MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Brno 2012 Martin Schaffer

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Převodová ústrojí traktorů vyšších výkonových tříd Bakalářská práce Vedoucí práce: prof. Ing. František Bauer, CSc. Vypracoval: Martin Schaffer Brno 2012

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Převodová ústrojí traktorů vyšších výkonových tříd vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomanta.

4 PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat prof. Ing. Františku Bauerovi CSc, za jeho odborné rady a připomínky při konzultacích, dále bych chtěl poděkovat PeadDr. Ladislavě Jílkové za jazykovou úpravu této práce.

5 ABSTRAKT Cílem práce je popsat konstrukční části traktorů, převážně pak převodového ústrojí. spojky, převodovky, rozvodovky a diferenciál. U každé části je popsána konstrukce a problematika spojená s danou částí, její výhody a nevýhody a možnosti použití. U každé části je několik obrázků s popiskami pro lepší představu a pochopení dané části. Tato práce dále obsahuje přímé srovnání dvou typů převodovek různých výrobců. Klíčová slova: spojky, převodovky, rozvodovky, diferenciál, stupňovitá převodovka, POWERQUAD, Full Power Shift ABSTRACT The aim is to describe the parts of tractors, mostly then the transmission. clutch, gearbox, axle and differential. Each section describes the structure and the problems associated with the component, its advantages and disadvantages and applications. For each of the several images with labels for a better idea and understanding of the part. This work also includes a direct comparison between the two types of transmissions from different manufacturers. Keywords: clutch, gearbox, axle, differential, stepped transmission, POWERQUAD, Full Power Shift

6 OBSAH 1 Úvod Cíl práce Motor Vstřikování paliva Emise Snižování emisí Filtr pevných částic Selektivní katalitická redukce Převodová ústrojí Spojky Třecí spojky Kapalinové spojky Převodovky Mechanické převodovky se stupňovitým převodem Synchronizace převodů Mechanické převodovky s omezeným počtem stupňů řazených pod zátěží Násobiče točivého momentu Předlohový násobič Planetový převod Mechanické převodovky se všemi stupni řazenými pod zátěží Hydrodynamické převodovky Hydrostatická převodovka CVT převodovka Rozvodovka Stálý převod Diferenciál Porovnání dvou vybraných typů převodovek Popis traktoru John Deere Výpočty převodových poměrů převodovky POWERQUAD Výpočet převodových poměrů násobiče Popis traktoru Case Výpočty převodovky Full Power Shift Závěr Seznam použité literatury Seznam obrázků... 38

7 1 ÚVOD Na traktory vyšších výkonových tříd a nejen na ně,ale na stroje obecně máme dnes velmi vysoké požadavky. Zejména požadavky na vysoký výkon, velký točivý moment, dlouho životnost, nízké provozní náklady a jednoduchost. Dalším dnes již velmi častým požadavkem v konstrukci vozidel je ekologie a tak se u dnešních výkonných strojích setkáváme s různými systémy pro snížení emisí výfukových plynů: filtr pevných částic DPF, nebo selektivní katalytická redukce SCR. Vysoké požadavky jsou kladeny i na převodovou soustavu, velká účinnost, jednoduchost. 2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je popsat současnou konstrukci traktorů vyšších výkonových tříd.u dvou vybraných traktorových převodovek vytvořit pilový diagram a provést zhodnocení těchto dvou vybraných převodovek, určit velikost ztrátových ploch diagramu, vysvětlit možnost použití.

8 3 MOTOR Dnešní trend konstrukce motorů je především snižování měrné spotřeby paliva a co nejvyšší převýšení kroutícího momentu při co nejnižších otáčkách. Dále se také řeší problematika týkající se dopadu provozu na životní prostředí. Konstruktéři se snaží vyhovět všem možným požadavkům: nízká spotřeba paliva, vysoké převýšení točivého momentu a snížení emisí ve výfukových plynech pomocí filtru pevných částic DPF, nebo selektivní katalytické redukce SCR. Obr 3.1 vznětový motor( 3.1 VSTŘIKOVÁNÍ PALIVA V dnešní době nejpoužívanější systém vstřikování paliva je vysokotlaké vstřikování Common Rail se vstřikovacím tlakem 200MPa. Důvodem použití systému Common Rail, oproti dříve používanému systému přímého vstřikování, je práce při vyšším tlaku lepší rozprášení paliva ve spalovacím prostoru, rozdělení dávky až na 5 různě velkých dávek, a tím lepší spalování, dosažení vyššího výkonu, změkčení chodu motoru. Nevýhody systému Common Rail tkví ve vysokých nárocích na kvalitu a čistotu paliva. Common Rail se skládá z elektrického podávacího čerpadla, soustavy jemných palivových filtrů ( s průchodem částic o ø 3µm), vysokotlakého čerpadla (nejčastěji používané rotační pístové čerpadlo), zásobníku tlaku Railu, který je jeden společný common pro všechny válce motoru. 8

9 Obr 3.2 vstřikovací systém Common Rail ( 1 vstřikovače; 2 vysokotlaké rotační čerpadlo; 3 řídící jednotka 3.2 EMISE Množství emisí vzniklé spalováním směsi paliva a vzduchu závisí na : - konstrukci motoru a chemickém složení paliva. Většina škodlivých emisí vzniká nedokonalým spalováním CO,HC a pevné částice(saze). Emise vznikající při vysokých teplotách NO x jsou obsaženy ve výfukových plynech v několikanásobně menších hodnotách něž CO 2 a H 2 O, ale i takto malé množství velmi negativně ovlivňuje kvalitu ovzduší. Obsah škodlivých látek obsažených ve výfukových plynech je limitován právními předpisy(normami). Nejznámější normy jsou Tier norma používána v USA Euro- norma používána pro členské země EU tato norma se nevztahuje na traktory a zemědělské stroje, EurEST norma upravující emisní limity v Evropské unii pro traktory a zemědělské stroje Postupem času se všechny normy zpřísňují a požadují nižší produkci emisí. 9

10 Obr 3.3 složení výfukových plynů ( 3.3 SNIŽOVÁNÍ EMISÍ Všichni výrobci jsou dnes nuceni produkovat spalovací motory, které produkují co nejnižší škodlivé látky. Nejčastěji jsou používány dva způsoby snižování škodlivin ve výfukových plynech. 1. filtr pevných částic, 2. selektivní katalytická redukce Filtr pevných částic Při snížení teploty hoření ve spalovacím prostoru se snížení teploty děje recirkulací spalin pomocí EGR ventilu, takto se přivede zpět až 35% výfukových plynů, tím dojde ke snížení rozdílu teplot a k výraznému omezení produkce NOx, ale při tomto spalování začnou vznikat pevné částice saze. Z tohoto důvodu je do výfukového potrubí zařazeno přídavné zařízení filtr pevných částic, který má za úkol zachytávat zmíněné pevné karcinogenní částice. Popsaný způsob snižování škodlivin výfukových plynů není hojně rozšířen z důvodů složitější konstrukce výfukového vedení a napojení EGR ventilu a zvýšené spotřeby paliva při regeneraci(vypalování) palivového filtru. 10

11 Obr 3.4 Motor s filtrem pevných částic ( Selektivní katalitická redukce Metoda snižování Nox spočívá ve vstřikování kapaliny AdBlue do výfukového potrubí. Jedná se konstrukčně o nejjednodušší řešení, jelikož je na vozidle navíc pouze nádrž na kapalinu AdBlue a vstřikovač ve výfukovém potrubí, proto je tato metoda snižování NOx velmi využívána. Výhodou oproti filtru pevných částic je konstrukčně jednodušší řešení, menší nároky na chlazení motoru, nižší spotřeba paliva. Nevýhody : prostor pro přídavnou nádrž na kapalinu a zvýšení hmotnosti vozidla, nutné doplňování kapaliny AdBlue. Obr 3.5 Motor se vstřikováním AdBlue ( 11

12 4 PŘEVODOVÁ ÚSTROJÍ Převodové ústrojí tvoří : spojka, převodovka, násobič točivého momentu, rozvodovka a diferenciál. Na převodové ústrojí jsou kladeny vysoké nároky na přenos vysokého kroutícího momentu s malými ztrátami, na dlouhou životnost a spolehlivost. 4.1 Spojky Spojka přenáší točivý moment motoru na další části převodového ústrojí. Vypnutím spojky je přerušen přenos točivého momentu od motoru do převodového ústrojí možnost plynulého rozjezdu vozidla, přeřazení rychlostního stupně, možnost přibržďování při couvání, sepnutí/rozepnutí pohonu vývodového hřídele. Spojka slouží také jako ochrana torzních kmitů, či jako ochrana funkčních částí při přetížení proti destrukci. Spojka traktoru umožňuje přenos 2 až 3 násobného točivého momentu motoru, u osobního automobilu pouze 1.3 až 1.5 násobný točivý moment Třecí spojky Třecí spojka se skládá z hnací a hnané části. Hnací část je setrvačník a přítlačný kotouč nebo hnací lamely, hnaná část je spojkový kotouč s obložením nebo lamely. Obě části, tj. hnací a hnaná, jsou k sobě přitlačovány pružinami vinutými, centrální pružinou, někdy vyvozuje přítlačnou sílu odstředivé závaží, tlak kapaliny nebo elektromagnet. Vypínání/zapínání spojky může být mechanické, hydraulické nebo elektrohydraulické. Podle počtu hnaných kotoučů se nejčastěji používají spojky jednokotoučové (osobní automobil), spojky dvoukotoučové (traktor), podle uspořádání pružin spojky s centrální talířovou pružinou (osobní automobil) nebo s obvodovými pružinami (traktor). 12

13 Obr 4.1 Kotoučová třecí spojka ( 1 - třecí kotouč; 2 přítlačný kotouč s membránovou pružinou; 3 vypínací kuličkové ložisko Kapalinové spojky Kapalinové spojky se používají převážně u stavebních strojů (bagry, nakladače), či u vojenských vozidel. Kapalinová spojka je složena z čerpacího kola (čerpadlo) a z turbínového kola (turbíny), obě kola mají na sobě lopatky. Při roztočení čerpadlového kola proudí kapalina (olej) díky odstředivé síle od středu na obvod kola, kde je lopatkami olej usměrněn na turbínové kolo, které následně roztáčí. S turbínovým kolem je spojená i výstupní hřídel. Výhody kapalinové spojky - měkký záběr při rozjezdu vozidla - zmenšuje protáčení kol na povrchu se sníženou přilnavostí - tlumí rázy a kmity v převodovém ústrojí delší životnost - neumožní přetížení motoru (zhasnutí) Nevýhody kapalinové spojky - zaujímá větší prostor, zvyšuje hmotnost - zvýšená spotřeba paliva 13

14 - nepracuje u stojícího vozidla nelze zařadit rychlost - nelze za chodu motoru odpojit, je nutné pro řazení použít ještě jednu spojku Obr.4.2 Hydrodynamicka spojka (Vlk, 2003) 1 čerpadlové kolo poháněné od motoru; 2 turbínové kolo; 3 směr proudění kapaliny; 4 výstupní hřídel poháněná od turbínového kola 4.2 Převodovky Hlavním účelem převodovky je umožnit změnu převodového stupeňe tak, aby motor pracoval v optimálním režimu otáček. Dále převodovka musí umožnit změnu smyslu otáčení (zařadit zpátečku) a umožnit běh naprázdno dlouhodobé přerušení kroutícího momentu (zařadit neutrál) Mechanické převodovky se stupňovitým převodem Mohou být dvouhřídelové osobní automobil, tříhřídelové traktor, nákladní automobil. Do skříně převodovky vstupuje spojková hřídel, zakončená kolem stálého záběru, tedy hnacím kolem. Druhé kolo stálého záběru se nachází na předlohovém hřídeli, na tomto hřídeli jsou též pevně nasazena kola jednotlivých převodových stupňů. Za spojkovým hřídelem se nachází hřídel drážkový hnaný hřídel, na němž jsou posuvně uložena kola jednotlivých převodových stupňů. Řazení jednotlivých převodových stupňů probíhá zasouváním jednotlivých kol do záběru. Hnaný hřídel a předlohový hřídel se otáčejí různými otáčkami, tzn. při změně převodového stupně se musejí otáčky vyrovnat pomocí : - řazení pomocí meziplynu (dvojím vyšlápnutím spojky) - synchronizační spojkou 14

15 - brzdou předlohy Obr 4.3 převodovka ( Synchronizace převodů Synchronizace převodů usnadňuje řazení, vyrovnává otáčky hnaného a předlohového hřídele při jejich vzájemném spojení. Při řazení je posunována řadící objímka k ozubenému kolu, kužel (brzdný kužel) spojený s řadící objímkou je přitlačován na třecí kužel spojkového tělesa, vzájemným třením obou kuželů se vyrovnají otáčky. Obr 4.5 synchronizační spojka ( Kalvoda, 1998) 15

16 1 řazené kolo I. rychlostního stupně; 2 přesuvná objímka; 3 vnitřní synchronní kroužek; 4 kroužek s kuželovou plochou; 5 vnější synchronní kroužek Mechanické převodovky s omezeným počtem stupňů řazených pod zátěží Tyto převodovky s omezeným počtem stupňů řazených pod zátěží patří k jedněm z nejrozšířenějších traktorových mechanických převodovek používaných pro nižšší výkonovou třídu. Pro řazení převodů pod zátěží se nejčastěji používají násobiče ( zajíc želva), kombinace násobiče a skupinové převodovky Násobiče točivého momentu Násobič točivého momentu se používá u většiny traktorů. Násobič točivého momentu je umístěn mezi spojkou a převodovkou a umožňuje měnit převodový poměr pod zatížením bez přerušení kroutícího momentu přenášeného na kola vozidla. Výhody spočívají v tom, že při řazení se nemusí vymačkávat spojka řazení je rychlejší,plynulejší nedochází ke zpomalení vozidla při těžkých tahových pracích nedochází k zastavení vozidla vlivem řazení nižšího převodového stupně vyšlápnutím spojky. Ve většině případů je násobič řešen jako kombinace kotoučové či lamelové spojky s planetovým převodem. Další konstrukční řešení může být předlohový násobič (nejčastěji dvoustupňový). 16

17 Obr 4.6 Schéma násobiče točivého momentu (Kalvoda, 1998) 1 hnací hřídel; 2 planetové soukolí; 3 hydraulicky ovládaná lamelová spojka; 4 brzdový pás; 5 hnaný hřídel Předlohový násobič Kroutící moment je přenášen na hřídel, při zařazení prvního převodového stupně je sepnuta lamelová spojka S 1, tím spojí hřídel vstupní s hřídelí výstupní, jedná se o přímý záběr. Při druhém zařazeném stupni je sepnuta lamelová spojka S 2, tím se kroutící moment přenáší přes ozubení na výstupní hřídel Planetový převod Planetový převod umožňuje řazení převodových stupňů bez přerušení přenosu kroutícího momentu. Kroutící moment přenášený centrálním kolem se přenáší na několik satelitů, proto na ozubení působí menší síly.planetový převod má velmi dobrou účinnost a může přenášet i vysoké otáčky.planetová převodovka má menší rozměry oproti ostatním mechanickým převodovkám. Můžeme pospojovat více planetových soukolí dohromady, poté dostaneme např. třístupňovou samočinnou převodovku. Nevýhodou planetového převodu je jeho složitost. 17

18 Obr 4.7 Schéma planetové převodovky (Vlk, 2003) 1 satelit; 2 unášeč satelitů; 3 centrální kolo; 4 korunové kolo Planetový převod má 3 stupně volnosti I o : Korunové kolo je zabržděno, centrální kolo je poháněné, satelity poháněné centrálním kolem se odvalují po zabržděném korunovém kole a otáčí unášečem satelitů, který přenáší kroutící moment II o : Korunové kolo je poháněné, centrální kolo je zabržděno, satelity poháněné korunovým kolem se odvalují po zabržděném centrálním kole a otáčí unášečem satelitů, který přenáší kroutící moment III o : Korunové kolo a centrální kolo jsou poháněny, mají stejné otáčky, ale opačný smysl otáčení a pohánějí satelity, které se otáčejí kolem svých os, kroutící moment se nepřevádí, vozidlo stojí v klidu. 18

19 4.2.7 Mechanické převodovky se všemi stupni řazenými pod zátěží Převodovky se všemi stupni řazenými pod zátěží se používají především pro střední a vyšší výkonové třídy traktorů, protože přeřazení na jiný rychlostní stupeň klasickým způsobem by při těžkých polních pracích znamenalo velké zpomalení či až zastavení soupravy, tím pádem by bylo vyšší tepelné namáhání třecích segmentů spojky. Při takovémto opakovaném způsobu jízdy by docházelo k velkému opotřebení spojky, čímž by poté docházelo ke skluzu spojky. Řazení probíhá pomocí lamelových spojek a brzd hydraulicky ovládaných s elektronickými prvky pro regulaci, abychom mohli nastavit rychlost řazení, skluz spojek. Nevýhodou mechanických převodovek se všemi stupni řazenými pod zátěží je, že častým řazením dochází k zahřívání lamelových spojek, brzd a oleje, dále se zvyšuje spotřeba (oproti hydrostatickým převodovkám), jelikož jsou zbržďována či zrychlována ozubená kola ovládaná lamelovými spojkami Hydrodynamické převodovky Hydrodynamické převodovky se dnes prakticky nepoužívají. Dříve tyto převodovky znamenaly určitý stupeň automatizace. Hydrodynamická převodovka se skládá z hydrodynamického měniče s mechanickou převodovkou. Hydrodynamický měnič se od hydrodynamické spojky liší vloženým reaktorem mezi čerpadlové kolo a turbínové kolo. Reaktor je pevně spojen se skříní měniče a představuje reakční člen, který umožňuje zvýšení točivého momentu. Výhody hydrodynamické převodovky : - zvyšující se kroutící moment s rostoucím zatížením - dobré tlumení rázů a kmitů od motoru - plynulý záběr Nevýhody hydrodynamické převodovky : - nutnost doplnit ještě o mechanickou převodovku - nemožnost reverzace chodu - vyšší pořizovací cena 19

20 - Obr. 4.9 schéma hydrodynamické převodovky ( Hydrostatická převodovka CVT převodovka Hydrostatická převodovka má řadu výhod: - snadný přenos velkých sil a kroutícího momentu - malá hmotnost a malé rozměry - snadné blokování pohybu - snadná údržba - snadná reverzace pohybu Nevýhody: - nižší účinnost - citlivost na čistotu kapaliny - vyšší pořizovací cena Hydrostatická převodovka je dnes jednou z nejpoužívanějších převodovek u traktorů vyšších výkonových tříd. Tato převodovka má nejlepší uplatnění při těžkých polních pracích (orba, pomítka), ale své výhody má i při použití v dopravě. Největší výhody jsou nižší spotřeba paliva oproti převodovkám s řazením pod zátěží (v závislosti na proškolení obsluhy). Tato převodovka umožňuje režim jízdy ve snížených otáčkách ( v rozmezí ot/min), tím se motor traktoru pohybuje v oblasti nejnižší spotřeby a nejvyššího 20

21 kroutícího momentu. Aby se zvýšila účinnost hydrostatického převodu, je převodovka doplněna i o převod mechanický (planetový převod, mechanická převodovka). Popis základního hydrostatického převodu Hydrostatická převodovka se skládá z hydrogenerátoru poháněného přímo od motoru přes ozubené kolo, hydrogenerátor je regulovatelný, hydrogenerátor roztáčí hydromotor, který je přes planetový převod spojen s kolem vozidla. Jsou-li hydrogenerátor i hydromotor regulovatelné, dosáhneme vyšší pojezdové rychlosti. Pojezd můžeme ovládat buď pedálem pojezdu, nebo pomocí joysticku, dále si můžeme nastavit pojezdovou rychlost od/do, nebo otáčky motoru a v tomto nastavením režimu se pohybovat. Obr 4.10 Schéma hydrostatické převodovky ( 1- stálý pohon od motoru; 2 hydrogenerátor s proměnlivým objemem; 3 směr proudění kapaliny; 4 hydromotor s variabilním objemem; 5 pohon 4.3 ROZVODOVKA Rozvodovka je tvořena stálým převodem a diferenciálem.oboje ústrojí je uloženo ve skříni rozvodovky, která je u tuhých náprav součástí mostu hnací nápravy a u dělených náprav je rozvodovka obvykle umístěna k rámu nebo ke karoserii. 21

22 Obr 4.11 Rozvodovka ( Stálý převod Účelem stálého převodu je zvětšení kroutícího momentu, snížení otáček a rozvedení hnacího momentu na hnací kola vozidla (převod kroutícího momentu z podélného na příčný). Dále musí stálý převod zabezpečit plynulý chod bez rázů, dlouhou životnost, vysokou mechanickou účinnost a nízkou hlučnost. Stálý převod se nejčastěji používá s jedním párem kuželových kol pastorku a talířového kola. 4.4 Diferenciál Diferenciální planetové soukolí s dvěma stupni volnosti. Diferenciál je převodové ústrojí, které nemění velikost převodového poměru, ale umožňuje rozdílné otáčení hnacích kol nápravy po různě velkém poloměru. Pokud by vozidlo nepoužívalo diferenciál, kola by se při průjezdu zatáčkou smýkala, vozidlo by se špatně ovládalo, více by se opotřebovával běhoun pneumatiky a zvýšila by se spotřeba paliva. 22

23 Úkolem diferenciálu je rozdělovat kroutící moment v požadovaném poměru z jednoho hnacího hřídele na dva hnané hřídele, dále pak umožnit rozdílné otáčky hnacích kol při průjezdu zatáčkou. Diferenciály mohou být : - kuželové - čelní Podle konstrukce : - samosvorné - nesamosvorné Funkce samosvorného diferenciálu Dříve používáno u traktorů nižších výkonových tříd, u osobních a nákladních automobilů se využívají samosvorné diferenciály. Jedná se o to, že při prokluzu jednoho hnacího kola se diferenciál sám zamkne, a tím je přenášená síla rozdělena na obě hnací kola, ne jenom na to, které prokluzuje. U traktorů se nejčastěji používá diferenciál třecí, u osobních automobilů to je šnekový diferenciál, viskózní diferenciál. Samosvorný diferenciál není vhodný pro terénní vozy a dnešní moderní traktory kvůli malé účinnosti. Nesamosvorný diferenciál diferenciál s uzávěrkou Pro terénní vozidla či moderní traktory je vhodné používat diferenciál s uzávěrkou. Uzavření diferenciálu zamknutí může probíhat mechanicky, hydraulicky, pneumaticky nebo elektro-hydraulicky. Mechanické zamčení diferenciálu se dnes prakticky nepoužívá (jen u levnějších výrobců), hlavní nevýhodou je možnost zamčení diferenciálu u stojícího vozidla, pokud se uzávěrka zamkne při jedoucím vozidle, dojde k poškození diferenciálu. Hydraulické, pneumatické, elektro-hydraulické ovládání zamčení diferenciálu je dnes nejpoužívanější možností zamčení diferenciálu. Diferenciál můžeme zamknout i při jízdě, tato,možnost je pouze omezená rychlostí pojezdu, kde se uzávěrka diferenciálu sama vypne při jízdě nad 16 km/h. 23

24 Obr 4.12 Čelní diferenciál ( 1 pastorek; 2 klec diferenciálu; 3 pohon pravého kola; 4 planetová kola; 5 pohon levého kola; 6 talířové kolo 5. POROVNÁNÍ DVOU VYBRANÝCH TYPŮ PŘEVODOVEK K porovnání jsem si vybral dvě traktorové převodovky různých výrobců. Převodovku POWERQUAD od firmy John Deere a převodovku Full Power Shift od firmy Case. Z vypočítaných hodnot bude sestaven pilový diagram a vypočítané ztrátové plochy pilového diagramu. 5.1 Popis traktoru John Deere Převodovku POWERQUAD nalezneme v traktorech John Deere v modelech o výkonu motoru od 125HP 170HP. V tomto případě se jedná o traktor John Deere 7800 s šestiválcovým kapalinou chlazeným motorem John Deere 6076TRW30 o objemu 7627 cm 3 s turbodmychadlem a chladičem nasávaného vzduchu a výkonu 125kW (170HP) při 2100 ot*min -1 24

25 Obr 5.1 traktor John Deere 7800 ( 5.2 Výpočty převodových poměrů převodovky POWERQUAD otáčky motoru n m 36.6 [s -1 ] dynamický poloměr r d [m] Výpočet převodových poměrů násobiče Jedná se o čtyřstupňový násobič Výpočet převodového poměru p ku Z = 1 + Z N P N S Z Z N S 3 i 1 * 1 N K [ ] Z N-P Z N-S Z N-K počet zubů planetového kola násobiče počet zubů satelitu počet zubů korunového kola. Převodové poměry násobiče stupeň násobiče činná skupina převodový poměr N 1 Brzda B 1 1,767 N 2 Brzda B 2 1,467 N 3 Brzda B 3 1,225 N 4 Brzda B 4 1 Převodové poměry reverzační převodovky Výpočet převodového poměru 25

26 k up i = Z RP P Z RP P Z RP K [ ] Převodové stupně RP Stupeň RP Převodový poměr F 1 R -0,843 Převodové poměry skupinové převodovky Převodové poměry SP Stupeň SP Převodový poměr H 1 L 2.74 Převodové poměry hlavní převodovky Výpočet převodového poměru Z i = Z hnaného kola hnacího kola [ ] Z i počet zubů převodový poměr Převodové poměry HP Stupeň Převodový poměr HP 1 4, , ,44 4 0,777 Převodový poměr koncového převodu Výpočet převodového poměru k pu u 1 i = 1 [ i *( 1) ] = 1+ i pk u pk [ ] i k = 6,4 Výpočet rychlosti kola v p 1 [ m. ] 2* π * nm * rd = s i c 26

27 n m r d i c v p otáčky motoru dynamický poloměr kola celkový převodový poměr pojezdová rychlost vozidla Zařazený převodový stupeň i N i RP i SP i HP i R i KP i C Rychlost vozidla 1 [-] [-] [-] [-] [-] [-] [m.s -1 ] [km.h -1 ] FH-1-N ,857 5,2 6,4 0 0,543 1,9548 FH-1-N 2 1, ,857 5,2 6,4 237,127 0,654 2,355 FH-1-N 3 1, ,857 5,2 6,4 198,01 0,784 2,821 FH-1-N ,857 5,2 6,4 161,641 0,960 3,455 FH-2-N 1 1, ,292 5,2 6,4 134,783 1,151 4,144 FH-2-N 2 1, ,292 5,2 6,4 111,899 1,386 4,991 FH-2-N 3 1, ,292 5,2 6,4 93,4403 1,660 5,977 FH-2-N ,292 5,2 6,4 76,2778 2,034 7,322 FH-3-N 1 1, ,440 5,2 6,4 84,6803 1,832 6,596 FH-3-N 2 1, ,440 5,2 6,4 70,3033 2,207 7,945 FH-3-N 3 1, ,440 5,2 6,4 58,7059 2,643 9,514 FH-3-N ,440 5,2 6,4 47,9232 3,237 11,655 FH-4-N 1 1, ,777 5,2 6,4 45,6921 3,395 12,224 FH-4-N 2 1, ,777 5,2 6,4 37,9345 4,090 14,724 FH-4-N 3 1, ,777 5,2 6,4 31,6767 4,898 17,632 FH-4-N ,777 5,2 6,4 25,8586 6,000 21,599 Tabulka 1 i n převodový poměr násobiče i rp převodový poměr reverzační převodovky i sp převodový poměr skupinové převodovky i hp převodový poměr hlavní převodovky i r převodový poměr rozvodovky i kp převodový poměr koncového převodu i c celkový převodový poměr 27

28 Výpočet ztrátových ploch v pilovém diagramu Ztrátová plocha se spočítá jakou součet obsahů trojúhelníku nad křivkou a + b S = 2 2 [ mm ] Obr Otačková char. motoru John Deere ( M křivka výkonu motoru N křivka točivého momentu motoru B křivka spotřeby paliva (g*kw*h-1) be křivka hodinové spotřeby paliva 28

29 Obr pilový diagram převodovky John Deere 29

30 Obr schéma převodovky POWERQUAD 30

31 5.3 Popis traktoru Case Převodovku Full Power Shift nalezneme v traktorech Case v modelech o výkonu motoru 140HP 182HP. V tomto případě se jedná o traktor Case 7120 Magnum s šestiválcovým kapalinou chlazeným motorem Consolidated Diesel 6t-830 o objemu 8268 cm3 s turbodmychadlem a chladičem nasávaného vzduchu a výkonu 134 kw (182HP) při 2200 ot *min-1 Obr 5.3 Traktor Case 7120 Magnum ( 5.4 Výpočty převodovky Full Power Shift otáčky motoru n m 2200 min -1 dynamický poloměr kola r d 8,869 m 31

32 převodový stupeň převodový poměr rychlost km.h ,49 2, ,61 3, ,33 3, ,52 4, ,95 5, ,16 5, ,76 6, ,23 7, ,11 9, ,3 10, ,57 11, ,61 13, ,91 15, ,04 17, ,82 20, ,28 23, ,3 27, ,88 31,43 Tabulka 2 32

33 Obr otáčková char. Motoru Case ( M křivka výkonu motoru N křivka točivého momentu motoru B křivka spotřeby paliva (g*kw*h-1) be křivka hodinové spotřeby paliva 33

34 Obr schéma převodovky Full Power Shift 34

35 Obr pilový diagram 35

36 6 ZÁVĚR Vytvořené pilové diagramy jsou z převodovek řazených pod zatížením. Z porovnávaných pilových diagramů je patrný rozdíl v odstupňování jednotlivých převodových stupňů. Výpočtem ztrátových ploch jsme zjistili, že převodovka POWERQUAD traktoru John Deere 7800 má o 12 % větší ztrátovou plochu než převodovka Full Power Shift z traktoru Case Magnum V přiložené otáčkové charakteristice vidíme, že u traktoru John Deere 7800 s převodovkou POWERQUAD je nejvýhodnější řadit vyšší převodový stupeň při 1800 ot*min -1, protože motor dosahuje nejvyšší hodnoty kroutícího momentu a zároveň nejnižší spotřeby paliva. Z otáčkové charakteristiky traktoru Case Magnum 7120 s převodovkou Full Power Shift je patrné, že na vyšší převodový stupeň je vhodné řadit při 1850 ot*min -1, kdy má motor nejvyšší kroutící moment a nejnižší spotřebu paliva. Cílem je tedy provozovat motor v oblasti, kdy dosahuje nejvyššího kroutícího momentu a zároveň nejnižší spotřeby paliva, čímž je provoz ekonomicky nejméně nákladný. Lze toho dosáhnout převodovkami řazenými pod zatížením, jelikož jsou lépe odstupňovány než převodovky bez možnosti řazení pod zatížením. 36

37 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. Bauer,F., Sedlák, P., Šmerda, T.: Traktory. Praha: Profi Press, s ISBN Ing. Zdeněk Jan, Ing. Žďárský Bronislav, Ing. Čupera Jiří PhD.:Brno Avid Automobily-Převodová ústrojí motorových vozidel, s ISBN Vlk, František: Převodová ústrojí motorových vozidel. Brno: Vlk, s ISBN Kalvoda,Oldřich: Energetika v zemědělství. Brno: Vysoká škola zemědělská s ISBN Bureš,Oldřich: Traktory a automobily.praha: Polygrafa s ISBN

38 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr 3.1 vznětový motor 8 Obr 3.2 vstřikovací systém Common Rail 9 Obr 3.3 složení výfukových plynů 10 Obr 3.4 Motor s filtrem pevných částic 11 Obr 3.5 Motor se vstřikováním AdBlue 11 Obr 4.1 Kotoučová třecí spojka 13 Obr.4.2 Hydrodynamicka spojka 14 Obr 4.3 převodovka 15 Obr 4.5 synchronizační spojka 15 Obr 4.6 Schéma násobiče točivého momentu 17 Obr 4.7 Schéma planetové převodovky 18 Obr. 4.9 schéma hydrodynamické převodovky 20 Obr 4.10 Schéma hydrostatické převodovky 21 Obr 4.11 Rozvodovka 22 Obr 4.12 Čelní diferenciál 24 Obr 5.1 traktor John Deere Obr Otačková char. motoru John Deere 28 Obr pilový diagram převodovky John Deere 29 Obr schéma převodovky POWERQUAD 30 Obr 5.3 Traktor Case 7120 Magnum 31 Obr otáčková char. Motoru Case 33 Obr schéma převodovky Full Power Shift 34 Obr pilový diagram 35 38