A mezőgazdasági termelés során az anyagmozgatási – ezen belül a rakodási – feladatok valamennyi ágazatban szerves részei a technológiai folyamatoknak. Ebből adódóan a mezőgazdasági anyagok rakodása nagyon változatos üzemi körülmények között történik. Ezek az adott üzem termelési szerkezetétől függő, különböző inputféleséget és megtermelt anyagokat, mennyiségi és minőségi változatosságot jelentenek.
A fejlesztők és gyártók folyamatos fejlesztési és innovációs tevékenységének köszönhetően a rakodási feladatok ellátására számos konstrukciós megoldással találkozhatunk. Ez a széles körű választék a traktoros homlokrakodóktól a kisteljesítményű, kis emelőképességű és helyigényű gépektől a négykerék-kormányzású, törzscsuklós teleszkópos gépeken át a nagy rakodási teljesítményű homlokrakodó gépeket takarja. A különböző konstrukciójú mezőgazdasági rakodógépek fejlesztésében azonban számos azonos, illetve hasonló fejlesztési irányvonallal találkozhatunk. Ilyen – a jó minőségű szerkezeti anyagok mellett – a nagy folyásszilárdságú anyagok alkalmazása, ami egyben a gyártástechnológia fejlesztését, hegesztőrobotokat, lézertechnológiát, CNC-megmunkálást, valamint hőkezelési eljárásokat jelent. A tervezésben általános az AutoCAD szoftverek, a modellek, a végeselem-módszer alkalmazása (1. kép).
- kép. A rakodógépek tervezésénél általános az AutoCAD szoftverek alkalmazása
A rakodási teljesítmények növelése, a rakodási ciklusidők csökkentése – az emelőképesség növelése érdekében – az emelőhidraulikus körben, az állandó szállítóképességű fogaskerék-szivattyúk kiváltása a jól szabályozható szállítóképességű axiáldugattyús hidraulikaszivattyúkkal úgy kialakított hidraulikus kör, amely párhuzamosan több emelési munkaművelet egyidejű végzését is lehetővé teszi, miközben mindezt a digitális ISOBUS-adatátvitel megkönnyíti. Az ISOBUS-rendszerű digitális adatátvitel és érintőképernyős kezelőfelületek általános megoldások még a kisebb teljesítményű, egyszerűbb konstrukciójú, szerkezeti kialakítású gépeken is. Természetesen szinte valamennyi konstrukció esetében, de különösen a teleszkópos homlokrakodókon nagy gondot fordítanak a digitális ellenőrzőrendszerek, kijelző- és letiltó rendszerek fejlesztésére. Az üzemeltetés és az emelőképesség javítását szolgálják a gémszerkezet kialakítására, a párhuzamvezetésre vonatkozó újabb megoldások. A technológiai alkalmazások bővítésére a homlokrakodók mezőgazdasági anyagok rakodására alkalmas munkaeszközökkel szerelhetők fel (2. kép).
- kép. A mezőgazdasági homlokrakodókhoz szélesmunkaeszköz-választék tartozik
Ennek kapcsán pedig egyes típusokhoz újabb fejlesztésű, digitális, ISOBUS-szoftveres munkaeszköz-felismerő rendszereket fejlesztettek ki. A traktoros homlokrakodó gépek konstrukciója természetesen illeszkedik az üzemeltető traktor szerkezeti kialakításához, hidraulikus rendszeréhez és a rendelkezésre álló beépített motorteljesítményhez. A magajáró gépek esetében pedig az aktuális és folyamatosan szigorodó környezetvédelmi előírásoknak megfelelő kedvező fajlagos hajtóanyag-felhasználású, elektromos vezérlésű, Common Rail tüzelőanyag-ellátású motorokat építenek be. Az elektromotoros meghajtásokkal, különösen a kisebb teljesítményű gépek esetében, egyre gyakrabban találkozhatunk (3. kép).
- kép. Kisebb teljesítményű, elektromos meghajtású gép
A traktoros homlokrakodók esetében is a különböző felhasználói igények kielégítésére számos, a folyamatos innováció jeleit magán viselő konstrukciós megoldás áll rendelkezésre. A traktoroshomlokrakodó-választékból számos, a traktorhoz illeszkedő saját márkás, illetve egyéb külföldi és hazai beszállító gyártmányai közül lehet választani. A traktoros homlokrakodók mechanikus szerkezeti részei – vázkeret, emelőszerkezet, emelőgém, munkaeszköz-csatlakozókeret, munkaeszközök – jól kiforrott konstrukciók. A csatlakozókeret gyorscsatlakozó biztonsági csapokkal csatlakoztatható az üzemeltető traktorhoz. Az emelőgém és munkaeszköz hidraulikus hálózata pedig csöpögésmentes gyorscsatlakozó blokkal kapcsolható össze. A traktoros homlokrakodók kiválasztásánál nem elsősorban az üzemeltető traktor motorteljesítményét, hanem a tömegét és a hidraulikus rendszer munkavégző kivezérelhető paramétereit – nyomás (bar, kg/cm3), hidraulikaolaj-szállítás (l/min, cm3/min) – veszik figyelembe. Az újabb fejlesztésű traktoros homlokrakodók hidraulikus rendszerébe egyre több típusnál a felemelt vagy rakodott tömeg ellenőrzésére és esetleges dokumentálására elektrotenzometrikus mérőcsapokon alapuló mérlegrendszereket is alkalmaznak (4. kép).
- kép. Traktoros homlokrakodók mérlegrendszere
Az újabb fejlesztésű traktoros homlokrakodók munkafunkcióinak vezérlése joystick segítségével történik, és az említett paramétereket ISOBUS-szoftveres terminálon lehet kezelni. A minél szélesebb körű technológiai alkalmazás érdekében a traktoros homlokrakodó gépekhez is az előzőekben bemutatott széles körű munkaeszköz-választék áll rendelkezésre. Ez a munkaeszköz-állomány gyakran bővíthető, például mellső függesztésű rotációs kaszákkal, területet tisztító seprővel és gyűjtőkanállal vagy éppen rotációs vágószerkezetű gallyazó munkaeszközzel (5. kép).
- kép. Traktoros homlokrakodók gallyazó munkaeszközzel
A munkaműveletek összekapcsolásával pedig – egyes típusoknál – mellső függesztésű rendrakók és az üzemeltető traktorral hátul vontatott bálázógép egy menetben történő üzemeltetését is elvégezhetik. De a traktoros homlokrakodó gépek üzemeltetése során a bálarakodás és -szállítás munkaműveletei is üzembiztosan és gazdaságosan összekapcsolhatóak. A kis geometriai építésű homlokrakodó gépek változatos konstrukciós kialakítással készülnek. A konstrukcióra a törzscsuklós vázszerkezetre épített két párhuzamos, fix tagból álló egyszerű gémszerkezet a jellemző. Ez a gémszerkezet azonban nem túl nagy (2,5–3,0–3,5 m) emelőmagasságot biztosít a gépeknek. Az emelőmagasság növelésére egyes konstrukcióknál, a csuklós alvázszerkezet a manőverezés szempontjából előnyös tulajdonságait megtartva, a gémet teleszkópos szerkezetűre alakították ki. A rakodási feladatok minél szélesebb körben történő ellátására, az univerzális használhatóság céljából, nagyon széles munkaeszköz-választékkal rendelkeznek. A mezőgazdasági alkalmazásokhoz ezen túlmenően egyes típusok mellső függesztésű rotációs kaszák, vízszintes és függőleges tengelyű szárzúzók üzemeltetésére is alkalmasak (6. kép).
6. kép. Kis törzscsuklós rakodórotációs kaszával
A kisebb geometriai építés az előző előnyökkel jár, azonban ez kisebb emelési magasságot és emelőképességet jelent, ami viszont kisebb hajtási, beépített motorteljesítménnyel és szükséges hidraulikusteljesítmény-igénnyel jár. Ennek köszönhető, hogy a magajáró homlokrakodó gépek gyártásában először ezeknél a konstrukcióknál jelentek meg a belsőégésű motorok kiváltása, az elektromos energiaátvitellel szerelt változatok.
A kis törzscsuklós traktorok elektromotoros meghajtású változatai szerkezeti kialakítás, emelőszerkezet, emelőhidraulika és vezérlése, munkaeszköz-csatlakoztatás és választéka tekintetében a belsőégésű motorral szerelt alaptípussal teljesen megegyezőek. Ilyen típusú az Avant E6 konstrukció. Ennél a rakodási munkaműveletek mozgásigényét a járószerkezeti hajtást végző 7,2 kW teljesítményű, míg az emelési teljesítményt 2,0 kW teljesítményű elektromotor szolgáltatja. A villanymotorok energiaellátását 13,8 kWh kapacitású Li-ion akkumulátor biztosítja. Ez az energiaellátás 4-6 óra üzemelést és 10 km/h haladási sebességet biztosít. A rendszerbe épített akkumulátortöltő 230 V/16A csatlakozással működtethető. A géphez 400 V/16A vagy 400 V/32A gyorstöltő is rendelkezésre áll. A gyorstöltővel az akkumulátor, vagyis az elektromos rendszer akár 1 óra alatt is feltölthető (7. kép).
- kép. Az Avant E6 típus töltési karakterisztikája
A geometriai méreteiben hasonló, de merevvázas, négykerék-kormányzású Krämer KL sorozatú gépcsalád KL25.5e tagjánál energiaforrásként ólomsavas zselés, 80 V feszültségű, 416, illetve 495 Ah-s akkumulátorcsomag szolgáltatja a két elektromotornak a kapacitást. A járószerkezeti hajtását 15 kW, míg a hidraulikus rendszer hajtását 22 kW teljesítményű elektromotor végzi. Az elektromos rendszer 5–8 órát tud üzemelni egyfolytában. Természetesen a hasonló elektromos meghajtású kis homlokrakodók – gyakran nevezik őket udvari gépeknek – számos típusa is jelen van a hazai gépkínálatban (8. kép).
- kép. Az elektromos hajtású Weidemann Ehoftrac üzemű 121 LE-s traktor (forrás: www.landtechnikmagazin.de)
A mezőgazdasági üzemekben az univerzális használhatóságuk, nagy választékú munkaeszköz-ellátottságuk révén a rakodási feladatok megoldására a legszélesebb körben a négykerék-kormányzású és négykerékhajtású, teleszkópos homlokrakodó gépeket alkalmazzák. Az ezekkel kapcsolatos innnováció az emelőhidraulika ciklusidejének csökkentésére, az emelőképesség stabilizálására, vagyis a teljesítmények növelése mellett a biztonságos üzemelés (stabilitás) javítására irányul. Ezért a teleszkópos homlokrakodókhoz korszerű, menet közbeni gémstabilizáló rendszereket, valamint ISOBUS-adatátvitelen alapuló, digitális gémterhelés-figyelő rendszereket fejlesztettek ki. A terhelésfigyelő rendszer érzékeli a felemelt teher tömegéből és a gémkinyúlás nagyságából adódó billentőnyomaték-értéket, és amennyiben az közelít a kritikus értékhez, fény- vagy hangjelzéssel figyelmezteti a gépkezelőt, sőt a kritikus érték elérésekor le is tilthatja az emelési folyamatot. Egyes típusoknál ez a teleszkópos homlokrakodó terminálján, kezelőfelületén meg is jeleníthető (9. kép).
- kép. A Merlo teleszkópos rakodók terminálja
A digitális terminálok egyes típusoknál munkaeszköz-felismerő rendszereket is tartalmaznak. A gépkezelő munkáját egyébként is nagyban segítik az üzemeltetés paramétereit kijelző digitális és analóg műszerek. A teleszkópos homlokrakodóknál az említett ciklusidők csökkentésére és a munkaműveletek párhuzamosan, egy időben történő végzésére a korábban alkalmazott állandó olajmennyiség-szállítású fogaskerék-szivattyúkat a nagyobb teljesítményű, változtatható olajszállító képességű axiáldugattyús szivattyúkra cserélték. A károsanyag-, CO2-kibocsátás csökkentésére ezeknél a gépeknél is alkalmazzák az elektromos energiaátvitelt, a villamos meghajtást. Egyes típusokon a „hibrid”, míg más típusokon a teljes elektromos meghajtást fejlesztették ki. A teleszkópos rakodógépek „hibrid” változatainál hibrid üzemmódban a beépített belsőégésű dízelmotor által hajtott generátor folyamatosan tölti a beépített akkumulátorokat, melyek az elektromotor, illetve a járószerkezet és munkahidraulika hajtásához szükséges energiát szolgáltatják (10. kép).
- kép. A Merlo Hybrid teleszkóposváltozat munka közben
Teljesen elektromos meghajtású teleszkópos homlokrakodó gép a Faresin FH 6.26 típus 6.26 EF változata. Az elektromos meghajtású változat erőforrása 80 V feszültségű, 300–400 Ah-ás Lition akkumulátorcsoport, a járószerkezeti hajtást a mellső tengelyre épített 9 kW teljesítményű indukciós elektromotor végzi, a hidraulika-rendszer hajtási energiáját pedig egy 10 kW-os villanymotor szolgáltatja. A hidraulikaszivattyú max. nyomása 235 bar, a szállítási teljesítménye 80 l/h. Az üzemidő folyamatos üzemben 3 óra, míg szakaszos üzemben 6 óra is lehet. Az akkumulátor töltésére három megoldás közül lehet választani (11. kép).
- kép. Teljesen elektromoshajtású Faresin 6.26 EF12. kép. A Volvo LX1 hibridprototípusa
A nagy emelőképességű homlokrakodóknál is számos innovációs megoldással találkozhatunk. Ezeknél a gépeknél a nagy emelőképesség, a nagy tömegteljesítmény nagyteljesítményű, korszerű, rugalmas üzemű Common Rail motoroknak, valamint nagyteljesítményű munkahidraulika alkalmazásának köszönhető. Az emelőmechanizmusoknál a gémszerkezet, a munkaeszköz-párhuzamvezérlő és a „Z” mechanizmus jelent új megoldást. A járószerkezeti hajtásban pedig a különböző terhelés alatt kapcsolható Power-Shift váltók mellett a fokozatmentes CVTrendszerű váltókat is széles körben alkalmazzák.
A nagy teljesítményű és emelőképességű homlokrakodóknál is találkozhatunk az elektromos-hibrid hajtású változatokkal.
A mezőgazdasági termeléshez szükséges rakodási feladatok ellátására tehát számos, eltérő nagyságú műszaki konstrukció közül lehet választani. Ezek a konstrukciók és típusok a hazai gyakorlatban a mezőgazdasági vállalkozások számára is megtekinthetők a különböző hazai gépkiállításokon, bemutatókon, illetve elérhetőek a hazai forgalmazóknál.
Kelemen Zsolt
műszaki szakértő – Gödöllő
