Korszerű traktor-erőátviteli berendezések

Az erőátviteli berendezés feladata összekapcsolni a motort a járószerkezettel, közvetíteni és szükség szerint megnövelni a motor forgatónyomatékát, valamint a munkaviszonyoknak megfelelően változtatni a traktor, a gépcsoport haladási sebességét. Az erőátviteli rendszer a kiegészítő berendezések (pl. hidraulikus emelő berendezés) és az úgynevezett teljesítmény leadó tengelyen (TLT, PTO) keresztül a traktorhoz kapcsolt munkagépek hajtását is ellátja. 
A traktorok erőátviteli szerkezetei mechanikus, vagy hidraulikus energiaátadási móddal üzemelnek, de elvétve villamos hajtás átvitellel is találkozhatunk. Az erőátviteli berendezések fő részei a motor főtengelyétől a kerekekig: tengelykapcsoló (kuplung), sebességváltó (nyomatékváltó), kardántengely, differenciálmű (kiegyenlítőmű), véglehajtás és TLT (teljesítmény leadó tengely) hajtás. Az elmúlt évtizedekben az erőátviteli berendezések valamennyi szerkezeti egysége jelentős változáson ment keresztül. A legjelentősebb változás a sebességváltóknál tapasztalható. Jelen ismertetés terjedelmi ok miatt csak a sebességváltókkal foglalkozik, teljesség igénye nélkül.
A sebességváltó feladata az egyes mezőgazdasági munkafolyamatok optimális elvégzéséhez szükséges haladási, művelési sebességek és vonóerők biztosítása. A sebességváltó a motortól kapott fordulatszámot a haladási sebesség igénye szerint csökkenti, miközben a motor által szolgáltatott nyomatékot ugyanilyen arányban növeli a kerék irányába.
A sebességváltóműnek nagyon sok követelményt kell kielégítenie és sok esetben kompakt módon összeépül az erőátviteli berendezés többi szerkezeti egységével. Az országúti szállításokhoz elég egyetlen sebességfokozat, amely Magyarországon a hatósági előírás szerint maximálisan 40 km/h sebességhez tartozhat. A traktor ilyenkor a motor teljesítményének csak kis részét használja ki, így a szükséges haladási sebesség a motor fordulatszámának változtatásával a motorvezérlő automatikával, vagy a gázpedállal (gázkarral) állítható be. Ajánlatos egy második szállítási sebességfokozat alkalmazása is, mintegy 14-25 km/h körüli értékben, a földúton, terepen való haladáshoz. A munkagépekkel végzett műveletek a 6-13 km/h sebességtartományban több finom fokozatot igényelnek. A sebességlépcső alsó határát az igen kicsi úgynevezett mászó sebességek 1,5-1,8 km/h és a 300÷400 m/h képezi. A teljesítmény leadó tengely motorfordulattal arányos fordulatszáma 540, 750 és 1000 ford./min. értékű. Egyes munkagépek (pl. ültetőgép) működtetéséhez járókerékkel arányos TLT hajtásra is szükség van. Napjainkban a traktor sebességváltójánál a 12-22 fokozat az átlagos, de 32-60 fokozattal rendelkező sebességváltó is előfordul, méghozzá előre- és hátramenet esetén is. 
A sebességváltás szerint fokozatos, fokozatos terhelés alatt váltható és fokozat nélküli megoldások léteznek. A mai legtöbb univerzális traktor be- kikapcsolható elsőkerék hajtással is rendelkezik.
1. ábra. Fendt 206 V/F tip. traktor kézkapcsolású sebességváltója
1. ábra. Fendt 206 V/F tip. traktor kézkapcsolású sebességváltója
2. ábra. A Fendt 206 V/F tp. traktor sebességfokozatainak eloszlása
2. ábra. A Fendt 206 V/F tp. traktor sebességfokozatainak eloszlása
 
A kézi fokozat kapcsolású, előtéttengelyes váltócsoportokkal felépített sebességváltóra a 1. ábrán látható példa. Az elérhető 21 előre- és hátra kapcsolható sebességfokozat elosztását és a fokozatokhoz tartozó haladási sebességeket a 2. ábra mutatja. Ennek a megoldásnak előnye a jó hatásfok, az egyszerű, olcsó és tartós alkatrészek alkalmazása, hátránya viszont a fokozatok kapcsolhatóságának bonyolultsága és hogy terhelés alatt nem kapcsolható.
3. ábra. Terhelés alatt kapcsolható fokozat (Powershift egység)
3. ábra. Terhelés alatt kapcsolható fokozat (Powershift egység)
 
A terhelés alatt kapcsolható váltórészegséget, váltóművet Powershift egységnek, Powershift váltónak nevezik, függetlenül a szerkezet kialakításától. Az előtéttengelyes váltóműnél a terhelés alatti kapcsolást igen gyakran többtárcsás olajnyomással működtetett tengelykapcsolóval valósítják meg (3. ábra).
4. ábra. A Fendt F 512 C tip. traktor kézikapcsolású Powershift sebességváltója
4. ábra. A Fendt F 512 C tip. traktor kézikapcsolású Powershift sebességváltója
5. ábra. A Fendt F 512 C tip. traktor sebességfokozatainak eloszlása
5. ábra. A Fendt F 512 C tip. traktor sebességfokozatainak eloszlása
 
A kézi fokozat kapcsolású, előtéttengelyes sebességváltókat Powershift egység beépítésével korszerűsítik. A 4. ábrán szemléltetett sebességváltóműnél terhelés alatt kapcsolható 4 fokozatú Powershift egységgel sorba van kapcsolva a 6 fokozatú terhelés alatt nem kapcsolható váltó. A sebességfokozatok eloszlását 5. ábra szemlélteti.
 
6. ábra. Terhelés alatt kapcsolható kompakt Powershift sebességváltó (Forrás: www.zf.com
 
A 6. ábrán látható kompakt Powershift sebességváltómű tartalmaz egy 4 fokozatú terhelés alatt kapcsolható Powershift egységet, amelyet kiegészít szorzó váltóként a 6 fokozatú Powershuttle egység. A kapcsolási utasításnak megfelelően a Powershuttle egység végzi az előre- és hátramenet létrehozását is, valamint automatikusan előválasztja a használni kívánt sebességfokozat csoportot.
7. ábra. Fendt 900 Vario tip. traktor fokozatnélküli sebességváltóművének vázlata (1 tengelykapcsoló; 2 bolygómű; 3 koszorúkerék; 4 napkerék; 5 bolygó-csillag; 6 hidroszívattyú; 7 hidromotor; 8 közös-tengely; 9 sebesség fokozatkapcsoló; 10 hátsókerék-hajtás; 11 elsőkerék-hajtás tengelykapcsolója; 12 TLT tengelykapcsoló; 13 TLT fokozatkapcsoló)
7. ábra. Fendt 900 Vario tip. traktor fokozatnélküli sebességváltóművének vázlata (1 tengelykapcsoló; 2 bolygómű; 3 koszorúkerék; 4 napkerék; 5 bolygó-csillag; 6 hidroszívattyú; 7 hidromotor; 8 közös-tengely; 9 sebesség fokozatkapcsoló; 10 hátsókerék-hajtás; 11 elsőkerék-hajtás tengelykapcsolója; 12 TLT tengelykapcsoló; 13 TLT fokozatkapcsoló)
 
A fokozatmentes traktor sebességváltók jelentős része a jó hatásfok biztosítása érdekében bolygóművel kettéágaztatja a motortól jövő teljesítményt. A teljesítmény egyikrésze mechanikus váltón (2-3 sebességfokozatban) megy tovább, míg a teljesítmény másikrésze hidrosztatikus sebességváltón fokozatmentes fordulatszám változtatása mellett. A különböző fordulatszámokkal jellemezhető két teljesítményt végül összegzik homlokkerekes vagy bolygóműves hajtóművel (7. ábra).
A teljesítmény elágazású és hidrosztatikus sebességváltóval kombinált fokozatmentes váltómű több traktor típuson is megtalálható pl. a Fendt Vario, Massey Ferguson Dyna VT megnevezéssel. A fokozatmentes haladási sebességek Varionál országúti fokozatban előre 0,02-50 km/h (hátra 0,02-38 km/h), munka fokozatban előre 0,02-32 km/h (hátra 0,2-20 km/h); Dyna VT-nél országúti fokozatban előre 0,03-50 km/h (hátra 0,03-38 km/h), munka fokozatban előre 0,03-28 km/h (hátra 0,03-16 km/h)sebességgel képes haladni. Ennek a váltórendszernek előnye az igen egyszerű irányítás (joystick) és a feladathoz a legoptimálisabb sebesség megválasztása.
 
8. ábra. „DirectDrive” elnevezésű sebességváltó vázlata, a 4. sebességfokozatba kapcsolva (Forrás: www.profi.de (profi 8/2012)) a) tengelykapcsoló; b) előtéttengely, c) tolóhüvelyes körmös kapcsoló
 
A John Deere egy dupla-kuplungos „DirectDrive” elnevezésű forradalmi újdonságnak tekinthető sebességváltót fejlesztett ki az elmúlt évben. A „DirectDrive” egy olyan mechanikus (fogaskerekes) terhelés alatt kapcsolható, 8 fokozatú sebességváltó, amely 2 db többtárcsás tengelykapcsolóval és két db 4 fokozatú előtéttengelyes váltóművel rendelkezik. A két előtéttengelyes váltó kombinációjában az előtéttengely közös (8. ábra).
 
9. ábra. A „DirectDrive” néhány sebességfokozata (Forrás: www.deere.com )
 
A tengelykapcsolókat elektromágnesek működtetik. Az egyik tengelykapcsoló a páros, a másik pedig a páratlan fokozatokat hordozó előtéttengelyes váltó fogaskerekeit kapcsolja. A fokozatok megfelelő fogaskerekeit elektromágnes mozgatású tolóhüvelyes körmös kapcsoló zárja a tengelyhez. A 9. ábra néhány sebességfokozat nyomaték átvitelének módozatát mutatja be.
A kapcsolások működtetését számítógép vezérli, amely a motorvezérlő elektronikával együtt működve a mindenkori motorterhelést is figyelembe veszi. Az egy fokozattal fel, vagy egy fokozattal le felé kapcsolás folyamata igen gyors, 0,1 másodpercnél rövidebb ideig tart. Mielőtt a fokozatváltás elkezdődik és az egyik váltórész dolgozik, a másik a vezérlésnek megfelelően az alsóbb vagy a felsőbb fokozatba áll. A váltás úgy történik, hogy az elektromos vezérlés az egyik tengelykapcsolót ki-, a másikat bekapcsolja. A hajtáslánc nem szakad meg a kapcsolás tizedmásodperc alatt sem, mert az egyik tengelykapcsoló a zárásból csúszik a nyitásig, a másik pedig a nyitásból csúszik a zárásig.
10. ábra. John Deere 6R tip. traktor moduláris sebességváltó rendszere 1. irányváltó hajtómű; 2. ?DirectDrive? hajtómű; 3. szorzó hajtómű; 4. differenciálmű és kereszthajtómű
10. ábra. John Deere 6R tip. traktor moduláris sebességváltó rendszere 1. irányváltó hajtómű; 2. „DirectDrive” hajtómű; 3. szorzó hajtómű; 4. differenciálmű és kereszthajtómű
 
1. táblázat. Traktor haladási sebessége különböző sebességfokozatokban

Haladási sebesség km/h (névleges motor fordulatszámnál)

 

Szorzó váltó előválasztott fokozata

DirectDrive
fokozata

A

B

BC
  (40/50 km/ó verzió)

1.

2,7

5,4

13,8/16,5

2.

3,3

6,6

  16,7/20,0

3.

4,1

8,1

20,5/24,5

4.

4,9

9,8

24,9/29,7

5.

6,0

12,0

30,4/36,4

6.

7,3

14,5

36,9/44,1

7.

8,9

17,7

45,1/53,9

8.

10,8

21,5

54,6/65,3

A „DirectDrive” sebességváltót először a John Deere 6R traktorcsalád tagjaiba szerelik, a moduláris felépítésű hajtásláncba (10. ábra). A haladási sebességek értékeit a fokozatok függvényében az 1. számú táblázat ismerteti.
11. ábra. A ?DirectDrive? sebességváltó működtetése
11. ábra. A „DirectDrive” sebességváltó működtetése
 
A traktorosnak csak a szorzó sebességváltó fokozata közül (A, B, BC) kell választani és a „sebességváltó kart” vagy automata módba, vagy manuális helyzetbe kell állítani (11. ábra). Automata helyzetben a sebesség beállító gombnak megfelelő haladási sebességet tartja a traktor, hasonlóan, mint a személygépkocsinál a „tempomat” beállításnál. A manuális helyzetben szekvenciálisan előre nyomva a kart eggyel felfelé, hátra húzva eggyel lefelé kapcsolhatók a sebesség fokozatok. Fékezéskor a főtengelykapcsoló automatikusan old és megállás után a „DirectDrive” sebességváltó egyes fokozatba kapcsolva indítja el a traktort.
Vezetés technikában a „DirectDrive” az automata és a hidrosztatikus váltó kényelmét párosítja a fogaskerekes mechanikus váltó hatékonyságával és kimagasló hatásfokával.
Fendt John Deere sebességváltó traktor