Аналіз роботи гідромеханічних трансмісій Fendt Vario та John Deere AutoPowr та порівняння їх ефективності

Abstract

UK: У статті проведено порівняльний аналіз ефективності безступінчастих гідромеханічних сило-роздільних трансмісій Fendt Vario та John Deere AutoPowr. Метою є визначення впливу розподілу потужності між механічною та гідрооб’ємною гілками на ККД трансмісії залежно від швидкості руху. Методи включають теоретичний аналіз енергетичного балансу, математичне моделювання, застосування рівняння Вілліса та оцінювання втрат. Наукова новизна полягає у встановленні зв’язку між часткою гідрооб’ємної потужності та сумарним ККД. Встановлено, що збільшення гідрооб’ємної частки знижує сумарний ККД. Для швидкостей 4–12 км/год середній розрахунковий ККД становить 0,875 для Fendt Vario та 0,947 для John Deere AutoPowr. Значення отримано за авторською моделлю, а не експериментально. Практична цінність полягає у використанні підходу для попереднього інженерного оцінювання енергетичної ефективності трансмісій. EN: The paper presents a comparative analysis of the operating principles and energy efficiency of continuously variable hydro-mechanical power-split transmissions Fendt Vario and John Deere AutoPowr used in modern agricultural tractors. The relevance of the study is determined by the increasing requirements for energy efficiency, fuel economy, operational adaptability, and rational utilization of engine power under different operating conditions. The objective of the research is to establish the relationship between power distribution between the mechanical and hydro-volume branches of the transmission and its calculated overall efficiency depending on tractor travel speed. The research is based on theoretical analysis of power flow in power-split continuously variable transmissions, consideration of the kinematic characteristics of planetary mechanisms, and mathematical modeling of the transmission energy balance. The Willis equation is used to describe kinematic relationships in planetary gear mechanisms. A combined efficiency model is applied to account for losses in the mechanical and hydro-volume branches. The comparative assessment is performed using common methodological assumptions, which makes it possible to evaluate the influence of transmission architecture and power distribution on calculated efficiency. Particular attention is given to distinguishing calculated model values from experimental or certified test results. The results indicate that the proportion of power transmitted through the hydro-volume branch is an important factor affecting overall transmission efficiency. Increasing the hydro-volume component increases hydraulic losses and, under the adopted assumptions, reduces calculated total efficiency. For the investigated travel-speed interval of 4–12 km/h, the average calculated transmission efficiency is approximately 0,875 for Fendt Vario and 0,947 for John Deere AutoPowr. These values are obtained from the calculation model and should not be interpreted as direct experimental measurements or official manufacturer performance indicators. The practical significance of the research is the possibility of applying the proposed approach for preliminary engineering assessment, comparative evaluation of tractor transmissions, and selection of rational operating modes. Further research should include identification of actual hydraulic-unit and planetary-mechanism parameters and experimental validation under standardized operating conditions.