Kademesiz Hız Kutuları

Çok kademeli hız kutularına nazaran kademesiz tahrik mekanizmaları traktör ilerleme hızlarını tarım çalışmalarının gerektirdiği ilerleme hızlarına çok daha iyi ayarlayabilmektedirler. Kademesiz devir sayısı/moment dönüşümü sayesinde kademeli dişli mekanizmalarında gördüğümüz güç boşlukları ortadan kalkmaktadır. Kademesiz çevrim değişmeleri

 mekanik

 hidrostatik

 hidrodinamik yollarla sağlanabilmektedir.

7.3.2.1. Hidrostatik Tahrik

Hidrostatik tahrikin ana öğeleri değişken debili bir pistonlu pompa ile çoğu kez sabit debili bir hidrolik motordur. Pompa, motor tarafından tahrik edilmektedir ve bastığı yağı hidrolik motora iletmektedir. Hidrolik motor ise hemen arkasında yer alan dişli mekanizmayı veya direkt aksı tahrik etmektedir. İşletme basıncı 100-300 bar arasında değişmektedir.

Debi ve dönü yönünü aksiyal pistonlu pompanın eğik plakasının konumu belirler. Eğik plaka ya bir mekanik ayarlama kolu veya bir servo silindir yardımıyla ayarlanmaktadır. Hidrostatik tahrik sisteminin yapısı şematik olarak şekil 7.28 de görülmektedir.

Şekil 7.28. Hidrostatik tahrik elemanları

Sundstrand (USA) tarafından özellikle traktörler için geliştirilen hidrostatik tahrik mekanizması Şekil 7.29’da görülmektedir.

Şekil 7.29. Kompakt hidrostatik konvertör Yapı IH 656, 60 kW

Mekanizma değişken debili bir aksiyal pistonlu pompa, değişken debili bir aksiyal pistonlu motor, yerden tasarruf amacıyla arka arkaya bağlanmıştır. Pompa tarafından sağlanan basınçlı yağ bir kanaldan direkt hidrolik motora ulaşmaktadır. İki adet ayarlama silindiri eğik plakaların konumunu değiştirmektedir. Kumanda ise ventil blokundan yapılmaktadır. Pompa eğik plakası 0⁰...18⁰, motor ise 18⁰...9⁰ arasında ayarlanmaktadır. Mekanizmanın şeması Şekil 7.30’da görülmektedir.

Şık bir teknik çözüm olmasına rağmen hidrostatik tahrik standart traktörlerde gördüğümüz modern kademeli vites kutularına nazaran bazı sakıncaları taşımaktadır. Bunlar:

 yüksek imalat masrafı

 yüksek kayıplar (özellikle kısmi yüklerde)

 düşük tesir derecesi

 yüksek gürültü

 yüksek bakım ve onarım masrafları

Şekil 7.30. Şekil 7.29’da görülen hidrostatik konvertörün tahrik katarındaki yeri (IH 656 traktörü)

7.3.2.2. Güç Dallanması

Hidrolik yürütme tahriki mobil makinalarda maalesef tatmin edici bir tesir derecesi sağlayamamıştır. Bu nedenle son yıllarda kademeli hız kutusunun iyi tesir derecesini, kademesiz güç aktaran hidrolik tahrikin bazı iyi özelliklerini birleştiren bir çözüme, yani güç dallanmasına gidilmiştir.

Güç dallanması prensibinde motor gücü iki dala ayrılmaktadır. Gücün bir kısmı bir koldan mekanik, diğer koldan hidrolik aktarılmaktadır. Şekil 7.31’de güç dallanmasının prensibi şematik gösterilmiştir.

Hız kutusuna giren mekanik güç

1 1 lmek 2 M .n

P  

iki dala ayrılmaktadır.

a) Hidrolik aktarılan güç Q . p ) n n ( M 2

P_hid  _{1 1} ₂ 

dır. Bu güç hidrolik pompa ve hidrolik motor tarafından şu şekli dönüştürülmektedir:

2 1 2

hid 2 (M M ).n

P   

b) Hız kutusundan hiçbir değişikliğe uğramadan aktarılan güç

2 1 mek 2 M .n

P  

dır. Phid ve Pmek güçler hız kutusunun sonunda toplanmakta (bir dişli çifti üzerinden) yani,

2 2 2 2M .n P mek 

dır. Mekanik aktarılan gücün toplam aktarılan güçteki payında n1 – n2

devir sayısı farkının önemi vardır.

n2 devir sayısı sıfıra yaklaşıyorsa, hız kutusundan çıkan güç tamamen hidrolik aktarılmaktadır.

n2 devir sayısı n1 devir sayısına yaklaşıyorsa, bu kez güç tamamen mekanik aktarılmaktadır.

Şekil 7.31. Güç dallanması

Traktörlerde güç dallanmasının en başarılı örneği FENDT firmasınca yüksek güçlü traktörde (196 kW) ortaya konan ve Vario olarak adlandırılan mekanizmadır (Şekil 7.32).

Şekil 7.32. FENDT traktöründe güç dallanması.

Vario mekanizmasının ödevi, iletilecek gücü önce iki kola (hidrostatik ve mekanik) ayırmak ve sonra bunları bir toplama milinde kavuşturmaktır.

Vario mekanizmasının buna göre iki temel komponenti vardır. Mekanik ve hidrostatik kısımlar. Hidrostatik kısım bir adet eğik plakalı değişken debili aksiyal pistonlu pompa ile aynı mile oturtulmuş gene eğik plakalı iki adet hidrolik motordan oluşmaktadır. Hidrolik pompa ile motorlar hidrolik birbirine bağlanmışlar olup müşterek ayarlanabilmektedir.

Mekanik kısım ise bir planet dişli mekanizması ile bir dişli iletiminden ibarettir. Motor, planet mekanizmasının planet dişli taşıyıcısını tahrik

etmektedir. Çember dişli ve bunun hemen arkasında yer alan dişli kademesi üzerinden güç hidrostatik kısma gelmektedir. Hidrolik pompa mekanik gücü hidrolik güce dönüştürmektedir. Pompanın eğik plakasının eğim açısına bağlı olarak pompa yağı az veya çok miktarda motora sevk etmektedir. Buna uygun olarak hidrolik motorun ve nihayet toplama milinin devir sayısı değişmektedir. Arta kalan moment ise mekanik dişli mekanizması üzerinden aynı toplama miline iletilmektedir. Toplama milinde mekanik ve hidrostatik tahrik momentleri tekrar kavuşturulmakta ve buradan iki çalışma alanının (tarla ve taşıma işleri) birisi üzerinden arka aksa aktarılmaktadır.

Tarla kademesi 0-32 km/h ilerleme hız alanı sağlarken, taşıma kademesi 0-50 km/h kademesiz hız vermektedir. Traktör duruyorken pompanın eğik plakası hareket ettirilmediğinden pompa herhangi bir yağ sevk etmez. Buna karşın her iki motorun eğik plakası maksimum ayar konumunda (45^o) bulunduğundan pompa tarafında tahrik edilmezler.

Bunun sonucu toplama mili de bloke konumundadır ve traktörün ilerlemesi söz konusu değildir.

Traktörün kalkışı için pompanın eğik plakası bir kolla meyillendirilince pompa yağ sevk etmeye başlar, hidrolik motorlar tahrik edilir, toplama mili dönmeye başlayınca traktör harekete geçer. Bu durumda motor gücünün büyük bir kısmı hidrostatik kısım tarafından arkaya iletilmektedir. Pompa ve hidrolik motorlar hidrolik bağlantı içinde olduklarından müşterek ayarlanabilmektedirler, yani pompa 0^o= motorlar 45^o ve pompa 45^o= motorlar 0^o . Pompa maksimum ayar konumuna varmadan kısa bir süre önce motorların ayarlamaları başlamaktadır.

Traktör hızı arttıkça motor eğik plakalarının eğimi maksimumdan 0^o’ye kadar azalır. Bu durumda planet dişli mekanizması tüm motor gücünü aktarma görevini üstlenir.