МАСЛЯНЫЙ «РУБЕЖ»
Сравнительно небольшая собственная масса и оптимальное торможение независимо от выбранной передачи — вот далеко не полный перечень преимуществ гидравлических ретардеров. Было время, когда многие перевозчики, пригнавшие подержанный грузовик из-за рубежа, стремились при первой же возможности избавиться от вспомогательного тормоза, размещенного на коробке передач, объясняя это желанием снизить массу автомобиля и упростить конструкцию трансмиссии. Сегодня ситуация выглядит иначе, на первый план выходит экономический фактор. Уже ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что тормоз-замедлитель не только улучшает динамику торможения (особенно на затяжных спусках), но и заметно уменьшает износ рабочих тормозов (как утверждают специалисты, в некоторых случаях в пять раз!).
Рынок гидроретардеров в России уверенно набирает обороты. Лишним подтверждением этому служит инициатива Тутаевского завода (ОАО «ТМЗ»).
В прошлом году этот производитель представил широкому кругу специалистов 14-ступенчатую КПП с ретардером (зарубежного производства), изготовленную по заказу Минского автозавода.
И все же не стоит списывать со счетов тот факт, что современные гидравлические ретардеры являются достаточно сложными автокомпонентами. О чем нужно помнить, чтобы избежать неприятных сюрпризов?
В отличие от моторного тормоза, о котором мы рассказывали ранее (см «Автотрак» №1/2012), гидравлический ретардер позволяет получать постоянный тормозной момент в пределах широкого диапазона частот вращения карданного вала, за исключением самых низких оборотов, на которых эффективность торможения резко уменьшается. Эти свойства, собственно, и обуславливают использование гидравлических ретардеров на скоростных транспортных средствах — грузовиках и автобусах.
Конструктивно ретардеры схожи с гидротрансформатором, используемым в автоматической коробке передач. Две основных детали — статор и ротор — располагаются (как правило, соосно) в общей емкости, заполненной маслом, в непосредственной близости друг от друга. Ротор непосредственно связан с ведущими (вращающимися) элементами трансмиссии, в то время как статор жестко прикреплен к корпусу. 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 и отдает накопленное тепло в систему охлаждения ретардера, которая, в свою очередь, является частью основного контура системы охлаждения двигателя. К слову, именно ее возможности и ограничивают величину тормозного момента ретардера. Эффективностью торможения управляет по сигналу от включающего устройства электронный клапанный блок, контролирующий количество жидкости в замкнутом объеме. Датчики температуры масла и охлаждающей жидкости позволяют водителю следить за состоянием ретардера и не допустить выхода его из строя.
В зависимости от способа передачи тормозного момента в силовую линию принято различать два типа ретардеров: первый располагается непосредственно в линии привода (соединен с карданным валом), а второй — вне линии привода (связан с коробкой передач). Наибольшее распространение получили ретардеры вне линии привода. Интегрированный в КПП агрегат соединяется с вторичным валом не напрямую, а через повышающую передачу, что позволяет улучшить величину тормозного момента на малых скоростях. Эти ретардеры очень компактны и имеют даже при небольшой скорости движения высокую степень эффекта торможения.
Если говорить о конкретных моделях, то, прежде всего, следует упомянуть немецкую компанию Voith, которая по праву считается крупнейшим мировым производителем гидравлических замедлителей для тяжелых магистральных грузовиков и автобусов. Сегодня Voith имеет в своей обойме восемь моделей интегрированных ретардеров. Самый легкий из них — VR3250 предлагается в двух модификациях — для автомобилей Volvo и Renault. Имея сухую массу около 59 кг, VR3250 способен выдать тормозной момент 3250 Нм при частоте вращения карданного вала 2500 об/мин. Ну а самый тяжелый — VR115 Е (для автобусов Mercedes-Benz) при сухой массе 105 кг выдает 3750 Нм при частоте вращения карданного вала 2400 об/мин. Пять ступеней торможения обеспечивают точную дозировку тормозного усилия, при этом существует возможность управления через функцию круиз-контроль, что особенно ценно при езде по горным серпантинам. Примечательна общая конструктивная особенность всех ретардеров Voith — их маслосистема независима от системы смазки КПП. Автономный маслобак позволяет использовать более дешевое масло и не влияет на срок замены масла в КПП.
Интегрированные ретардеры выпускает и компания ZF. Более того, этот именитый производитель ввел для своих гидродинамических замедлителей специальное маркетинговое название — интардер. Современное поколение интардеров ZF работает с механическими синхронизированными механическими коробками ZF и с автоматическими трансмиссиями, такими как: AS Tronic, MAN TipMatic и др. По техническим характеристикам интардеры ZF схожи с ретардерами Voith. Есть у них, пожалуй, лишь одно принципиальное отличие, а именно — использование в качестве рабочей среды масла КПП. Что это дает? Во-первых, снижение массы, обусловленное отсутствием необходимости в дополнительной емкости для рабочей жидкости. Во-вторых — интардер ZF может выполнять функцию обогрева и охлаждения коробки передач. Например, после пуска двигателя он позволяет быстрее довести температуру трансмиссионного масла до рабочего значения и тем самым скорее достичь оптимального температурного режима с точки зрения расхода топлива. Но есть и обратная сторона медали, которую также не стоит списывать со счетов. Дело в том, что использование в качестве рабочей среды масла КПП приводит к более частой замене трансмиссионного масла и отсечке тормозного момента (автоматическое выключение ретардера) при его нагреве более 80-85 градусов — иначе КПП заклинит.
Теперь несколько слов о ретардерах, встраиваемых в линию привода. Этот тип гидродинамических замедлителей устанавливается непосредственно на КПП или встраивается в силовую линию в разрыв карданного вала. Такой тип монтажа, как правило, предусматривает укорачивание карданного вала, но отсутствие промежуточного звена (зубчатой передачи) делает конструкцию проще и легче, при этом высокий эффект торможения достигается во всем диапазоне скоростей, а пик тормозной мощности приходится на более высокую частоту вращения карданного вала. Например, ретардер Voith VR 123+ имеет сухую массу около 58 кг и выдает максимальный тормозной момент 2000 Нм при 3600 об/мин.
Всем перечисленным современный мир автомобильных ретардеров не ограничивается. Если говорить о последних новациях в этой области, то следует упомянуть компактный водный ретардер Voith Aquatarder SWR, использующий в качестве рабочей среды антифриз системы охлаждения двигателя. Новинка относится к группе ретардеров вне линии привода, но в отличие от обычных гидромеханических замедлителей не требует наличия водомасляного теплообменника. Из этого следует сразу несколько преимуществ. Прежде всего, значительно сокращается число входящих в ретардер компонентов и, как следствие, снижается масса всего узла (примерно на 35 кг в сравнении с масляным VR 115 HV). Помимо этого, конструкция водного замедлителя получается более компактной (требуемое монтажное пространство уменьшается на 50%). Наконец, отсутствие промежуточных звеньев в гидравлическом контуре дает возможность увеличить скорость потока рабочей жидкости. За счет непосредственной интеграции в систему охлаждения Aquatarder SWR поддерживает своим помповым действием водяной насос транспортного средства и производит вместе с тем более высокую (вплоть до 30%) продолжительную тормозную мощность. А поскольку эффективность любого гидродинамического ретардера во многом зависит от температурных свойств системы охлаждения двигателя, то новинка имеет все предпосылки заменить масляных предшественников в ближайшем будущем.
Следует отметить, что к работе по созданию водяного ретардера компания Voith Turbo приступила более 10 лет назад. В 2003 году грузовики MAN получили первичный акватардер WR 190, расположенный на двигателе и конструктивно объединенный с насосом охлаждающей жидкости. Однако впоследствии опция водяной помпы не прижилась и сейчас акватардер размещается на двигателе отдельно от штатного насоса охлаждающей жидкости.
Принцип работы акватардера достаточно прост: при разгоне машины ротор бесцельно гоняет воздух внутри замкнутого объема, а вот для торможения — в пустующий объем подается жидкость из системы охлаждения. Образно говоря, получается этакая «буря в стакане»: чем больше жидкости в зоне вращения ротора, тем сильнее тормозной момент. При этом вторичный водяной ретардер оказывает определенное влияние на поток охлаждающей жидкости в контурах системы охлаждения, а это требует особого внимания конструкторов на стадии адаптации замедлителя к конкретной модели грузовика или автобуса.
Добавим, что по информации производителя Aquatarder SWR может агрегатироваться как с обычной механической КП, так и с автоматизированной трансмиссией. По присоединительным размерам вторичный акватардер взаимозаменяем с некоторыми масляными ретардерами Voith, но замена обычного ретардера на SWR на вторичном рынке невозможна.
