Nehéz univerzális traktoroküzemeltetési problémái

Az univerzális erõgépek kialakítása azt is mutatja, hogy a napjainkra a traktoroktól elvárt lehetõségek többségében nem birtokmérettõl függnek, hanem az adott termeléstechnológiákban megvalósítható széles körû mûszaki eszközrendszer üzemeltetését biztosítják.

 

A termeléstechnológiákon belüli mûveletek agrotechnikailag optimális idõszakban történõ végrehajtása nagyobb termõterületek esetén nagyobb munkaszélességû és területteljesítményû erõ- és munkagépeket igényelnek. A nagyobb munkaszélesség nagyobb kifejthetõ vonóerõt igényel, amelyet a traktorgyártók a nagyobb tömegû és beépített motorteljesítményû erõgépek kínálatával tesznek lehetõvé. A traktorok elõállítási költségei nem változnak a méretarány változással arányosan, hiszen egy-egy gyártmány elõállítási költsége nem tömeg, vagy a beépített méretek mértékében változik. Azonos gyártási minõségû és szolgáltatási szintet biztosító nagyobb teljesítményû traktorok beruházási költsége fajlagosan alacsonyabb is lehet.

A nagyobb traktorgyártók az univerzális traktorokat is családelven építik fel, sokféle kiviteli megoldást alkalmaznak, a gépeket a gazdálkodók igényeinek megfelelõ felszereltségben készítik. A nagyobb piaci forgalommal rendelkezõ típusoknál egy-egy gyártmánycsaládon belül általában 3–8 féle típusváltozatot is kialakítanak. Ezzel igazodnak a munkagép oldal még szélesebb termékskálájához a szabványos traktorméretekkel.

A traktorok fõbb mûszaki felépítése ugyan megegyezik a többi belsõégésû motorral rendelkezõ gépjármûvével, de az agrotechnikai (pl. technológiai pontosság, idõintervallum csökkenése stb.), biztonsági és ergonómiai követelmények betartása, illetve betartatása során figyelembe kell venni a mezõgazdasági munkák sajátosságait is:

• az üzemidõ jelentõs részében 10 km/h-nál kisebb, esetenként mászó sebességgel (0,5–2,5 km/h) történik a munkavégzés,

• a szállítást végzõ traktorok sebessége elérte a 30, gyors traktoroknál a 40, 50 km/h-t,

• majori munkák, rakodás esetén gyakori az elõre-, hátrameneti irányváltás,

• a munkaeszközök meghajtása céljából egyidõben többirányú teljesítmény elágaztatás szükséges (pl. mellsõ vagy/és hátsó TLT-hajtás),

• szükséges a tartósan nagy vonóerõ kifejtés (pl. talajmûvelés esetén),

• egyes munkák megkívánják a haladási sebesség és az irány pontos tartását,

• szükséges az erõfolyam megszakítása nélküli terhelés alatti kapcsolás lehetõvé tétele.



Az erõgépek univerzális jellegébõl adódóan – a nagy teljesítményû traktorok üzemeltetésekor – több olyan szerkezeti elem és mûszaki paraméter együttes alkalmazását kell összehangolni, melyek a traktorok üzemállapotát és üzemeltetését is befolyásolják:

• mellsõ és/vagy hátsó függesztõ szerkezet,

• korszerû, nagy teljesítményû szabályozós hidraulikus rendszer,

• szervokormány,

• jó manõverezõ képesség,

• az agrotechnikai sebességtartományban megfelelõ átfedést biztosító többfokozatú, esetleg fokozatmentes terhelés alatt kapcsolható sebességváltó,

• fokozatokban, vagy fokozatmentesen állítható nyomtáv,

• legalább egy, többfokozatú, terhelés alatt kapcsolható TLT,

• vonóerõ növelõ, csúszásgátló rendszerek, szerkezeti megoldások,

• automatikusan mûködõ differenciálzár,

• pótkocsi vontató szerkezetek, légfék és elektromos kapcsolási lehetõségek,

• megfelelõ számú kitelepített gyorscsatlakozó a hidraulikus elemekhez,

• ergonómiailag korszerû (fûthetõ, szellõztethetõ, esetleg légkondicionált, panorámás, teherviselõ) vezetõfülke kényelmes rugózott üléssel, jól látható és áttekinthetõ mûszerekkel, kezelõszervekkel.



A mezõgazdasági erõgépek technikai fejlõdése során egyre több gépesített feladatot kell ellátni a mezõgazdaságban használt univerzális erõgépek, a traktorok segítségével. Mivel a feladatok sokrétûsége és a traktorokkal szemben támasztott követelmények is nõttek, ezért a jármûvek járószerkezetével szemben is e követelmények kielégítése szükséges. A mezõgazdasági termelési folyamatoknál több olyan szempont is elõtérbe kerül, melyek hatást gyakorolnak a járószerkezetekre:

• a termelés alapját a föld képezi, így a járószerkezet a talajjal való kapcsolódásokon is hatást gyakorol az erõgép különbözõ jellemzõire,

• tömegtermékek elõállítása során folyamatosan nagy terhelések érik a járószerkezeteket, s ez nagy távolságú mozgatást is igényelhet,

• a munkafolyamatok idényjellegûek, így a feladatok ellátására különféle külsõ paraméterek befolyásolják.



Korszerû dízelmotorok

A nehéz univerzális traktoroknál több típus is átlépte a 220 kW-os határt, s számuk várhatóan tovább növekszik. A csuklós kormányzású szántó traktoroknál pedig megjelentek a 350 kW feletti teljesítmények.

A nehéz univerzális traktormotorok fejlesztésének egyik eredménye a nyomatéktartalék, azaz a motorrugalmasság növelése. A rugalmasság növelése ma már olyan mértéket ér el, hogy csökkenõ motorfordulatszám mellett is a motor teljesítménye a névleges értéken marad, vagy még kismértékben növekszik is, amit a nyomaték igen jelentõs növelésével lehet elérni. Ezért ezeket a motorokat állandó teljesítményû motoroknak is nevezzük. A nyomatékrugalmasság növelése javítja a motor és ez által az adott jármû (traktor) dinamikai viszonyait, gazdaságosabbá téve ezzel a traktor üzemét.

A nyomatéktartalék javulásával párhuzamosan, éppen az elektronikus vezérlõ rendszerek bevezetésének másik eredményeként javult az egységnyi motor hengerûrtartalomból nyerhetõ teljesítmény nagysága is. Az új fejlesztésû, elektronikus vezérlésû, korszerû motorok a hagyományos erõforrásokhoz képest akár 30–40%-kal nagyobb, kW/dm3-ben kifejezett fajlagos teljesítmény leadására képesek.

Feltöltõs dízelmotoroknál – amelyek mûködésükbõl fakadóan is kedvezõbb nyomatéki, teljesítmény és fogyasztási jellemzõkkel rendelkeznek – viszonylag egyszerûen, a töltõ jelleggörbéjének módosításával elérhetõ a rugalmassági tényezõ növelése, az állandó teljesítményû motorfordulatszám-tartomány megvalósítása. Ezt a megoldást kombinált feltöltésnek nevezzük. A rugalmasság növelése és a széles fordulatszám-tartomány melletti állandó teljesítmény jellemzi az ilyen motor mûködését.

Lényegesebb mértékben növelhetõ a nyomatéktartalék, vagy más néven a nyomatékrugalmasság az elektronikus szabályozás beépítésével. Az elektronika, ezeknél a megoldásoknál, a klasszikus befecskendezõ szivattyút vezérli. Vizsgálataink szerint a vezérlés képes a dózisnagyságot (ciklusadagot) akár 50%-kal is megnövelni, aminek következtében a motor nyomatékrugalmassága 1,5–1,6 értékre növelhetõ.

Az új motorgenerációk alkalmazása az üzemeltetõkkel szemben is szemléletváltást igényelnek. A klasszikus dízelmotoroknál az üzemeltetés, illetve a töltésállítást a motorok névleges terhelési szintjének megfelelõen kellett végrehajtani. A korszerû, állandó teljesítményszinten üzemelõ motoroknál a kedvezõbb hajtóanyag-felhasználás irányába kell elmenni. Így ezek a motorok már jóval a névleges fordulatszám alatt, a teljes állandó teljesítmény tartományban érdemes üzemeltetni, mivel ekkor is rendelkezésre áll a motorban akkora tartalék, amely az üzem közbeni nehézségek leküzdésére (pl. emelkedõ) alkalmas. A fajlagos hajtóanyag-fogyasztás, illetve az energiafelhasználás az állandó motor-teljesítményszint esetén az optimális.



Sebességváltók

A traktor sebességváltóknál az elterjedten alkalmazott részben vagy egészben terhelés alatt kapcsolható változatok mellett egyre többen építenek be fokozatmentes hajtómûveket, amit az ilyen típusú hajtómûvek hatásfokában bekövetkezõ jelentõs javulás alapozott meg. A fokozatmentes hajtómûvek további lehetõséget kínálnak az optimális munkasebességek, a traktoros gépcsoportok optimális munkapontjának megválasztásában. Jelenleg jellemzõen a 100 kW feletti kategóriában lehet találkozni ezekkel a váltókkal, de várhatóan hamarosan a kisebb motorteljesítményû erõgépekben is megjelennek. Általában jellemzõ a sebességfokozatok számának növelése is, és nem ritka, hogy a legfontosabb munkasebesség-tartományban (5–13 km/h között) 7–10 fokozat is helyet kap a sebességváltóban. A sebességek leosztása, a sebességfokozatok átfedése egyre jobban a technológiák igényelte optimális munkasebességekhez igazodik, ugyanakkor a traktorok maximális sebességének felsõ határa tovább növekszik. A már elfogadott és szabványosított 30; 40 és 50 km/h mellett újabb érték, a 65 és 80 km/h is megjelent a kínálatban. Az új sebességváltók nyújtotta többletszolgáltatások nem csupán új lehetõségeket kínálnak a munkamûveletek optimális sebességének megválasztásához, növelik a gépcsoportok teljesítõképességét, hajtóanyag-megtakarítást eredményeznek, hanem kímélik a gép kezelõjét is. Külföldön végzett kísérletek bizonyították, hogy az automata sebességváltók akár napi 2000 kapcsolástól is megkímélik a traktor vezetõjét és 19 másodperccel gyorsabban reagálnak a sebességváltásra.








Járószerkezet és tömegeloszlás

A traktor járószerkezeteknél a fejlesztésére irányuló munkálatok célja egyrészt a vontatási hatásfok növelése, másrészt a talaj- állapot megõrzésének érdekében a kerékcsúszás csökkentése és a talajnyomás mérséklése. Ezen kívül – fõként a megnövekedett haladási sebesség miatt – fontos szerepet kap a rugózó, lengéscsillapító hatás javítása is (ergonómiai javulás), amit a rugózott mellsõ híd alkalmazásával, az abroncs szerkezetének megváltoztatásával, az abroncs belsõ nyomásának menet közbeni állíthatóságával stb. kívánnak elérni.

A nehéz univerzális traktorok a mobil munkavégzés során ugyanazon a talajon mozog, melyet a mögé kapcsolt munkagéppel meg is mûvel, így a járószerkezet hatékony kihasználásához tisztában kell lenni, hogy mely munkák elvégzésekor milyen mûszaki paraméterek beállítása, illetve változtatása szükséges (pl. vonóerõ, haladási sebesség, nyomtáv, keréknyomás stb.).

A traktorok járószerkezete több szempontból van igénybevételnek kitéve. Általános igényként jelentkezik, hogy sokoldalú felhasználhatósága biztosítsa a hosszú élettartamot, rendelkezzen megfelelõ komfortérzettel, és a viszonylag nagy terhelésekkel szemben is biztosítson kellõ teherbíró-képességet. Az egyszerû kezelhetõség és szerelés is a sokoldalúságot bizonyítja. Közúti alkalmazás során kiegyensúlyozott menettulajdonságok folyamatos tartása a cél, amit viszonylag alacsony gördülési ellenállás mellett kell biztosítani. A közúti közlekedésben traktorokkal viszonylag magas haladási sebesség érhetõ el (40–50 km/h).

Szántóföldi munkavégzés során a talajon történõ mozgás igényli a nagy felfekvõ felületet, a kis talajtömörítõ hatást, amit a megfelelõ vonóerõ-átvitel mellett kell megvalósítani. Fontos még a traktorabroncsok öntisztuló képessége, ami a terület kímélésében (pl. legelõ terület) mutatkozik meg.











A különbözõ hajtásmóddal rendelkezõ kerekes traktorok a traktortömegbõl származó erõt vonóerõként hasznosítja, melyhez szükséges a tapadóerõ (adhéziós erõ) meghatározása. Ez határozza meg az adott járószerkezettel és hajtásmóddal rendelkezõ traktorok vontatási hatásfokát. A vonóerõt a beépített szerkezeti elemeken keletkezõ veszteség, és elsõsorban a belsõégésû motor hasznos teljesítménye határozza meg. Ennek határa a maximális teljesítményként jelentkezik. A fentiek tükrében az adott járószerkezetû erõgépeknél a vontatási hatásfok javítására az adhéziós tömeget, illetve erõt kell különbözõ módszerekkel növelni.

A traktorok vonóképességének kérdése a traktorok átlagos teljesítményének növekedésével egyre bonyolultabb lett. Fõ problémává vált, hogy folyamatosan állítani kell a traktor össztömegét és tömegelosztását ahhoz, hogy az egyes speciális esetekben el lehessen érni a megfelelõ járószerkezeti hatásfokot. Ahhoz, hogy a kerékcsúszás ne növekedjen meg túlságosan, azaz a kerékteljesítmény megfelelõ hatásfokban alakuljon át vontatási teljesítménnyé, növelni kell a hajtott kerekekre esõ tömeget.

A traktor össztömegét a beépített motorteljesítmény és az elvégzendõ munkaféleség igényének együttes figyelembevételével kell meghatározni. Mint tudjuk, a teljesítõképesség fokozására nemcsak a kifejthetõ vonóerõt, hanem a traktoros gépcsoportok munkasebességét is növelik. A traktort üzemeltetõnek tehát ismernie kell, hogy a traktor vonóereje, haladási sebessége és motorteljesítménye milyen összhangban van egymással. A traktorok teljesítõképességét a kisebb sebességeknél az adhéziós határ, a nagyobb sebességeknél a motorteljesítmény korlátozza. Az átmenetet a kettõ összhangja szabja meg. Az üzemeltetõnek, egy adott traktor esetén már nincs módja a motorteljesítmény változtatására, így a megfelelõ összhanghoz csupán az adhéziós tömeg módosítására van lehetõsége – a traktor össztömegének változtatásával.

A traktorok tömeg/teljesítmény aránya tehát jelentõsen befolyásolja az adhéziós jellemzõk változását. Kétkerék-hajtás (hátsókerék-hajtás) üzemmódban a tengelyterhelés arányának növelésével növekszik a traktor hajtott hátsó kerekein kifejthetõ teljesítmény (kerékteljesítmény). Ennek megfelelõen a hátsókerék-hajtású traktorral elérhetõ vontatási teljesítmény nagysága is növekszik. A traktorral kifejthetõ vontatási teljesítmény javulása mellett, a járószerkezet és így a traktor hatásfoka is növekszik. Ez annak a következménye, hogy a traktor hátsótengely-terhelését növelve (azonos traktortömeg mellett), csökken az ugyanazon vonóerõ eléréséhez szükséges kerékteljesítmény nagysága.

A nehéz univerzális traktoroknál a mellsõ kerekeken is megfelelõ adhéziós tömegnek kell rendelkezésre állni, az optimális tömegelosztásnak tükröznie kell a mellsõ és a hátsó kerekek vonóképességét (méret és konstrukciós jellemzõit) és a vonóerõ-kifejtés során létrejövõ tömegáthelyezõdést (az elsõrõl a hátsó kerekekre). A traktorok össztömegébõl a mellsõ tengelyre esõ tömeg arányát tekintve a forgalomban levõ segédmellsõkerék-hajtású traktorok optimális mellsõtengely-terhelése 35–45% között változik. Minél nagyobb a mellsõ és a hátsó kerekek mérete közötti különbség, azaz minél kisebb a mellsõ kerék a hátsóhoz viszonyítva, annál kisebb az optimális mellsõkerék-terhelés (a mellsõ kerékre esõ traktortömeg aránya). Az ún. nehéz univerzális traktorkategóriában jellemzõen egyre kisebb a mellsõ és a hátsó kerekek közötti méretkülönbség, így ezeknél a traktoroknál jellemzõ az 50–50% tengelyterhelés elosztás.

A lehetséges pótsúlyozási megoldások kiválasztásánál alapvetõ a traktoros gépcsoport kedvezõ kapaszkodó képességének és így a nagyobb vonóképesség kifejtésére irányuló megoldások. Az ikerkerekek használatával – mind a hátsó, mind az elsõ tengelyeken – a traktor-vonóképesség növelhetõ, hiszen nagyobb felfekvõ felületeken jobb kapaszkodó képesség érhetõ el azonos motorteljesítményû erõgép esetén.

A traktorok pótsúlyozásának jelentõsége napjainkban is kihatással van a traktorok járószerkezeti elemeinek tartósságára, élettartamára. A helyesen megválasztott és beállított elsõ/hátsó tengelyterhelés-arány kedvezõ vontatási tulajdonságokat és járószerkezeti hatásfokot biztosít az erõgépek számára. A jól megválasztott tengelyterhelés mind a talajra, mind a gumiabroncsra vonatkozó tulajdonságokat elõnyösen érinti, hiszen egyrészt csökkentheti a járószerkezetnek a talajra gyakorolt káros hatásait, másrészt a gumiabroncs élettartamát is befolyásolja.