Коробки передач ZF

Потребность в 16-ступенчатых коробках возникала у «КАМАЗа» в начале 2000-х годов, когда завод осваивал производство тяжелых грузовиков полной массой 33-41 тонн или в составе автопоезда – 44 тонны. Чем мельче разбит диапазон передаточных чисел коробки, тем меньше надрывается двигатель, быстрее и легче разгоняется автопоезд, проще одолевать подъемы, мотор можно держать в экономичном диапазоне оборотов. В то время челнинцы начали закупать коробки у ZF, но очень небольшими партиями. Окончательно поверить в потенциал нового клиента немцев заставила череда побед команды «КАМАЗ-Мастер» на супермарафонах «Дакар», которые стали рядовым событием для челнинской команды с начала 2000-х. Спортивные автомобили собирают на отдельном производстве, с дизелем серии ЯМЗ-840 (по разным оценкам от 850 до 1050 л. с.), с которым агрегатируется именно 16-ступенчатая коробка ZF 16S251, рассчитанная на момент 2500 Н.м. В январе 2005 года, как только закончился очередной победный для «КАМАЗа» «Дакар», было принято решение о создании совместного предприятия. А ведь эти коробки применяют на гонках и DAF, MAN, IVECO, Renault – специалисты ZF с гордостью говорят перевозчикам об этом.

Отлаженная технология

С самого основания, с конца ­2005-го года, производство ООО «ЦФ КАМА» располагалось на арендованной у «КАМАЗа» территории площадью около 5 тыс. кв. метров. Новый же, собственный производственный корпус располагает почти в пять раз большими площадями: 22,1 тыс. м2, из которых 18,5 тыс. м­2 – непосредственно производственные площади и логистические зоны. Такой простор оценят не только старые сотрудники СП – их работает около 350 человек, но и новые, которых планируется принять на работу с учетом увеличения объемов производства. А это (к декабрю 2014 года) еще около 150 человек. Дополнительные «квадраты» не будут пустовать – на площадях размещают новое оборудование, способствующее расширению номенклатуры производимых в России деталей коробок передач, и, что немаловажно – термическое производство. Раньше термообработку деталей делали на соответствующем производстве «КАМАЗа». Дело в том, что в качестве материала шестерен коробок ZF применяют цементируемые стали, естественно, одобренные немцами. Такая сталь дешевле легированной, но требует очень тщательного соблюдения технологий при цементации. Напомним, процесс цементации стальной детали – насыщение ее поверхностного слоя углеродом. Это придает поверхности высокую твердость, но оставляет вязкой, стойкой к удару сердцевину. Пример цементации, который на слуху у автомобилистов, – поршневой палец.
Открытие нового корпуса лишний раз подтверждает, что в Челнах с самого начала работы СП стремились организовать не отверточную сборку коробок из привезенных в «мешках» комплектов, а именно полноценное производство, под освоение всей номенклатуры деталей. Среди производств ZF Friedrichshafen AG, находящихся по всему миру, есть только два предприятия, имеющих смешанный конвейер, который позволяет выпускать два вида коробок передач – 9-ступенчатую КП ZF Ecomid и 16-ступенчатую КП ZF Ecosplit. Один из них – на головном предприятии в Германии, во Фридрихсхафене, другой – в СП «ЦФ КАМА». Причем сборочная линия переналаживается с выпуска одного типа коробок на другой чуть ли не за минуту. Сборка коробок ведется на закольцованном конвейере, куда по радиусам с внешней стороны поступают подсобранные узлы. Коробки семейства Ecosplit и Ecomid очень разные, перепутать что-то сложно, но все равно сборку делят на циклы, куда входит по шесть комплектов той или иной коробки. Технологическая оснастка для сборки каждого типа коробки своя и выкрашена в свой цвет: желтый или синий. Очень важный момент при сборке коробок ZF – подбор толщины стопорных и регулировочных колец. От этого зависит преднатяг конических подшипников. Перетянул или прослабил – результат будет один: уменьшение ресурса агрегата. Другая особенность – в резьбовых соединениях широко применяют контрящий герметик Loctite 241.
Все собранные коробки обязательно поступают на испытательный стенд. Здесь режим обкатки такой: 10 минут и без нагрузки. Контролируется легкость переключения передач, отсутствие посторонних шумов, давление масла, создаваемое в системе смазки, и герметичность пневматических контуров. Если выявляются недостатки сборки – коробку отправляют на особый участок, где ее разбирают и ищут причину неисправности. Но таких случаев – буквально на перечет…
Сейчас коробки семейств Ecomid и Ecosplit кроме «КАМАЗа» приобретает не только автозавод «Урал», но и питерский завод MAN. Это говорит о высоком качестве челнинских коробок. Кроме того, были случаи, когда из Набережных Челнов отправляли изготовленные здесь детали в Европу, на другие заводы ZF.

Важная задача

В локализации изготовления деталей коробок заинтересованы и немцы, и сам «КАМАЗ». Как говорят специалисты СП, локализация позволяет:
   снижать сроки поставки на конвейер деталей и их складские запасы;
   сокращать затраты на развитие сети поставщиков;
   удовлетворять законодательным требованиям страны размещения;
   минимизировать валютные риски и риски, связанные с таможенным оформлением поставляемых из-за        границы деталей.
Возможных российских поставщиков на конвейер «ЦФ КАМА» ждал серьезный аудит производства, затем работа с чертежами, изготовление пробных деталей. Решение о сотрудничестве с потенциальным поставщиком принималось по результатам анализа качества, с учетом цены деталей. В результате российскими партнерами СП по механической обработке, кузнечному и литейному производству стали ОАО «КАМАЗ, ОАО «ЧКПЗ», ОАО «ЗМЗ», ООО «РосАЛит», ОАО «ОЭМК». В 2008 году локализация начиналась с производства трех валов и семи шестерен для коробок Ecosplit. Изготовление заготовок шестерен и валов, их механическая и термообработка, а также мехобработка трех вариантов картеров КП Ecosplit производилась на заводе двигателей ОАО «КАМАЗ». На кузнечный завод ОАО «КАМАЗ» нужный стальной прокат поставляет ОАО «ОЭМК». Восемь из одиннадцати наименований шестерен для коробок семейства Ecomid изготавливают именно на СП «ЦФ КАМА». Еще девять шестерен делает для СП сам «КАМАЗ». В 2010 году в ОАО «ЧКПЗ» были локализированы заготовки семи шестерен коробок Ecomid, мехобработка восьми шестерен и трех валов КП Ecomid проводится на производстве «ЦФ КАМА», а их термообработка – на ОАО «КАМАЗ». Особенность конструкции коробок ZF – корпуса, отлитые из алюминиевого сплава. ­Делать в России отливки корпуса сначала никто не брался – их поставляли из Германии. Была попытка освоить литье относительно простого картера сцепления на Заволжском моторном заводе, но она закончилась неудачей. И это при 40-летнем опыте работы в Заволжье с алюминиевыми сплавами! В 2011 стартовал проект по локализации заготовок семи алюминиевых картеров. Первые образцы отливок картера сцепления Ecomid, были изготовлены на литейном заводе «КАМАЗ Металлургия». Затем отливки шести вариантов картеров были локализованы на нижегородском ООО «РосАЛит», из них два обрабатываются на ЗМЗ, а остальные четыре – на заводе двигателей «КАМАЗ». В 2012 г. локализована отливка и мехобработка картера сцепления на «КАМАЗе», началась локализация трех шестерен. ­Локализованы заготовки трех валов коробок Ecomid и одна шестерня Ecosplit на кузнечном заводе ОАО «КАМАЗ», а еще три заготовки шестерен – в ОАО «ЧКПЗ». Освоено производство двух типов чугунных крышек первичного вала на заводе двигателей «КАМАЗ». Таким образом, по состоянию на 1 апреля 2014 года уровень локализации деталей коробок Ecomid и Ecosplit на СП «ЦФ КАМА» составляет 52 процента, но подшипники, синхронизаторы, сальники поставляются из Германии. Из последних новостей: для челнинских коробок ZF на другом СП – на ООО «Кнорр-Бремзе КАМА» освоили ПГУ сцепления. Немцы считают, что российские партнеры «ЦФ КАМА» со временем вырастут до уровня глобальных поставщиков концерна, удовлетворяющих всем требованиям ZF по качеству, технологиям и цене, вплоть до поставки деталей из России на другие предприятия компании.

Информация

• Компания ZF Friedrichshafen AG – крупнейший в мире производитель агрегатов трансмиссии, рулевого управления, подвески для автомобилей. Продукцию ZF применяют практически все европейские автомобилестроительные фирмы. Фирма выпускает для грузовиков и автобусов целую гамму КП: самые простые, на 5-6 передач, для развозных среднетоннажников, на более тяжелых автомобилях применяются 8-9-ступенчатые коробки с планетарным демультипликатором, а самые конструктивно сложные коробки делают с двумя дополнительными редукторами: с передним повышающим – делителем и понижающим планетарным – демультипликатором. Здесь если основная коробка трехступенчатая, то с учетом этих двух редукторов, в совокупности, получается 12 передач, а если основная коробка с четырьмя ступенями – то в агрегате 16 скоростей. У ZF эти коробки передач, можно сказать, флагманские. Аналогичные коробки есть у Mercedes, Scania, Volvo, но их никогда не было у «КАМАЗа» и ЯМЗ. Все ограничивалось только разработками. Напомним, ярославский завод традиционно делает коробки передач для «МАЗа» и «УРАЛАЗа». Главное достоинство 16-ступенчатых коробок – компактность и широкий диапазон передаточных чисел: обычно от 16,41 до 1,00 или от 13,80 до 0,84. К примеру, «камазовская» 10-ступенчатая коробка модели «154», наверное, одна из лучших отечественных коробок, но она обеспечивает диапазон от 7,82 до 0,81. Чтобы с ней получить тяговые возможности, сопоставимые с коробками ZF, пришлось бы увеличивать передаточное число главной передачи. А это всегда ухудшает экономичность. Практически по передаточным числам и удобству пользования единственная альтернатива механической 16-ступенчатой коробке – 5-6-диапазонный «автомат» с классической ГМП.
  
• Акционеры ООО «ЦФ КАМА»: ZF Friedrichshafen AG, Германия – 51%, OAO «КАМАЗ», Россия – 49%;
  СП ООО «ЦФ КАМА» было основано в январе 2005 года, а сборочный конвейер был запущен уже в ноябре того же года.
  На предприятии производят 9-ступенчатые коробки ZF Ecomid 9S1310 TO и 16-ступенчатые коробки ZF Ecosplit 16S1820 TO, которые агрегатируются с двигателями мощностью от 160 до 500 л. с. Основным потребителем продукции СП является ОАО «КАМАЗ», в 2012 стартовало производство трансмиссий для ОАО «АЗ УРАЛ» и петербургского завода MAN. На 2016 год запланировано начало производства коробок передач для ОАО «МАЗ». В настоящее время объемы производства – порядка 20 тысяч КП в год, с вводом в действие производственных мощностей нового корпуса будет выпускаться до 50 тысяч коробок в год.
• 2003 г. Первые переговоры между ZF Friedrichshafen AG и ОАО «КАМАЗ» о создании совместного предприятия по выпуску коробок передач;
  апрель 2005 г. Регистрация СП «ЦФ КАМА»;
  ноябрь 2005 г. Официальное открытие предприятия, начало сборки 16-ступенчатых коробок передач семейства ZF Ecosplit;
  2007 г. Расширение номенклатуры выпускаемых изделий, локализация деталей для коробок, получение статуса «промышленной сборки» и включение в список инвестиционных проектов Республики Татарстан;
  2008 г. Запуск сборки 9-ступенчатой КПП ZF Ecomid;
  2010 г. Начало производства локализованных шестерен и валов для КПП семейства ZF Ecomid, сертификация производства по стандартам ISO 9001 & TS 16949;
  2011 г. Начало строительства нового производственного здания;
  2012 г. Успешное прохождение ресертификационных аудитов DQS и IQNet;
  2012 г. Присвоение Федеральной таможенной службой России статуса уполномоченного экономического оператора внешнеэкономической деятельности;
  2013 г. Начало производства на СП вторичного вала для КПП ZF Ecosplit;
  2014 г. Официальное открытие нового производственного здания. Освоение производства «ЦФ КАМА» на новых площадях, запуск собственного термического участка для закалки шестерен и термообработки валов
• У коробок ZF Ecosplit есть три варианта передаточных чисел, которые указаны на табличке: от 16,41 до 1,00; от 15,57 до 1,00 и от 13,8 до 0,84. Два варианта с прямой высшей передачей и один – с повышающей, причем эти варианты созданы только за счет шестерен делителя, остальные детали коробок одинаковы. Обычно с ростом крутящего момента, проходящего сквозь коробку, увеличивают модуль зубчатого зацепления – зуб становится чуть длиннее и одновременно толще в основании. Это приводит к необходимости увеличивать межцентровое расстояние между валами коробки, делать разные корпуса. Немцы из ZF сделали хитрее: они с ростом момента увеличивают длину шестерен, то есть длину находящихся в зацеплении зубьев – приходится увеличивать и длину корпуса. У 16-ступенчатых коробок ZF Ecosplit три варианта длины картера: 932, 1015 мм и самый длинный картер 1031 миллиметров – под коробку 16S2720, рассчитанную под момент 2700 Н.м. Причем несколько коробок собираются в одном взаимозаменяемом для них картере. Кроме того, взаимозаменяемы синхронизаторы в сборе, блокирующие муфты, то есть одни из самых подверженных износу деталей коробки, при этом дорогих и сложных в изготовлении.