Co je to hydromechanická převodovka a jak funguje?

Jaký typ převodu by měl mít buldozer: hydrostatický nebo hydromechanický? Který z nich je vhodnější použít, pro jaké účely? Jde o jeden z dlouhodobých sporů mezi uživateli a dokonce i mezi výrobci zařízení. Komatsu tento spor vyřešilo použitím obou možností ve své řadě buldozerů, ale ve vybavení pro různé účely. A tady je důvod.

Nejprve si porovnejme, jak oba systémy fungují.

Hydromechanická převodovka je měnič točivého momentu plus konvenční převodovka. Automatické, jako u buldozerů Komatsu řady 16, nebo s ručním přepínáním, jako u buldozerů řady 12. Klíčovým prvkem je měnič točivého momentu, který převádí a zvyšuje tah vzhledem ke tahu, který motor produkuje. Pokud například motor produkuje 100 Nm, tak na výstupu z turbínového kola dostaneme tah až 240 Nm. To je obrovská výhoda mechaniky tekutin, ale to je také její problém. Tohoto transformačního režimu je dosaženo pouze při vysokém stupni prokluzu měniče momentu, kdy kolo turbíny stojí a kolo čerpadla se velmi rychle otáčí. V tomto případě vznikají vnitřní ztráty v důsledku tření kapaliny uvnitř měniče točivého momentu a účinnost prudce klesá. Ale trakce je maximální.

Hydrostatika má dva klíčové prvky: čerpadlo, které přeměňuje energii motoru na pohyb kapaliny, a hydromotor, který pohání pásy. Neexistuje žádný měnič točivého momentu, to znamená, že tah je menší, ale účinnost je vyšší.

Z toho vyplývá rozdíl v účelu vozů s těmito typy převodovek.

Buldozery s hydraulickou mechanikou jsou nástrojem pro těžké práce, kde je vyžadována vysoká trakce. V první řadě je to těžební průmysl, práce v lomech. Maximální tah se často hodí při těžkých stavebních pracích, např. při přípravě míst pro klastrová pole, tedy při práci na zmrzlé půdě. Jedná se o buldozery Komatsu D65EX-16, D155A-5, D275A-5, D375A-6.

Těžký buldozer Komatsu D375A-6 pracuje ve vápencovém lomu v Dánsku

Nika hydrostatických buldozerů je silniční a inženýrské práce. Specifičnost úkolů v těchto typech činností vyžaduje maximální ovladatelnost a efektivitu vybavení. Při stálém pohybu s relativně malou zátěží budou náklady na provoz zařízení na hydrostatické převodovce nižší, například díky nižší spotřebě paliva. Proto jsou modely Komatsu pro stavbu silnic a městské práce vybaveny čerpadly a hydromotory. Jedná se o D39EX/PX-22 a D37EX/PX-22.

Existuje však model, jehož technické řešení vyvolává nejbouřlivější diskuse, přinejmenším proto, že se jedná o nejběžnější a nejoblíbenější model v řadě buldozerů Komatsu. Jedná se o D65-16 ve specifikacích EX/PX/WX.

Dvacetitunová D65 je kombi. Je oblíbený mezi staviteli v ropném a plynárenském průmyslu, lze jej nalézt v pískových, štěrkových a uhelných lomech, používá se při stavbě silnic a někdy i na velkých městských projektech. Navíc často, pokud má společnost, která zařízení vlastní, několik projektů najednou, je buldozer převeden z jednoho úkolu na druhý a funguje efektivně dál. Například od lomu až po stavbu silnice. A D65 má hydromechanickou převodovku.

Některé standardní práce, kde se obvykle jedná o „pětašedesátku“, jsou právě ty práce, o kterých bylo výše řečeno, že často používají zařízení s hydrostatikou. Zde je například video, kde vedle sebe na silničních pracích pracuje Komatsu D65EX-12 s hydromechanickou převodovkou a stroj přibližně stejné třídy od jiného výrobce (hydrostatický).

Buldozer Komatsu D65EX-12 na silnici pracuje vedle stroje na hydrostatiku

Pojďme si nastínit kritéria, podle kterých můžeme porovnat provozní účinnost strojů s různými typy převodů na podobných úkolech:

• výkon
• efektivitu v práci
• spolehlivost
• udržitelnost
• provozní náklady

Výkon buldozeru

V horninovém nadloží je hydromechanika rozhodně užitečnější než hydrostatika. Pro aplikace, kde není vyžadována maximální tažná síla, má hydrostat s uzavřenou smyčkou výrazně vyšší účinnost díky nižším ztrátám energie. Operátoři také zaznamenali lepší ovladatelnost: buldozer se může otáčet při přemisťování půdy. To ale dokážou i hydromechanické buldozery s hydraulickým systémem řízení HSS, například D65EX-16.

Cenově efektivní

U cyklických pohybů s krátkou paží vítězí hydrostatika.

Při neustálém pohybu určitou rychlostí se hydromechanika ukazuje jako ekonomičtější.

Životnost převodovky a celková spolehlivost zařízení

Hydrostatická převodovka je složitější systém. Pokud jednoduše porovnáte životnost čerpadla a měniče momentu, druhý se ukáže jako spolehlivější. Vše ale záleží na výrobci, obsluze a mechanikech. Kvalitní hydraulické čerpadlo při správném provozu a odborném servisu plně vyčerpá svou životnost, stejně jako měnič momentu.

Ale v obtížných podmínkách bude buldozer využívající hydromechaniku fungovat bez rušení, zatímco s hydrostatem bude muset být zacházeno s velkou opatrností nebo s ním nebude možné vůbec pracovat.

Například, pokud mluvíme o práci na horké strusce, pak se může pojezdový motor jednoduše vznítit spolu se všemi hořlavými kapalinami, které čerpá.

A v provozu při nízkých teplotách potřebuje hydromechanika méně času na přípravu na práci, není třeba pečlivě dodržovat zahřívací rituál a nebojí se častého zastavení motoru na hodinu nebo dvě.

Hydraulický systém podvozku je velmi náročný na použití nízkoteplotních hydraulických kapalin a před jízdou se musí zahřát. Pokud to neuděláte v silném mrazu, ale nastartujete a okamžitě buldozer přesunete, můžete poškodit těsnění na hřídelích čerpadla a motoru, hydraulické hadice atd.

Udržitelnost

Komponenty hydrostatu se vyměňují snadněji a rychleji, už jen proto, že jsou rozměrově menší než mechanické komponenty. Pokud jsou po ruce náhradní díly, sklad je blízko nebo dokonce přímo na místě (u velkých projektů se servisní podporou distributora), pak oprava trvá v průměru jednu směnu. Z této doby samotná práce s hydraulickým čerpadlem nebo hydromotorem činí 2–3 hodiny. U hydromechaniky je proces výměny komponent výrazně obtížnější a delší.

Provozní náklady (včetně MRO)

Před opravou vydrží měnič momentu a jeho převodovka déle než hydromotor s hydraulickým čerpadlem. Už jen proto, že jsou méně náročné na správný provoz a více nenáročné. Životnost komponentů hydrostatu je kratší, komponenty je potřeba kupovat a měnit poněkud častěji. Pokud tedy porovnáte náklady za stejné časové období, získáte paritu mezi těmito dvěma systémy.

Hydrostatika vs hydromechanika: konečný výpočet

Shrňme: v nákladech na údržbu a opravy, ve složitosti těchto postupů mají hydrostatika a hydromechanika přibližnou paritu, výhody a nevýhody obou systémů se při srovnání provozu za více či méně dlouhé období vzájemně vyrovnávají. Klíčový rozdíl je v použití buldozerů s těmito systémy: účinnost a vysoká účinnost versus maximální trakce a nenáročnost. V souladu s tím závisí výběr zařízení s jedním nebo druhým typem přenosu točivého momentu motoru na úkolech majitele. Do drsných podmínek, pro maximální výkon a efektivitu – jednoznačně hydromechanika. Pro šetrnější práci – hydrostatika.

To platí i pro „hraniční“ případ s D65: pokud se úkoly společnosti týkají především výstavby měst a silnic, má smysl volit lehčí modely D39 nebo D37 s hydrostatickou převodovkou. Pro ty, kteří pracují na polích, na severu a kladou ropovody a plynovody, může být pro práci v lomech výhodnější nenáročnější a výkonnější D65. Také D65 se svou mechanikou tekutin je vhodnější pro projekty, kde je hodně práce pro rozrývače.

Pro ty, kteří kombinují různé druhy práce, má také smysl používat hydromechanické vybavení: pro lehké úkoly se může ukázat jako méně ekonomické, ale vytáhne tam, kde si buldozer s hydrostatem neporadí.

Spojka a převodovka jsou tradičními součástmi jakéhokoli domácího i zahraničního automobilu. Převodovka je prvek, který zajišťuje přísun točivého momentu z pohonné jednotky na kola. Jestliže dříve byla většina vozidel vybavena manuální převodovkou, dnes stále více motoristů dává přednost hydromechanické automatické převodovce. To je částečně způsobeno skutečností, že řízení vozu je jednodušší, protože neexistuje žádný spojkový pedál a řazení probíhá automaticky.

Účel kombinované převodovky osobního automobilu

Životní styl moderních řidičů se výrazně mění a dnes jsou kladeny stále větší nároky na vytváření optimálních komfortních podmínek při řízení. Standardní automobilové komponenty procházejí výraznými změnami. Mezi nejvýraznější příklady patří kombinace mechanických a hydraulických převodovek. Pokud mluvíme o hydromechanickém přenosu a o tom, co to je, prvním krokem je pochopit, jaký je jeho účel. Hlavním rozdílem je plynulá změna rotačního pohybu. Lehčí ovládání umožnilo opustit použití spojky, protože za všechny procesy je zodpovědná kombinovaná převodovka. S automatickou převodovkou můžeme mluvit o následujících situacích týkajících se řízení automobilu:

• Při změně převodového stupně je převodovka odpojena od pohonné jednotky.
• Pokud se změní podmínky vozovky, změní se také velikost točivého momentu.

Použití automatické převodovky v autě vám umožní získat několik nepopiratelných výhod. Kromě automatizace řazení stojí za zmínku také zvýšená výkonnostní charakteristika pohonné jednotky a převodovky a zlepšená průchodnost vozidla v terénu.

Druhy mechaniky tekutin

Automatické převodovky byly dlouhou dobu instalovány výhradně na vozy střední třídy a prémiové třídy. Dnes je jednotka široce používána a mezi automobilovými nadšenci je stále oblíbenější. Automatické převodovky mohou výrazně zlepšit komfort při jízdě, ale stojí za zvážení, že takové jednotky se liší v typech, z nichž každá má své výhody a nevýhody. Po pochopení principu fungování hydromechanických převodovek bude možné rozhodnout, který typ automatické převodovky je vhodný pro konkrétního řidiče. Za zmínku stojí následující typy hydromechanických převodovek:

• Hydromechanický automat. Jedná se o jeden z prvních přenosů tohoto druhu, který se objevil jako alternativa k „mechanice“. Konstrukce je kombinací měniče točivého momentu a planetové převodovky. Přítomnost elektronických součástek může výrazně zlepšit funkční vlastnosti jednotky.
• Variabilní převod. Je méně populární kvůli tomu, že neexistují žádné obvyklé pevné kroky. Mezi výhody patří maximální hladkost, což se vysvětluje právě nedostatkem řazení. Konstrukce převodovky s plynule měnitelným převodem je následující: pro přenos točivého momentu se používá klasický hydroměnič a ke změně točivého momentu dochází změnou průměru hnací a hnané řemenice. Tyto komponenty jsou spojeny pomocí řemenu a řetězu a změna průměru bude záviset na rychlosti a zatížení.
• Robotický box. Hojně se začal používat asi před 20 lety. Existuje jen málo rozdílů od mechaniky, existuje spojka, ale rozdíl je v tom, že spojka je ovládána automaticky. Mezi výhody „robota“ patří nízká cena, dynamické zrychlení a úspora paliva. Pokud jde o nevýhody, hlavní je snížená úroveň pohodlí.
• Předselektivní dvouspojkové převodovky. Patří mezi ně zařízení DSG nebo Powershift. Jednotku lze klasifikovat jako robotickou převodovku, ale s vyššími technickými vlastnostmi. Design připomíná obvyklou mechaniku, ale tentokrát inženýři použili dvě jednotky najednou, umístěné v jedné krabici.

Čtěte také: Jak funguje 6. generace HBO, její výhody a nevýhody

Robotické jednotky a automatické převodovky jsou zařízení, jejichž účelem je zjednodušit interakci řidiče s převodovkou.

Funkce měniče točivého momentu

Hydraulický transformátor je v podstatě vylepšená kapalinová spojka. Klasická spojka plní úkol jednoduchého otáčení, ale v případě automatické převodovky se přidává zvýšení polohy točivého momentu. Jednotka plní několik hlavních funkcí, jednou z nich je tlumicí efekt při rotačním pohybu. Při konstantním rozdílu otáček dochází ke ztrátám, takže dochází k zablokování, v důsledku čehož se točivý moment začne přenášet přes tlumicí pružiny. Uzavírací spojka plní další užitečnou funkci, brání zvýšené spotřebě paliva. Když už mluvíme o funkcích hydromechanické převodovky automobilu, stojí za zmínku některé negativní faktory.

Důležité! Při zablokování často dochází ke zvýšenému tlaku na důležité součásti motoru a převodovky. Třecí součásti se mohou rychleji opotřebovat a částice vzniklé v důsledku tření se mohou dostat do oleje. V důsledku toho se může zhoršit jízdní výkon a řazení převodových stupňů již nemusí být plynulé. Majitelé automobilů se musí o převodovku starat během zrychlování nebo brzdění.

Zařízení měniče točivého momentu

Co je hydromechanické převodové zařízení, můžete pochopit studiem jeho konstrukce. Hlavními součástmi jsou měnič točivého momentu, manuální převodovka a ovládací mechanismy. Měnič točivého momentu je hlavní součástí a plní téměř stejnou funkci jako spojka. Po prostudování designu této části můžete vidět, že se skládá ze tří kol, která mají speciální tvar. První kolo je čerpadlové, jeho účelem je komunikace mezi hydraulickou jednotkou a pohonnou jednotkou. Druhý prstenec je turbínový prstenec tvoří spojení se vstupní hřídelí skříně. Třetí kolo je reaktorové, jeho funkcí je zvýšení točivého momentu. Všechny tři komponenty jsou uzavřeny pomocí speciálního pouzdra, jehož vnitřní objem je ze tří čtvrtin naplněn mazivem. Z motoru je krouticí moment přiváděn do části čerpadla, poté prostřednictvím rotačních pohybů směřuje mazivo na kolo turbíny, v důsledku čehož je síla přenášena na vstupní hřídel. Jak se zatížení zvyšuje, měnič točivého momentu automaticky změní točivý moment, který se zase přenese na mechanické součásti prostřednictvím třecích součástí. Tlak kapaliny procházející z tlakového kotouče do turbíny je také regulován automaticky.

Planetová převodovka

Stroj obvykle používá planetovou převodovku. Navzdory jednoduché konstrukci je točivý moment podle potřeby upraven a směrován na centrální kolo. Planetový mechanismus je spřažen s volně otočnými satelitními převody, které jsou vybaveny speciálním unašečem pro spojení s hřídelí. Kroutící moment bude přenášen přes unašeč, pokud je ozubené kolo v brzděném režimu, a pokud je ozubené kolo uvolněno, satelity na něj začnou posílat točivý moment. Jak hydromechanická převodovka funguje, můžete pochopit studiem její konstrukce. Planetová převodovka je jednou z odrůd kombinovaného systému. Název jednotky je způsoben tím, že satelity rotují kolem centrálního ozubeného kola, jako planety sluneční soustavy. Použití těchto součástí ve stroji je způsobeno snadnou úpravou převodového poměru. K tomu stačí zpomalit jednu z částí sestavy nebo spojit několik prvků pomocí třecí spojky.

Čtěte také: Jak a proč se močovina používá v autech

Elektronická část hydromechanické automatické převodovky

Moderní automatické převodovky jsou vybaveny elektronickým řízením, které umožňuje udržovat stanovené točivé momenty s vyšší přesností. Pokud jsme se u starších zařízení bavili o hodnotě 6-8 %, tak elektronicky řízené převodovky si udržují přesnost 1 %. Objevily se nové možnosti: na základě rychlosti a zatížení motoru dokáže počítač určit hmotnost vozidla a zadat potřebné korekce. Hlavními součástmi elektronického řídicího systému jsou ovládací páka a elektronická jednotka. Tento systém také zahrnuje určité subsystémy, jako jsou:

• Subsystém ručního ovládání.
• Systém, který produkuje řízené signály.
• Funkční prvky.
• Automatická ochrana.
• Měřicí jednotky.
• Výkonný systém.

Klady a zápory mechaniky tekutin

Vozy vybavené automatickou převodovkou poskytují bezpečnější a pohodlnější řízení, protože poskytují možnost soustředit se na silnici, aniž by se rozptylovaly zbytečnými akcemi. Začátečníci, pro které je obtížné používat mechaniku, získají zvláštní výhodu.

Důležité! Pokud je student v autoškole vyškolen v autě s automatickou převodovkou, nebude moci řídit vozidlo s manuální převodovkou, protože řidičský průkaz bude mít odpovídající poznámku.

Mezi výhody automatizovaného boxu patří:

• Převodové stupně není třeba měnit ručně;
• Síla je dodávána rovnoměrně. Vozy vybavené automatickou převodovkou mají hladkou jízdu při řazení.
• V případě manuální převodovky může být obtížné startovat, pokud je spojka náhle uvolněna, motor může zhasnout. U vozidel s automatickou převodovkou je tento proces řízen elektronickými součástmi.

Automatická převodovka má také své nevýhody, z nichž hlavní jsou vysoké náklady na údržbu. Za zmínku stojí vysoké požadavky na provozní podmínky. Další nevýhodou je nemožnost nastartovat auto při vybité baterii.

Hydromechanika je volbou těch majitelů automobilů, kteří nejsou omezeni finančními prostředky a nejsou připraveni obětovat své pohodlí. Při správném řízení a péči je auto s automatickou převodovkou spolehlivější a bezpečnější.