Jižně od Frankfurtu bylo v loňském roce podrobeno zkouškám trio traktorů vybavených diferenciálními hydrostatickými převodovkami, v zahraničí nazývanými konstantně variabilními převodovkami označovanými jako převodovky CVT (Continously Variabile Transmision). Tyto testy byly charakteristické ze dvou hledisek. První hledisko je zajímavé, a to v tom smyslu, že se ještě nikde porovnávací zkoušky těchto tří traktorů s převodovkami CVT nekonaly a druhé exaktní, že díky odpovědné práci na německé zkušebně DLG mohly být nestranně ověřeny účinnosti těchto převodovek.
Účinnosti převodovek CVT byly porovnávány na traktorech Case IH, John Deere a Fendt spolu s převodovkou s řazením pod zatížením na traktoru Steyr. John Deere byl prototyp a ostatní sériově vyráběné stroje. Výsledkem testů bylo zjištění, že nejvyšší účinnost 81 % měla konvenční převodovka s řazením pod zatížením v rychlostním rozsahu 4 až 19 km.h-1, ve středním pásmu tohoto rozsahu (8,5 až 12 km.h-1) měly všechny tři CVT převodovky o 4 % nižší účinnost s tím, že Fendt byl neustále nejlepší. V rozsahu pod 8 km.h-1 Case ztrácel 25 % výkonu motoru a prototyp Deere o něco víc. při rychlosti nad 12 km.h-1 účinnost převodovky Case rovněž klesala, zatímco Deere držela. Když se tato čísla poskytla výrobcům, tak Fendt jásal, Case ne a chtěl upravit ovládací software a znovu přistavit traktor, zatímco Deere se rozhodl odložit začátek výroby až po rekonstrukci převodovky a nechtěl zveřejňovat výsledky dokud traktor nebude znovu testován. Case mezitím upravil software a nechal retestovat traktor. Účinnost se zlepšila v celém rozsahu rychlostí. Ve středním rozsahu byl lepší Fendt a převodovka s řazením pod zatížením s tím, že Steyr byl nejlepší. U polních rychlostí (5 až 8 km.h-1) byla nejnižší čísla účinnosti u Case 77 %, kolem rychlosti 15 km.h-1 klesla účinnost na 75 %, ale tuto hodnotu měl i Fendt. Case prohlásil, že ovládací software bude u existujících traktorů zmodernizován.
V současné době mají Fendt a Case IH dobré výsledky a John Deere se ještě letos vrátí na stanici DLG s upravenou převodovkou. Také Deutz-Fahr chce tuto zkušebnu navštívit s převodovkou CVT a Fendt se chystá na to, že bude mít traktor s plným elektronickým vybavením mezi motorem a převodovkou. Avšak co teď? Řidiče víc než účinnost převodovky zajímá to, co mu přináší. Jak tedy diferenciální hydrostatická převodovka (CVT) pracuje?
Princip diferenciální hydrostatické převodovky (CVT)
Kontinuálně variabilní převodovka je Holly Grailem mezi převodovkami. Nabízí lehký běh motoru při jakýchkoliv daných otáčkách v jakémkoliv rozsahu rychlostí nebo udržuje rychlost traktoru stejnou, zatímco se mění počet otáček motoru, a to vše v „balení“, které je menší a potenciálně levnější než mnohastupňová převodovka.
Potíž je v přenášení vysokého točivého momentu a nízké účinnosti. Zatímco čisté hydrostatické pohony nabízejí plynulé operace, jejich nízká účinnost omezuje jejich využití na práce, kde operativní výhody převažují nad ztrátami výkonu mezi motorem a hnacími koly. Účinnost se zvyšuje v případě kombinace hydrostatického a mechanického pohonu, což se děje u moderních převodovek CVT.
Schéma ukazuje základní princip převodovky. Počítačové ovládání je předpokladem. CVT systémy používají mechanickou část (modrá) a hydrostatickou část (červená). Výkon motoru se přenáší hřídelem 1, výkony z převodovky hřídelem 8. Hydrostatická část ovládá rychlost jízdy pomocí regulačního čerpadla 3 a hydromotoru 4, které pracují společně.
Planetová sestava převodovky 5, 6, 7 je srdcem systému, který přenáší točivý moment motoru přes jednu nebo druhou sekci. Jestliže traktor stojí a motor běží naprázdno, regulační systém uzavírá hydromotor 4, ale nechává čerpadlo ve volnoběhu. Unášeč 2 a hřídel 8 jsou drženy uzavřeným motorem, takže ozubená kola 7 otáčejí korunovým kolem 5. Při rozjíždění traktoru se čerpadlo uvede v činnost. Olej protéká a hřídel 8 se začne otáčet. Většina točivého momentu se přenáší po červené sekci s rotujícím unášečem 2 a část se přenáší modrou sekcí (mechanickou). Jakmile se výkon čerpadla zvedne, zrychlí se i jízda traktoru. Unášeč 2 se otáčí rychleji a ozubená kola 7 rotují rovněž rychleji relativně ke korunovému kolu a modrý okruh tak přebírá větší část točivého momentu. Pohon z hydrostatického přechází na mechanický. V konečné fázi regulační systém uvádí motor do volnoběhu a zastavuje čerpadlo, hydrostatický výkon přechází do nuly a uzavírá se korunové kolo 5. Ozubená kola 7 se otáčejí uvnitř zastaveného korunového kola a veškerý točivý moment se přenáší na modrou cestu. Pohon je nyní 100% mechanický. K reverzaci pohybu traktoru se používají dvě metody. Buď se mění počet otáček hydromotoru nebo se používá zvláštní ozubený převod.
Toto jednoduché uspořádání obsluhuje pouze omezené pásmo rychlostí. Aby se pokrylo celé spektrum, používají se dva přístupy. Čerpadlo Fendt a dva hydromotory pracují ve velkém pásmu a pokrývají rozsah od 0 do 50 km.h-1. Protože ale účinnost systému klesá směrem k spodní části tohoto pásma, nabízí se konvenční redukční krok k oddělenému, vysoce účinnému sektoru polních prací s rozsahem od 0 do 32 km.h-1.
ZF a Steyr používají konvenční čerpadla a motory. K vytvoření širšího rychlostního pásma uvnitř základní jednotky používají ucelenější planetovou převodovku než Fendt. Aby rozšířili pásmo rychlostí ještě dále, připojili čtyři automaticky řazené rozsahy před vývodový hřídel. V každém rozsahu se používá rozdělení 50/50 % (hydrostatický/mechanický pohon) s možností rozdělení až na 100 % mechanického pohonu a nulového hydrostatického. Čtyři rozsahy umožňují dosáhnout rychlostního rozsahu od 0 do 50 km.h-1.
Charakteristika testovaných traktorů
Traktor Fendt nabízí převodovky CVT na traktorech o výkonech od 63 do 191 kW. Tento test se týkal modelu 714 s motorem o výkonu 103 kW. Čtyřstupňová převodovka CVT se objevila v létě 2000 na traktoru Steyr a Case IH. Používá se na modelech o výkonech od 88 do 125 kW. Pro účely srovnání s ostatními typy byl použit model Case IH CVX 150 o výkonu 107 kW.
Převodovka CVT firmy John Deere vychází z čtyřstupňové konstrukce ECCOM AutoPowr firmy ZF. Byla předvedena v listopadu 2000 a instaluje se na objednávku na traktorech JD 6410, 6610, 6810 a 6910. Pro tento test byl vybrán model 6910 o výkonu 103 kW as prototypovou převodovkou. Deutz Fahr rovněž používá převodovku CVT vycházející z konstrukce ZF, nicméně liší se od konstrukce použité na John Deere softwarem a odlišným zasouváním ozubených kol.
Zkoušky
Zkušební testy byly prováděny ve třech částech. DLG nejprve měřila výkon na vývodovém hřídeli, zvedací sílu atd. podle norem OECD. Jednotlivé motory byly vyjmuty a byla změřena jejich výkonová charakteristika. Pak byly opět instalovány do traktorů a byly prováděny tahové zkoušky rychlostí od 1 km do 19 km.h-1, se zvyšováním rychlosti vždy po jednom kilometru a s různým zatížením. Tak byl naměřen přesný průběh ztrát v převodovkách.
Čtyři týmy zkušebních pracovníků si udělaly subjektivní názor. Polní práce zahrnovaly orbu, kypření rotačními kypřiči a simulaci rozmetání a sklizně při používání vývodového hřídele s 540 min-1. Tyto zkoušky byly prováděny proto, aby se vyjasnilo, zda převodovka udrží pracovní rychlost a počet otáček vývodového hřídele při jízdě do svahu a dolů. Jízda po silnici byla testována v kopcovitém terénu, v obytné zástavbě se zapojeným dvounápravovým přívěsem o nosnosti 18 tun, který byl bržděn vzduchotlakými brzdami.
Kdo dělal co?
Novináři z Farmers Weekly, holandského Boerderij a německého Top Agrar spolu s odděleným týmem z DLG řídili traktory v dopravě. Další skupina ze zkušebny prováděla objektivní měření, zatímco pracovníci výrobního podniku prováděli montáže a demontáže motorů z traktorů.
Case IH CVX 150
Řídíte-li Case CVX, pak myslete jenom na to, že pouze plynový pedál reguluje rychlost traktoru. Zvolte směr jízdy řadicí pákou reverzačního pohybu a sešlápněte pedál. Čím víc stlačíte pedál, tím rychleji jedete. Uvolňováním pedálu se rychlost traktoru snižuje až do úplného zastavení s tím, že se traktor udrží i na svahu.
Po ergonomické stránce je traktor CVX vítězem. Všechny ovládací prvky jsou při ruce, polní operace jsou hračkou. Nastaví se rozsah 0 až 14 km.h-1, spustí se závěs se strojem, sešlápne se pedál a traktor se rozjede. Tlačítkem se na joysticku aktivuje křížová regulace, otočí se knoflíkem zatížení motoru pro danou práci a to je vše. Křížová regulace nemá žádnou naprogramovatelnou paměť, takže nelze předem nastavit cílovou rychlost nebo se vrátit do programu, který řidič změnil.
Při práci s nakládačem, se zapnutým vývodovým hřídelem nebo tříbodovým závěsem mohou být nastaveny minimální otáčky motoru ruční pákou, je-li potřeba.
do rámečku
Nasazení traktoru Case IH CVX 150:
- v dopravě
- velmi snadné řízení
- odpružená kabina a přední náprava nabízejí pohodlnou jízdu, ale nedosahuje se úrovně u traktoru Fendt
- je hlučnější než ostatní
- ovládací pedál vyžaduje citlivější zacházení ve městě
- regulace zatížení motoru reaguje pomaleji než u John Deere
- při orbě
- nejjednodušší řízení – jeden pedál, tři tlačítka
- všechny hlavní funkce jsou na joysticku včetně časově ovládatelných ventilů
- snadné nastavení rychlosti na souvratích pomocí pedálu
- potenciometrem regulace zatížení motoru lze ovlivňovat prokluz
- hluk je unavující
- při zpracování půdy
- převodovka reaguje na stav půdy podle pokynů řidiče
- zapínání vývodového hřídele je šetrné k poháněnému stroji
- ručně nastavený počet otáček vývodového hřídele musí být nastaven znovu jestliže otáčky poklesly na souvrati
- automatické odpojení vývodového hřídele při zvednutí závěsu do 50 % výšky s připojeným strojem je pomalé a není nastavitelné
- při simulovaném rozmetání hnojiv kotoučovým rozmetadlem
- nelze nastavit počet otáček vývodového hřídele zcela nezávisle na pracovní rychlosti
- v závislosti na tom, jak je nastavena regulace zatížení motoru zvětšující se stoupání nebo zatížení buď redukuje počet otáček vývodového hřídele nebo pracovní rychlost. To je nepříjemné s talířovým rozmetadlem ne však s postřikovačem s kompenzací rychlosti.
- ruční páka plynu nemá zarážku, takže se hravě znovu nastavuje počet otáček vývodového hřídele. Lze snadno přejít do programu E vývodového hřídele
- spínač umožňuje „zmrazit“ rozsah převodovky v jakémkoliv bodě. Ale změnou počtu otáček motoru než změnami pracovní rychlosti a počtu otáček vývodového hřídele
- nelze předem nastavit cílovou rychlost. Musí se jet a nastavit křížovou regulaci na správné místo
- nemůže se znovu vyvolat z paměti původní rychlost je-li rychlost zpomalena ručně, musí se použít pedál pro okamžité zvýšení rychlosti, aniž se poruší paměť křížové regulace
Přednosti traktoru Case IH CVX 150
- ergonomicky vyhovující joystick
- čisté sekundární regulace
- dobrý systém ovládání na souvratích
- snadný denní servis
- velmi výkonná zvedací kapacita
Nedostatky traktoru Case IH CVX 150
- malá kabina pro vysoké postavy
- poměrně vysoká hlučnost
- neklidná jízda na silnici
- necitlivé brzdy
- omezený výhled dopředu
- závěs se zvedá příliš vysoko než se zastaví vývodový hřídel – nelze seřídit
Obr. s. 93 Ovládací prvky traktoru CASE CVX
Ze zahraničí
ing. Milan Šťastný ÚZPI Praha
