Historia i rodzaje retardera hydraulicznego

Historia koncernu Voith sięga roku 1867 kiedy to, na bazie istniejącego od 1825 roku warsztatu ślusarskiego Johanna Matheusa Voitha, zarejsestrowana została firma J.M.Voith. Rozwijała się ona przez lata poszerzając zakres produkowanych wyrobów oraz tworząc nowe zakłady. 

Obecnie znana jest na rynku jako koncern Voith, posiadający zakłady produkcyjne za całym świecie, w których zatrudnia ponad 20 tysięcy pracowników. Składa się z kilku przedsiębiorstw:

- Voith Paper, jeden z największych producentów maszyny papierniczych na świecie. Co trzecia kartka papieru jest wyprodukowana na maszynie Voith;

- Voith Hydro zajmuje się produkcją turbin wodnych;

- Voith Turbo produkuje napędy dla przemysłu, pojazdów drogowych i szynowych.

Ponad 200 000 autobusów miejskich na całym świecie wyposażonych jest w automatyczną skrzynię biegów DIWA. Wyjątkowa zasada zewnętrznego rozdziału mocy sprawdziła się tu doskonale. Hydrodynamicznie retarder Voith zalicza się do najbardziej wydajnych systemów hamowania w autobusach i samochodach ciężarowych.

Najmłodszym produktem są sprężarki powietrza montowane w silnikach Daimler, MAN i Volvo.

Historia retardera (zwalniacza, hamulca długotrwałego działania) hydraulicznego zaczęła się w 1950 roku w Górach Skalistych w Stanach Zjednoczonych, gdzie 10 000-tonowe pociągi ciągnęły składy wagonów długie na 5 km. W celu poprawy wydajności transportu Voith skonstruował napęd lokomotywy o mocy 3000kW. Projekt ten szedł w parze z poszukiwaniem ekonomicznego układu hamulcowego na zjazdach o pochyleniu do 30%. Tak powstał pierwszy retarder hydrauliczny.

Zainicjowane przez Otto Kässbohrera (założyciela marki Setra) zmiany w rozwoju pojazdów drogowych nastąpiły pod koniec lat 60-tych. W 1968 roku Voith zabudował pierwszy retarder w autobusie Setra. W 1978  było w eksploatacji ponad 1200 autobusów turystycznych wyposażonych w retarder Voith. W latach 90. nastąpił rozwój retarderów na szeroką skalę.

Sercem retarder są dwa ułopatkowane koła, z których jeden stator jest nieruchomy (przymocowany na stałe do obudowy), a drugi rotor porusza się z prędkością zależną od obrotów wału przegubowego. Po uruchomieniu retardera ciecz robocza (olej, płyn chłodzący) zostaje wtłoczona do przestrzeni pomiędzy rotorem i statorem. Rotor rozpędza strugę cieczy, która zostaje wypchnięta i przechodzi na nieruchome łopatki statora. W statorze wyhamowuje, zmienia kierunek i ponownie wpływa na łopatki rotora przy jego wewnętrznej średnicy, powodując tym samym jego wyhamowanie i wyhamowanie wału przegubowego, z którym jest połączony. Energia potrzebna do rozpędzenia cieczy przeciwstawiona jest energii poruszającej pojazd. Energia kinetyczna pojazdu zamieniana jest w ciepło, które zostaje odebrane przez układ chłodzenia pojazdu.

Bazując na bogatym doświadczeniu Voith rozwinął program retarderów, który oferuje optymalne rozwiązania dla wszystkich znanych typów pojazdów użytkowych. Voith jest jedynym producentem zwalniaczy posiadającym w ofercie retardery offline oraz inline. Te drugie montowane są bezpośrednio na skrzyni biegów lub na wale przegubowym.

VR120 do pojazdów użytkowych

Zwalniacze offline są zintegrowane z przekładnią, a ich obroty są zwiększane w stosunku do obrotów wału przegubowego pojazdu poprzez parę kół zębatych. Retardery offline są kompaktowe i zapewniają wysoką wydajność hamowania nawet przy niskich prędkościach jazdy. Tak jak wszystkie retardery Voith, wykorzystują swój własny olej (niezależnie od oleju skrzyni biegów).

Schemat retardera offline


Retarder R115E zintegrowany ze skrzynią Daimler GO-210, 240
Retarder R115HV do ciężarówek Mercedes-Benz

Obecnie zwalniacze są zintegrowane z układami hamulcowymi pojazdu przez elektronikę pojazdu. Aktywacja zwalniacza następuje automatycznie za pomocą pedału hamulca nożnego lub poprzez dźwignię ręczną na kierownicy. Funkcja v-constant (tempomat zjazdowy) utrzymuje stałą prędkość pojazdu określoną przez kierowcę na zjeździe. Łącząc tą funkcję zwalniacza z tempomatem, otrzymujemy idealną kombinację.

Zwalniacze Voith Retarders charakteryzują się bardzo wysoką skutecznością hamowania, w szczególności kiedy są najbardziej potrzebne – przy dużych prędkościach (do 700 kW / 950 KM). Dzięki wysokim momentom hamowania i małej masie jednostkowej, przekształcają one ogromne ilość energii efektywnie.

W przypadku długich okresów użytkowania hamulce cierne osiągają temperatury do 1 000°C. W wyniku tego ich efekt hamowania spada, szybko mogą pojawić się pęknięcia na tarczy hamulcowej oraz zużycie klocków hamulcowych.

Retarder jest w stanie przejąć do 90% wszystkich hamowań. Dzięki temu hamulce zasadnicze pozostają zimne i gotowe do działania z pełną skutecznością, a kierowca może spokojnie skupić się na drodze. Dodatkowa wartość, obok bezpieczeństwa, to ochrona środowiska, bowiem mniej pyłu z klocków dostaje się do środowiska. Wykorzystując zwalniacz oszczędzamy klocki i tarcze, zmniejszając koszty eksploatacyjne.

W pojazdach ciężarowych hamulec silnikowy i zwalniacz Voith uzupełniają się wzajemnie idealnie, bo ich efekt hamowania się sumuje. Uzyskujemy wysoki moment hamujący zarówno przy niskich, jak i wysokich prędkościach pojazdu.

Przykład połączenie hamulca silnikowego i retarder w pojeździe Mercedes Actros 1848/1851. Wysoka moc hamowania w całym zakresie prędkości pojazdu.

W 2004 roku Voith wyprodukował pierwszy pierwotny (hamuje wał silnika) wodny retarder na świecie Aquatarder PWR (priminar water retarder) z przeznaczeniem do silników MAN. Urządzenie jest montowane bezpośrednio na silniku i pracuje wyłącznie z chłodziwem silnika. Ciepło hamowania wytwarzane podczas tego procesu jest odprowadzane bezpośrednio przez układ chłodzenia pojazdu bez konieczności stosowania dodatkowego wymiennika ciepła. Aquatarder PWR waży ok. 34 kg, a dzięki kompaktowej konstrukcji retardera przestrzeń montażowa wałów odbioru mocy lub elementów nadwozia pojazdu nie jest ograniczona.

Aquatarder montowany jest zarówno w pojazdach transportu dalekobieżnego, jak i w pojazdach budowlanych. Układ hamulcowy MAN PriTarder  to kombinacja hamulca silnikowego EVB i Voith Aquatardera. System ten umożliwia prawie stałą moc hamowania do 610 kW w całym zakresie prędkości pojazdu od 10 do 80km/h. Aquatarder PWR jest całkowicie bezobsługowy (nie ma konieczności wymiany oleju).

Wraz z wejściem normy emisji spalin Euro 6 na rynku pojawił się wtórny wodny retarder Voith SWR w pojazdach ciężarowych Merces-Benz oraz autobusach EvoBus. Ważący tylko 42 kg Aquatarder SWR jest optymalnie zintegrowany z pojazdem. W porównaniu do swojego poprzednika potrzebuje około 50 procent mniej miejsca na montaż.

Porównanie retardera SWR  z poprzednikiem pod względem gabarytów

Jak wszystkie nowoczesne zwalniacze wtórne, jest on montowany bezpośrednio na przekładni i działa na zasadzie hydrodynamicznej. Aquatarder nie wykorzystuje niczego poza wodą chłodzącą jako medium roboczego i dlatego jest bezobsługowy.

Retarder wodny SWR nie tylko zapewnia bezpieczną i efektywną ciągłą siłę hamowania, ale także utrzymuje temperaturę roboczą silnika spalinowego na stałym poziomie na długich spadkach. Retarder wodny podczas hamowania wspomaga pompę wodną poprzez wytworzenie własnego efektu pompowania. Płyn chłodzący posiada lepsze własności fizyczne od oleju, wyższą gęstość, wysoką właściwą pojemność cieplną, niższą i praktycznie niezależną od temperatury lepkość.

Zalety retarder wodnego to:

• Bezobsługowy zwalniacz, dzięki wyeliminowaniu specjalnego czynnika roboczego;
• Wyższa moc przy ciągłym hamowaniu oraz dostępność zwalniacza;
• Szybka amortyzacja;
• Wysoka wartość przy odsprzedaży pojazdu;
• Niższa masa – większa ładownośćl;
• Kompaktowa zabudowa;
• Atrakcyjna cena przy odsprzedaży pojazdu;
• 80% mniejsza emisja pyłu z klocków hamulcowych dzięki zmniejszeniu zużycia hamulców;
• Przyjazny dla środowiska naturalnego.