Гидродинамические ретардеры Voith

Компания Voith конструирует и строит гидроагрегаты с 1870 г., и в первую очередь для электростанций. Каких только гидротурбин и механических редукторов конструкторы фирмы не создали за 13 десятилетий! Высшее достижение в этой области – оснащение гидромашинами самой крупной в мире гидроэлектростанции в Итайпу, обладающей мощностью 13,2 тыс. МВт.

Накопив солидный опыт в создании гидротрансформаторов и гидромуфт, специалисты фирмы уже в 20-е годы прошлого века попытались применить их на наземном транспорте: железнодорожном и автомобильном. В конце 50-х к ним обратилась компания Krauss-Maffei с просьбой оснастить гидравлическими замедлителями несколько локомотивов мощностью до 4 000 л.с., которые она должна была поставить для железных дорог ряда стран. Эти локомотивы обязаны были работать «в связке» по трое и тянуть за собой грузовой железнодорожный состав полной массой более 10 тыс. т. При этом, по мнению экспертов, износ колодок обычных тормозов должен был превысить всякие нормы.

Используя принцип гидромуфты, конструкторы Voith создали свой первый тормоз-замедлитель, или ретардер, сокративший износ тормозных колодок этих локомотивов на 30%. Примечательно, что этот тормоз мог работать в течение неограниченного времени без потери эффективности. Первый агрегат был создан в 1961 г., и в тот же год, учитывая перспективность нового направления в бизнесе, руководство фирмы санкционировало открытие нового специализированного отделения Voith Retarder – ныне лидера в производстве тормозов-замедлителей для тяжелых магистральных грузовиков и автобусов.

В 1968 г. увидела свет первая серия ретардеров Voith В180/В190 для автобусов. Первой компанией, заинтересовавшейся новыми устройствами для повышения безопасности своей продукции, стала Setra во главе с ее основателем Отто Кэссборером. В 1978 г. было изготовлено 1 200 ретардеров для колесных транспортных средств. С 1987 г. эти эффективные устройства начали устанавливать по заказу и на среднетоннажные грузовики, а через два года увидел свет первый ретардер, органично встроенный в коробку передач грузовика.

С каждым годом рос интерес к ретардерам у производителей автомобильной техники. В1994-м компания Voith Retarder торжественно отметила выпуск 100-тысячного агрегата, а уже через три года торжества пришлось повторить в связи с поставкой 150-тысячного ретардера. Сегодня продукцию фирмы, система управления качеством на которой имеет сертификат DIN ISO 9001, можно встретить на грузовиках IVECO, Mercedes-Benz, Volvo, Renault V.I., MAN, Scania, Praha, Hino, DAF, ЗИЛ, ERF, International и др. Среди автобусных компаний потребителями ретардеров Voith являются Neoplan, Van Hool, Bova, Jonckheere, Karosa, Ikarus и др. Тысячи ретардеров Voith работают в России.

Что же дает применение ретардера на автомобиле?

В течение последних десятилетий в международных автоперевозках росла полная масса автопоездов и повышалась средняя скорость их движения, что достигалось увеличением мощности устанавливаемых на тягачи двигателей. Соответственно ужесточались требования к тормозной динамике участвующих в них автопоездов, что не могло не отразиться на конструкции узлов самой тормозной системы. Ведь кинетическая энергия автопоезда, двигающегося со скоростью 80 км/ч, в 4 раза больше кинетической энергии автопоезда, перемещающегося со скоростью 40 км/ч!

В 1960 г. среднестатистический автопоезд имел полную массу 38 т и тягач мощностью 240 л.с. Он развивал среднюю скорость 40 – 45 км/ч. В 1996 г. 44-тонный среднестатистический автопоезд имел на европейских магистралях среднюю скорость 60 км/ч, для этого потребовалось установить на его тягач дизель мощностью до 500 л.с. В тормозной системе последнего тягача естественно должны были появиться совершенно новые узлы, обеспечивающие безопасность его движения. Ведь коэффициент трения между тормозными накладками и диском (в случае дисковых тормозов) сильно зависит от времени торможения, а точнее от температуры трущихся поверхностей. Перегруженные рабочие тормозные механизмы быстро изнашиваются, негативно влияя на стоимость перевозок, а главное, заставляют водителей снижать скорость движения или даже останавливаться для того, чтобы температурный режим тормозов вернулся к норме.

Ретардеры, содержащие внутри своего корпуса гидромуфту, способны развить тормозной момент до 1 000 Нм при собственной массе всего 65 кг. В них кинетическая энергия автопоезда достаточно быстро преобразуется в тепловую и рассеивается в окружающую среду через охлаждающую жидкость. Благодаря ретардеру износ тормозных накладок замедляется. Как показала практика, наиболее эффективно одновременное включение моторного тормоза дизеля (заслонка на выпускном тракте) и ретардера. С точки зрения безопасности особенно важно, что работа ретардера совершенно не зависит от работы механизма сцепления и коробки передач.

Применение ретардеров увеличивает среднюю скорость движения автопоездов, повышает эффективность их работы и увеличивает долговечность тормозных накладок. Интервалы между техническим обслуживанием тормозной системы возрастают в 8(!) раз. Использование ретардеров благоприятно отражается на состоянии нервной системы водителей автопоездов. Они ведут тягачи более уверенно, на увеличенных средних скоростях, чувствуя возросший уровень активной безопасности.

Конструктивно ретардеры очень просты. Две турбины – статор и ротор – располагаются (как правило, соосно) в общей емкости, заполненной маслом, в непосредственной близости друг от друга. Ротор кинематически связан с ведущими (вращающимися) элементами трансмиссии, в то время как статор жестко соединен с корпусом. Лопатки вращающегося ротора заставляют масло двигаться вместе с ними, однако такому движению препятствуют неподвижные лопатки статора.

Поскольку жидкость обладает вязкостью, она, совершая круговое движение среди подвижных и неподвижных лопаток, создает солидный тормозной момент на валу ротора. При этом масло разогревается. Оно отдает накопленное тепло в специальной системе охлаждения ретардера, включенной в систему охлаждения дизеля. Именно ее возможности и ограничивают величину тормозного момента ретардера.

В стандартной версии водитель включает ретардер поворотом рычажка на рулевой колонке, который имеет несколько положений: 0 (выключение), 1 (торможение автопоезда при спуске его с холма и движении с постоянной скоростью) и далее 2...5, при которых регулируется степень торможения автопоезда. По желанию заказчика возможно включение ретардера нажатием на педаль тормоза до упора. Эффективностью торможения управляет по сигналу от включающего устройства электронный клапанный блок, контролирующий давление и количество жидкости в гидравлической системе агрегата. Датчики температуры масла и охлаждающей жидкости позволяют водителю следить за состоянием ретардера и не допустить его выхода из строя.

Voith выпускает широкую гамму ретардеров для самых разных транспортных средств. Завоевав лидерство в этом секторе рынка, фирма удерживает его в течение многих лет.