Fokozatnélküli traktor hajtómûvek üzemeltetési jellemzõi

A traktorral elvégzendõ feladatok sora határozza meg, hogy – az elõnyök és hátrányok figyelembevételével – milyen erõátviteli rendszer használata indokolt, melyik alkalmas a gép gazdaságos üzemeltetésére.

Az erõátviteli berendezéseknek fõ feladata a teljesítmény-átvitel. Az alapfeladat ellátásával egyidejûleg azonban több járulékos feladatot is végre kell hajtani. Ilyen járulékos feladatok a következõk:

• az erõfolyam szükség szerint megszakítható legyen;
• az erõfolyamon keresztül a teljesítmény elágaztatható legyen az összes hajtott elemhez;
• a nyomaték, szükség szerinti arányban, elosztható legyen az elágazások irányában;
• a kerék, vagy a hajtott munkaeszköz fordulatszáma és nyomatéka módosítható legyen, az áttételek változtatása a motor fõtengelyének fordulatszámához és nyomatékához viszonyítva;
• a forgástengelyek térbeli elhelyezése megoldhatóvá váljon;
• a forgásirány változtatható legyen (elõre- és hátramenet lehetõvé tétele).

A fokozatnélküli traktor hajtómûvek fõ mûködési elve hidrosztatikus erõátviteli rendszerként üzemel, melynek fõ mûködési módja az alábbiak szerint történik. Hidrosztatikus erõátviteli mód esetén a motor által meghajtott hidraulikaszivattyú nyomásból származtatott energiát juttat el hidraulikus csõvezetékrendszeren keresztül a járószerkezetet meghajtó hidromotorokig. Fõként olyan erõgépeken kerül beépítésre e rendszer, ahol viszonylag nagy nyomatékokat kis fordulatszámok mellett kell biztosítani (pl. traktorok, targoncák, rakodógépek), s az irányváltoztatás is gyakori. A hajtás folytonossága mindaddig fenntartható, amíg a folyadék áramlása biztosított a rendszeren belül. Ha a folyadék áramlása megszûnik, akkor a hajtáslánc erõátvitele megszakad. A fordulatszám és a nyomaték változtatása a hidraulikus körbe épített áramlásirányító szelep mûködtetésével fokozatmentesen megvalósítható. Az erõátviteli rendszer teljesítményelágaztatása a hidraulikus rendszeren belül – csõvezetékek segítségével – bármennyi hidromotorhoz elágaztatható. A forgásirány változtatása a hidraulikus körbe épített útváltó szelepek igénybevételével végezhetõ el.

A traktorok erõátviteli rendszereinek elvi felépítése megegyezik a többi gépjármûvével, de kialakításukkor a munkavégzés jellegétõl függõen figyelembe kell venni az alábbi mezõgazdasági sajátosságokat:

• 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 (egyes esetekben a max. haladási sebesség 80 km/h is lehet);
• majori munkák, rakodás esetén gyakori az elõre-, hátrameneti irányváltás;
• a munkaeszközök meghajtása céljából teljesítmény elágaztatás szükséges (mellsõ vagy/és hátsó TLT-hajtás);
• szükséges a tartósan nagy vonóerõ kifejtés (pl. talajmûvelés esetén),
• egyes munkák megkívánják a haladási sebesség pontos tartását (tápanyag-utánpótlás, növényvédelem);
• gyakori a tartós munkavégzés hátramenetben;
• ahhoz, hogy sebességváltás közben ne álljon le a gépcsoport, szükséges az erõfolyam megszakítása nélküli terhelés alatti kapcsolás lehetõvé tétele;
• a forgattyús-, a sebességváltómû- és a hátsóhídház gyakran olyan merev szerkezeti egységrendszerré van összekapcsolva, amely egyben a traktor tartóvázszerkezetének feladatát is ellátja.

A mezõgazdasági erõgépekkel szembeni elvárások (pl. termelékenység, hatásfok stb.) növekedése eredményezte azt, hogy kifejlesztették a tengelykapcsoló mûködtetése nélkül is, azaz terhelés alatt kapcsolható erõátviteli elemeket. E agrotechnikai és mûszaki jellemzõk folyamatos igényeinek való megfelelés, valamint a gyártói oldalon megjelenõ – versenyképességet javító – folyamatos fejlesztés hozta elõtérbe a fokozatnélküli hajtómûvel szerelt erõgépek szerepét és elterjedését. A fokozat nélküli hajtómûvek egyik csoportja sebességcsoportonként kapcsolhatók fokozatmentesen (pl. ékszíjhajtású variátor – arató-cséplõ gépeknél). Másik csoportját alkotják a teljes sebességtartományon belül fokozatmentesen kapcsolható hajtómûvek.

A traktorvezetõ szempontjából tekintve ergonómikus a fokozatnélküli váltás lehetõsége, valamint az ilyen rendszerû sebességváltók kezelése, hiszen nincs szükség nehéz fizikai erõkifejtésre, sem lábbal, sem kézzel, hiszen mind a fel-, mind a lekapcsolást a vezetõtõl függetlenül a belsõ elektronikai egységek végzik, így folyamatos munkavégzés történik anélkül, hogy a terhelési viszonyokat a traktorvezetõ jelentõsen befolyásolná.

Elõnyei:

• könnyû, gyors kezelhetõség; a haladási sebességfokozat megválasztása igazodik a motor terheléséhez;
• nagyobb területteljesítmény, jobb mûszaki kihasználtság;
• automatizálható a sebességfokozatok közötti váltás;
• állandó motor-járószerkezet áttétel választás esetén csökken a fajlagos hajtóanyag-felhasználás.

Hátrányai:

• a több mûködõ elembõl adódóan kisebb a sebességváltómû hatásfoka, mint a mechanikus vagy hagyományos sebességváltóké;
• magasabb beruházási költségû.

Napjainkban a kapcsolható sebességfokozatok száma és a traktor motorteljesítménye között kevésbé található közvetlen összefüggés, mint a korábbi évtizedekben. Miért is van szükség a fokozatnélküli traktorhajtómûvek alkalmazási körének szélesítésére? A traktor hajtómûvek sebességhatára is kitolódott, mivel a mászófokozatot 0,5–2,5 km/h sebességtartományban kell tartani, addig a maximális haladási sebesség 40–50 (vagy akár 60!) km/h. A sebességtartományon belül nemcsak a sebességfokozatok száma a meghatározó, hanem a fokozatok elosztása és a sebességek fokozatonkénti átfedése is. Akkor mondhatjuk kedvezõnek a traktor sebességváltók fokozatelosztását, ha a munkagépek üzemeltetéséhez energetikailag minél több fokozat áll rendelkezésre az agrotechnikailag optimális tartományban (4–12 km/h). Természetesen a fokozatnélküli sebességváltók esetén könnyebb megtalálni az energetikai szempontból legkedvezõbb fokozatot, de ilyen váltómûvekkel rendelkezõ erõgépek esetén oda kell figyelni, hogy a munkavégzéshez szükséges alapbeállításokat az üzemeltetõ megfelelõen válassza ki (pl. motorfordulatszám beállítása).

A fokozatnélküli váltómûvel szerelt traktorok üzemeltetése során a célfeladatok a termelési profilnak megfelelõen eltérõek, mint a hagyományos váltómûvel rendelkezõ erõgépeké. A traktoros gépcsoport üzemeltetési sajátossága minden üzemeltetési módban más, ez a végrehajtandó munkafeladatokkal magyarázható. A traktorra – mind a traktormotorra, mind pedig a traktor járószerkezetére – változó jellegû terhelés hat. Ez elsõsorban a talajviszonyoktól, a munkagéptõl, a gumiabroncs és a talaj közötti kapcsolattól, valamint a terület lejtésétõl függ. Traktoros gépcsoportnak a motorterhelés, illetve a vontatási terhelés befolyásolása érdekében kezdték el széles körben alkalmazni a terhelés alatt kapcsolható fix és fokozatnélküli hajtómûveket. A motorok tüzelõanyag jellegmezõjének alacsony fajlagos fogyasztás értékei szûk tartományban helyezkednek el a fix fokozatú és ehhez fix áttételi aránnyal rendelkezõ hajtómûveknél: az üzemeltetés során a munkapontok az esetek kisebb százalékában esnek ebbe a szûk tartományba. Ebben a szûk fordulatszám- és teljesítménytartományban való üzemeltetést a fokozatnélküli hajtómûvek (elektronikus) szabályozásával ez megoldott. Az automata üzemmódban a motor és a váltó elektronikus szabályozás bekapcsolt állapotában a rendszer a motor terhelési viszonyainak megfelelõen igyekszik a hajtóanyag fogyasztást optimális értéken tartani.

Több kutatási feladat és számos vizsgálati eredmény is alátámasztja, hogy a fokozatnélküli hajtómûvel szerelt traktor motorszabályozási- és erõátviteli rendszerének összhangja optimálisabb, mint a terhelés alatt kapcsolható (csoport vagy full powershift) váltóval rendelkezõ erõgépeké. A traktor így alkalmas nem csak a hagyományos erõgéppel végzett szántóföldi munkák végrehajtására, hanem szállítási feladatok folyamatos üzemben történõ gazdaságos véghezvitelére is.

A fokozatnélküli sebességváltómûvek fejlesztése többcélú, egyrészt a traktorvezetõ számára növelni a komfortérzetet, és megkönnyíti számára a kezelést, valamint több lehetõsége nyílik odafigyelni a munkaminõségre, másrészt a motor teljesítményének minél hatékonyabb kihasználásával kedvezõbb hajtóanyag-felhasználás, és ezáltal kedvezõbb traktor-munkagép üzemeltetési hatásfok elérésével.

A gyakorlati tapasztalatok és az elvégzett (összehasonlító) vizsgálati eredmények alapján a következõ megállapítások tehetõk a fokozatnélküli váltómûvel szerelt erõgépekkel szemben:

• a fokozatnélküli hajtómûvel szerelt erõgépek jobb gyorsulási tulajdonsággal és alacsonyabb fajlagos hajtóanyag-fogyasztással rendelkeznek;
• az alacsonyabb hajtóanyag-fogyasztás legfõbb oka az alkalmas idõpontban végrehajtott motorfordulatszám változtatás;
• a szállítási vizsgálatok esetében szembetûnõ elõnyök mutathatók ki a powershift és a fokozatnélküli hajtómû közötti különbségre.

A gyors és pontos számítógépes technikának eredménye a motor és a fokozatnélküli hajtómû tökéletes összhangja. A menet közbeni szituációtól, a terheléstõl és a menetsebességtõl függõen folyamatosan alkalmazkodik egymáshoz a motorfordulatszám és a fokozatmentes hajtómû áttétele. Így megvalósítható az optimális fogyasztás, a minimális károsanyag-kibocsátás és a gazdaságos, tervezhetõ üzemeltetés.

A legújabb fejlesztési irányok az elektronikus és elektrohidraulikus vezérlés fejlesztése a fokozatnélküli váltóknál is, ez az automatikus szabályozás terén is megmutatkozik, mivel a legtöbb traktorgyártó már rendelkezik a fokozatnélküli váltómûvel szerelt erõgéptípussal, melyekben automatikusan állítható a sebességtartomány. A mikroprocesszoros vezérléssel megoldottá vált az ilyen váltómûvek korszerû kezelése – elsõsorban – a nagy teljesítménnyel rendelkezõ traktoroknál.

Gyakorlati tapasztalatok és vizsgálati eredmények is azt mutatják, hogy a fent ismertetett sebesség-váltómûvek mezõgazdasági alkalmazási területeken jól beváltak, kedvezõ tapasztalatokkal rendelkezünk a fokozatnélküli sebességváltók üzemeltetésével kapcsolatban is.

Természetesen csak olyan gazdaságok számára érdemes ilyen – nagyobb beruházási költséggel járó – fokozatnélküli sebességváltó-mûvel rendelkezõ erõgépet vásárolni, ahol az éves gépkihasználás biztosított. A nagy talajtömörödésû, változó talajellenállással rendelkezõ területeken érdemes a magasabb beruházást igénylõ, fokozatnélküli váltómûvel szerelt erõgép vásárlása, hiszen a kapcsolási idõ csökkentésével növelhetõ a területteljesítmény a mechanikus kapcsolású, vagy szinkronizált sebességváltó-mûvel rendelkezõ traktorokkal szemben.