A gumiabroncsozású és a gumihevederes járószerkezetek mezőgazdasági gépeken

A szántóföldi növénytermesztésben akár a fenntartható, akár az intenzív profitorientált termesztéstechnológiát tekintjük: a biológiai alapok kihasználása, a növekvő terméshozamok elérése, a termelés gazdaságossága a munkafolyamatok egyre nagyobb teljesítménnyel való elvégzését követeli meg.

A területteljesítmények növelése azonban a nagyobb munkaszélességű, és nagyobb vonóerő igényű gépek magasabb munkasebességű üzemeltetésével érhető el. A nagy munkaszélesség következtében a szerkezeti elemek – vázkeret, tartószerkezet, vonóberendezés stb. – megfelelő szilárdsági méretezése – még a kedvezőbb gyártástechnológia, és jobb minőségű szerkezeti anyagok alkalmazása mellett is – a munkagépek tömegének emelkedéséhez vezetett. A nagyobb munkaszélességű munkagépek megnövekedett vonóerő igényét, illetve a magasabb munkasebesség miatti nagyobb vonóhorog-teljesítményt az üzemeltető traktorok tömegének, és a beépített motorteljesítményének növelésével igyekeztek a fejlesztők, gyártók kielégíteni. E törekvések a munkagépek, a magajáró erőgépek, és a vontatást végző traktorok fajlagos tömegének növekedésével jártak.

A mezőgazdasági gépeknél – a járószerkezet megnövekedett terheléshordozása mellett – gyakran azt megelőző fontossági sorrendben fontos funkcionális (pl. a vonóerő-kifejtés, a gördülési ellenállás legyőzése, mélységhatárolás, hajtásátvitel) ergonómiai és talajkapcsolati szerepe van. E fontos szempontok miatt a mezőgazdasági gépek járószerkezeti konstrukciói számos innovációs megoldást tartalmaznak. A folyamatos innováció eredményeként a mai mezőgazdasági gépeken alkalmazott járószerkezeteket az 1. ábra szerint csoportosíthatjuk.

Hagyományos és újszerű megoldások

A gumikerekes járószerkezetű konstrukciók jól kiforrott szerkezeti megoldások, széles körben alkalmazzák őket, vontatott és féligfüggesztett munkagépeken, magajáró erőgépeken (betakarítógépeken), valamint traktorokon nem hajtott és hajtott kerekeken egyaránt. Jellemzően alacsony gördülési ellenállással rendelkeznek, ami vontatott gépek, különösen mezőgazdasági pótkocsiknál jelent előnyt, de előnyös a magajáró gépek működéséhez szükséges alacsony önvontatási teljesítményigény szempontjából is. Hátrányuk, hogy a viszonylag kisméretű felfekvő felület miatt a talajterhelés értéke magas, illetve az okozott talajtömörítő hatás is jelentős, különösen a művelt talajrétegben. A mezőgazdasági traktorokon, betakarítógépeken éppen ezért – a talajterhelés és a csúszás (slip) csökkentésére a kifejthető vonóerő növelésére – gyakran alkalmazzák a gumikerekes járószerkezeteknél az iker, ritkán a triplaabroncsozású szerelést a gumiabroncsnyomás csökkentésével együtt (1. kép).

A fajlagos talajterhelés és a káros talajtömörödés csökkentésére a gumikerekes traktoroknál számos gyári konstrukciós megoldást alakítottak ki, de az üzemeltetők kezében is van a gumiabroncsgyártók által kialakított, illetve ajánlott alkalmazás.

A gumiabroncsozású traktoroknál a hajtott kerekek felfekvőfelülete növelésének, vagyis a fajlagos talajterhelés, és a káros talajtömörödés csökkentésének leggyakrabban alkalmazott megoldása az ikerabroncsos szereltség. Ennek további változata a hajtott tengelyek három kerékkel szerelt változata. Ezt a konstrukciót azonban a gyakorlat nagyon ritkán, csak extrém körülmények között alkalmazzák.

1. ábra

1. kép. Alacsonynyomású traktorgumik ikerabroncsozású szerelési modellje

2. kép. Alacsonynyomású ikerabroncsozású, nehéz univerzális traktor tarlóhántásban

A hajtott tengelyek ikerabroncsozása – szinte valamennyi univerzális, nehéz univerzális traktornál – opciós gyári alkatrészekkel is kivitelezhető. Ezen túlmenően az ikerkerék szereléshez szükséges abroncsok, felnik, távtartók, kapcsok és ezek különböző konstrukciói, egyéb gyártóktól is beszerezhetőek. Az ikerabroncsozású keréktárcsa és kapcsolóelem kialakítást a 2. ábra szemlélteti.

Az ikerabroncsozás előnye a mérsékelt felfekvőfelület növelése és a talajterhelés csökkentése mellett – az agrotechnikai igényeknek megfelelően – nehéz talajmunkákhoz (pl. szántás, lazítózás, és egyéb, pl. szállítási munkák végzéséhez) könnyen le, míg a könynyebb talajmunkákhoz, ahol fontos a taposási kár elkerülése (pl. magágykészítés, vetés, tarlóhántás stb.) könnyen felszerelhetőek az ikerabroncsok (3. kép).

Az ikerabroncsozásnak több hátránya van: a megnövelt nyomtávolság következtében, különösen a magasabb vonulási sebességből (40 km/h), valamint a hajtott kerekek megváltozott nyomtávolsága miatti terhelésektől megnövekedett dinamikus mechanikai igénybevételek több meghibásodást okoznak. Emellett a megnövekedett geometriai méretek (az ikerabroncsozású gép legnagyobb szélessége legtöbbször meghaladja a 3 m-t) miatt közúton korlátozott a mozgástere.

A gumikerekes traktorok abroncsainak kialakítása lehet diagonális vagy radiális szerkezetű. A korszerű gumikerekes traktorok esetében szinte kivétel nélkül radiál szerkezetű gumiabroncsokat használnak. Ezekre jellemző, hogy a kordszálak elhelyezése, illetve azok iránya nagyfokú oldalfal rugalmasságot biztosít, és lehetővé teszi a tömlő nélküli alkalmazást. Ez különösen fontos a talajkímélő gumiabroncsok esetében.

2. ábra. Opcióként beszerezhetők az ikerabroncsozás szerelékei

3. kép. Az alacsonynyomású traktor gumiabroncsok belső nyomásának csökkentésével nő a felfekvő felület

Mindezek mellett a mezőgazdasági gumiabroncsokat gyártó cégek a gumikerekes traktorok abroncsainak fejlesztésénél fontos szempontnak tartják a pótsúlyozással növelt terhelésű abroncsok felfekvőfelületének növelését, vagyis a talajterhelés, taposási károk csökkentését. Ezért olyan gumiabroncsokat fejlesztenek ki és gyártanak már szériában, melyek különböző, nagyon alacsony és magasabb gumiabroncsnyomás mellett, nagy vonóerő-kifejtés és kerékterhelés mellett is biztonságosan üzemeltethetőek.

A gumiabroncsok üzemi nyomásának megválasztása a traktorok hajtott kerekének abroncsainál egyébként is nagyfontosságú. Általánosságban elmondható, hogy közúton haladás vagy szállításkor magasabb gumiabroncsnyomás értékeket (2,0-2,3 bar), míg szántóföldi munkáknál alacsonyabb (1,2-1,6 bar) nyomásértékeket kell beállítani. A talajkímélő gumiabroncsok esetében az abroncsnyomás értéke, éppen a talajtömörödés hatékony csökkentésére a hajtott kerekek gumiabroncsnyomása akár 0,6 bar értékig lecsökkenthető, az abroncs felnin való elfordulásának veszélye nélkül (3. ábra).

A gumikerekes traktoroknál a kifejthető vonóerő nagysága – az előzőek alapján – a hajtott tengelyre, illetve a hajtott kerekekre eső adhéziós tömegtől függ. Mivel a hajtott gumiabroncsozású kerekek a talajon gördülnek, ezért a talaj oldaláról a talaj nyírási ellenállása, vagyis az ébredő feszültség a belső súrlódástól, a kohéziós erőtől függ. A kifejthető vonóerő azonban a gumiabroncs szerkezetétől, bordázatától, belső nyomásától, a profil szélességétől is, tehát a gumiabroncs jellemzőitől is függ. Mindezek a paraméterek – vagyis a belsőnyomás, a talajterhelés, profilméret – természetesen összefüggnek egymással (4. ábra).

A gumikerekes traktoroknál az abroncsnyomás változtatása és az üzemelés körülményeihez való hozzáigazítására, a traktorok levegőellátó-rendszeréhez kapcsolódó kiegészítő berendezésekkel könnyen megoldhatóak, bár a hazai gépkezelők tartózkodnak az alkalmazásától. Egyes traktorgyártók egyes típusainál már gyárilag, opcióként beépített kompresszorból, megfelelő szeleprendszerből, csővezetékekből – a traktor fülkéjében elhelyezett szoftvervezérlésű terminálból – álló levegőellátó-rendszert alkalmaznak (4. kép).

A gumikerekes traktorokon – akár hagyományos, de alacsony nyomású, akár normál vagy ikerszerelésű, vagy akár talajkímélő, széles profilú radiálabroncsokat alkalmaznak – az abroncsok belső nyomásának a beállítására mindig a gyári előírásokat kell alkalmazni. Figyelembe kell venni, hogy a gumiabroncsok teherbírása, terhelhetősége a belső nyomás és a munkasebesség függvényében változhat. Természetesen a talajterhelés csökkentése céljából – a gumiabroncsgyártók a mezőgazdasági szállítóeszközökhöz is – kifejlesztették az alacsonynyomású profilos, nagy felfekvő felületű mezőgazdasági gumiabroncsokat.

  3. ábra. A széles profilú gumiabroncsok alkalmazásával is növelhető a felfekvő felület

4. ábra. A gumiabroncs belső nyomását változtató rendszer és terminál

4. kép. Gumihevederes járószerkezettel szerelt nehéz univerzális traktor

A hevederes megoldás

A mezőgazdasági traktorokon alkalmazott gumihevederes járószerkezeti konstrukciók a gumikerekes és a lánctalpas járószerkezetek előnyös tulajdonságait egyesítik. A nagy felfekvőfelület alacsony talajterhelést és alacsony, 4-5% slip melletti nagy vonóerő-kifejtést, azaz vonóhorog-teljesítményt eredményez, ezáltal nő a területteljesítmény, csökken az órás és a fajlagos hajtóanyag-felhasználás is (5. kép).

A gumihevederes járószerkezet a traktor meghajtó kerékagyához csatlakozó meghajtó-kerékből, a meghajtó-kerékhez csatlakozó gumihevederből, a heveder feszítését végző hidropneumatikus rugóból, feszítő- és támasztó futógörgőből a felfüggesztéssel, valamint a szerkezetet összefogó vázhevederből áll.

A meghajtó kerekek kialakítása, vagyis a hajtás módja a gumihevederes traktor járószerkezeteknél lehet Positive Drive hajtásmódnál acélhajtókerekek, a meghajtókerék egy nagy lánckerék kialakítású, vagy súrlódás lapos szíjhajtás elvén működő Friction Drive hajtásnál recézett műanyag borítású acélkerék. Egyébként a különböző munkafeladatok ellátására különböző szélességű gumihevedereket alkalmaznak, ezek meghajtására pedig a „Friction Drive” esetén a meghajtókerék szélességű – az előzőekben ismertetett kialakítású – meghajtókerék választható (6. kép).

A gumihevederek szerkezeti kialakítása igazodik a meghajtás módjához, a meghajtókerék konstrukciójához. Acél lánckerekes hajtásnál a végtelenített acélbetétes gumiheveder belső felületén – a meghajtó lánckerék fogosztásának megfelelő – fém kapaszkodófogak vannak erősítve, az acélszövet heveder külső részén – a rávulkanizált gumi kapaszkodófelületén pedig – gumibordák vannak.

A Friction Drive hajtásnál szintén a nagyszilárdságú acélszövet veszi fel a járószerkezet hajtásából adódó igénybevételt, és hordozza az egyéb szerkezeti részeket. A heveder egyenesbe vezetését a rávulkanizált taréjok biztosítják. A heveder belső részére nagy súrlódási tényezőjű gumiréteget vulkanizálnak. A futófelület külső részén ferdén nyilazott bordák vannak.

A gumihevederes járószerkezet további előnye, hogy egyes traktorokon – azon túl, hogy különböző méretű, szélességű gumihevederek alkalmazhatók – a nyomtávolság is állítható bizonyos mérettartományokon belül. Ezeken a traktorokon a gumihevederek megvezetése lehet párhuzamos, vagy ferde-lejtős megvezetés.

A törzscsuklós kormányzású, négykerék meghajtású, 4×4 kerékképletű traktorokhoz kialakított gumihevederes járószerkezetek – konstrukciójukat tekintve – az előzőektől bizonyos eltéréseket mutatnak. Ezekre a négykerékhajtású törzscsuklós traktorokra, mind a négy hajtott kerék helyett háromszög alakú gumiheveder vezetésű gumihevederes járószerkezet építhető. Ezért ezeket a szakirodalom kerék-gumihevederes járószerkezetnek nevezte el (7. kép).

5. kép. Gumihevederes, nehéz univerzális traktor vetésben

6. kép. Kerék-gumihevederes járószerkezet törzscsuklós traktoron

7. kép. Kerék-gumihevederes járószerkezet gumikerekes traktoron

A háromszög hevedervezetésű kerék gumihevederes járószerkezetek azonban kisebb átalakítással az univerzális kerekes traktorokra a meghajtó kerekek agyára átszerelhetőek (bár gyakran még ez sem szükséges). Az alkalmazás mellsőkerék-kormányzású, négykerék-hajtású traktorokon, akár mind a 4 kerék helyére felszerelhetőek gumihevederes járószerkezetek, azonban figyelembe kell venni a hátsó- és elsőtengely közötti fordulatszám különbséget (8. kép).

A kerék-gumihevederes járószerkezeteket két nagy csoportra lehet osztani. Az egyik a hajtókeréktől független járókerékkocsi-kialakítás. Ennél a kialakításnál a jármű alvázához, vagy a hajtótengely házához szerelik fel a hajtókerekeket hordozó járókerékkocsit. A másik kialakításnál a hajtókerékkel közös ágyazású járókerékkocsit alkalmaznak. Ez a megoldás nagyon egyszerűen a gumikerék helyére fel- és leszerelhető. A hajtókerék tengelye tartja a járókerékkocsit is, ezért az erőgép hajtótengelyének terhelése nagy.

A kerék-gumihevederes járószerkezetek a magajáró betakarítógépekre, szecskázókra, arató-cséplőgépekre, permetezőkre is felszerelhetőek (5. ábra).

8. kép. A gumihevederes járószerkezet arató-cséplőgépen, traktorokon és magajáró szecskázón

5. ábra. „Terra-Trac” gumihevederes járószerkezet variációk

9. kép. Gumihevederes járószerkezettel szerelt gyűjtő-átrakó kiközelítő kocsi

A „Terra-Trac” kerék-gumihevederes járószerkezet gumihevederei párhuzamvezetésűek, szerkezetüket tekintve a korábbi ismertetéssel megegyező, hajtása Friction Drive, vagyis az enyhén ferdén bordázott gumiborítású hajtókerék és a gumiheveder közötti súrlódás révén a szíjhajtás elvén történik. A biztonságos és nyugodt járást a független felfüggesztésű, két görgőből álló járókocsi és a hidropneumatikus rugózás biztosítja. A „Terra-Trac” kerék-gumihevederes járószerkezet háromféle szélességben készül, normál és egy külön – a legszélesebb változat – rizsbetakarításra alkalmas öntisztuló kivitelben (9. kép).

A fajlagos talajterhelés és a káros talajtömörödés csökkentésére a szállítóeszközök gumiabroncsozású járószerkezetének helyére kerék-gumihevederes járószerkezet szerelhető. Ezen túlmenően a gumihevederes járószerkezetek alkalmazása, pl. a hígtrágyaszállító tartálykocsikon és a gyűjtő-átrakó kocsikon – normális talajállapotok mellett – is kevésbé tömörítik a talajt, így a talajmunkák kisebb vonóerővel és kevesebb üzemanyag-felhasználással végezhetőek el. Ezeken az előnyökön túl, a gyűjtő-átrakó kiközelítő kocsik még nehéz talajviszonyok mellett is, biztonságosan dolgoznak.

Az elmondottakból látható, hogy a taposásból eredő káros talajtömörödés, és a járószerkezetek gördülési ellenállásának csökkentésére, a nagyteljesítményű traktorok teljesítmény-, vonóerő- és vonóhorogteljesítmény-kihasználására, az alacsonynyomású gumiabroncsok szimpla, illetve ikerkerekes használata, vagy a gumihevederes járószerkezetek eredményesen alkalmazhatóak.

dr. Kelemen Zsolt
műszaki szakértő