A mezőgazdasági rakodógépek innovációjának új műszaki megoldásai

A mezőgazdasági gépgyártásban – a világszerte felgyorsult innováció eredményeként – egyre kiforrottabb konstrukciók keletkeznek. Ez köszönhető a mezőgazdasági gépek konstrukcióinak, a korszerű tervezési eljárásoknak, számítógépes programoknak (pl. „Autocad” végeselem módszer), a gyártástechnológiai fejlesztéseknek és persze az egyre jobb minőségű, szerkezeti anyagú alkatrészeknek. Ez a folyamat a mezőgazdasági rakodógépekre is jellemző.

1. ábra: A TORION homlokrakodó párhuzamvezérléses emelőmechanizmusa

2. ábra: A TORION homlokrakodókra az alacsony építési mód a jellemző

A Claas Torion a Claas Liebherr együttműködéséből származó törzscsuklós homlokrakodógép-család tagjai is számos innovációt tartalmazó új fejlesztésként jelennek meg. A Claas Torion homlokrakodógép-család legkisebb teljesítményű 535 és 639 típusjelű tagjai hagyományos építésű törzscsuklós homlokrakodók 63-68 LE-s motorral, 3,45-3,85 t billentő erővel és 0-6, valamint 0-20 km/h sebességtartományban tudnak dolgozni. A homlokrakodók között középkategóriásnak számító 1177-1410-1511 típusok DPS Powertech PVX 140-157 LE-s motorral, 7,75-9, 1-9,75 t billentő erővel, Varipower-váltóval, 0-6, 0-16, 0-40 km/h sebességtartományban dolgoznak. A közepes, legnagyobb teljesítménykategóriába tartozó 1812-1914 típusok számos innovatív megoldást tartalmaznak, nevezetesen az emelőgém-szerkezet magas emelési pozíciójú, vagy a nagyobb emelőerőt biztosító párhuzamvezérlő, vagyis a raklapvillát vízszintes helyzetben tartó kialakítással is rendelhető.

3. ábra: Homlokrakodókon is alkalmazott innovatív CMATIC váltó működése

A nagyobb változatoknál a kanál billentése és visszavezetése is beállítható, ezen túlmenően kijelzővel ellátott mérlegrendszer van beépítve az emelőmechanizmusba (1. ábra). A gépek építési módjára az alacsony szerkezeti felépítés a jellemző, és a motornak a mellső billentési tengelytől való nagy távolságra történő beépítése a stabilitást javítja (2. ábra). A nagy teljesítményű változatok esetében a CMATIC fokozatmentes hidraulikaszivattyúból és hidromotorból álló hidrosztatikus és fogaskerekes mechanikus hajtásból álló sebességváltó alkalmazása, szintén innovatív megoldásnak számít, a munkasebesség 0-20 és 0-40 km/h tartományban fokozatmentesen szabályozható (3. ábra). A beépített motorteljesítmény 195, illetve 228 LE. A motorok hűtéséről elektronikusan vezérelt és megfordítható forgásirányú ventilátor gondoskodik. A mezőgazdasági anyagmozgatási, rakodási munkákban legnagyobb volumenben és darabszámban használt teleszkópos rakodógépeknél is hatékony innováció tapasztalható. Az emelőképesség, vagyis a rakodási teljesítmény növelésére a Claas a Scorpion rakodógép családját a Scorpion 635-1033 típussal 1. ábra: A TORION homlokrakodó párhuzamvezérlésesemelőmechanizmusa2. ábra: A TORION homlokrakodókra az alacsony építési mód a jellemző3. ábra: Homlokrakodókon is alkalmazott innovatív CMATIC váltó működése bővítette. A család tagjainak műszaki tartalmára és alkalmazásokra jellemző az automatikus kanál-viszszavezetés, szállítási helyzetben a menetsebesség állandó szinten tartása, és a kormányzás tekintetében pedig a hátsótengely kormányzott kerekeinek elfordítási szögének a kívánt értékre történő beállítása és rögzíthetősége, természetesen az egyéb, és előző típusok jól bevált műszaki megoldásai mellett.

4. ábra: Az új MANITOU MLT sorozat tagjai is számos innovációval rendelkeznek

A teleszkópos homlokrakodók munkahidraulikájának működtetése, az emelő- és munkaeszközkanál vagy -villa egyidejű mozgatásának finom összehangolása céljából, a fojtással szabályozható mennyiség szállítású fogaskerék szivattyúkat a nagyobb teljesítményű gépeknél (pl. Manitou MLT mezőgazdasági változatok (4. ábra) Merlo Turbofarmer, Multifarmer, valamint a Dieci és egyéb gyártmányok) folyadékmennyiség-szabályozású radiáldugattyús szivattyúkra cserélték. Ez a szabályozási mód amellett, hogy többféle munkaművelet egyidejű vezérlését és finom szabályozását teszi lehetővé, a hidraulikus, a hidrosztatikus energiaátvitel veszteségét is minimalizálja, vagyis javítja a hidrosztatikus rendszer, a munkahidraulika hatásfokát. A folyamatos innováció következtében – a maximálisan biztonságos munkavégzés érdekében – szinte valamennyi gyártmányra jellemző a különböző hidraulikus gémcsillapítási rendszer, valamint a különböző gémeltolási megoldások és biztonsági rendszerek alkalmazása. Ilyen biztonsági rendszer pl. a Merlo cég MCDC dinamikus terhelésfigyelő-rendszere, amely figyeli a gém terhelését, kinematikáját, pillanatnyi stabilitását, a billentő nyomaték túlzott megnövekedését jelzi, illetve – szükség esetén – be is avatkozhat, leállíthatja az emelési folyamatot, de engedélyezi a gém terhelőnyomatékának csökkentésére irányuló mozgatását. A rendszer munkaeszköz-felismerő szenzortechnológiát, ISOBUS-adatátvitelt, biztonsági szoftvert és fedélzeti kijelzőből álló terminált tartalmaz (5. ábra).

5. ábra: Az MCDC biztonsági rendszer

A teleszkópos homlokrakodó gépek gyakran más munkaműveleteket is végeznek a rakodási munkán kívül, és üzemidejük jelentős részét az egyes munkaműveletek közötti áttelepülés, vándorlás teszi ki.

6. ábra: Teleszkópos rakodókon alkalmazott „Powershift” hajtásátvitel

Éppen ezért az innováció a járószerkezeti hajtás tökéletesítésére irányul, ami azt jelenti, hogy – az általánosnak mondható, kapcsolható négykerékhajtás, és változtatható, szabályozható szállítóképességű szivattyúból, hidromotorból és fogaskerekes hajtóműből álló sebességváltók mellett – egyre nagyobb számban alkalmazzák az ugyancsak folyamatosan szabályozható olajáramlású szivattyúval és hidromotorral meghajtott, terhelés alatt kapcsolható „Powershift” változatot, valamint szállítási üzemmódban nagyobb teljesítmény-átvitelre alkalmas két hidromotoros megoldást (6. ábra). Egyes törzscsuklós homlokrakodó-típusoknál kerékmotorokkal történik a járószerkezet hajtása.

A teleszkópos homlokrakodógépek energiaforrásaként korszerű, komputervezérlésű, tüzelőanyag-ellátó rendszerrel szerelt dízelmotorokat használnak, melyek természetesen megfelelnek az aktuális károsanyag-kibocsátást korlátozó szabályoknak.

Ezt a kisebb teljesítményű rakodógépek kisebb motorjainál DPF részecskeszűrő és + dízeloxidációs katalizátor DOC, a nagyobb teljesítményű változatoknál pedig AdBlue folyadékadagolású SCR rendszer, valamint DOC dízeloxidációs katalizátor alkalmazásával érik el (7. ábra).

7. ábra: Homlokrakodó motor károsanyag szűrési rendszere

Hybrid és direkt. A károsanyag-kibocsátás hatékony csökkentése céljából a teleszkópos és egyéb törzscsuklós homlokrakodóknak energiaforrásaként is megjelent az elektromos energiaátvitel hybrid vagy direkt változata.

8. ábra: MERLO Turbofarmer 42.7 hybrid változat

A Merlo Turbofarmer családjának újabb fejlesztésű Turbofarmer 42.7 Hybrid (8. ábra), alacsony teljesítményszinten dolgozó, 54 kW-os dízelmotorja hybrid üzemmódban folyamatosan tölti az akkumulátorokat, melyek az elektromotor, illetve a járószerkezet és a munkahidraulika hajtásához szükséges energiát szolgáltatják (9. ábra). Ennek következtében csökken a hajtóanyag-felhasználás és a CO₂-kibocsátás, elektromos üzemmódban pedig a CO₂-kibocsátás gyakorlatilag zéró, ráadásul minimális zajszinten.

9. ábra: Hybrid hajtás működési vázlata

A műszaki paramétereit tekintve pedig az emelőképesség, a sebességtartomány az egyéb szériaváltozattal megegyező paraméterekkel rendelkezik.

Az akkumulátorgyártók innovációjának eredményeként az akkumulátorok, különösen a li-ion lemezes, de az ólomsavas változatok kapacitása is jelentősen nőtt. Az akkumulátorok kapacitása – feltöltés után – 3-5-8 üzemórát is kibírnak teljes munkavégzéssel. Ennek következtében egyes rakodógépgyártók – a hagyományos dízelmotoros meghajtású változatok mellett – gépeikben az elektromos energiaátvitelt, meghajtást is alkalmazzák egyes típusaikban.

A Kramer KL 25.5e gép kivitelében, műszaki paramétereiben (emelőképesség, emelőmagasság) megegyezik az alapkivitel – négykerék-kormányzású, négykerék-meghajtású – KL 25.5 típussal (10. ábra). A hajtási energiát két elektromotor biztosítja, a járószerkezet hidrosztatikájának hajtását 15 kW, míg a munkahidraulika szivattyújának hajtását 25 kW teljesítményű motor végzi. Az elektromotorral meghajtott hidrosztatika – a kerékmotorok segítségével – 0-16 km/h munkasebességet biztosítanak. Az ólomsavas, illetve az ólomsavas-zselés akkumulátorok feszültsége 80 V, a kapacitásuk 416, illetve 495 Ah, az üzemidő normál terhelésnél 5 üzemóra.

10. ábra: KRAMER 25.5e munka közben

A finn Avant márkájú törzscsuklós kormányzású homlokrakodók kis geometriai méretű konstrukciók, és ebből adódóan a munkavégzéshez nagyon kis helyigénnyel rendelkeznek. Számos munkaeszközzel felszerelhetők, így több beltéri- és szabadföldi rakodási munka végzésére egyaránt használhatóak.

Az újabb 400 és 500-as sorozatú gépeik az eddigieknél nagyobb teljesítményű, 23 LE Kubota-motorokkal szerelik. A törzscsuklós homlokrakodó gépcsalád az újonnan fejlesztett, és elektromos meghajtású Avant E6-os taggal bővült. Az Avant E6 erőforrása egy 14,5 kWh li-ion akkumulátor, mely két elektromotort lát el energiával, melyek közül a 7,2 kW teljesítményű a járószerkezeti hidrosztatikus hajtás energiaigényét szolgáltatja, míg a 2 kW-os villanymotor pedig az emelőhidraulika működtetéséhez szükséges energiát biztosítja. Egyéb tekintetben a gép a korábbi modellek kivitelével és működésmódjával megegyezik. Normál igénybevétel mellett ~ 8 órát tud a gép dolgozni, ezután gyorstöltővel akár 1 óra alatt is feltölthető az akkumulátor (11. ábra).

11. ábra: Az AVANT EG és a gyorstöltő

Targoncakonkurensek. Látható, hogy a hybrid megoldásokat a nagyobb teljesítményű, nagyobb geometriai méretű és mozgási helyszükségletű gépeken alkalmazzák. A tiszta, „direkt” elektromos hajtás a kisebb geometriai méretű és helyszükségletű gépekre jellemző megoldás. Ezek a gépek ugyan egyaránt alkalmasak kültéri és épületen belüli munkavégzésre, a zéró károsanyag-kibocsátás melletti üzemeltetésük elsősorban épületen belüli (istállókban, raktárakban, tárolókban való) munkavégzésben jelent előnyt. Emiatt akár az elektromos targoncák konkurensei is lehetnek.

12. ábra: Gyakori alkalmazás a CAN-Bus és a fedélzeti komputer

A mezőgazdasági rakodógépeken, különösen az újabb fejlesztésű, nagyobb teljesítményű és sok áttelepülési helyen dolgozó teleszkópos rakodógépek esetében gyakori megoldás a CAN-Bus adatátvitel, digitális és analóg kijelzés, fedélzeti komputer és terminál, valamint a GPS navigáció és távfelügyelet. (12. ábra)

A mezőgazdasági anyagmozgatásban széles körben alkalmazott traktoros homlokrakodók innovációjára a joystickos munkaeszköz-vezérlés és munkaeszköz és egy tömbbe épített csöpögésmentes hidraulikus gyorscsatlakozók alkalmazása a jellemző.

Traktoros homlokrakodók innovatív gyorscsatlakozási megoldása

dr. Kelemen Zsolt

műszaki szakértő