Απαραίτητο μηχανικό εξάρτημα για όλα τα οχήματα που δουλεύουν στον κατασκευαστικό τομέα είναι ο δυναμολήπτης, ένα δεύτερο μικρό σύστημα μετάδοσης της ισχύος από το κύριο σύστημα μετάδοσης που είναι το κιβώτιο, με σκοπό να μας δώσει ισχύ για άλλες έξτρα λειτουργίες που μπορεί να εκτελέσει το όχημα ανάλογα με την υπερκατασκευή και την αποστολή του.
Λέγονται δυναμολήπτες ή PTO από τα αρχικά των λέξεων Power Take Off, αν και η συνηθέστερη ονομασία στη γλώσσα των συνεργείων και των αυτοκινητιστών είναι «σασμανάκια» και πολύ σωστά αφού πρόκειται για ένα μικρό δεύτερο σασμάν. Με την ονομασία αυτή, οι αυτοκινητιστές αναφέρονται στο PTO που παίρνει κίνηση από το κιβώτιο των ταχυτήτων και εδώ πρέπει να διευκρινίσουμε ότι οι δυναμολήπτες ανάλογα με τις απαιτήσεις των διαφόρων υπερκατασκευών (μπετονιέρες, ανατρεπόμενες κιβωτάμαξες, απορριμματοφόρα, γερανοί, αντλίες μπετού, πυροσβεστικές αντλίες κ.α.) παίρνουν κίνηση είτε από την έξοδο του κιβωτίου, είτε απευθείας από τον κινητήρα.
Η σημασία των καλών συστημάτων μετάδοσης
Το έργο των μηχανισμών μετάδοσης είναι η μηχανική διαχείριση της ροπής του κινητήρα και η παροχή κατάλληλου ρυθμού περιστροφής μέσω έξυπνα διατεταγμένων γραναζιών υποβιβασμού και κατά συνέπεια πολλαπλασιασμού της ισχύος. Οι στροφές του κινητήρα (σ.α.λ.) μεταφράζονται σε ισχύ (ροπή) στους κινητήριους τροχούς. Έτσι είναι δυνατή η εκκίνηση των βαρέων φορτηγών από στάση και η ανάπτυξη ταχυτήτων στον αυτοκινητόδρομο (σε μερικές περιπτώσεις ακόμα κι αν αυτός είναι ανηφορικός), κρατώντας παράλληλα τον κινητήρα σε λογικούς ρυθμούς στροφών ανά λεπτό.
Η ισχύς του δυναμολήπτη (PTO) είναι επίσης απαραίτητη για τη λειτουργία του πρόσθετου εξοπλισμού του φορτηγού. Το δυναμολήπτη μπορούμε να τον θεωρήσουμε σαν ένα κιβώτιο ταχυτήτων με μία μόνο ταχύτητα, ή ένα μικρό σύστημα μετάδοσης το οποίο κινείται από την κύρια μετάδοση.
Αν η υπερκατασκευή του φορτηγού έχει υψηλές απαιτήσεις ισχύος, τότε και ο δυναμολήπτης θα πρέπει να ανταποκρίνεται με επάρκεια ισχύος. Αυτό σημαίνει ότι ο υποψήφιος ιδιοκτήτης του φορτηγού, γνωρίζοντας τις πραγματικές ανάγκες του εξοπλισμού που πρόκειται να λειτουργήσει, θα πρέπει να επιλέξει και την ισχύ του PTO. Ομοίως, θα πρέπει να γνωρίζει ότι οι διαστάσεις και το βάρος του εξοπλισμού θα έχουν επίπτωση στις τυπικές προδιαγραφές του οχήματος όπως είναι το ωφέλιμο φορτίο ανά άξονα, η ικανότητα των ελαστικών και οι αποστάσεις καμπίνας – αξόνων του πλαισίου.
Το «βασικό» (κανονικό) κιβώτιο ταχυτήτων ενός οχήματος, καλείται να μεταδόσει την κίνηση και ενδεχομένως θα συμβάλλει και στην οικονομική λειτουργία του, ωστόσο ο παρελκόμενος εξοπλισμός της υπερκατασκευής απαιτεί ένα κιβώτιο ταχυτήτων το οποίο θα παράσχει επαρκή ισχύ και για το δυναμολήπτη δεδομένου ότι από μόνος του ο δυναμολήπτης δεν παράγει ισχύ, αλλά τη λαμβάνει από το κύριο κιβώτιο για να τη μεταδώσει στον εξοπλισμό της υπερκατασκευής. Η απόδοση του PTO, με μια πρώτη σκέψη, φαίνεται ότι είναι εξασφαλισμένη, όχι όμως και η προβλεπόμενη, γιατί τα υψηλά φορτία ροπής ενδέχεται να προκαλέσουν κάποια ζημιά πολύ σύντομα – βασική λοιπόν προϋπόθεση είναι η σωστή επιλογή τόσο του κιβωτίου ταχυτήτων, όσο και του PTO.
Η κατανάλωση καυσίμου, τα διαστήματα μεταξύ των σέρβις και η ικανότητα φόρτωσης, είναι πράγματα που έχουν σημασία για τον ιδιοκτήτη όμως αν, είτε το φορτηγό, είτε ο εξοπλισμός του παρουσιάσει αστοχία, τότε το όχημα θα εμφανίσει ζημιά, η επισκευή της οποίας θα έχει υψηλό κόστος.
Οι διαχειριστές στόλων οχημάτων, οι οποίοι θα επιλέξουν την κατάλληλη μετάδοση για την κάθε εφαρμογή, έχουν να επωφεληθούν από τη βέλτιστη οικονομία καυσίμου και την επαρκή ισχύ που θα δέχεται ο εξοπλισμός του φορτηγού, εφόσον εστιάσουν την προσοχή τους στο βοηθητικό εξοπλισμό σαν βασική αποστολή του οχήματος. Διαφορετικά, η διάρκεια ζωής του συστήματος μετάδοσης θα είναι σύντομη.
Η επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού
Μερικά παραδείγματα υψηλών απαιτήσεων ισχύος παρατηρούνται στις μπετονιέρες, στις αντλίες μπετού, στα διασωστικά και πυροσβεστικά οχήματα, στα βυτιόφορα, στα απορριμματοφόρα, στα οχήματα εκτόξευσης νερού για την καθίζηση της σκόνης τα οποία συνήθως διαθέτουν οι δημοτικές υπηρεσίες, στα οχήματα μεταφοράς ξυλείας κ.α. Αν η απόδοση του εξοπλισμού των οχημάτων αυτών είναι περιορισμένη, τότε οι ιδιοκτήτες τους θα πρέπει να υποστούν την αυξημένη τους παραμονή στο χώρο εργασιών, τις συχνές ακινητοποιήσεις και το υψηλότερο κόστος συντήρησης, επισκευών και αντικατάστασης εξαρτημάτων. Ακόμα και στην ασφάλεια υπάρχουν περιορισμοί. Καθώς η λειτουργία του δυναμολήπτη θα πρέπει να θεωρείται εφαρμογή «υψηλών απαιτήσεων», χρειάζονται συστήματα μετάδοσης με μεγάλες δυνατότητες λειτουργίας του δυναμολήπτη (PTO). Αυτές θα προσφέρουν σημαντικό πλεονέκτημα στην απόδοση και την αντοχή, στις περιπτώσεις υψηλών απαιτήσεων ισχύος.
Ποιες είναι οι απαιτήσεις των δυναμοληπτών
Τα γρανάζια δυναμολήπτη που υπάρχουν στο κιβώτιο ταχυτήτων, μεταδίδουν την ισχύ στο δυναμολήπτη, παρέχοντας τελικά υδραυλική ή μηχανική ισχύ. Οι κατασκευαστές κιβωτίων ταχυτήτων έχουν επίγνωση των απαιτήσεων του συστήματος οδήγησης του δυναμολήπτη και του κατάλληλου συστήματος παροχής της βοηθητικής ισχύος, το οποίο προβλέπεται από τα πρωτόκολλα SAE. Οι κατασκευαστές από την Ευρώπη και την Ασία έχουν προσκληθεί να καλύψουν τη «συνιστώμενη πρακτική» #J704 της SAE, παρόλο που αυτό είναι κάτι το οποίο σπάνια πράττουν. Η SAE #J704 αναφέρεται στη θέση των μηχανισμών λειτουργίας, καθώς και το μέγεθος και τη θέση των διαφραγμάτων του δυναμολήπτη.
Είναι σημαντικό να έχουμε υπόψη μας ότι το πλάτος των γραναζιών, ο βαθμός εμπλοκής και η ακαμψία είναι σημαντικοί παράγοντες, αλλά για να είναι δυνατή η αποδεκτή μετάδοση ισχύος σε μεγάλες ποσότητες, το γρανάζι κίνησης του δυναμολήπτη θα πρέπει να διαθέτει επαρκή γραμμική ταχύτητα βήματος (PLV). Η τελευταία προσδιορίζεται από το μέγεθος του γραναζιού κίνησης PTO και την ταχύτητα περιστροφής. Η γραμμική ταχύτητα βήματος μετράται στο σημείο εμπλοκής των γραναζιών, και συνήθως εκφράζεται (στις αμερικάνικες προδιαγραφές) σε πόδια ανά λεπτό (ή εναλλακτικά, σε μέτρα ανά λεπτό). Όσο υψηλότερη είναι η γραμμική ταχύτητα βήματος, τόσο υψηλότερη είναι και η ικανότητα ισχύος.
Η PVL λοιπόν, εκφρασμένη σε πόδια ανά λεπτό, είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των δυνατοτήτων του μηχανισμού λειτουργίας. Τα συστήματα μετάδοσης με μεγάλα γρανάζια κίνησης έχουν αποδειχθεί καλύτερη λύση για την οδήγηση συστημάτων PTO σε σύγκριση με τα μικρά γρανάζια. Εκείνο που παίζει το βασικό ρόλο στο σημείο αυτό είναι ο μοχλοβραχίονας, ο οποίος αντιπροσωπεύεται από το γρανάζι μετάδοσης το οποίο κινεί το δυναμολήπτη. Όσο μεγαλύτερος είναι ο μοχλοβραχίονας αυτός (δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος), τόσο ευκολότερα το σύστημα αντεπεξέρχεται στα φορτία. Τα μεγάλα γρανάζια κίνησης, γενικά διαθέτουν μεγαλύτερες ικανότητες ανάληψης έργου. Τα συστήματα μετάδοσης με υψηλή απευθείας μεταδιδόμενη ροπή, όπως εκείνα που έχουν αναπτύξει οι Allison, Fuller και Spicer, επίσης προσφέρουν επαρκή δυναμικότητα στο δυναμολήπτη, επιτρέποντας στον τελευταίο να παρέχει ταχύτητα χωρίς αυτή να αποβαίνει σε βάρος της ροπής. Σημαντικές είναι και οι διαφορές μεταξύ των διαθέσιμων συστημάτων μετάδοσης.
Στις 1.000 στροφές ανά λεπτό, η τιμή της PVL μπορεί να κυμαίνεται από 75,6 μέτρα/λεπτό μέχρι άνω των 1.037 μέτρα/λεπτό – δηλαδή ο λόγος υποπολλαπλασιασμού να κυμαίνεται από περίπου 25 μέχρι 340%. Τα συστήματα μετάδοσης πρέπει να συνδυάζουν την ισχύ του δυναμολήπτη με την ευκολία χρήσης και την καλή απόδοση. Πρέπει να μην εμφανίζουν πρόβλημα πατιναρίσματος του μετατροπέα ροπής με τα γρανάζια οδήγησης του PTO κινούμενα από τον κινητήρα.
Με το στάνταρ δυναμολήπτη των 6 κοχλιών, για κάθε πόδι που καλύπτει η PVL αποδίδονται 0,038 ίπποι. Αν χρησιμοποιηθεί ενισχυμένος (βαρέως τύπου) δυναμολήπτης 8 κοχλιών, για κάθε πόδι θα αποδίδονται 0,085 ίπποι. Τα μεγαλύτερα γρανάζια στο δυναμολήπτη λοιπόν, σημαίνουν και υψηλότερη δυναμικότητα. Σε ορισμένους αμερικάνικους δυναμολήπτες, χρησιμοποιείται η σχέση 0,049 ίπποι/πόδι. Υπάρχουν και άλλοι παράγοντες τους οποίους πρέπει κανείς να λαμβάνει υπόψη, αλλά η τιμή PVL παραμένει πολύ αξιόπιστο μέτρο αξιολόγησης, και αν αυτή δεν είναι επαρκής, τότε ενδέχεται το κενό να αναλάβουν να καλύψουν οι υψηλές στροφές του κινητήρα με ό,τι αυτό συνεπάγεται σε κατανάλωση.
Δυναμολήπτες για αυτόματα κιβώτια και εναλλακτικές λύσεις
Η αυξανόμενη δημοτικότητα – αλλά και οι ικανότητες – που διαθέτουν τα αυτόματα κιβώτια, επιτρέπει την τοποθέτηση PTO οι οποίοι αξιοποιούν τη δυνατότητα παροχής κίνησης του βοηθητικού εξοπλισμού για εφαρμογές απορριμματοφόρων και άλλων συστημάτων συνεχούς υδραυλικής παροχής κίνησης. Ο τύπος δυναμολήπτη επενέργειας με το συμπλέκτη, είναι και η κύρια χρησιμοποιούμενη μονάδα. Όταν η βοηθητική ισχύς είναι απαραίτητη, έχει εξελιχθεί και μία άλλη ευρωπαϊκή καινοτομία η οποία προσφέρει συνδέσεις τύπου «spline» (κατά DIB 4562) από άξονες μετάδοσης. Η κίνηση δυναμολήπτη οπίσθιου άξονα αποτελεί επίσης καλή ιδέα, η εφαρμογή της οποίας ωστόσο περιορίζεται από τη διαμόρφωση του πλαισίου και τις περιορισμένες διαθέσιμες σχέσεις μετάδοσης. Αν ακόμη είναι δύσκολη η απευθείας προσαρμογή της αντλίας στο δυναμολήπτη, τότε ενδέχεται να είναι απαραίτητη η τοποθέτηση προωστικού άξονα. Επίσης, για ελαφρές εργασίες θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αντλία ενεργοποίησης από το συμπλέκτη, η οποία παίρνει κίνηση από τον ιμάντα οδήγησης του βεντιλατέρ. Η λύση αυτή είναι κατάλληλη και για την κίνηση υδραυλικών συστημάτων απευθείας από το στροφαλοφόρο. Αν καμία από τις μεθόδους αυτές δεν αποδώσει, τότε θα χρειαστεί ένας βοηθητικός κινητήρας. Έχοντας, όμως, υπόψη όλες τις απαιτήσεις βοηθητικής ισχύος, ο δυναμολήπτης συνδεδεμένος με το σύστημα μετάδοσης παραμένει η πιο εύχρηστη και οικονομική λύση για λειτουργία του βοηθητικού εξοπλισμού.
