Traktor-sebességváltók: a mechanikus váltóktól a fokozat nélküli hajtóművekig

Az 1960-as években jelentek meg az addigi legegyszerűbb, legnépszerűbb hagyományos váltóktól eltérő, több sebességcsoportot (terep/országúti) tartalmazó kivitelek. Az igazi áttörést az 1960-asévek vége és az 1970-es évek eleje hozta el, amikor beköszöntött a terhelés alatt kapcsolható (powershift) váltók korszaka. Népszerűségük máig töretlen. Újabb nagy mérföldkőnek számított az 1980-as években a duplakuplungos konstrukciók megjelenése. Az 1990-es évek végén, a 2000-es évek elején igazi paradigmaváltás következett: megjelentek a fokozat nélküli hajtóművek.

Sok gyártó és a több márkát összefogó konszernek önállóan állítják elő a váltókat, de vannak erre specializálódott gyártók, többmárkás beszállítók is. A fejlesztéseket mindig az mozgatta, hogy a motor teljesítményét összehangolják a haladási sebességgel, az adott munka függvényében.

LÉTJOGOSULTSÁGÉS AZ IGÉNYEK

Minden mezőgazdasági vállalkozás eltérő igényeket támaszt a traktorok sebességváltójával kapcsolatban. Az erőátviteli rendszer jellegét a termelés profilja határozza meg. Ma már a legtöbb gyártó biztosítja a választás lehetőségét az egyes típusokhoz. A legtöbb mérettartományban elérhető a terhelés alatt kapcsolható váltó és a fokozat nélküli hajtómű is. Elsősorban azt kell vásárláskor eldöntenünk, milyen munkákat és milyen volumenben szeretnénk az adott géppel végezni. Mindegyik váltótípusnak megvan a maga létjogosultsága, előnyökkel és hátrányokkal együtt. A legtöbb nagy traktormárka és váltógyártó igyekszik kiszolgálni a megnövekedett igényeket. Egyre fontosabb szempont a mezőgazdasági vontatók ergonómiája, vezetési kényelme és élménye.

A KÍNÁLAT

A kínálat sokoldalú, a legújabb fejlesztési trendek már elsősorban a kényelmet és a további automatizálást segítik. A kartámaszba integrált, jobb kézzel, hüvelykujjal működtethető sebességváltó gombok szinte már iparági szabvánnyá váltak a nyugateurópai traktorépítési, gyártási elveket követő márkáknál. További szériafelszereltségnek számít az elektro-hidraulikus irányváltó. A legtöbben már olyan kényelmi funkciókkal keresik a vásárlók kegyeit, mint a teljes megállást és elindulást lehetővé tevő menetpedál-vezérlés. Kétségtelenül előnyös teherrel, hegymenetben történő elinduláskor, hogy kuplung vagy fékpedál nélkül indulhatunk. Ezek az opciók egyenként növelik az árat, de nagy részükkel költségmegtakarítás érhető el hosszú távon, megfelelő éves gépkihasználtság esetén. A traktorok teljesítményének és rugózási komfortjuk emelkedésével megjelentek a 40, 50, sőt, akár 80 km/h csúcssebességre tervezett, csökkentett motorfordulatszámhoz optimalizált sebességváltók.

A LEGFŐBB SZEMPONTOK

A traktorok sebességváltóinak legfőbb tervezési szempontja a fokozatok számán kívül az, hogy azok milyen kiosztásban oszlanak el, és mennyire fedik át egymást az egyes fokozatok. Optimális esetben az adott munkavégzéshez több fokozat is rendelkezésre áll, és több fokozat választható az agrotechnikai (4-12 km/h) vagy szállítási szempontból (15-40/50 km/h) legfontosabb tartományokban. A mezőgazdaság sajátosságaiból fakadóan az üzemidő nagy részét ezekben a tartományokban teljesík a mezőgazdasági vontatók. A talajmunkák szempontjából tartósan nagy vonóerőt kell biztosítani. A növényápolási munkáknál (tápanyagpótlás, növényvédelem) pedig a haladási sebességet kell pontosan tartani, ez a precíziós gazdálkodásban átlagon felüli jelentőséget nyer. Fontos szempont még, főleg az ismétlődő állattartó telepi és- majori munkáknál a kényelmes irányváltás lehetősége. A fenti szempontokat és elvárásokat a modern gépekben a teljes sebességtartományban terhelés alatt kapcsolható váltók és a fokozat nélküli hajtóművek teljesítik.

MECHANIKUS TOLÓFOGASKEREKES

A mechanikus váltók alatt már nem a szinkrongyűrű nélküli, klasszikus tolófogaskerekes váltókat érti az agrárium, hanem a szinkronizált mechanikus vagy a részben-egészben terhelés alatt kapcsolható, ún. powershift váltókat. Érdekes átmenetet képeznek a fél-powershift (Hi/Lo) váltók, ezek esetében a sebességcsoport a tengelykapcsoló használatával kerül kiválasztásra, de sebességcsoporton belül a hajtáslánc oldása nélkül válthatunk. A sebességcsoportok közötti váltás szinkronizált, áltatában 3-4, ritkábban 6 sebességcsoport áll a rendelkezésünkre. Ezt az állandó fogaskerék-kapcsolatú előtéttengelyek és szinkron kapcsológyűrűk teszik lehetővé. A sebességcsoporton belül szorzóművekkel származtatják az egyes fokozatokat. A szorzóművek 2-3 sebességtartományban dolgoznak (L – low/alacsony, M – middle/közepes, H – high/magas). A mászófokozatok (200-300 m/h – 2 km/h) áttételeit külön ágaztatják le. A mai napig kedvelt konstrukciónak számítanak a speciális ültetvény vagy a kisebb, farmmindenes, utility traktoroknál.

FULL-POWERSHIFT

A full-powershift váltóknál nemcsak a sebességcsoportokon belül, hanem azok között is a kuplung használata nélkül válthatunk, a hajtáslánc megszakítása nélkül érhető el a teljes sebességtartomány. A terhelés alatti sebességváltást elektrohidraulikusan működtetett, lamellás tengelykapcsolókkal és bolygóművekkel oldják meg. A vezérlések folyamatos korszerűsítését a mágneskapcsolók, mikroprocesszorok és az elektrohidraulikus szelepek biztosítják. Ezek a váltók általában már több választható üzemmódban használhatók, manuális, egyedileg programozott vagy teljesen automata üzemmódban is élvezhetők előnyeik. A korszerű full-powershift váltók nagy előnye, hogy a kapcsolásokat számítógép vezérlés segíti, ami folyamatosan kontrollálja a motor terhelését, a rövid idő alatt megvalósuló váltások (0,1 mp) zökkenőmentesen, a hajtáslánc megszakítása nélkül valósulnak meg.

FOKOZATMENTES VÁLTÓK

A gyártók az 1990-es évek közepétől építenek fokozatmentes sebességváltókat (Vario, CVT = Continuosly Variable Transmission), hajtóműveket. Az elmúlt években már nemcsak a közepes teljesítményű gépeknél, hanem a kisebb, 100 LE alatti univerzális gépekben is megjelent a technológia. Sőt, legújabban a legfelsőbb teljesítménykategóriában is várható az elterjedésük. Ezeknél az erőátviteli rendszereknél sebességváltás nélkül érhetjük el a maximális sebességet.

Ez nem csak kényelmi szempont: a legfőbb előnyük működési elvükből fakad. A mindig optimális motorfordulatszámnál történő erőátvitellel jelentős üzemanyag-csökkenés érhető el. Ennek legnagyobb haszonélvezői a változatos domborzati és talajviszonyok között gazdálkodók, vagy a sokat vonuló, sok bérmunkát végző termelők. A legnagyobb megtakarítás a szállítási munkáknál jelentkezik.

A laboratóriumi terheléses és a szántóföldi mérések azonban azt is megmutatták, hogy nehéz talajmunkánál a fokozat nélküli hajtóművek enyhe hátrányba kerülnek a mechanikus váltókkal szemben. A fokozat nélküli hajtóműveknek két nagy csoportja határolható le. Az egyiket a sebességcsoporton belüli fokozatmentes váltók jelentik, ezek közé az ékszíjhajtású, ún. variátor váltók tartoznak.

A másik csoporton a teljes sebességtartományon belüli fokozatmentes váltót értjük, általában ezekre gondolunk amikor a témát érintjük. Ezek a legtöbb esetben hidrosztatikus-mechanikus, teljesítmény-elágazásos elven működő erőátviteli rendszerek, a motortól érkező teljesítményt szintén egy bolygómű ágaztatja kétfelé. A legújabb fejlesztési irányoknak az elektronikus, az elektrohidraulikus automata vezérlések és az automatikusan állítható sebességtartományok számítanak. A munkasebesség általában két (lassú = teknős, gyors = nyúl) tartományban választható, azon belül pedig automatikus a sebességváltoztatás. A lassú tartomány 0,02-30 km/h, a gyors tartomány 0,02-40/50 km/h intervallumban dolgozik. Hátramenetben ezeknél a konstrukcióknál sem érhető el minden érték, a leggyakrabban az előremeneti teljesítmény 50-60%-a áll a rendelkezésünkre. Ennek a kérdéskörnek tolt üzemű, megfordítható kezelőszervekkel szerelt gépeknél lehet jelentősége.

Söjtöri Andor