Hidromechaninės pakopinės transmisijos, palyginti su paprasčiausiomis mechaninėmis, leidžia gerokai padidinti mašinų našumą, taip pat ir resursinį jų išdirbį.

Trys skirtingos strategijos

Šiuolaikiniuose mažos, vidutinės ir didelės galios traktoriuose su 4 ir 6 cl. varikliais, kurių pajėgumas per 59 kW/ 80 AG, dažniausiai naudojamos hidromechaninės pakopinės pavarų dėžės.

Pagal konstrukciją ir eigoje perjungiamų pavarų skaičių pakopinės pavarų dėžės skirstomos į tris grupes:

● mechaninės su dinaminiais reduktoriais arba sukimo momento stiprintuvais (angl. High-Low, HI-LO);

● pusiau dinaminės arba kombinuotos (angl. Semi Power Shift, SPS);

● dinaminės (angl. Full Power Shift, FPS).

Pirmojo tipo pavarų dėžės iš esmės yra mechaninės, tik su transmisijos įėjime įrengtu 2-3 pakopų dinaminiu reduktoriumi, leidžiančiu šias pakopas perjungti eigoje, nenutraukiant galios perdavimo varantiesiems ratams. Mechaninės transmisijos su dinaminiais reduktoriais arba sukimo momento stiprintuvais (taip šio tipo transmisijos vadintos anksčiau) naudojamos kaip pažangesnė alternatyva mechaninėms pavarų dėžėms mažo, iki 80 AG pajėgumo, dažniausiai specialiosios paskirties traktoriuose. Universalios paskirties mažos ir vidutinės galios mašinose šios transmisijos yra jau bazinėje įrangoje. Populiaru be dinaminio įrengti ir elektrohidraulinį reverso reduktorių, dėl kurio dirbti priekiniu krautuvu gerokai patogiau. Taip yra, pavyzdžiui, Valtra A/N/T HiTech serijos traktoriuose.

Populiariausios mechaninės transmisijos su dinaminiais reduktoriais arba sukimo momento stiprintuvais

Valtra Delta Power Shift montuojama A/N/T serijos, Classic ir HiTech modifikacijos traktoriuose.

Pusiau dinaminės arba kombinuotos pavarų dėžės konstrukciškai sudarytos iš dviejų dalių: mechaninės pagrindinės ir hidromechaninės pridėtinės sekcijų. Pastaroji įrengiama priešais mechaninę pavarų dėžės sekciją. Greta jos įrengiamas ir elektrohidraulinio reverso reduktorius.

Pagrindinis skiriamasis pusiau dinaminių transmisijų bruožas - eigoje perjungiamos tik pavaros, kurių, priklausomai nuo gamintojo ir pavarų dėžės sudėtingumo, gali būti nuo 4 iki 7, o 3-6 diapazonai perjungiami, atjungiant variklį nuo transmisijos.

Pusiau dinaminės pavarų dėžės yra geresnė alternatyva vidutinės galios žemesniojo segmento modeliuose arba bazinėse didesnio, iki 200 AG pajėgumo mašinose.

Pusiau dinaminės pavarų dėžės

Dinaminėse pavarų dėžėse ir pavaros, ir diapazonai, kurių dažniausiai būna trys (lėtųjų pavarų, darbinių ir transportinių greičių), perjungiami nenutraukiant galios perdavimo varantiesiems ratams. Tai pažangiausios hidromechaninės pakopinės pavarų dėžės, kurios, palyginti su pusiau dinaminėmis pavarų dėžėmis turi vieną, bet esminį trūkumą - mažesnį perdavimo skaičių eilės tankį. Didesnis daugiadiskių sankabų ir planetinių reduktorių skaičius itin reiklus užimamai erdvei, todėl naudingame transmisijos tūryje gamintojams pavyksta įrengti tik iki 19 pavarų, jei su eigos lėtintuvu - iki 23. Kita priežastis, susijusi su didelės galios ir sukimo momento perdavimu: dinaminės pavarų dėžės dažniausiai naudojamos aukštesniojo segmento (per 180 AG) vidutinės galios traktoriuose ir kartais didelės galios mašinose. Šių traktorių galios perdavos elementai (velenai, krumpliaračiai, sankabos) yra didesnių gabaritų, masyvesni. Visa tai reikia sutalpinti riboto dydžio transmisijos korpuse.

Dinaminės pavarų dėžės

Gamintojo pavarų dėžės pasirinkimą lemia ne tiek bendri siekiai didinti mašinos efektyvumą, kiek traktoriaus mazgų išdėstymas - komponuotė, jo masių centro padėtis.

Daug kompanijų („John Deere Power Systems" (JDPS), „New Holland" (CNH), „Valtra", ZF), gaminančių hidromechanines pakopines transmisijas, greta jų arba vietoje dinaminių pavarų dėžių siūlo bepakopes transmisijas. Didelį tarpusavio unifikacijos laipsnį lemia atskirų mazgų, ypač daugiadiskių šlapiojo tipo sankabų, gamybos specifika. Unifikacija egzistuoja ne tik tarp skirtingų transmisijų tipų, bet ir atskirose galios klasėse, skirtingo tipo mašinose.

Dar septintajame praėjusio amžiaus šimtmetyje buvo nubrėžtos tolesnės hidromechaninių transmisijų vystymo gairės. Pirmieji traktoriai su plačiausią greičių reguliavimo diapazoną, automatizavimo galimybes, efektyvų reversavimą bet kokiu greičių santykiu ir lankstų komponavimą turinčiomis bepakopėmis hidromechaninėmis transmisijomis pasirodė po trijų dešimtmečių: Schlüter Euro-Trac (1993 m.), Fendt 900 Vario (1995 m.) ir Claas Xerion (1996 m.).

Perdavimo skaičių keitimo eigoje privalumai

Projektuojant hidromechanines pakopines transmisijas, tenka suderinti du vienas kitam prieštaraujančius veiksmus: pavaros turi būti perjungiamos sklandžiai, bet kartu ir staigiai. Tęsti šį procesą ilgiau kaip 0,5 s nėra prasmės, mat toliau pradeda itin blogėti traktoriaus eksploatacijos charakteristikos, dėl intensyvaus diskų su frikciniais antdėklais buksavimo patiriami dideli galios nuostoliai, galios perdavą veikia didelės dinaminės apkrovos.

Traktoriuose su mechanine pakopine transmisija pakeisti perdavimo skaičių trunka ne mažiau kaip 1,5-2 s. Dėl didelio stabdymo momento, kurį užtikrina bet koks sėjos ir ypač dirvos dirbimo agregatas, traktorius visiškai sustoja. Perjungus kitą pavarą, traktorius turi įsibėgėti iš naujo iki reikiamo darbinio greičio. Perjungiant pavarą ir įsibėgėjant mašinai su įgilintomis agregato darbinėmis dalimis, labai apkraunama pagrindinė frikcinė sankaba, todėl ji intensyviai buksuoja. Šio proceso metu neįmanoma išsaugoti stabilaus variklio darbo režimo: nutraukus galios perdavimą transmisijai, variklio apkrova staiga sumažėja, o įjungus pavarą ir iš naujo įsibėgėjus jėgos agregatas dirba perkrovos režimu. Traktorius įsibėgėja netolygiai, traukos jėgos svyravimai per traktoriaus liemenį persiduoda kabinai, o iš jos - vairuotojo sėdynei. Taigi, mechaninis pavarų perjungimas, kada nutraukiamas galios perdavimas varantiesiems ratams yra neefektyvus dėl daug priežasčių, pirmiausia, dėl sumažėjusio našumo, o galiausiai, dėl didesnio operatoriaus nuovargio.

Teigiama, kad kuo pasipriešinimas traukai didesnis, tuo mechaninės transmisijos naudojimas neefektyvesnis. Tai nesunku iliustruoti agreguojamo su grėbliu ir agreguojamo su skutikliu traktorių pavyzdžiais. Traktoriaus su mechanine transmisija pavarų perjungimo strategija yra tokia: iš esmės ji neskirta agregato greičiui didinti nuosekliai perjungiant pavaras, o tik sudaro galimybę kiekviena darbinio diapazono pavara pajudėti iš vietos ir ja pasiekti atitinkamą darbinį greitį, t. y. kiekviena pavara traktorius turi pajudėti iš vietos ir įsibėgėti iki pageidaujamo greičio. Reikia suprasti ir tai, kad šio proceso metu labai sumažėja efektyviai panaudojama variklio galia: dalis variklio galios, kuri buvo reikalinga traktoriui su agregatu įsibėgėti, pasiekus nustatytą greitį lieka nepanaudota, perteklinė.

Transporto darbuose pavarų perjungimas, nutraukiant galios perdavimą varantiesiems traktoriaus ratams, taip pat turi nemažai trūkumų. Pirmiausia, jei važiuojant prastu keliu, kalvota vietove tenka sustoti ir vėl pajudėti iš vietos, mašina gali pradėti buksuoti. Antra, atjungus variklį nuo transmisijos eigoje, mašina gali pradėti slysti šonu.

Dinaminės pakopinės pavarų dėžės minėtų trūkumų neturi. Jos leidžia perjungti pavaras nekeičiant (nemažinant) variklio apkrovos. Bet kokioje pakopinėje hidromechaninėje pavarų dėžėje, išskyrus greito jungimo pavarų dėžes (pvz., John Deere DirectDrive), perjungimo metu galios perdavimas varantiesiems ratams nenutraukiamas arba nutraukiamas nepalyginamai trumpesniam laikui nei tai galima atlikti pakopinėse mechaninėse pavarų dėžėse.

Nepertraukiamą sukamojo judesio perdavimą užtikrina daugiadiskės movos su frikciniais antdėklais: sankabos ir stabdžiai. Pavarų keitimo metu nereikia išjungti pagrindinės frikcinės sankabos. Be to, nereikia suvienodinti jungiamų krumpliaračių apskritiminio greičio. Reikia pastebėti, kad pagrindinė frikcinė sankaba daugelyje transmisijų pakeista daugiadiske šlapiojo tipo sankaba su reverso reduktoriumi, pvz.: Case IH/New Holland Range Command ir Auto Command, Massey Ferguson Dyna-4 ir Dyna-6, Valtra HiTech, Advance ir Versu. Reverso reduktorius sudarytas iš dviejų daugiadiskių šlapiojo tipo sankabų, kurias abi išjungus variklis atjungiamas nuo transmisijos. Tokia sankaba kartu yra ir apsauga, ribojanti transmisijai perduodamą didžiausią sukimo momento dydį.

Dinaminėse hidromechaninėse pavarų dėžėse pavaros ir diapazonai perjungiami nenutraukiant galios perdavimo varantiesiems ratams. Šios pavarų dėžės dažnai žymimos FPS (angl. Full Power Shift). Tokių pavarų dėžių rinkoje nedaug: Case IH/New Holland Power Command ir Ultra Command, kiek anksčiau John Deere 7000-7030 serijų traktoriuose naudota 19/7 PowrShift. Pabrėžtina, kad dinaminėse pavarų dėžėse perdavimo skaičių įrengiama ne daugiau kaip 19, todėl darbinių greičių diapazone yra 8-9 pavaros.

John Deere PowrShift pavarų dėžėje stabilų pavarų perjungimą, nepriklausomai nuo apkrovos, užtikrina transmisijos valdymo sistemoje įrengtas specialus hidraulinis akumuliatorius. Jis palaiko reikiamą darbinį slėgį sistemoje, sumažindamas galios nuostolius pavarų perjungimo metu, taip pat užtikrindamas sklandų bei greitą pavarų keitimą.

Dinaminė CNH PowerCommand pavarų dėžė dar modernesnė. Joje įrengtos 9 daugiadiskės sankabos ir patikimiau prie didesnių apskritiminių greičių dirbantys cilindriniai įstrižakrumpliai krumpliaračiai. Pavarų dėžės velenai įrengti ritininiuose kūginiuose guoliuose, kurie pranašesni mechanizmuose, veikiamuose didelių smūginių apkrovų, o sankabų ir krumpliaračių tepimas - slėginis. Tai užtikrina ne tik tylesnį transmisijos darbą, bet ir jos ilgaamžiškumą.

Power Command pasižymi moderniu valdymo protokolu: programuojami reversiniai greičiai (pavaros), automatinis grįžimas Go To prie iš anksto nustatyto greičio (pavaros), Speed Matching funkcija, kuri pakeitus diapazoną automatiškai parenka traktoriaus važiavimo greitį, labiausiai atitinkantį perdavimo skaičių. Galimos dvi automatinio valdymo strategijos: transportinė Auto Transport ir galios Auto Field.