Transmisii utilizate pe încărcătoarele frontale pe roți (Partea a II-a)

Related Articles

• Noua gamă Ford Trucks F-LINE, lansată oficial în România
• Optimized, safer mine haulage assured with Reverse Assist
• Legislația Stage V impune noi limite de emisii pentru motoarele off-road

Transmisiile reprezintă un domeniu important de preocupări pentru producătorii de încărcătoare, având în vedere ponderea lor în costul total al încărcătoarelor. Astfel, o transmisie completă, indiferet de tipul acționării, poate reprezenta până la 30-35% din valoarea totală a unui încărcător. Soluționarea problemei duale – minimizarea costurilor / îmbunătățirea performanțelor – este abordată de fabricanți apelând la utilizarea tehnicilor de „perfecționare continuă“. | Conf. dr. ing. Ioan PETREA

Alcătuirea transmisiilor hidrostatice
În funcție de puterea de transmisie și de structura transmisiei hidrostatice, încărcătoarele frontale pe roți cu pneuri pot fi grupate în mai multe variante. Astfel, până la puteri de 60 kW sunt utilizate transmisii integral hidrostatice. La puteri mai mari, lanțul energetic este îmbunătățit prin utilizarea unei transmisii secundare (cutie de viteze comutabilă sub sarcină) al cărei domeniu permite un reglaj continuu. După cum am precizat mai sus, în cazul cutiilor de viteze convenționale, trecerea de la o treaptă la alta depinde de viteza utilajului și este însoțită de întreruperea fluxului de putere. Dezavantajele puse în evidență de pierderile temporare de tracțiune sunt evitate prin implementarea unei variante complet hidrostatice, așa-numitul concept ”multimotor”. Acesta presupune utilizarea a două motoare care funcționează în paralel și sunt cuplate la un arbore printr-un reductor de însumare mecanică. La viteze mici și tracțiuni mari ale încărcătorului, ambele motoare funcționează la ununghi maxim de basculare. Odată cu creșterea vitezei, motorul mai mare basculează în poziția ”zero”; astfel, întregul flux energetic este direcționat de pompă celui de-al doilea motor disponibil (care poate fi cu cilindree fixă sau variabilă).

Caracteristica cea mai pregnantă a acestui sistem constă în aceea că, indiferent de starea de exploatare, poate fi comandată orice viteză, fără a apărea stări de accelerație sau decelerație neplauzibile. De asemenea, prin utilizarea acestei soluții constructive se evită întreruperea fluxului de putere la schimbarea vitezelor, așa cum se întâmplă la cutiile convenționale cuplabile sub sarcină.
La o analiză critică a sistemului cu mai multe motoare iese în evidență faptul că, în domeniul turațiilor mari de ieșire, unul dintre motoare este basculat la “zero” și nu contribuie la transmiterea puterii. Pe de altă parte, el este însă antrenat, iar la turații mari conduce la pierderi. Acest neajuns este eliminat prin decuplarea motorului – basculat la ”zero” – cu ajutorul unui ambreiaj.

Soluția constructivă multimotor cu reductoare de angrenare prin însumare reprezintă soluția corespunzătoare de acționare pentru domeniul de putere peste 100 kW. Întregul flux de putere este monitorizat de un microprocesor care reglează motoarele în așa fel încât puterea să fie transferată în paralel la ambele motoare în timpi diferiți, iar motorul, al cărui arbore de transmisie execută o schimbare de treaptă, să fie trecut la ”zero”.

Transmisia hidrostatică cu cutie de viteze powershift
Schimbarea treptei se poate face prin intermediul a două ambreiaje multidisc, care pot fi acționate la timpi și viteze diferite. Timpul de întrerupere a tracțiunii pe treapta respectivă este proporțional cu viteza de deplasare, întreruperea variind între 0 și 500 ms. Operațiile de selectare sunt controlate de un microprocesor. Când se face schimbarea de la viteza I la viteza a II-a, sincronizarea lor se realizează pe durata trecerii pompei în poziție ”neutră”. Schimbarea în treapta inferioară este controlată în funcție de viteză și sarcină. Sincronizarea vitezei este realizată prin intermediul unei supape de by-pass. Ca urmare, turația motorului rotativ hidraulic este echilibrată cu turația de intrare în cutia de viteze, proces care are loc practic fără întreruperi, permițând treceri line.

Transmisia hidrostatică cu angrenaje de însumare
La această transmisie, funcția de control este efectută de pompă și de primul motor pe domeniul 1-3 și 4-5; al doilea motor are, de asemenea, o funcție de control până la nivelul de basculare ”zero” pentru a se obține viteza maximă. Prin utilizarea eficientă a schemei cu asemenea componente, uleiul este aspirat din motor.

Transmisia hidrostatică cu angrenaje de însumare și cutie de viteze powershift
Sistemul multimotor cu angrenaj de însumare mecanică, conceput pentru domeniul de putere peste 100 kW, necesită un microcontroler programabil – dotat cu program pentru lucrări specifice încărcătorului frontal – capabil să prelucreze o combinație complexă de semnale. Acționarea are în alcătuire două motoare legate în paralel, ce antrenează un arbore prin intrări separate, fiecare având două trepte de viteză. Microprocesorul de control înregistrează turația motorului de acționare și a motoarelor hidraulice, respectiv viteza de deplasare. În funcție de aceste intrări variabile și de poziția pedalei de accelerație, ambreiajele și motoarele hidraulice sunt acționate astfel încât tot fluxul de putere să fie distribuit permanent în exploatare. Astfel, programul preia controlul asupra întregului angrenaj. În plus, un limitator de sarcină previne supraîncărcarea și calarea motorului diesel, reducând în timp util consumul de putere al pompei hidraulice.

Frânarea utilajului se face hidrostatic, pompa trecând în regim de consumator. Diversele elemente de acționare sunt monitorizate permanent cu ajutorul senzorilor printr-o funcție de diagnosticare în vederea inițierii măsurilor adecvate, în cazul în care apar probleme în funcționare. Suplimentar, setările parametrilor pot fi modificate pe anumite intervale printr-o interfață pentru corelarea domeniului caracteristicii de tracțiune cu comenzile operatorului.

Prin utilizarea sistemelor de acționare moderne, în combinație cu monitorizarea tracțiunii prin computere programabile, a fost posibil ca avantajele transmisiei hidrostatice caracterizate printr-un domeniu de reglaj continuu să fie transferate și la realizarea încărcătoarelor de mare putere (200 kW). De asemenea, integrarea motorului termic în sistemul de management și controlul său prin intermediul computerului asigură funcționarea încărcătorului cu un consum optim de combustibil, în funcție de puterea solicitată.

Încorporarea în structura transmisiilor hidrostatice a componentelor evoluate, a comenzilor electrohidraulice și a sistemelor de control ”inching” contribuie la îmbunătățirea durabilității transmisiilor, la simplificarea comenzilor și la lărgirea numărului funcțiilor, conducând în final la creșterea eficienței și productivității.