Kerék-gumihevederes traktorok

Drágább, de üzemeltetésben és talajkímélésben megtérül

A kerekes-univerzális traktorok és mezőgazdasági mobilgépek járószerkezet-fejlesztése a kerék-gumihevederes alternatív járószerkezetek irányába mutat. A műszaki fejlesztés eredményeként a hagyományos gumihevederes járószerkezet mellett megjelentek a kerék-gumihevederes megoldások is. A gumihevederes járószerkezetekkel a traktor, a mezőgazdasági gép vontatási hatásfoka javul, csökken a felhasznált hajtóanyag mennyisége, és mérsékelhetők a mezőgazdasági taposási károk.

A traktorok és mezőgazdasági mobilgépek járószerkezeteinek többsége gumiabroncsozású kerekes. A gumiabroncsozású kerekes járószerkezetek mellett mindig felbukkan az alternatív járószerkezetek alkalmazása is. Az alternatív járószerkezetek közé sorolhatók többek között a lánctalpas, a féllánctalpas, a gumihevederes és a kerék-gumihevederes járószerkezetek.

A lánctalpaktól a gumihevederekig

A traktorok fémlánc-talpas járószerkezetének kialakulása szinte egyidős a kerekes mezőgazdasági erőgépek alkalmazásával. Az ötvenes években például a hazai mezőgazdaságban a nagyüzemi gépesítésének kezdetén a DT-54, az Sz-100, DT-413 típusú (1. ábra) lánctalpas traktorok a nagy vonóerő-igényű talajművelési műveletek szinte kizárólagos erőforrásai voltak.

1. ábra. DUTRA DT-413-as 60 LE-s, 5400 kg tömegű lánctalpas traktor (Forrás: www.keptelenseg.hu/kozlekedes/a-dutra-108049)

A féllánctalpas járószerkezetek többnyire hiánypótló megoldások voltak, és nem is terjedtek el. A modern gumikerekes traktorok vonóerő-kifejtő képességük növekedésével világszerte háttérbe szorították a fémlánc-talpas traktorok alkalmazását. A lánctalpas járószerkezetű traktorok beszerzési ára magasabb és üzemeltetése költségesebb volt, mint a gumikerekes változaté. A traktoroknál alkalmazott fémlánc átlagos élettartama csak 800-1500 üzem­óra. A lánctalpas traktorral közúton, vasúti átjáróban tilos volt közlekedni, ezért a munkaterületre való eljutás is sok nehézséggel járt. Ma már hazánkban csak elvétve találkozhattunk fémlánc-talpas mezőgazdasági traktorokkal.

A technológiai fejlődés eredményeként megszületett a járószerkezetnél alkalmazható gumiheveder. Az amerikai Caterpillar cég volt az első, aki gumihevederes futóművel rendelkező mezőgazdasági traktort hozott forgalomba 1987-ben. Az első gépek a Challenger márkanévre hallgattak, és Magyarországon először a CAT 65 típust ismerték meg a gazdák (2. ábra). Később természetesen több nagy mezőgazdaságigép-gyártó vállalat is elkezdte a gumihevederes traktorok gyártását. Hazánkban az AGCO konszernhez átkerülő Challenger márkán kívül a John Deere, a Case IH, a New Holland gumihevederes traktorai a legismertebbek. A betakarítógépeken (Claas, New Holland, John Deere, Case IH stb.) is előszeretettel használják a gumihevederes futóműveket.

2. ábra. Gumihevederes Challenger CAT65 típusjelzésű 200 kW/270 LE-s gumihevederes traktor 1989-ből (Forrás: https://youtu.be/YXwXrW4rmjA?t=0)

A gumiheveder alkalmazásának előnye a fémlánc-talpas futóművekhez képest, hogy a gumihevederes járószerkezettel részt lehet venni közúti forgalomban is, rendkívül jó tapadás jön létre a gumi és a talaj között. A gumiheveder futófelületének kedvezőbb kialakításával a mezőgazdasági termőtalaj károsítása jelentős mértékben csökkenthető, miközben nagyobb vonóerő-kifejtésre képes, jóval kisebb 2-4%-os csúszás (szlip) mellett. Vontatási hatásfoka is jobb, így közel 10%-kal kevesebb hajtóanyagot használ fel, mint az azonos vonóerőt kifejtő kerekes traktor. Hátránya a gumiabroncsozású társaihoz képest, hogy a járószerkezet kialakítása bonyolultabb, beszerzése 20-40%-kal drágább. A drágább beszerzési költség viszont 5-8 év üzemeltetési idő alatt megtérül.

3. ábra. Claas Terra Trac gumihevederes „Friction Drive” kialakítású járószerkezet felépítése
1 végtelenített gumiheveder; 2 hajtókerék; 3 vezető és hevederfeszítő kerék; 4 járókerék; 5 hidrópneumatikus rugózású járókerék kocsi; 6 hidropneumatikus hevederfeszítő (Forrás: www.claas-industrietechnik.com)

Gumihevederes járószerkezet

Gumihevederes járószerkezetnek nevezik a klasszikus felépítésű fémlánc-talpas járószerkezet modern változatát. A gumihevederes járószerkezetek több típusa és kivitele kerül alkalmazásra traktorokon, kombájnokon, betakarítógépeken, de még mezőgazdasági pótkocsikon is.

A gumihevederes járószerkezet általában az alábbi fő részekből épül fel (3. ábra): végtelenített gumiheveder, hajtókerék, vezetőkerék a hevederfeszítő berendezéssel, járókerekeket tartó rúgózott vagy rugózatlan járókerékkocsi. A hajtókerekek az erőátviteli rendszeren keresztül a motortól kapott nyomatékot lapos szíjhajtás elvén (Friction Drive) adják tovább a gumihevedernek. A súrlódásos erőátvitel esetén igen nagy hevederfeszítés szükséges, de az ehhez használt gumiheveder gyártása egyszerűbb.

4. ábra. Case IH Steiger 620 Quadtrac maximális teljesítménye 509 kW(682 LE) (Forrás: www.caseih.com)

Kerék-gumihevederes járószerkezet

Alapötlete a féllánctalpas járószerkezetből született. Az első ilyen járószerkezetet a törzscsuklós kormányzású 360 LE-s CASE IH Steiger traktorokon 1996-ban alkalmazták „Quadtrac” elnevezéssel, a mai kialakítású traktortípus a 4. ábrán látható. A négy darab „Quadtrac” egységgel az eredetileg összkerékhajtású, kerekes erőgépet gumihevederes traktorrá alakították át.

5. ábra. New Holland 320-435 LE maximális motorteljesítményű Genesis T8 traktorcsalád, SmartTrax kerék-gumihevederes járószerkezettel szerelve (Forrás: www.newholland.com/na)

A kerék-gumiheveder alkalmazása forradalmat indított el a traktortechnikában. A kisebb teljesítményű kerekes traktorokra gumikerék helyett utólag, kis átalakítással, vagy átalakítás nélkül egyszerűen felszerelhető a kerék-gumihevederes futómű. Mezőgazdasági traktoroknál az is előfordul, hogy csak a hátsó kerék helyett alkalmaznak kerék-gumihevederes járószerkezetet (5. ábra). A négykerék-hajtású traktor kerék-gumihevederes átalakítása során figyelembe kell venni, hogy az alapgép általában nem azonos nagyságú gumiabroncsozásra készül.

Az eredeti gumiabroncsozású kerék használata könnyen visszaállítható, ha erre szükség van. A gumikerekes traktorok kormányzása és erőátviteli rendszere megmarad, ezért az alaptípus nagy sorozatban költségtakarékosan gyártható.

6. ábra. A talaj igénybevételének összehasonlítása
a) gumihevederes és b) kerék-gumihevederes járószerkezet esetén (Forrás: www.caseih.com)

A kerék-gumihevederes járószerkezetek alkalmazásának előnye még, hogy kevésbé roncsolja a talajt, mint a hagyományos gumihevederes megoldás (6. ábra). A négy kerék-gumihevederrel nagyobb felfekvő felület valósítható meg, ezért a talajbesüllyedés kisebb mértékű. A hagyományos gumihevederes járószerkezet fordulás közben jobban nyírja vízszintesen a talajt. Kerék-gumihevederes járószerkezet esetében egyenlőtlen talajon a traktor bólogató mozgása is kisebb mértékű, a gép stabilitása jobb.

A kerék-gumihevederes járószerkezet esetében az erőgép motorjának nyomatékát a pálcás fogazású (vagy gumifogazású) hajtókerék adja át a belső fogazású (vagy pálcás) gumihevedernek. A heveder hajtásának ezt a módját kényszerhajtásnak vagy az irodalomban elterjedt „Positive Drive” elnevezéssel jelölik. Ennek a hajtásnak előnye, hogy nincs csúszás a hajtókerék és a heveder között, és ezért kismértékű heveder előfeszítést lehet alkalmazni. Hátránya viszont, hogy a gumiheveder kialakítása az erőátadó fogak, csapok kialakítása miatt költségesebb.

7. ábra. New Holland SmartTrax kerék-gumihevederes hajtókeréktől független járókerék kocsis futómű kialakítása
1 belső fogazású gumiheveder; 2 hajtó kerék; 3 hátsó feszitőkerék; 4 rugózótt járókerék keret; 5 járókerekek; 6 első feszitő kerék; 7 hidropneumatikus munkahenger (Forrás: www.newcr.newholland.com)

A kerék-gumihevederes járószerkezeteket két nagy csoportra lehet osztani. Az egyik a hajtókeréktől független járókerékkocsi-kialakítás (7. ábra), idesorolható többek között a Quadtrac, a Rowtrac, a SmartTrax stb. gyártmányok. Ennél a kialakításnál a jármű alvázához, vagy a hajtótengely házához szerelik fel a hajtókerekeket hordozó járókerék kocsit. A járókerékkocsi el tud mozdulni és a járókerekeket tartó keret rugózott kialakítású, a rugózást légrugó, vagy gumirugó végzi. A gumiheveder előfeszítését erős csavarrugó, vagy újabban 60-80 bar nyomású nitrogénakkumulátoros hidropneumatikus rendszer biztosítja.

8. ábra. Poluzzi Track System CT00 kerék-gumihevederes járószerkezet kialakitása, a hajtókerékkel közös járókerék kocsival
1 belső fogazású gumiheveder; 2 hajtó kerék a járókerék kocsival; 3 hidrópneumatikus feszítő munkahenger; 4 első feszítő kerék; 5 járókerekek; 6 hátsó feszitőkerék

A másik kialakításnál a hajtókerékkel közös ágyazású járókerékkocsit alkalmaznak (8. ábra). Ez a megoldás nagyon egyszerűen a gumikerék helyére fel- és leszerelhető, ide sorolható többek között a Poluzzi Track System CT00, a Zuidberg Traks C, a Camso CTS, Soucy ST1000 stb. termékek. A hajtókerék tengelye tartja a járókerékkocsit is, ezért az erőgép hajtótengelyének terhelése nagy. A gumiheveder feszítését majdnem kizárólag 60-80 bar nyomású nitrogénakkumulátoros hidropneumatikus rendszer biztosítja. A gördülő csapágyazású feszítőkerekek és járókerekek palástját kemény gumibevonattal látják el.

A gumihevederek számos méretválasztékban készülnek. A gyártók kismértékben eltérő kialakítással például a traktorokhoz különböző „sorközművelő” és „talajművelő” gumiheveder-családot fejlesztettek ki.

A szántóföldi gépvizsgálatok alapján megállapítható, hogy a kerék-gumihevederes járószerkezet alkalmazása mezőgazdasági traktorokon a nehezebb talajmunkák esetében kifejezetten előnyös. A kerék-gumihevederek elterjedése várhatóan növekedni fog, ma már több hazai forgalmazó és szerviz is foglalkozik hazánkban ezek adaptálásával, szerelésével, karbantartásával.

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