Что такое коробка отбора мощности на грузовике? Типы, размещение и характеристики

Коробка отбора мощности, или КОМ (англ. power take-off, PTO), — устройство на коробке передач или двигателе грузовика, которое приводит вспомогательное оборудование, обычно через гидравлический насос: например, гидравлику самосвала, крана-манипулятора, бетоносмесителя или кузова мусоровоза. Регламент (ЕС) 2017/2400 определяет её как «a device on a transmission or an engine to which an auxiliary driven device, e.g., a hydraulic pump, can be connected» (устройство на коробке передач или двигателе, к которому может быть подключено приводимое вспомогательное устройство, например гидравлический насос). Volvo и Mack делят КОМ на два семейства: зависимые от сцепления, установленные на коробке передач и рассчитанные на работу на стоянке, и независимые от сцепления, установленные на двигателе и применяемые главным образом для работы на ходу.

Состояние на 4 ноября 2026 года. В этот день прочитаны: Регламент (ЕС) 2017/2400 в тексте Официального журнала от 29 декабря 2017 года, в шести языковых версиях, без последующих актов о внесении изменений; инструкции для кузовостроителей Volvo Trucks North America для VN, ноябрь 2025 года; инструкции Mack для его грузовиков VECU5, декабрь 2023 года; руководство Peterbilt для кузовостроителей по тяжёлым грузовикам 2024 года; технический лист Volvo Trucks на PTR-DM от 17 июня 2024 года; перечень деталей Scania для КОМ и гидравлики; и технические листы двух производителей КОМ, Muncie и Hydreco. Цифры относятся к названным агрегатам и датам документов.

Определение в праве ЕС и что добавляют производители

Приложение VI к Регламенту, посвящённое данным коробки передач для сертификации по CO2, даёт определение в пункте 2(14). Пункт 2(15) выделяет деталь внутри коробки передач: механизм привода КОМ (power take-off drive mechanism) — это «a device in a transmission that allows the installation of a power take-off (PTO)» (устройство в коробке передач, позволяющее установить КОМ). Приложение IX повторяет определение в пункте 2(25) и добавляет: «a power take-off is usually optional» (КОМ обычно является опцией). В других языковых версиях Регламента стоит Nebenabtrieb на немецком, toma de fuerza на испанском, przystawka odbioru mocy на польском, presa di potenza на итальянском и prise de force на французском.

В руководстве Peterbilt сказано, что КОМ «provides a way to divert some or all of the trucks engine power to another component» (даёт возможность направить часть или всю мощность двигателя грузовика на другой компонент). Инструкции Volvo и Mack исходят из оборудования, которому КОМ нужна «either when the truck is stationary or when it is in motion» (либо когда грузовик стоит, либо когда он движется). Работа «is generally carried out by equipment which is powered by a hydraulic motor» (обычно выполняется оборудованием с приводом от гидромотора); гидромотор, насос и связанное с ними оборудование составляют основу гидросистемы, а насос обеспечивает давление и подачу. Mack перечисляет два типа насосов, постоянного рабочего объёма (fixed displacement) и переменного рабочего объёма (variable displacement). В системе load sensing регулируемый насос «supplies the correct amount of flow required by the various work functions currently engaged» (подаёт ровно тот поток, который требуется включённым в данный момент рабочим функциям).

Зависимые и независимые от сцепления

В документах Volvo и Mack стоит одна и та же фраза: «Power take-offs are classified into two family variants: Clutch dependent and Clutch independent» (коробки отбора мощности делятся на два варианта семейства: зависимые от сцепления и независимые от сцепления).

В документах описаны и случаи, выходящие за рамки этого деления. Mack пишет, что грузовики для бетоносмесителей или самосвалов «may use a rear-mounted engine PTO» (могут использовать заднюю КОМ двигателя), хотя самосвалы стоят в его списке для зависимых от сцепления. В техническом листе Volvo на PTR-DM — зависимый от сцепления агрегат на коробке передач — сказано, что на дизельном или газовом автомобиле он «can be used when the vehicle is standing still or when driving at low speeds» (может использоваться, когда автомобиль стоит или движется на малой скорости).

Инструкции Volvo для I-Shift и Mack для mDRIVE называют предел одними и теми же словами: при использовании КОМ на коробке передач в движении «the transmission will only be able to operate in the starting gear that was selected» (коробка передач сможет работать только на выбранной передаче трогания), а максимальная скорость автомобиля «is usually around 6 mph» (обычно составляет около 6 mph). Когда КОМ включена и выбран режим Drive, блок управления коробкой передач выключает сцепление и включает тормоз промежуточного вала, что останавливает КОМ, пока водитель не отпустит педаль тормоза и не нажмёт на акселератор. Самой коробке передач посвящена статья об автоматизированных коробках передач; семейства коробок описаны в статье о типах коробок передач грузовиков.

Что отдельные надстройки получают от КОМ, изложено в материале о каждой из них: самосвалы, краны-манипуляторы, автобетоносмесители и автобетононасосы и мусоровозы.

Где устанавливается КОМ

В руководстве Peterbilt под заголовками о КОМ на коробке передач и о механических коробках сказано: «This is the most common type of PTO that is used» (это самый распространённый тип используемых КОМ).

Mack сравнивает заднее и переднее положение на двигателе для двух грузовиков с одинаковой длиной рамы и общей длиной. С передней КОМ двигателя колёсная база примерно на 46–53 см (18–21 дюйм) короче из-за насоса перед двигателем, а более высокую полезную нагрузку грузовика с REPTO по американскому закону Federal Bridge Law Mack оценивает в 545–680 кг (1200–1500 фунтов).

Выход встречается в документах Volvo и Mack в трёх формах: «keyed shaft, SAE drive flange or internal splined DIN» (вал со шпонкой, приводной фланец SAE или внутренние шлицы DIN). Присоединение DIN 5462/ISO 7653 принимает насос прямого монтажа, а фланец SAE, например SAE 1410, служит, по словам Mack, для «shaft-driven accessories» (вспомогательного оборудования с приводом от вала). Код HPE означает гидравлический насос, установленный на КОМ двигателя. Перечень деталей Scania для кузовостроителей, где есть номера деталей, но нет характеристик, разделяет КОМ на двигателях и на коробках передач и перечисляет присоединения от DIN 90 до DIN 150, SAE 1310 и SAE 1410.

Независимые производители КОМ публикуют данные для проёмов коробки передач. Hydreco описывает свою PA43 для коробок Allison как «a constant mesh Hotshift PTO» (КОМ Hotshift с постоянным зацеплением) и указывает внутреннюю систему сцепления с «Ability to engage when moving» (возможностью включения в движении). Страницы Muncie об Allison 4000 перечисляют серии с включением через сцепление (clutch shift), A20 и A40, и серии постоянного привода (constant drive), A30 и A50, для 10-болтового проёма Allison.

Как указываются характеристики КОМ

Повторяются три величины: допустимый момент, мощность и отношение частот вращения. Mack записывает отношение как «1:X.x (1 = engine, X.x = power take-off)» (1 = двигатель, X.x = КОМ), так что при 1:1,26 КОМ делает 1,26 оборота на оборот двигателя; Muncie даёт то же самое в процентах от частоты вращения двигателя. На агрегате коробки передач отношение зависит от коробки. В техническом листе Volvo сказано: «Rpm and output are governed by the gear ratio of the gearbox and the speed of the engine» (частота вращения и мощность определяются передаточным отношением коробки передач и частотой вращения двигателя), а его североамериканская таблица даёт PTR-DM четыре значения: 1,35 и 1,72 с I-Shift с повышающей передачей (overdrive), 1,06 и 1,35 с прямой, в столбцах Low/Neutral-1 и High/Neutral-2.

В документе Mack есть два набора значений момента REPTO. Таблицы характеристик на страницах 34 и 35 приведены выше. Обзорная таблица на странице 33 печатает «1000 (738)» ниже 5 км/ч и «650 (479)» выше, и для MP7, и для MP8, под заголовком ft-lb (Nm).

Volvo и Mack указывают связь между величинами: «Engine torque is equal to power take-off torque x gear ratio.» (Момент двигателя равен моменту КОМ, умноженному на передаточное отношение.) Таблица Muncie показывает результат на шестерне, которая приводит КОМ. Номинальное значение падает по мере роста отношения, с 565 lb-ft при 121 проценте частоты вращения двигателя до 284 lb-ft при 241 проценте, и в каждой строке серии A50 произведение момента на отношение даёт около 685 lb-ft — значение, которое сноска Muncie называет «the Allison drive gear rating (for single PTO)» (номинальное значение приводной шестерни Allison, для одной КОМ).

Технический лист Volvo сопровождает 100 кВт PTR-DM условием: «Gearbox oil cooler is required if used power exceeds 75 kW for more than 15 minutes.» (Масляный радиатор коробки передач обязателен, если используемая мощность превышает 75 кВт дольше 15 минут.) Mack приводит тот же порог для своих агрегатов на коробке передач: 100 hp (75 кВт) в течение 15 минут. В документах указано и направление вращения. PTR-FL и PTR-DM Volvo вращаются против часовой стрелки при виде сзади, а его PTR-D и PTR-F — по часовой, тогда как Mack и Peterbilt пишут, что REPTO вращается в том же направлении, что и двигатель.

Как включается КОМ и PTO как функция частоты вращения двигателя

На PTR-DM выключатель на приборной панели управляет электромагнитным клапаном. Клапан регулирует подачу сжатого воздуха в управляющий цилиндр, поршень которого перемещает вилку и муфту включения, соединяющую соединительный вал с входным валом КОМ. Коды Hydreco для PA43 перечисляют четыре типа включения: постоянное, электрическое/гидравлическое на 12 В или 24 В и гидравлическое.

В документах производителей PTO означает также функцию управления. Volvo и Mack отмечают, что термин «has come to mean both the function of maintaining constant engine speed during use of auxiliary equipment, as well as a term for the auxiliary equipment itself» (стал означать и функцию поддержания постоянной частоты вращения двигателя при работе вспомогательного оборудования, и само вспомогательное оборудование), и сравнивают функцию с «cruise control for the engine» (круиз-контролем для двигателя). Они перечисляют два типа. Electronic Hand Throttle входит в стандартное оснащение и управляется переключателями круиз-контроля. «Physical» или «wired» PTO (физическая или проводная PTO) чаще всего связана со вспомогательным оборудованием с приводом от двигателя или коробки передач; оборудование обычно подключено проводами к контроллеру функции PTO, так что включение одного активирует другое. С I-Shift или mDRIVE функция Output Control позволяет «to prevent engagement of the auxiliary equipment until certain conditions are met» (не допускать включения вспомогательного оборудования, пока не выполнены определённые условия), например пока не включён стояночный тормоз или частота вращения двигателя не находится в заданном диапазоне. В руководстве Peterbilt есть PTO Mode Control и PTO Speed Control для его двигателей MX.

На электрических грузовиках

Технический лист Volvo распространяет PTR-DM и на электрические грузовики. Частота вращения и мощность тогда определяются передаточным отношением коробки передач и частотой вращения электродвигателей, а агрегат «can be used only when the vehicle is at a standstill» (можно использовать, только когда автомобиль стоит). В перечне деталей Scania есть отдельная позиция для ePTO на электромобилях. Электрические и электромеханические КОМ, названные для конкретных шасси, перечислены в статьях мусоровозы и самосвалы.

Как сертификация по CO2 в ЕС учитывает отключённую КОМ

По Регламенту (ЕС) 2017/2400 производители определяют значения CO2 новых тяжёлых транспортных средств с помощью инструмента моделирования, VECTO, и у КОМ есть в Регламенте собственные записи. В тексте, опубликованном в 2017 году, сказано: «Transmission testing can be done with or without power take-off drive mechanism and/or power take-off» (испытания коробки передач могут проводиться с механизмом привода КОМ и/или КОМ или без них; Приложение VI, пункт 3.1.3.5). Потери КОМ тогда берутся из стандартных значений. Приложение IX, пункт 3.6, говорит, что эти значения представляют «power losses in usual drive mode when the PTO is switched off/disengaged» (потери мощности в обычном режиме движения при отключённой КОМ), а потребление при включённой КОМ «added by the Vehicle Energy Consumption calculation Tool» (добавляется инструментом расчёта энергопотребления транспортного средства). В Приложении III для этого есть два входных параметра, PTOShaftsGearWheels (P247) и PTOOtherElements (P248), а в файле записей производителя есть строка «Power take off (yes/no)» (отбор мощности, да/нет; Приложение IV, часть I, пункт 1.3.8).

Один механизм привода только с одной шестернёй в зацеплении выше указанного уровня масла и без дополнительного зацепления считается как 0 Вт.