2 – satelity, 3 – korunové koleso, 4 – unášač, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 – ozubené kolesá, 15 – pastorok diferenciálu, 16 – tanierové koleso, HG – hydrogenerátor, HM1, HM2 – hydromotor, VH – vývodový hriadeľ, HS – spojka vývodového hriadeľa, SP – spojka predného pohonu)

Ako je zrejmé z prezentovaných konštrukčných riešení obidva vyššie popísané varianty diferenciálneho hydrostatického prevodu sú principiálne zhodné a do určitej miery unifikované, čo má svoje opodstatnenie z hľadiska konštrukčného, technologického i prevádzkového. Pre úplnosť je účelné uviesť, že traktory FENDT VARIO typového radu 700 a nižšie sú vybavené jedným hydromotorom a typového radu 800 a 900 dvomi hydromotormi ako je uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1: Špecifikácia traktorov FENDT VARIO

Typový rad
Rozsah výkonu
Počet hydromotorov
200
70 až 110 k
1
300
90 až 130 k
1
500
120 až 160 k
1
700
140 až 240 k
1
800
220 až 280 k
2
900
240 až 390 k
2