Műszaki fejlesztések mezőgazdasági rakodógépeken

Írta: Agrárágazat-2021/10. lapszám cikke - 2021 október 25.

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).

Az AutoCAD szoftverek alkalmazása elterjedőben van

  1. 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).

A homlokrakodókhoz széles munkaeszköz-választék tartozik

  1. 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).

Egy kisebb teljesítményű, elektromos gép

  1. 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).

A traktoros homlokrakodók mérlegrendszere

  1. 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).

Egy traktoros homlokrakodó gallyazó munkaeszközzel

  1. 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).

Egy kisebb, törzscsuklós rakodó kaszával

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).

Avant E6 és a korábbi, E5 típus töltési összehasonlítása

  1. 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).

Elektromos Weidemann Ehofrtac

  1. 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).

A Merlo rakodó kijelzője

  1. 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).

A Merlo Hybrid munka közben

  1. 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).

A Faresin 6.26 EF teljesen elektromos hajtású

  1. 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 Volvo LX-es prototípusaA 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