A gumiabroncs légnyomásának szabályozása mezőgazdasági gépeknél

A pneumatikus gumiabroncs alkalmazása esetén nagyon fontos a légnyomás megválasztása és szabályozása. Az abroncs légnyomásától nagymértékben függ a talaj tömörödése és a növények fejlődése, a termésátlag alakulása, a gördülési ellenállás mértéke, a hajtóanyag-fogyasztás alakulása, az abroncs élettartama, a közúti közlekedés biztonsága.

A mezőgazdasági gépek járószerkezete túlnyomó többségben gumikerekes kivitelű, a gumihevederes járószerkezetek megjelenése ellenére. A gumikerekes járószerkezetek a gumiabroncson keresztül létesítenek kapcsolatot valósítják meg a gép felépítménye és a talaj között. A mezőgazdasági gépekhez – néhány kivételtől eltekintve – fúvott levegővel ellátott úgynevezett pneumatikus gumiabroncsokat használnak.

A pneumatikus gumiabroncs feladata a jármű tömegének hordása, függőleges terhelések felvétele, a kerületi erő, a vonóerő és a fékezéshez szükséges erő létrehozása, a kanyarodáskor ébredő oldalirányú erők felvétele, a dinamikus lengések csillapítása, a vezetési kényelem biztosítása, a talaj károsodásának mérséklése. A mezőgazdasági pneumatikus gumiabroncsok fejlesztési iránya az alacsony nyomású gumiabroncsok irányába mutat. Ma már a nehéz univerzális traktorok, kombájnok pneumatikus gumiabroncsainak belső levegőnyomása 0,4-2,0 bar értékig változhat.

Levegőnyomás megválasztása

A gumiabroncsgyárak termékeikkel sokoldalú vizsgálatsorozatot végeznek az optimális gumiabroncs-légnyomás meghatározása céljából. A mezőgazdasági gumiabroncs optimális levegőnyomás-értékét nem publikálják, mivel az csak egy adott körülményre, gumiabroncs-állapotra, terhelésnagyságra, gördülési sebességre, a talaj (út) jellemzőire stb. vonatkoznak. A felhasználó részére egy adott gumiabroncs esetén általános adatot adnak meg, amelyhez többféle módon lehet hozzá jutni.

A mezőgazdasági gép, traktor gépkönyvéből az adott gumiabroncsra, munkavégzésre megadják az ajánlott abroncsnyomás értékét. Ha ez a lehetőség nem áll fen, akkor a légnyomásértékre vonatkozó számérték a gumiabroncs gyári adatait tartalmazó leírásból, katalógusából olvasható ki. A gumiabroncsra kiolvasott nominál, névleges légnyomásértékhez tartozik a gumiabroncs oldalán, a méretjelöléseknél feltüntetett „terhelési index” által definiált megengedhető függőleges terhelés értéke.

1. ábra. Gumiabroncs adatlapja és műszaki jellemzői okostelefonon (forrás: trelleborg.com)

A digitális mindennapok világában internetről elérhető a mezőgazdasági gumiabroncsokra vonatkozó adatsor, igy az abroncs légnyomásértéke is. Az okostelefonra letölthetők, a gumikra vonatkozó adatok, és innen kényelmesen a felhasználási viszonyokhoz ajánlott légnyomásérték kiolvasható (1. ábra).

Légnyomás szabályozásának szükségszerűsége

A gumiabroncs talajnyomását a kerékre jutó gép tömege, a talaj mechanikai tulajdonsága, a gumiabroncs mérete és az abroncs rugalmassága határozza meg. Az abroncs rugalmassága 85-90%ban az abroncsba zárt levegő nyomásától és csupán 10-15%-a a köpeny anyagától függ. Az abroncs légnyomásától nagymértékben függ a talaj tömörödése és a növények fejlődése, a termésátlag alakulása, a gördülési ellenállás mértéke, a hajtóanyag-fogyasztás alakulása, az abroncs élettartama, a közúti közlekedés biztonsága. Az ideálisnak számitó gumiabroncs-levegőnyomás betartásával megközelítőleg 20%-os üzemeltetési költség takarítható meg.

Az abroncs légnyomásának emelésével és a gép haladási sebességének csökkentésével növelhető a gumiabroncs terhelhetősége. A mezőgazdasági talajon dolgozó traktornál alacsonyabb, míg a közúton közlekedő traktornál magasabb gumiabroncs légnyomás a kedvezőbb.

A lehető legalacsonyabb abroncslégnyomás alkalmazásának főbb előnyei szántóföldi munkáknál: nagyobb vonóerő és kisebb kerékcsúszás, hajtóanyag-megtakarítás, magasabb élettartam, csökkenő talajtömörítő hatás, növekvő termésátlag stb. A magasabb abroncslégnyomás főbb előnyei közúton: kisebb gördülési ellenállás, alacsonyabb hajtóanyag-fogyasztás, kisebb abroncskopás, nagyobb utazási biztonság a közúti közlekedésben.

Continental: intelligens gumiabroncs-figyelő rendszer

A Continental mezőgazdasági gépek számára digitális gumiabroncs-figyelő rendszert mutatott be az Agritechnika 2019 kiállításon. A TPMS (Tier Pressure Monitoring System) rendszer tájékoztatja a járművezetőjét a gumiabroncs nyomásának és hőmérsékletének valós idejű állapotáról, lehetővé téve az azonnali beavatkozást a problémák megoldása érdekében. Az is újdonság, hogy a Continental új, intelligens mezőgazdasági VF TractorMaster Hybrid gumiabroncsaiba már gyárilag előre beépíti az érzékelőszenzort. A levegő nyomását és hőmérsékletét érzékelő szenzor saját mini akkumulátorral üzemel, rádió frekvenciás jelátvitelű, mérés tartományai 0 és 12 bar, -40 és +120 ^oC, tömege 26 gramm (2. ábra). A szenzor tipikusan 6 évig üzemképes. A 433,92 MHz frekvencián működő rendszer további főbb egységei: központi vezérlőegység CCU, kiegészítő vevő, kézi vezérlő és monitor egység. A szenzorok digitális jeleinek telemetrikus kiértékelésére két rendszer van. A ContiPressureCheck rendszer egyedi járműveknél, a gép fülkéjébe telepített monitor egységen, és/vagy kézi terminálon jeleníti meg a mért adatokat. A ContiConnect rendszer pedig tömeges adatgyűjtésként használható, és így a diszpécser központban is láthatóak. Minkét rendszer természetesen együtt is használható. A gumiabroncs légnyomás beállítását ez a rendszer nem végzi el, ehhez vagy a gépen lévő légkompresszort vagy külső levegőszolgáltató berendezést kell alkalmazni. A Continental gumiabroncs figyelő rendszere egyszerűen, utólag is telepíthető a kiválasztott mezőgazdasági gépre. Az adatokat érzékelő szenzor könnyen felragasztható a gumiabroncs belsejébe. A rendszer jelenleg Continental gumiabroncsokhoz rendelhető utólagos beépítésre.

A Trelleborg légnyomásszabályozó rendszere

Az Agritechnika 2019 kiállításon mutatták be a Trelleborg CTIS+ elnevezésű légnyomás-szabályozó rendszert, amelyet a Dana Incorporated-del közösen fejlesztettek ki. A CTIS+ frissíti a piacon elérhető CTIS-rendszer hagyományos funkcióit. A meglévő megoldásoktól eltérően a Trelleborg egy teljesen új, integrált megoldást szolgáltat, amelynek a traktorból, kombájnból kilógó külső részei vagy csövei nincsenek. A rendszer lehetővé teszi a gumiabroncsok nyomásának egy gombnyomással történő közvetlen felfújását vagy leeresztését a traktor vezetőüléséből.

2. ábra. Continental gumiabroncs-figyelő rendszerének szenzorra (forrás: continental-tires.com)

3. ábra. Trelleborg CTIS+ légnyomás-szabályozó rendszert felépítése: 1 TLC külső készülék; 2 Vezetőfülke monitor; 3 Mechatronikus vezérlőegység; 4 Levegő-tápegység; 5 Trelleborg-kerékegység (forrás: trelleborg.com)

A CTIS+-rendszer elvi felépítését a 3. ábra mutatja. A gumiabroncs légnyomásának szabályozása során a TLC külső készüléken beállított algoritmussal utasítani lehet az MCU-t (Dana által létrehozott mechatronikus vezérlőegységet), amely ezután függetlenül ellenőrzi és korrigálja az egyes kerekek levegőnyomását a kerék belső peremére felszerelt Trelleborg-kerék egységen keresztül. Az MCU egységhez egy központi levegőellátó berendezés szolgáltatja a szükséges nyomású levegő mennyiséget.

4. ábra. Trelleborg CTIS+ kerékegység kialakítása: 1 Keréktárcsa; 2 Trelleborg levegőcsatlakozó; 3 Levegőcső első kerékhez; 4 Táplevegő csatlakozás; 5 Levegő-csövek; 6 Forgó levegőelosztó; 7 tömítőgyűrű (forrás: www.trelleborg.com)

A CTIS+ intelligens légnyomás szabályozó egyszerűen használható. Miután a gép vezetője a TLC+ szoftver segítségével konfigurálta a rendszert, a kiválasztott művelet végrehajtása megtörténik. A tényleges és az ajánlott gumiabroncsnyomás értéke kerekenként a vezetőfülke monitorján látható. A „nyomás beállítása” – funkcióra való – kattintással megtanítható a rendszer, hogy a gumiabroncs levegő nyomását az ajánlás szerint állítsa, szabályozza be0,33 bar/min sebességgel. A Trelleborg CTIS+ alkalmazásának előnyei: teljesen a gépbe integrált, nincs külső csővezeték, nem kell a munkavégzést megszakítani, hajtóanyag-felhasználás takarítható meg, a gumiabroncs élettartama megnövelhető.

Dr. Varga Vilmos
SZIE, Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék,
Gödöllő