Vývoj a výzkum v oblasti převodovek pro plynulou změnu rychlosti pokračuje vpřed velmi svižně, dá se říci téměř se zrychleným tempem. Největší světoví výrobci již akceptovali skutečnost, že bez tohoto systému nelze vstoupit do budoucnosti. Zároveň s tím se rozvíjejí četné diskuse na příbuzná témata a technici jsou vystaveni silné palbě otázek od odborné i laické veřejnosti. Spolu s odpověďmi přinášíme devět nejzajímavějších z nich.
Jak daleko pokročila nabídka u jednotlivých výrobců – konkrétně značek Case, Deutz-Fahr, Fendt a John Deere ?
Firma CASE IH postavila podle vlastních údajů do dubna 2001 asi 1200 traktorů řady CVT/CVX, a pro rok 2001 bylo plánováno vyrobit 2 400 kusů.
Deutz-Fahr začal v červnu 2001 s dodávkami traktorů TTV, v druhém pololetí mělo být postaveno asi 500 jednotek.
Firma FENDT oznámila v roce 2001 výrobu 10 000 modelu s převodovkou Vario (od začátku v roce 1996).
Koncern John Deere začal s dodávkami traktorů AutoPowr v květnu, a plánuje celkem 800 jednotek pro rok 2001.
Jak velké jsou technické rozdíly mezi čtyřmi různými značkami ?
Základní princip znamená „Plynulý přenos s větvením výkonu“ a je u všech čtyřech výrobců shodný : v mechanické části se nacházejí od jedné do čtyř sad planetových kol, řazených také mechanicky, v hydraulické větvi olejové čerpadlo s jedním nebo dvěma hydromotory, přenášejícími výkon vždy v závislosti na svém úhlu vychýlení. Spojení výkonu od obou rozdílných větví do plynulé regulace je zajištěno pomocí tzv. „sumarizačního hřídele“.
Traktory značek CASE IH a CASE Steyr pracují s převodovkou S-Matic, tvořenou čtyřmi sadami planetových kol (= 4 mechanické stupně) a standardními hydraulickými komponenty. Mechanické stupně jsou (přirozeně automaticky) zařazovány prostřednictvím šesti ozubených spojek (čtyři pro jízdní rozsahy, dvě pro řazení vpřed/vzad).
Maximální rychlost jízdy technicky činí 50 km/h. Převodovka je konstruována jako tzv. Cartridge a je připojena ze strany k ústrojí pohonu od motoru k nápravě. Rozsah přenášeného výkonu se zatím pohybuje mezi 120 a 170 k.
Firmy Deutz-Fahr a John Deere využívají převodovku Eccom 1.5 a 1.8 od výrobce ZF. Základní princip je téměř identický provedení S-Matic, ovšem uspořádání komponentů se liší. Úhel vychýlení hydromotoru je nejvýše 20o, u firmy John Deere činí nejvyšší podíl hydrostaticky přenášeného výkonu 30 %. Mechanické stupně jsou u všech variant převodovek Eccom řazeny hydraulicky přes celkem pět lamelových spojek (také automaticky), dvě další lamelové spojky slouží pro reverzaci.
Celek převodovky je vestavěn do hnacího ústrojí. Konstrukční rozsah převodovky Eccom 1.5 se pohybuje mezi 100 a 150 k výkonu motoru. Technici John Deere jej však využívají pouze pro traktory s výkonem do 115 k a pro modely s výkonem vyšším je vybrán typ Eccom 1.7, pokrývající rozsah až do 175 k a dovolující navíc úsporný provoz Overdrive : jízda rychlostí 50 km/h při sníženém počtu otáček motoru na úroveň 1807 min-1 (technicky je možná max. rychlost 60 km/h).
Firma Fendt používá v hydrostatické větvi své převodovky Vario speciálně konstruované hydraulické komponenty, pracující s vyšším provozním tlakem a větším úhlem vychýlení hydromotorů a čerpadla (do 45o). Z toho důvodu je k dispozici pouze jedna planetová sada pro větvení výkonu a dva jízdní rozsahy (do 32 km/h, do 50 km/h při snížených otáčkách motoru). Do stupně II je přitom možné přeřadit ze stupně I během jízdy, ale zpět do stupně I ze stupně II je možné pouze po zastavení stroje. Technicky nejvyšší rychlost dosahuje 70 km/h, při 50 km/h je možná redukce otáček motoru na úroveň 1600 min-1. Převodovka Vario je zabudována do pohonného ústrojí v různých modifikacích vždy v závislosti na výkonu traktoru ( série Farmer 400, Favorit 700, Favorit 800 nebo Favorit 900).
Jaká je tolik vzpomínaná účinnost těchto převodovek ?
V zásadě nabízí plynulá převodovka podstatně více funkcí a možností za cenu částečně snížené účinnosti než například varianta s vícestupňovým řazením pod zatížením. Podle dosavadních zkušeností je účinnost plynulé převodovky ve srovnání se skříní s řazením pod zátěží přibližně snížena o tolik, jako u převodovky s řazením pod zatížením a „normálním“ synchronizovaným provedením. Takže podle traktoru a konstrukce zhruba o 2 až 4 %.
Tento řád platí obecně pro dva traktory, vybavené rozdílnými převodovkami, avšak jinak konstrukčně shodné. Neboť mezi různými výrobci s rozdílnými motory, různými nápravami a jinou úrovní výbavy se mohou ztráty na výkonu bezstupňové převodovky zcela ztratit nebo – v závislosti na zručnosti konstruktérů - také sčítat.
Jak vysoké je snížení účinnosti u jednotlivých výrobců ?
Zatím nejsou k dispozici přesná čísla, která by vypovídala o rozdílech u jednotlivých značek. Ze známých výsledků měření u traktoru Fendt Vario a prvních zkoušek „nových“ výrobců je již známé, že ztráty účinnosti bezstupňových převodovek se pohybují ve zcela akceptovatelném rozmezí.
Mezi převodovkami Eccom ZF a S-Matic od firem ZF a Steyr nelze očekávat velké rozdíly. Oba typy mají na základě své podobné konstrukce také stejný stupeň účinnosti a – prostřednictvím rychlosti – také podobnou křivku účinnosti. U převodovky Fendt-Vario je průběh křivky z důvodu jiné konstrukce technicky poněkud rovnoměrnější.
Jaké přednosti nabízí svému majiteli traktor s bezstupňovou převodovkou ?
Především jej ušetří opakovaného řazení rychlostních stupňů. Samozřejmě, jedná se hlavně o věc komfortu. Avšak u mnoha činností na poli, na farmě nebo v dopravě je výsledkem znatelné ulehčení práce. Dále lze přičíst především dvě přednosti, které nemůže traktor s čistě mechanickou převodovkou nabídnout :
Za prvé je možné svůj stroj s plynulým pojezdem nechat pracovat na hranici zatížení a v každém rozsahu rychlostí automaticky přizpůsobovat měnícímu se zatížení. A to bez stálého přeřazování rychlostních stupňů.
A za druhé takový traktor s plynulým pojezdem může rychleji a citlivěji reagovat na měnící se podmínky, než srovnatelný typ s mechanickými převody.
V konečném výsledku můžete takto technicky a teoreticky z traktoru získat lepší výkon nebo snížit spotřebu paliva na hektar. Jak se to nakonec podaří v praxi, záleží zvláště na následujících dvou podmínkách :
Nejprve musí být traktor od motoru po pojezdová kola optimálně seřízen. To je starost výrobce. A za druhé musí být motor i převodovka během provozu schopny automaticky směřovat podle programu „Vysoký výkon“ nebo „Úsporný provoz“. V tomto ohledu bude ještě v budoucnosti dost co dohánět.
Jaké nevýhody plynou z konstrukce traktoru s plynulou změnou rychlosti ?
Jako první záporný bod je třeba zmínit vyšší pořizovací cenu. S velkými sériemi vyrobených traktorů může pořizovací cena ještě klesnout, přesto je třeba v závislosti na výrobci a výkonové třídě počítat s navýšením o 90 000 až 310 000 korun. V základní výbavě mohou být obsaženy více nebo méně užitečné funkce stroje. Často ale jejich využití přináší zisk, protože se jedná o dodatečné možnosti systému plynulého pojezdu.
Je také důležité vědět, že nové stroje nejsou „normální“ traktory s jinou převodovkou. Pracují jinak než známé „klasické“ traktory, protože převodovka se flexibilně a automaticky přizpůsobuje požadavkům právě probíhající práce a to samé provádí i elektronicky řízený motor (což zatím není ještě případ všech značek).
Otáčky motoru již nejsou pevně stanovenou a dodržovanou hodnotou, spíše jsou (s výjimkou prací s vývodovým hřídelem ) podřízené rychlosti pojezdu, která je mnohem důležitější. A protože převodovky pracují s hydrostaty, které v horním rozsahu otáček vykazují nepříznivý stupeň účinnosti, je práce ve středním rozsahu otáček hydromotoru důležitá pro redukci ztrát převodovky. Čím nižší jsou otáčky hydromotoru (až k úplnému zastavení při čistě mechanickém přenosu výkonu), tím nižší jsou hydrostatické ztráty.
Jak se bude dále rozvíjet trh pro traktory s bezstupňovou převodovkou ?
Dnešní výrobci traktorů s plynulou regulací pojezdu samozřejmě vědí, že počet firem s tímto systémem ještě vzroste. Zda to bude tento rok, nebo později, a zda se objeví jiný princip, se teprve ukáže. Zároveň se bude rozsah výkonu bezstupňových převodovek ještě zvětšovat – nyní nabízí pouze firma FENDT kompletní paletu traktorů v rozmezí výkonu motoru od 85 do 270 k.
Po technické stránce se budou současné systémy ještě více zdokonalovat. Nové objevy jsou očekávány především na základě kombinace počítačem řízené převodovky a stejně regulovaného motoru. Doufejme tedy, že v této oblasti bude účelně využito více energie než na nekonečné diskuse o účinnosti těchto převodovek. Hospodárnost nových traktorů bude v budoucnosti určena jejich možnostmi a ne dvěma nebo třemi procenty ztráty na účinnosti převodovky s větvením výkonu.
Do jakých podmínek je traktor s bezstupňovou převodovkou vhodný, a do jakých méně ?
Vzhledem k tomu, že prodávané modely jsou nabízeny jako jednoznačně univerzální stroje, je těžké na tuto otázku přesně odpovědět. Na jedné straně můžete s novým traktorem dosáhnout vyšší výkonnosti i při jednoduché orbě, protože je schopen automaticky a neúnavně pracovat na hranici svého výkonu. Předpokladem je ale dobré seřízení celého systému.
Na druhé straně průzkumy ukazují, že například při sklizni píce, dopravě kejdy a mnohostranném nasazení včetně práce s čelním nakladačem lze očekávat od traktoru s plynulou převodovkou dosažení úspor a vyšší hospodárnost provozu.
Naopak jeho využití není zcela smysluplné tehdy, když je těžký traktor nasazován převážně k těžkému zpracování půdy na pravidelných a homogenních pozemcích a řízení je omezeno na pouhou reverzaci na souvratích. Potom takové úkoly může dobře zvládnout i traktor s klasickou mechanickou převodovkou.
Ze zahraničních materiálů připravil Petr Beneš
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.
Dovoľte, aby som vás oboznámil, že :
1. Prvú absolútne plynulú prevodovku na svete, ktorá dokáže pracovať regulárne od nulových výstupných otáčok bez spojky, alebo bez hydrodynamického meniča s plynulou zmenou momentu v celom rozsahu práce mám už patentovanú. Patent má názov ,, Zubové čerpadlo s plynule meniteľným výstupným prietokom,, - ,, Gear pump with continuous variable output flow rate.,, WO/2011/129776 alebo EP 2558724, ktoré dokáže pracovať i ako ,, Hydromotor s plynule premenlivými otáčkami. Spolu, alebo i s inými hydrostatickými zariadeniami vytvárajú plynulé hydraulické prevodovky. Tieto čerpadlá, hydromotory a prevodovky s plynulo meniteľnými parametrami sú už patentované v USA, Kanade, Mexiku, Brazílii, Japonsku, v Južnej Kórei, Číne, Hong Kongu, Indii, v Rusku, na Ukrajine, v Juhoafrickej republiky a v Európe prebieha konečná fáza patentovania.
2. Druhú plynulá prevodovku mám patentovanú už v Európe a číslo európskeho patentu je EP 2954197 alebo WO/2014/123490 ktorý mám validovaný vo viacerých štátoch Európy. Tiež čakám požiadané patenty vo viacerých štátoch po celom svete.
3. Dnes už mám vymyslenú, vyrobenú a overenú ,, Prvú absolútne plynulú plno mechanickú prevodovku na svete, opakujem PLNO MECHANICKÚ, ktorá dokáže pracovať od nulových výstupných otáčok bez spojky, alebo bez hydrodynamického meniča s plynulou zmenou momentu v celom rozsahu práce. Tá je ale v trezore a bude tam tak dlho, kým sa nedohodnem na spolupráci s nejakou serióznou firmou. Proste ju nepodám na ÚPV SR, kým nenájdem financie na patentovanie po celom svete... bude to stáť cca 500.000 EUR !!! Táto prevodovka má mimoriadne vysokú účinnosť. Bude mať viac ako 90 %-tnú účinnosť. Je to neuveriteľné, ale ja predpokladám jej reálnu účinnosť 92 až 94 %.
S pozdravom Ing. Pavol Figura, Mateja Bela 4661/12, 92101 Piešťany, Slovenská republika