Jak działają koła w wywrotce: Przeniesienie napędu i mechanizmy różnicowe

Zrozumienie, jak działają koła w wywrotce, jest kluczowe dla efektywności i bezpieczeństwa tych specjalistycznych maszyn. W poniższym artykule dowiesz się więcej na temat rozdziału napędu na poszczególne osie oraz koła w autach ciężarowych, w tym wywrotkach.

Wywrotka to specjalistyczna maszyna, którą można rozładować bez użycia dodatkowego sprzętu. W tym celu korpus urządzenia zostaje mechanicznie przechylany za pomocą mechanizmów hydraulicznych. Służą one do przewozu ładunków masowych i drobnicowych, znajdując zastosowanie w rolnictwie, zakładach użyteczności publicznej (np. do usuwania śniegu i gruzu) oraz, przede wszystkim, w budownictwie. Wywrotki dostępne są w konstrukcjach dwu-, trzy- oraz czteroosiowych.

Rodzaje i konfiguracje przeniesienia napędu w ciężarówkach

Liczba osi ciężarówki determinuje, jaki napęd może występować w danej maszynie. Wywrotki czteroosiowe charakteryzują się najwięcej zaletami, ponieważ mogą one posiadać napęd na wszystkie koła, co jest kluczowe dla pracy w trudnym terenie.

Konfiguracje osi napędowych w wywrotkach

W ciężarówkach stosuje się różne konfiguracje napędu, dostosowane do specyficznych wymagań transportowych i terenowych:

• W ciężarówkach dwuosiowych możliwy jest napęd tylko tylnej osi (4x2) lub napęd obu osi (4x4). Napęd 4x4 może być realizowany przez manualne dołączanie osi przedniej lub przez centralny mechanizm różnicowy.
• W ciężarówkach trzyosiowych możliwy jest napęd tylko jednej z tylnych osi (6x2), napęd obu tylnych osi (6x4) lub napęd wszystkich osi (6x6). Napęd 6x6 może być aktywowany przez manualne dołączanie osi przedniej lub realizowany stale przez centralny mechanizm różnicowy.
• W ciężarówkach czteroosiowych możliwy jest napęd tylko jednej z tylnych osi (8x2), napęd obu tylnych osi (8x4), napęd trzech osi (8x6) lub napęd wszystkich osi (8x8). W przypadku napędu 8x6 występują dwa warianty - z napędzaną pierwszą przednią osią oraz z napędzaną drugą przednią osią. Napęd 8x6 i 8x8 może być aktywowany przez manualne dołączanie osi przedniej/przednich lub realizowany stale przez centralny mechanizm różnicowy.

Układy rozdziału napędu: Równoległe

Układy rozdziału napędu w pojazdach trzy- i więcej osiowych o co najmniej dwóch osiach napędzanych można podzielić na równoległe i szeregowe. Układy równoległe charakteryzują się tym, że do każdej osi napędowej moment napędowy dostarczany jest poprzez wał napędowy wychodzący ze skrzyni rozdzielczej. Było to rozwiązanie stosowane w starszych samochodach ciężarowo-terenowych oraz w pojazdach wojskowych (np. Studebacker US6, Praga V3S, STAR 660, STAR 266). Problem w tym rozwiązaniu stanowi brak mechanizmu różnicowego pomiędzy osiami podwójnymi, co jest odczuwalne przy jazdach na asfalcie.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Układy rozdziału napędu: Szeregowe

Układy szeregowe charakteryzują się tym, że dla osi środkowej/ych (w trzyosiowym chodzi o oś drugą, a w czteroosiowych o oś drugą i trzecią) moment napędowy dostarczany jest poprzez wał/wały napędowe wychodzące ze skrzyni rozdzielczej. Dla skrajnej/skrajnych osi napędowych (w trzyosiowym o oś ostatnią - trzecią, a w czteroosiowych o oś pierwszą i czwartą) moment napędowy dostarczany jest z osi środkowej/ych. Dystrybucja momentu napędowego pomiędzy osiami podwójnymi może odbywać się przez międzyosiowy mechanizm różnicowy wyposażony w blokadę. To rozwiązanie jest obecnie najbardziej rozpowszechnione zarówno w samochodach budowlanych, jak i ciężarowo-terenowych, pozwalając na zastosowanie tej samej skrzyni rozdzielczo-redukcyjnej w różnych konfiguracjach napędu (np.: 4x4, 6x6, 8x6, 8x8, 10x10, 12x12).

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Podział napędów 4x4 ze względu na rozdział w skrzyni rozdzielczej

Napęd dołączany

W przypadku napędu dołączanego, kierowca manualnie aktywuje napęd na przednią oś, kiedy jest to potrzebne, na przykład w trudnym terenie. Na drogach asfaltowych napęd jest zwykle realizowany tylko przez tylną oś.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Napęd stały i proporcje napędu pomiędzy osie

Napęd stały z centralnym mechanizmem różnicowym zapewnia ciągły rozdział mocy na wszystkie koła. W przypadku jazdy terenowej w trudnych warunkach, zablokowanie centralnego mechanizmu różnicowego zrównuje skuteczność z manualnie dołączanym napędem przedniej osi. Różnica występuje w warunkach jazdy asfaltowej oraz w terenie, gdzie blokada nie jest potrzebna, gdyż napęd 4x4 jest realizowany na wszystkie koła, w przeciwieństwie do napędu dołączanego, gdzie moc przekazywana jest tylko na tylną oś.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

W przypadku samochodów ciężarowych budowlanych i ciężarowo-terenowych ze stałym napędem wszystkich kół, realizowanym przez centralny mechanizm różnicowy, bardzo istotną kwestią dla trakcyjności i stabilności pojazdu jest uwzględnienie rozkładu masy pojazdu pomiędzy osie (z uwzględnieniem pełnego załadunku oraz liczby kół, które mają przenosić napęd i naciski). Proporcje napędu powinny być zbliżone do rozkładu DMC (Dopuszczalnej Masie Całkowitej) pomiędzy osie.

Samochody ciężarowe budowlane i ciężarowo-terenowe o tej samej konfiguracji napędu mają inne DMC, co skutkuje innym rozkładem DMC pomiędzy przodem i tyłem. W samochodach ciężarowo-terenowych nośność wszystkich osi jest taka sama, a w samochodach budowlanych osie tylne mają podwójne koła i większą nośność niż osie przednie. Dlatego proporcje napędu w tych typach pojazdów znacznie się różnią dla poszczególnych konfiguracji.

Porównanie napędu dołączanego i stałego

Wybór odpowiedniego typu napędu zależy od warunków eksploatacji pojazdu.

• Napęd z manualnie dołączaną osią przednią warto wybrać, gdy samochód rzadko jeździ w warunkach wymagających napędu wszystkich kół. Jest to również przydatne, gdy auto cały czas jeździ w bardzo trudnych warunkach, co przy napędzie stałym przez centralny mechanizm różnicowy wymagałoby zastosowania blokady. Gdy napęd przedniej osi nie jest dołączony, samochód ma mniejszą trakcję i stabilność na nawierzchniach śliskich (np. błoto, glina, śnieg, lód).
• Napęd stały jest zalecany, gdy samochód jeździ w warunkach wymagających napędu wszystkich kół, ale nie są to aż tak trudne warunki, aby załączenie blokady centralnego mechanizmu różnicowego było konieczne. Napęd stały zapewnia wtedy nie tylko większą trakcję w terenie, ale także dużą stabilność (np. pojazd nie zsuwa się na nachylonych nawierzchniach) i pełną kierowalność. Załączenie blokady centralnego mechanizmu różnicowego ogranicza stabilność i kierowalność, choć nie zmniejsza trakcji.

Napęd dołączany hydraulicznie

Systemy takie jak HydroDrive firmy MAN czy HAD (Hydraulic Auxiliary Drive) firmy Mercedes opierają się na napędzaniu osi przedniej lub/i wleczonej za pośrednictwem oleju hydraulicznego. Przy hydraulicznym napędzaniu kół danej osi niepotrzebna jest skrzynia rozdzielczo-redukcyjna, wał napędowy, półosie czy mechanizm różnicowy. Wpływa to na obniżenie masy pojazdu o około 400 kg oraz spadek zużycia paliwa dzięki redukcji mas wirujących. To rozwiązanie, w przeciwieństwie do klasycznych, nie powoduje zmiany wysokości podwozia, gdyż nie wymaga dodatkowego miejsca. Może być stosowane nawet w niskopodwoziowych ciągnikach siodłowych. Należy jednak zaznaczyć, że skutecznością napędu (trakcją) nie dorównuje ono napędom mechanicznym, dlatego nie nadaje się do zastosowań w bardzo trudnym terenie. Jest idealne dla ciężarówek drogowych poruszających się po nawierzchniach zimowych czy samochodów budowlanych jeżdżących po drogach utwardzonych.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Blokady mechanizmów różnicowych

Blokady wzdłużnych (międzyosiowych) mechanizmów różnicowych

Ilość blokad wzdłużnych mechanizmów różnicowych zależy od ich liczby, a ta z kolei od liczby osi, rodzaju napędu oraz liczby osi napędzanych. Dla napędu stałego 4x4 występuje tylko jedna blokada wzdłużnego (centralnego) mechanizmu różnicowego, natomiast dla napędu 4x4 manualnie dołączającego przednią oś nie ma żadnej blokady mechanizmu różnicowego, ponieważ nie ma ani jednego wzdłużnego mechanizmu różnicowego.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Dla powyższego schematu napędu 6x6 występują dwie blokady wzdłużnych mechanizmów różnicowych: blokada centralnego mechanizmu różnicowego (znajdująca się w skrzyni rozdzielczej ze stałym napędem) oraz blokada międzyosiowego tylnego mechanizmu różnicowego (znajdująca się w środkowej osi). W środkowej osi znajdują się dwa mechanizmy różnicowe: jeden wzdłużny rozdzielający napęd pomiędzy tylne osie i jeden poprzeczny rozdzielający napęd pomiędzy koła środkowej osi.

Oznaczenia dla schematu:

• SK/TR - skrzynia rozdzielcza (skrzynia transferowa)
• PD - przedni dyferencjał
• TD - tylny dyferencjał
• kolorem czerwonym oznaczono bezpośredni przekaz mocy
• kolorem niebieskim oznaczono balansowany przekaz mocy (rzeczywista moc może być równa lub mniejsza bezpośrednio przekazywanej)
• kolorem szarym oznaczono przekaz mocy, który może być włączony przez kierowcę
• <- - oznacza stały (linia ciągła) lub czasowy (linia przerywana) przekaz mocy w jedną stronę
• <--> - oznacza zmienny (balansowany) przekaz mocy w obie strony

Dla powyższego schematu napędu 8x8 występują trzy blokady wzdłużnych mechanizmów różnicowych: blokada centralnego mechanizmu różnicowego (znajdująca się w skrzyni rozdzielczej), blokada międzyosiowego tylnego mechanizmu różnicowego (znajdująca się w trzeciej osi) oraz blokada międzyosiowego przedniego mechanizmu różnicowego (znajdująca się w drugiej osi). W trzeciej osi znajdują się dwa mechanizmy różnicowe: jeden wzdłużny rozdzielający napęd pomiędzy tylne osie i jeden poprzeczny rozdzielający napęd pomiędzy koła trzeciej osi. W drugiej osi znajdują się również dwa mechanizmy różnicowe: jeden wzdłużny rozdzielający napęd pomiędzy przednie osie i jeden poprzeczny rozdzielający napęd pomiędzy koła drugiej osi.

Blokady poprzecznych (osiowych) mechanizmów różnicowych

Ilość poprzecznych (osiowych) blokad mechanizmów różnicowych jest zależna od ilości osi napędzanych. Dla napędu 4x2 występuje jedna oś napędzana i jeden mechanizm różnicowy, który w samochodach drogowych może opcjonalnie posiadać blokadę mechanizmu różnicowego, a w samochodach budowlanych ma ją obligatoryjnie. Dla napędu 4x4 liczba blokad będzie zależała od konkretnej konfiguracji układu napędowego, ale zawsze odpowiada liczbie napędzanych osi.

tags: #tocza #sie #kola #wywrotka