Fokozat nélküli és terhelés alatt kapcsolható traktorhajtómûvek összehasonlítása

Ezen ismeretek birtokában már megalapozottan dönthet számára, illetve a traktorral elvégzendõ feladatokra legalkalmasabb hajtómûvel felszerelt típus mellett.
A  már hagyományosnak mondható, terhelés alatt kapcsolható PowerShift váltók mellett egyre nagyobb jelentõségû a hidrosztatikus-mechanikus teljesítmény elágazásos fokozat nélküli váltók alkalmazása. Ebbõl adódóan egyre több gyártó kínálatában szerepel a fokozat nélküli (CVT – Continuously Variable Transmission) váltóval szerelt traktor. A múlt évben összegyûjtött „A kereskedelemben megtalálható fokozat nélküli sebességváltóval szerelt traktortípusok” címû táblázat (1.) már kiegészítésre szorul. Ugyanis a Massey Ferguson 8400-as szériája (Fendt, Dyna-VT) és a New Holland TVT 135, 145, 155, 170, 190 szériái (Steyr-ZF, AutoCommand™) is fokozat nélküli váltóval rendelkeznek.

A vizsgálati módszer
A hajtómûvek értékelésekor nem elegendõ csak a hajtómûvet, hanem a teljes hajtásláncot (beleértve a motort, a járószerkezetet és az elektronikus szabályozási rendszert is) kompletten kell vizsgálni. Továbbá nem elegendõ csak a hatásfokok alapján értékelni az egyes hajtásláncokat (2.). Figyelmet kell fordítani az erõgépek nagyobb kihasználtságára, a károsanyag-kibocsátás és a hajtóanyag fogyasztás csökkentésére is.

A teljes hajtásrendszer vizsgálata bonyolult, összetett és költséges feladat. Ez okból kidolgoztunk egy komplex vizsgálati módszert a traktorok hajtásrendszerének értékelésére (3.).

A hagyományos, méréseken alapuló vizsgálatokat két részre osztottuk, a laboratóriumi és a szántóföldi mérésekre. A laboratóriumi mérések alkalmával a hajtáslánc elsõ elemének, a motornak a jelleggörbéjét határoztuk meg. A szántóföldi vizsgálatra egy többszintû vizsgálatsorozatot állítottunk össze, melynek két alapszintje a traktor vontatási, illetve a traktor-munkagép vizsgálatok. A traktorok vontatási jellemzõinek felvételét az MGI F 39-1-321 alapján az OECD CODE I ajánlásait figyelembe véve végeztük. A traktor-munkagép szintet ismét tovább bontottuk szállítási-, nagy vonóerõ igényû- és TLT hajtást igénylõ munkagép vizsgálatokra.

A szállítási vizsgálat
A kidolgozott vizsgálati módszer alapján a szállítási vizsgálatokat sík-, ill. dombos területen kialakított speciális mérõpályán hajtjuk végre. A traktor-munkagép szinten belül eddig a sík területen (Dél-Pest megyei Mezõgazdasági Rt., Cegléd, Cifrakert) kialakított mérõpályán végeztük el vizsgálatainkat. A mérõpálya tartalmaz tarló, föld- és betonút szakaszokat. Az egyes szakaszokat a különbözõ alkalmazásoknak megfelelõen további részekre osztottuk. A vizsgálat során mértük és regisztráltuk az eltel idõt [s], a motor fordulatszámát [1/perc], a sebességet [m/sec], a fogyasztást [l/h], a hátsó tengely fordulatszámát [1/perc] továbbá a trigger jelet [V], melyet az egyes szakaszok szétválasztására használtunk. A vizsgálatot vontatvány nélküli, terheletlen traktoron, továbbá egy kéttengelyes HW 8011 típusú pótkocsit vontatva végeztük.

A vizsgált erõgépek
A méréseket azonos motorteljesítményû (Pnévl. = 108 kW), abroncsméretû és nyomású, továbbá pótsúlyozással azonos tengelyterhelésûre beállított traktorokon hajtottuk végre. Az erõgépek csak a beépített hajtómûben különböztek. Az egyik traktor egy elektrohidraulikus vezérlésû 4 sebességcsoportú és csoportonként 6 sebességfokozatú PowerShift váltóval rendelkezett. A másik traktorba egy hidrosztatikus-mechanikus teljesítmény elágazásos, teljes tartományon belül fokozat nélkül kapcsolható váltó került beépítésre.

A vizsgálatok eredményei, következtetések
A terhelés alatt kapcsolható és a fokozat nélküli hajtómûvet tartalmazó hajtásláncok különbségeinek feltárására kifejlesztettünk egy szimulációs programot (4). A program a laboratóriumban és a szántóföldön mért adatok feldolgozásán, ábrázolásán túlmenõen alkalmas a hajtáslánc egyéb paramétereinek számítására úgy, mint a megtett út [m], az elfogyasztott üzemanyag mennyisége (l), továbbá a hajtómû áttétel. Az egyes hajtáslánc jellemzõk változása elõre meghatározott függvénykapcsolatokban, beállított vizsgálati tartományban, valós idõben ábrázolhatók.
Az eddig elvégzett vizsgálatsorozat esetében az egyes hajtómûvek közötti különbségek legjobban az alapjárati motorfordulatszámról maximális sebességre való gyorsítás, majd ennek a sebességnek a tartása mellett figyelhetõk meg. A CVT-PowerShift Simulator analíziseinek eredményeit a terhelés alatt kapcsolható „PS”, és a fokozat nélküli „CVT” váltóval szerelt erõgépek esetében a 1–3. ábrák szemléltetik. A fokozat nélküli „CVT” váltó mellett található számok a terhelésszabályzó potenciométer állását jelzik, melyek a motor-hajtómû rendszer együttes vezérlésére (itt motorfordulatszám redukcióra) utalnak.
Eredményeink alapján megállapítható, hogy a létrehozott CVT-PowerShift Simulator alkalmas a terhelés alatt kapcsolható és a fokozat nélküli hajtómûvet tartalmazó hajtásláncok különbségeinek feltárására, elemzésére, értelmezésére.

Ezen eredmények alapján megállapíthatjuk:

• a fokozat nélküli hajtómûvel szerelt erõgépek jobb gyorsulási tulajdonsággal, nagyobb végsebességgel (1.ábra) és alacsonyabb hajtóanyag-fogyasztással rendelkeznek (3.ábra),
• az alacsonyabb hajtóanyag-fogyasztás legfõbb oka az állandó motorfordulatszámon megvalósítható fokozat nélküli hajtómûáttétel-változtatás és alkalmas idõpontban végrehajtott motorfordulatszám redukció (2.ábra),
• mûködtetés szempontjából a fokozat nélküli váltó esetében nincs szükség a sebességváltás mûveletére. A fix fokozatokkal rendelkezõ terhelés alatti váltóval szemben nincs kapcsolási idõszükséglet (2. ábra), amelynek hatása területteljesítményben, idõben, munkaminõségben, fogyasztásban és kezelési kényelemben nyilvánul meg,
• vizsgálataink esetében a 20 másodpercig, ill. 170 méterig még a terhelt állapotú fokozat nélküli váltóval szerelt traktor is jobb jellemzõkkel rendelkezett, mint a terheletlen PowerShift váltójú traktor. Ezekbõl adódóan a szállítási mûveletek mellett a rövid ideig tartó, nagy gyorsulásokat és irányváltásokat tartalmazó rakodási mûveleteknél is elõnyösen használhatók a fokozat nélküli váltóval szerelt erõgépek (3.ábra).

A gyors és pontos számítógépes technikának eredménye a motor és a fokozat nélküli hajtómû tökéletes összhangja. A menet közbeni szituációtól, a terheléstõl és a menetsebességtõl függõen folyamatosan alkalmazkodik egymáshoz a motorfordulatszám és a fokozat nélküli hajtómû áttétele. Így ezzel a hajtáslánc rendszerrel megvalósítható az optimális motorterhelés és fogyasztás, a maximális területteljesítmény, továbbá a minimális károsanyag-kibocsátás és a gazdaságos, tervezhetõ üzemeltetés.

A szerzõ köszönetet mond az FVMMI GM Kht. munkatársainak
a mérésben nyújtott támogatásért!
Farkas Zsolt egyetemi tanársegéd
[1] Farkas Zs.: Fokozat nélküli traktorhajtómûvek, AGRO NAPLÓ 2004/1-2
[2] Manfred Lober: Technik rund um den Traktor, DLG-Mitteilungen 11/2001
[3] Farkas Zs. – Dr. Szente M. – Dr. Kerényi Gy.: Traktorhajtómûvek szimulációs vizsgálata, MTA AMB K+F tanácskozás, Gödöllõ 2003
[4] Farkas Zs. – Dr. Kerényi Gy.: Terhelés alatt kapcsolható és fokozat nélküli hajtómûvek összehasonlító vizsgálatának analízise és szimulációja, MTA AMB K+F tanácskozás, Gödöllõ 2005