Ретардер. Что это такое, далеко не всем понятно только из названия. В переводе с английского этот термин буквально означает «замедлитель». Его применяют в различных областях науки и промышленности к устройствам, агрегатам или веществам, тормозящим динамику протекания какого-либо процесса. Применительно к сфере машиностроения ретардером называют устройство, которое устанавливается на транспортных средствах с целью замедления скорости их движения без участия или с частичным использованием основных тормозных систем.
Где пригодится замедлитель?
Потребность в использовании замедлителей обусловлена тем, что в условиях длительных нагрузок на основную тормозную систему надежность и эффективность последней значительно снижаются, что оказывает негативное влияние на безопасность. Как правило, это касается тяжелых грузовиков и автопоездов, которые движутся в условиях постоянных подъемов и спусков по горным дорогам.
Рассмотрим реальную ситуацию, которая помогает понять, для чего нужен ретардер. Двигаясь вниз по склону, водителю приходится постоянно притормаживать для поддержания постоянной скорости. Такая продолжительная нагрузка на фрикционную тормозную систему приводит к ее перегреву и преждевременному износу. В первом случае тратится драгоценное время рейса на то, чтобы дать остыть тормозным механизмам, во втором — увеличивается затратная часть на ремонт и техническое обслуживание автомобиля.
На необходимость поиска дополнительного источника замедления также повлиял тот факт, что с каждым годом грузоподъемность и скорость грузовых автомобилей увеличивались. К примеру, для остановки автопоезда со скорости 80 км/ч потребуется в 4 раза большее тормозное усилие, чем для его же остановки с 40 км/ч. Трудно не согласиться, что, имея в распоряжении и зная, как пользоваться ретардером, водитель чувствует себя гораздо увереннее и спокойнее.
Из истории ретардера
Наиболее значимым представителем в истории изобретения ретардера является немецкая компания Voith. Попытки применить идею замедлителя предпринимались компанией еще со второй четверти прошлого столетия, а свой первый заказ на разработку она получила в конце 50-х от крупного производителя железнодорожных локомотивов. После успешного завершения проекта в 1961 г. Voith создает отдельное свое подразделение, которое и по сей день специализируется исключительно на выпуске ретардеров.
Семь лет спустя Voith разрабатывает по заказу основателя компании Setra первые замедлители для колесных транспортных средств. Таким образом Setra стремилась существенно повысить уровень безопасности перевозки пассажиров своими автобусами. Новая разработка от Voith оправдала ожидания и начала завоевывать популярность среди прочих автопроизводителей. Уже к концу прошлого века водители большегрузных транспортных средств имели не только общее представление о том, что такое ретардер на грузовиках и автобусах, а еще и активно использовали агрегат в своей повседневной работе.
Многообразие замедлителей
К замедлителям можно отнести и торможение двигателем, и горный тормоз. Однако термин «ретардер» применяется чаще к отдельным агрегатам, которые устанавливаются на ведущие валы двигателя или трансмиссии. Различают несколько типов ретардеров. В зависимости от места установки они делятся на первичные и вторичные. Первичные расположены до КПП, а вторичные — после. У первичных ретардеров присутствует один существенный недостаток. В момент переключения передачи он не взаимодействует с трансмиссией, и тормозное усилие на колесах исчезает. По принципу работы ретардеры делятся на гидродинамические и электродинамические.
Гидродинамические ретардеры
Чаще других на большегрузных транспортных средствах можно встретить гидродинамический ретардер. Что это такое и как он работает, проще будет проще уяснить тем, кто знаком с устройством АКПП. В основе работы гидродинамического ретардера лежит принцип гидромуфты. Конструктивно агрегат состоит из двух колес с гребными лопастями, расположенными в общем корпусе друг перед другом. Одно из колес жестко закреплено внутри, а второе, которое сопряжено с валом транспортного средства, имеет возможность вращаться.
В момент включения ретардера пространство между лопастями заполняется жидкостью. Центробежная сила, возникающая при вращении ротора, стремится вытеснить ее наружу, в то время как крыльчатка статора препятствует этому процессу и оказывает ответное замедляющее воздействие. В выключенном состоянии, когда жидкости в корпусе замедлителя нет, лопасти вращаются свободно и практически не взаимодействуют.
В большинстве случаев в качестве рабочей жидкости используют масло. В некоторых агрегатах снабжение маслом является автономным, а в некоторых — сопряжено с системой смазки трансмиссии. В процессе работы ретардера выделяется значительное количество тепла. Согласно закону сохранения энергии, тяговый момент, который поглощает тормоз-замедлитель, преобразуется в тепло, что повышает температуру рабочей жидкости. Поэтому для эффективного теплообмена ретардер подключают к контуру основной системы охлаждения двигателя.
Электродинамический ретардер. Что это такое?
По схожему принципу работает и электродинамический ретардер. Что это такое и каким образом он справляется со своей задачей, можно понять, обратившись к законам электродинамики. В устройстве также есть ротор и статор, а тормозной момент создается в результате их взаимодействия. Вот только роль жидкости в электродинамических замедлителях играет магнитное поле. После включения ретардера ток от аккумулятора поступает на электрические обмотки статора, образуя магнитное поле, в котором вращается ротор. Возникающие вихревые токи создают поля, противоположные тем, что генерирует статор, и ротор приобретает замедляющий момент.
Как и в гидродинамических замедлителях, в процессе работы выделяется значительное количество тепла. Перегрев в подобных агрегатах приводит к снижению эффективности и полному выходу его из строя. Использование жидкостного охлаждения в электродинамических ретардерах по очевидным причинам является затруднительным. Поэтому конструкция устройства включает ряд элементов, выполняющих функцию защиты от перегрева. На колесе ротора расположены лопасти, которые при вращении создают воздушный поток, рассеивающий выделяемое тепло. Также электродинамические ретардеры снабжены системой ограничения подачи тока в случае перегрева.
Интардер и акватардер
Перечисленные выше разновидности замедлителей являются базовыми. На их основе конструкторы создают новые типы ретардеров, которые скорее можно назвать усовершенствованными классическими моделями. Компания ZF, лидер европейского рынка производства деталей и частей трансмиссий, к примеру, встроила тормоз-замедлитель внутрь КПП и назвала этот узел интардером.
Немецкий Voith, в свою очередь, экспериментирует с расположением ретардера на транспортном средстве и составом рабочей жидкости. Одна из разработок — акватардер — замедлитель, который устанавливается в передней части двигателя и использует тосол в качестве рабочей жидкости. Такой ретардер, принцип работы которого не отличается от любого другого гидродинамического устройства, уже не нуждается в принудительном охлаждении, что заметно упрощает его конструкцию и уменьшает снаряженную массу.