български
Когато се движат, превозните средства се влияят от различни съпротивителни сили, като сила на триене от взаимодействие с пътната настилка. Следователно превозните средства трябва да натрупат мощност, необходима за преодоляване на съпротивителните сили за потегляне от място и ускоряване. Съпротивлението на пътя се нарича теглително съпротивление, а сцеплението, което преодолява това съпротивление, създава теглителния ефект. В допълнение към съпротивлението на пътя, превозните средства трябва да издържат на съпротивление на въздуха. За камионите това е особено важно, тъй като съпротивлението на въздуха е пропорционално на площта на предната проекция на превозното средство и неговата скорост, повишена на трета степен (s^3). По този начин производителите на камиони трябва да обърнат голямо внимание не само на скоростната кутия и параметъра на предавателното отношение (мин. и макс.), но и да приведат тези параметри в зависимост от мощността, собственото тегло на превозното средство, брутното тегло на превозното средство и т.н. Когато избират скоростна кутия за автомобил, специалистите вземат предвид съотношението мощност-тегло, т.е. съотношението на максималната мощност на двигателя към брутното му тегло.
Характеристиките на скоростната кутия оказват значително влияние върху горивната ефективност. Известни компании като Eaton, Allison, ZF непрекъснато разработват нови решения за скоростни кутии, които осигуряват значителни предимства за собствениците на търговски камиони. Трябва да се отбележи, че работата на трансмисията зависи от пътните условия, работния цикъл на двигателя (дълги периоди на шофиране с постоянна скорост или чести спирания и тръгвания), средната скорост на превозното средство и др.
Камионите се различават значително по размер, мощност и конфигурация; по-малките разновидности могат да бъдат механично подобни на някои леки автомобили. Тези превозни средства могат да бъдат много големи и мощни и могат да бъдат конфигурирани да регулират специализирано оборудване, като например в случай на пожарни камиони и бетонобъркачки и смукателни багери. Съвременните камиони се задвижват предимно от дизелови двигатели, въпреки че в САЩ, Канада и Мексико съществуват малки до средни камиони с бензинови двигатели. Съвременните камиони са проектирани да се движат на дълги разстояния. Следователно тези превозни средства трябва да бъдат оборудвани с много надеждни и издръжливи скоростни кутии.
Трансмисията на камиона е комбинация от взаимосвързани единици, които спомагат за предаването на въртящия момент на двигателя към задвижващите колела. Освен това стойността на въртящия момент и неговата посока могат да се променят в зависимост от други фактори. Трансмисиите на различни марки и модели камиони имат своите особености, които се определят от фактори като броя на задвижващите оси, индивидуалните конструктивни характеристики на превозното средство и др. случай.
Що се отнася до въртящия момент, който се предава с помощта на трансмисията към водещите колела на камиона, той е право пропорционален на предавателните числа на трансмисията. Предавателните отношения се определят от инженерите за всяко конкретно превозно средство в процеса на неговото разработване. Стойността на въртящия момент се определя от техническите и динамични характеристики, които трябва да бъдат внедрени в разработвания модел.
Пълзене през тесни градски зони в трафика с често спиране и тръгване, придвижване през издълбаните следи от гуми на кална строителна площадка или търкаляне през задължения за битови отпадъци – целевото приложение на камиони от клас 6 - 8 или търговски превозни средства може да постави специфични изисквания за скоростните кутии в сравнение с колегите им по магистралата. И все пак това не е спряло общата тенденция на автоматизация в камионите и търговските превозни средства, което засегна особено скоростните кутии.
Ръчната скоростна кутия е тествана в продължение на десетилетия от милиони шофьори на търговски камиони, които смятат това решение за най-подходящото решение за камиони: ръчните скоростни кутии са прости, сравнително евтини за производство, както и за поддръжка, и осигуряват намален разход на гориво. Въпреки това, ръчните скоростни кутии имат един съществен недостатък, който може да засенчи всички предимства, споменати по-горе, и да предизвика недоволство сред шофьорите: ръчното превключване на скоростите и едновременните манипулации с педалите могат да бъдат доста неприятни, особено в градския трафик. Нищо чудно, че в наши дни производителите на камиони, разполагащи с най-новите технологии, се опитват да задоволят изискванията на водачите и да направят процеса на превключване на скоростите по-удобен и безопасен. Според множество изследвания, Северна Америка следва Европа в тенденцията на „безпредавка“, тъй като автоматичните и автоматизираните ръчни скоростни кутии продължават да набират популярност в сегмента на търговските камиони. Причините включват подобрена горивна ефективност и по-лесно набиране на водачи и производителност, отколкото с наръчници, заедно с по-голяма безопасност.
При малките камиони може да намерите ръчни скоростни кутии, които приличат на решения за превключване, прилагани в леки автомобили. Те често имат приблизително шест предавки и обикновено имат синхронизатор. За тези камиони простата Н-модел е лесна за работа. Това обаче става малко по-сложно, когато имате работа с по-големи камиони и търговски превозни средства с повече предавки. При тези по-големи камиони обикновено има допълнителни контроли, които помагат при управлението на различните скорости. При по-старите камиони управлението често е отделен лост, монтиран на пода или по-скоро – пневматичен превключвател, монтиран на лоста "H"; в по-новите камиони управлението често е електрически превключвател, монтиран на лоста "H". Скоростните кутии с много управление са вградени в много по-високи мощности, но рядко използват синхронизатор. Има няколко общи алтернативи за модела на превключване – Range, Splitter, Range-Splitter. Днешните ръчни скоростни кутии за камиони са най-често "разпределителни".
Съвременните автоматични трансмисии имат значителни разлики от своите предшественици, използвани в търговски камиони. Основната разлика е в количеството диапазони на предавките и в самия принцип на управление на трансмисията на камиона. Броят на предавки в старите автоматични скоростни кутии беше ограничен до 5, а управлението се извършваше с помощта на хидравлика. В наши дни производителите на трансмисии предлагат автоматични скоростни кутии с над 5 предавки, които се управляват с помощта на електроника. Освен това модерните автоматични скоростни кутии са оборудвани с блокировка на преобразувателя на въртящия момент.
Списъкът с предимствата на съвременните автоматични скоростни кутии за търговски камиони включва плавно превключване на предавките. Разходът на гориво по селските пътища е сравним с нивото на потребление при използване на ръчна скоростна кутия. Автоматичната скоростна кутия позволява на шофьорите да управляват камиона по-лесно и безопасно, като обръщат повече внимание на пътя и не се разсейват от ръчно превключване на скоростите. Основните конкурентни недостатъци на автоматичните скоростни кутии за търговски камиони са увеличеният разход на гориво, поддръжката и проблемите с автоматичната трансмисия, което води до скъпи ремонтни услуги.
Автоматизираната ръчна трансмисия (AMT) се счита за друго обещаващо решение за трансмисия за камиони и търговски превозни средства. AMT са подобни на ръчните трансмисии по отношение на функционални възможности и принципи на работа. Може да се каже, че AMT е почти същата като ръчната скоростна кутия, но включва серво и хидравлични задвижвания, които контролират работата на съединителя и процеса на превключване на предавките. AMTs се отличават със своята ефективност. В допълнение, автоматизираните трансмисии не са толкова скъпи за поддръжка и ремонт като автоматичните трансмисии, а разходът на гориво на автоматизираните трансмисии е съвместим с нивото на ръчните скоростни кутии (понякога AMTs може да са дори по-спестяващи гориво). Ако камионите с автоматична скоростна кутия са лесни за използване, но изискват значителни разходи за гориво и услуги, тогава камионите с AMT се оказват не само удобни, но и икономически изгодни.
Все пак трябва да се отбележи, че когато превключите на ръчна скоростна кутия или AMT и включите съединителя, въртящият момент на двигателя се прекъсва и тази мощност не се прехвърля надолу по задвижването към колелата. При напълно автоматична скоростна кутия преобразувателят на въртящия момент ви позволява да превключвате предавките на трансмисията, без да прекъсвате въртящия момент, преминаващ от двигателя към колелата.
Тъй като автоматичните скоростни кутии и AMT решенията постепенно изместват опциите за ръчно превключване на скоростите от пазара на трансмисии за камиони и търговски превозни средства, ние ще разгледаме тези видове скоростни кутии по-подробно.
Общата автоматична трансмисия включва преобразувател на въртящ момент, механична част, система за управление и спомагателни механизми. Преобразувателят на въртящия момент служи като хидравличен предавателен механизъм, в който мощността се предава от потока ATF. Преобразувателят на въртящия момент се състои от работно колело на помпата, турбинно колело и стартор. Заключващият механизъм осигурява по-добра икономия на гориво. Преобразувателят на въртящия момент осигурява връзката между двигателя и трансмисията, намалява динамичните натоварвания, предотвратява спирането на двигателя при претоварване и увеличава въртящия момент от двигателя при потегляне от място и при трудни пътни условия.
Автоматичните трансмисии имат 3 планетарни предавки и фрикционни съединители, които осигуряват процеса на превключване на предавките на трансмисията. Стойността на предавателното отношение се променя постепенно, без да се нарушава потокът на мощността. Превключването на предавките се извършва от системата за управление в автоматичен режим. Много модели автоматични трансмисии са оборудвани с хидродинамичен ретардер, който служи за забавяне на автомобила и намаляване на износването на спирачните накладки. Ретардерът обикновено се монтира в автоматични трансмисии за автобуси и машини и превозни средства, работещи в планински райони. Усъвършенстваните електронни блокове за управление (ECU) на автоматичните трансмисии осигуряват висока адаптивност към пътните условия и стила на шофиране и позволяват внедряването на допълнителни функции. По желание на клиента автоматичната скоростна кутия може да бъде оборудвана с автоматични скоростни лостове с бутон или лост.
Allison Transmission, един от най-големите световни производители на автоматични трансмисии за камиони и търговски превозни средства, оборудва своите трансмисионни решения със системата за диагностика на трансмисията на камиони, наречена Prognostics, която позволява на водача да следи състоянието на основните компоненти на превозното средство. Функцията Oil Life Filter контролира разхода на гориво, спестявайки гориво по време на шофиране и по време на празен ход на двигателя. Функцията Filter Life Monitor информира водача за необходимостта от смяна на филтъра на трансмисията. Функцията Health Monitor на трансмисията следи състоянието на задвижващите вериги на трансмисията и предупреждава водача за необходимостта от навременна поддръжка и повторно регулиране.
Днес Allison Transmission предлага широка гама от решения за трансмисии за камиони и търговски превозни средства (модели трансмисии от сериите 1000, 2000, 3000 и 4000). Друго решение за автоматична трансмисия TC10 е проектирано от Allison за влекачи. Трансмисиите Allison от серията Torqmatic се използват за автобуси. Тежкотоварните камиони, които се използват в минната и строителната индустрия, често са оборудвани с трансмисии от серията Allison 5000, 6000, 8000 и 9000.
Volvo, известен производител на камиони, също предлага ефективни решения за автоматични трансмисии, като Powertronic. The Powertronic е напълно 6-степенна автоматична скоростна кутия с електронно управление, която е предназначена за движение с чести стоп-старт операции. Трансмисията на камиона Powertronic е оборудвана с преобразувател на въртящия момент, за да осигури висока задвижваща сила при потегляне от място без никакви прекъсвания на въртящия момент, предаван към задвижващите колела. Следователно тази трансмисия е идеална опция за камиони Volvo, работещи на строителни площадки и в градски трафик.
Компанията Voith предлага фамилията автоматични трансмисии DIWA, които са предназначени за градски и извънградски автобуси. Основната характеристика на тези автоматични трансмисии е, че въртящият момент на двигателя се предава както механично, така и хидравлично. Тръгването от място се извършва хидравлично, като с увеличаване на скоростта на движение участието на хидравликата постепенно се заменя с механичната част. Трябва да се отбележи, че мощността на двигателя се разделя преди включването на преобразувателя на въртящия момент и се комбинира след това. Така преобразувателят на въртящия момент и две планетарни предавки образуват 1-ва хидромеханична предавка. Следователно трансмисията DIWA работи с висока ефективност в широк диапазон от скорости, осигурявайки плавно стартиране от място и стабилно ускорение. След това трансмисионната система активира чисто механичен трансфер на въртящ момент, който работи с по-малко загуби. Преобразувателят на въртящия момент едновременно работи като хидравличен ретардер, което осигурява незабавно задействане на хидравличната спирачка, независимо от включената предавка.
Високата ефективност на тази трансмисия се постига благодарение на комбинацията "диференциал-преобразувател на въртящия момент". Докато обикновените автоматични трансмисии превключват предавките 2-3 пъти в началото, Voith DIWA продължава да използва 1-ва предавка – едновременно включвайки преобразувателя на въртящия момент и частите на механичната трансмисия на камиона. Следователно по-малкият брой смени прави движението на автобуса по-плавно и намалява износването на фрикционните дискове. Преобразувателят на въртящия момент в DIWA е разположен в средата на скоростната кутия, подобно позициониране помогна да се отървете от излишните тръби и свързващи маркучи.
Германската компания ZF също предлага забележителни трансмисионни решения за камиони и товарни автомобили. Например 6-степенната автоматична скоростна кутия ZF EcoLife е предназначена за камиони и автобуси. Тази трансмисия има ефективна система за охлаждане, която позволява работа при по-тежки температурни условия, когато температурата на трансмисионното масло в топлообменника достига до 120°C. В допълнение, инженерите на ZF използваха тук преобразувателя на въртящия момент с по-високи темпове на ускорение, когато параметърът на оборотите на двигателя е нисък. Вграденият амортисьор на вибрациите на въртящия момент намалява разхода на гориво при стартиране от място чрез бързо деактивиране на блокирането на преобразувателя на въртящия момент.
Друга 6-степенна автоматична скоростна кутия ZF-PowerLine, предназначена за леки търговски превозни средства, се отличава със своята икономия на гориво благодарение на усъвършенствания преобразувател на въртящия момент. Трябва да се отбележи, че преобразувателят на въртящия момент на автоматичната трансмисия в скоростните кутии ZF се използва в началото на движението и спира да работи, когато автомобилът ускори до скорост от 10-15 км/ч. в този случай няма нужда да използвате "продължителна" 1-ва предавка. Фамилията ZF трансмисии Ecomat е специално проектирана за градски автобуси и превозни средства със специално предназначение.
Днес електрониката играе основна роля в управлението на различни системи, внедрени в камионите. В момента микропроцесорът регулира работата не само на запалването на двигателя, но и на съединителя и скоростната кутия. Основното предимство на електронното управление пред механични, хидравлични или пневматични опции е по-добрата реакция и възможността за комбиниране на голям брой параметри. Различните режими на работа могат да се променят чрез преконфигуриране на софтуера, вместо да се правят промени в дизайна на предаването. Така електрониката осигурява по-рентабилна работа на автомобила и по-безопасно шофиране. Поради това все повече камиони (особено тежкотоварни) са оборудвани с автоматизирани ръчни трансмисии. Много хора бъркат този тип трансмисия с решението за автоматично превключване на предавките, но автоматичните трансмисии, за разлика от AMT, имат преобразуватели на въртящия момент.
Дизайнът на автоматизираната трансмисия може да включва електромеханично, електропневматично или електрохидравлично задвижване, което преобразува сигналите, получени от електронния блок за управление (ECU), в ъглово изместване на вилицата на съединителя. Самият AMT разполага с електромотор със серво задвижване, което движи вилката на съединителя. Това на пръв поглед просто техническо решение се управлява от сложен софтуер, който обработва сигнали от джойстика, разположен в кабината на камиона, когато водачът превключва предавките. Следователно в кабината на камиона, оборудван с AMT, има само два педала – газ и спирачка. Такава трансмисия на камиони се появи в края на 90-те години и първоначално тази технология се възприемаше от шофьорите с недоверие. Освен това в онези дни автоматизираните трансмисии бяха значително по-скъпи от ръчните. Но в наши дни, с развитието на по-модерни и рентабилни технологии, все повече камиони са оборудвани с автоматизирани трансмисии. Eaton беше първата компания на пазара на автоматизирани трансмисии със своята трансмисия AutoShift, пусната на пазара през 90-те години. Оттогава продуктовото портфолио на Eaton е допълнено с 6-степенна средна скорост UltraShift и 10-, 11-, 13- и 18-степенна тежка UltraShift Pluses.
Автоматизираната механична трансмисия (AMT) набира популярност в автомобилната индустрия поради комбинацията от предимствата на механичните трансмисии и автоматичните трансмисии по отношение на разход на гориво, ниска цена, подобрен комфорт при шофиране и качество на превключване. В наши дни автоматизираните ръчни трансмисии за камиони се произвеждат от широк кръг компании: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Mack, Detroit Diesel, Mercedes, Man и др. Сега нека разгледаме по-отблизо забележителните AMT решения, предлагани от тези компании.
Volvo Trucks предлага 6-степенната автоматизирана ръчна скоростна кутия I-Sync, която е предназначена за камиони Volvo FL. Тази трансмисия за камиони е специално проектирана за двигателя D7 и за движение по градски улици и крайградски зони. Електрохидравличното задвижване осигурява плавно превключване на предавките при шофиране в гъст градски трафик с чести спирания . Трансмисията I-Sync се предлага в две версии - за двигател D5K и за двигател D8K. Лостът, монтиран зад волана, позволява на водача да избира ръчен или автоматичен режим на превключване на предавките. В камионите с I-Sync трансмисия няма педал на съединителя – ръчното превключване на предавките става с помощта на горепосочения лост. В автоматичен режим трансмисията I-Sync самостоятелно превключва предавките в добре избран момент. Капацитетът на въртящия момент на тази трансмисия може да достигне до 1050 Nm, което прави трансмисията I-Sync идеална опция за камиони, работещи в градски райони.
Друго добре познато AMT решение, разработено от Volvo Trucks, е трансмисията I-Shift. Тази трансмисия се основава на ръчна скоростна кутия с постоянно зацепване. Основният компонент на тази „умна“ трансмисия е електронният блок за управление (ECU), който контролира работата на съединителя на трансмисията и процеса на превключване на предавките. ECU превключва предавките много точно благодарение на анализа на данни за скоростта на камиона, теглото, необходимия въртящ момент, наклона на пътя и други параметри. Системата също така обменя данни с двигателя, който от своя страна регулира скоростта на оборотите и спирането на двигателя за максимална ефективност. Това решение за предаване е проектирано да пести до 5% гориво. Тази автоматизирана скоростна кутия може да има една или две предавки за намаляване на скоростта, както и опция с допълнителни предавки за заден ход. Предавки за намаляване на скоростта значително подобряват капацитета за потегляне от място, намаляват натоварването на съединителя до 75% и помагат да се избегнат допълнителни ремонтни услуги.
Mack Trucks предлага автоматизирани трансмисии mDrive (12-степенни) и mDrive HD (13- и 14-степенни варианти), предназначени за различни модели камиони Mack.
Трансмисиите за камиони Mack са разработени да работят гладко с двигатели и оси Mack MP, така че няма проблем със съвместимостта или производителността. С издръжливи материали, проста работа и американско производство, тези трансмисионни решения осигуряват не само ефективно превключване на предавките, но и икономия на гориво, намалено износване и удобно шофиране.
Detroit Diesel Corporation, дъщерно дружество на Daimler Trucks North America (която самата е изцяло собственост на немския Daimler AG), предлага автоматизирана ръчна скоростна кутия DT12, предназначена за тежкотоварни камиони. Тази трансмисия за камиони осигурява плавно превключване на предавките, издръжливост и лекота на работа.
Трансмисията DT12 свързва двигателя с осите и комуникира с DD13 и DD15 в интегрирана електронна мрежа, за да споделя данни за намаляване на щетите, като претоварване на съединителя на трансмисията и защита на задвижването. DT12 използва информация от топографска карта, за да манипулира както функциите на двигателя, така и на скоростната кутия, като се възползва от обкръжението на камиона.
Семейството автоматизирани трансмисии Mercedes-Benz PowerShift включва няколко модела трансмисии. Процесът на превключване на предавките в камиони, оборудвани с 12-степенна PowerShift, се осъществява бързо и гладко. Тази трансмисия има "маневререн" режим и предавки за магистрален трафик при високи скорости и ниско ниво на обороти. Камионите за линейни превози Mercedes-Benz Actros са оборудвани с подобрена версия PowerShift 2. Благодарение на използването на усъвършенстваната сензорна система предавките се превключват по-бързо и плавно. Строителните камиони Mercedes-Benz Actros са оборудвани с 12-степенна AMT PowerShift Off-road, която има няколко режима на работа и 4 задни предавки. Дизайнът на тази скоростна кутия включва също сензор за накланяне и усъвършенствана система за плавно потегляне от място. 8-степенната AMT PowerShift GO 240-8 е инсталирана на туристически автобуси Mercedes-Benz Travego и Tourismo.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe произвежда автоматизирани трансмисии TipMatic, които създават перфектен синтез на комфорт и ефективност. 12-степенната трансмисия TipMatic с режим "офроуд" и 2 задни предавки е предназначена за тежкотоварни камиони TGX и TGS.
Тази автоматизирана трансмисия може да има директна предавка или ускоряваща предавка. Режимите на работа се избират с помощта на превключвателя на централната конзола, а предавките се превключват с помощта на подкормилния лост. Трансмисията TipMatic може да бъде оборудвана с ретардер MAN PriTarder или с интардер ZF. При поискване TipMatic може да бъде оборудван със специални програми за управление: Profi (режим на ръчно превключване на скоростите), Fleet (за неопитни шофьори).
Въпреки факта, че все повече производители на камиони предпочитат да инсталират автоматични или автоматизирани трансмисии в своите продукти, ръчните трансмисии все още имат значителен дял в сегмента на търговските камиони. Все още има много почитатели на надеждните и разумни цени решения за ръчни трансмисии, които обичат да отговарят за процеса на превключване на предавките с помощта на превключвателя на ръчната скоростна кутия на камиона. Десетстепенните трансмисии остават най-разпространеният ръчен тип за тежките камиони по магистралите, въпреки че 13- и 18-степенните кутии са популярни сред шофьорите на камиони на дълги разстояния и обикновено се използват с двигатели с висока мощност. Камионите, използвани в строителството и други професии, са склонни да имат 11-степенни скоростни кутии „ниско-ниско“ с три диапазона на съотношение вместо двата в трансмисиите по магистралата. Такива известни компании като Eaton, ZF и Volvo не се отказват от опциите за ръчна трансмисия за камиони и търговски превозни средства. Възприемането на напълно автоматични трансмисии и AMT в камионите е продиктувано до голяма степен от изискванията на водачите за комфорт и удобство, както и от въпроси, свързани с безопасността. Ето защо е трудно да се правят точни прогнози за такава високотехнологична индустрия, където компаниите влагат много усилия и значителни финансови ресурси, за да разработят изключително сложни технически решения, които преди 10-15 години изглеждаха невероятни. Кой знае, може би в не толкова далечното бъдеще всички търговски операции ще се извършват от самоуправляващи се камиони.