Az univerzális erőgépek kialakítása azt is mutatja, hogy a napjainkra a traktoroktól elvárt lehetőségek többségében nem birtokmérettől függnek, hanem az adott termeléstechnológiákban megvalósítható széles körû mûszaki eszközrendszer üzemeltetését biztosítják.
A termeléstechnológiákon belüli mûveletek agrotechnikailag optimális időszakban történő végrehajtása nagyobb termőterületek esetén nagyobb munkaszélességû és területteljesítményû erő- és munkagépeket igényelnek. A nagyobb munkaszélesség nagyobb kifejthető vonóerőt igényel, amelyet a traktorgyártók a nagyobb tömegû és beépített motorteljesítményû erőgépek kínálatával tesznek lehetővé. A traktorok előállítási költségei nem változnak a méretarány változással arányosan, hiszen egy-egy gyártmány előállítási költsége nem tömeg, vagy a beépített méretek mértékében változik. Azonos gyártási minőségû 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 megfelelő felszereltségben készítik. A nagyobb piaci forgalommal rendelkező 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 főbb mûszaki felépítése ugyan megegyezik a többi belsőégésû motorral rendelkező gépjármûvével, de az agrotechnikai (pl. technológiai pontosság, időintervallum csökkenése stb.), biztonsági és ergonómiai követelmények betartása, illetve betartatása során figyelembe kell venni a mezőgazdasági munkák sajátosságait is:
• az üzemidő jelentős részében 10 km/h-nál kisebb, esetenként mászó sebességgel (0,5–2,5 km/h) történik a munkavégzés,
• a szállítást végző traktorok sebessége elérte a 30, gyors traktoroknál a 40, 50 km/h-t,
• majori munkák, rakodás esetén gyakori az előre-, hátrameneti irányváltás,
• a munkaeszközök meghajtása céljából egyidőben többirányú teljesítmény elágaztatás szükséges (pl. mellső vagy/és hátsó TLT-hajtás),
• szükséges a tartósan nagy vonóerő kifejtés (pl. talajmûvelés esetén),
• egyes munkák megkívánják a haladási sebesség és az irány pontos tartását,
• szükséges az erőfolyam megszakítása nélküli terhelés alatti kapcsolás lehetővé tétele.
Az erőgépek univerzális jellegéből 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:
• mellső és/vagy hátsó függesztő szerkezet,
• korszerû, nagy teljesítményû szabályozós hidraulikus rendszer,
• szervokormány,
• jó manőverező képesség,
• az agrotechnikai sebességtartományban megfelelő átfedést biztosító többfokozatú, esetleg fokozatmentes terhelés alatt kapcsolható sebességváltó,
• fokozatokban, vagy fokozatmentesen állítható nyomtáv,
• legalább egy, többfokozatú, terhelés alatt kapcsolható TLT,
• vonóerő növelő, csúszásgátló rendszerek, szerkezeti megoldások,
• automatikusan mûködő differenciálzár,
• pótkocsi vontató szerkezetek, légfék és elektromos kapcsolási lehetőségek,
• megfelelő számú kitelepített gyorscsatlakozó a hidraulikus elemekhez,
• ergonómiailag korszerû (fûthető, szellőztethető, esetleg légkondicionált, panorámás, teherviselő) vezetőfülke kényelmes rugózott üléssel, jól látható és áttekinthető mûszerekkel, kezelőszervekkel.
A mezőgazdasági erőgépek technikai fejlődése során egyre több gépesített feladatot kell ellátni a mezőgazdaságban használt univerzális erőgépek, a traktorok segítségével. Mivel a feladatok sokrétûsége és a traktorokkal szemben támasztott követelmények is nőttek, ezért a jármûvek járószerkezetével szemben is e követelmények kielégítése szükséges. A mezőgazdasági termelési folyamatoknál több olyan szempont is előtérbe kerül, melyek hatást gyakorolnak a járószerkezetekre:
• a termelés alapját a föld képezi, így a járószerkezet a talajjal való kapcsolódásokon is hatást gyakorol az erőgép különböző jellemzőire,
• tömegtermékek előállítása során folyamatosan nagy terhelések érik a járószerkezeteket, s ez nagy távolságú mozgatást is igényelhet,
• a munkafolyamatok idényjellegûek, így a feladatok ellátására különféle külső 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 csökkenő motorfordulatszám mellett is a motor teljesítménye a névleges értéken marad, vagy még kismértékben növekszik is, amit a nyomaték igen jelentős 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 vezérlő rendszerek bevezetésének másik eredményeként javult az egységnyi motor hengerûrtartalomból nyerhető teljesítmény nagysága is. Az új fejlesztésû, elektronikus vezérlésû, korszerû motorok a hagyományos erőforrásokhoz képest akár 30–40%-kal nagyobb, kW/dm3-ben kifejezett fajlagos teljesítmény leadására képesek.
Feltöltős dízelmotoroknál – amelyek mûködésükből fakadóan is kedvezőbb nyomatéki, teljesítmény és fogyasztási jellemzőkkel rendelkeznek – viszonylag egyszerûen, a töltő jelleggörbéjének módosításával elérhető a rugalmassági tényező 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 növelhető a nyomatéktartalék, vagy más néven a nyomatékrugalmasság az elektronikus szabályozás beépítésével. Az elektronika, ezeknél a megoldásoknál, a klasszikus befecskendező 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 növelhető.
Az új motorgenerációk alkalmazása az üzemeltetőkkel szemben is szemléletváltást igényelnek. A klasszikus dízelmotoroknál az üzemeltetés, illetve a töltésállítást a motorok névleges terhelési szintjének megfelelően kellett végrehajtani. A korszerû, állandó teljesítményszinten üzemelő motoroknál a kedvezőbb 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. emelkedő) 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 bekövetkező jelentős javulás alapozott meg. A fokozatmentes hajtómûvek további lehetőséget kínálnak az optimális munkasebességek, a traktoros gépcsoportok optimális munkapontjának megválasztásában. Jelenleg jellemzően a 100 kW feletti kategóriában lehet találkozni ezekkel a váltókkal, de várhatóan hamarosan a kisebb motorteljesítményû erőgépekben is megjelennek. Általában jellemző 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 felső 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 lehetőségeket kínálnak a munkamûveletek optimális sebességének megválasztásához, növelik a gépcsoportok teljesítőképességét, hajtóanyag-megtakarítást eredményeznek, hanem kímélik a gép kezelőjét is. Külföldön végzett kísérletek bizonyították, hogy az automata sebességváltók akár napi 2000 kapcsolástól is megkímélik a traktor vezetőjét 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 megőrzésének érdekében a kerékcsúszás csökkentése és a talajnyomás mérséklése. Ezen kívül – főként a megnövekedett haladási sebesség miatt – fontos szerepet kap a rugózó, lengéscsillapító hatás javítása is (ergonómiai javulás), amit a rugózott mellső híd alkalmazásával, az abroncs szerkezetének megváltoztatásával, az abroncs belső 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. vonóerő, haladási sebesség, nyomtáv, keréknyomás stb.).
A traktorok járószerkezete több szempontból van igénybevételnek kitéve. Általános igényként jelentkezik, hogy sokoldalú felhasználhatósága biztosítsa a hosszú élettartamot, rendelkezzen megfelelő komfortérzettel, és a viszonylag nagy terhelésekkel szemben is biztosítson kellő teherbíró-képességet. Az egyszerû kezelhetőség 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 érhető el (40–50 km/h).
Szántóföldi munkavégzés során a talajon történő mozgás igényli a nagy felfekvő felületet, a kis talajtömörítő hatást, amit a megfelelő vonóerő-átvitel mellett kell megvalósítani. Fontos még a traktorabroncsok öntisztuló képessége, ami a terület kímélésében (pl. legelő terület) mutatkozik meg.
A különböző hajtásmóddal rendelkező kerekes traktorok a traktortömegből származó erőt vonóerőként hasznosítja, melyhez szükséges a tapadóerő (adhéziós erő) meghatározása. Ez határozza meg az adott járószerkezettel és hajtásmóddal rendelkező traktorok vontatási hatásfokát. A vonóerőt a beépített szerkezeti elemeken keletkező veszteség, és elsősorban a belsőégésû motor hasznos teljesítménye határozza meg. Ennek határa a maximális teljesítményként jelentkezik. A fentiek tükrében az adott járószerkezetû erőgépeknél a vontatási hatásfok javítására az adhéziós tömeget, illetve erőt kell különböző módszerekkel növelni.
A traktorok vonóképességének kérdése a traktorok átlagos teljesítményének növekedésével egyre bonyolultabb lett. Fő problémává vált, hogy folyamatosan állítani kell a traktor össztömegét és tömegelosztását ahhoz, hogy az egyes speciális esetekben el lehessen érni a megfelelő járószerkezeti hatásfokot. Ahhoz, hogy a kerékcsúszás ne növekedjen meg túlságosan, azaz a kerékteljesítmény megfelelő hatásfokban alakuljon át vontatási teljesítménnyé, növelni kell a hajtott kerekekre eső tömeget.
A traktor össztömegét a beépített motorteljesítmény és az elvégzendő munkaféleség igényének együttes figyelembevételével kell meghatározni. Mint tudjuk, a teljesítőképesség fokozására nemcsak a kifejthető vonóerőt, hanem a traktoros gépcsoportok munkasebességét is növelik. A traktort üzemeltetőnek tehát ismernie kell, hogy a traktor vonóereje, haladási sebessége és motorteljesítménye milyen összhangban van egymással. A traktorok teljesítőképességét a kisebb sebességeknél az adhéziós határ, a nagyobb sebességeknél a motorteljesítmény korlátozza. Az átmenetet a kettő összhangja szabja meg. Az üzemeltetőnek, egy adott traktor esetén már nincs módja a motorteljesítmény változtatására, így a megfelelő összhanghoz csupán az adhéziós tömeg módosítására van lehetősége – a traktor össztömegének változtatásával.
A traktorok tömeg/teljesítmény aránya tehát jelentősen befolyásolja az adhéziós jellemzők változását. Kétkerék-hajtás (hátsókerék-hajtás) üzemmódban a tengelyterhelés arányának növelésével növekszik a traktor hajtott hátsó kerekein kifejthető teljesítmény (kerékteljesítmény). Ennek megfelelően a hátsókerék-hajtású traktorral elérhető vontatási teljesítmény nagysága is növekszik. A traktorral kifejthető 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 vonóerő eléréséhez szükséges kerékteljesítmény nagysága.
A nehéz univerzális traktoroknál a mellső kerekeken is megfelelő adhéziós tömegnek kell rendelkezésre állni, az optimális tömegelosztásnak tükröznie kell a mellső és a hátsó kerekek vonóképességét (méret és konstrukciós jellemzőit) és a vonóerő-kifejtés során létrejövő tömegáthelyeződést (az elsőről a hátsó kerekekre). A traktorok össztömegéből a mellső tengelyre eső tömeg arányát tekintve a forgalomban levő segédmellsőkerék-hajtású traktorok optimális mellsőtengely-terhelése 35–45% között változik. Minél nagyobb a mellső és a hátsó kerekek mérete közötti különbség, azaz minél kisebb a mellső kerék a hátsóhoz viszonyítva, annál kisebb az optimális mellsőkerék-terhelés (a mellső kerékre eső traktortömeg aránya). Az ún. nehéz univerzális traktorkategóriában jellemzően egyre kisebb a mellső és a hátsó kerekek közötti méretkülönbség, így ezeknél a traktoroknál jellemző az 50–50% tengelyterhelés elosztás.
A lehetséges pótsúlyozási megoldások kiválasztásánál alapvető a traktoros gépcsoport kedvező kapaszkodó képességének és így a nagyobb vonóképesség kifejtésére irányuló megoldások. Az ikerkerekek használatával – mind a hátsó, mind az első tengelyeken – a traktor-vonóképesség növelhető, hiszen nagyobb felfekvő felületeken jobb kapaszkodó képesség érhető el azonos motorteljesítményû erőgép esetén.
A traktorok pótsúlyozásának jelentősége napjainkban is kihatással van a traktorok járószerkezeti elemeinek tartósságára, élettartamára. A helyesen megválasztott és beállított első/hátsó tengelyterhelés-arány kedvező vontatási tulajdonságokat és járószerkezeti hatásfokot biztosít az erőgépek számára. A jól megválasztott tengelyterhelés mind a talajra, mind a gumiabroncsra vonatkozó tulajdonságokat előnyösen érinti, hiszen egyrészt csökkentheti a járószerkezetnek a talajra gyakorolt káros hatásait, másrészt a gumiabroncs élettartamát is befolyásolja.
A cikk szerzője: Kassai Zsolt
