Műszaki fejlesztések rakodógépeken

A mezőgazdasági üzemekben használt traktorra szerelt homlokrakodó gépek – emelőszerkezet, hidraulikus rendszer, munkaeszköz választék tekintetében – jól kiforrott és megbízhatóan működő konstrukciók. Ezeknél a gépeknél a fejlesztés a különböző típusokhoz igazodó segédvázak biztonságos csatlakoztatására, és az emelőszerkezet bakjainak gyorscsatlakozókkal, oldható, önzáró csapszeges kötések fejlesztésére irányul. (1. ábra)

1. ábra: A traktorra szerelt segédváz és emelőszerkezet bakjának önzáró csapos csatlakoztatása

A traktorra szerelt homlokrakodó gépeknél nagyon fontos a rakodógép hidraulikus köreinek tiszta, csepegésmentes csatlakozása, ezt önzáró védőkupakkal ellátott hidraulikus gyorscsatlakozókkal vagy multifunkcionális kapcsolófejjel oldják meg. (2. ábra)

2. ábra: A homlokrakodók hidraulikus körének multifunkciós gyorscsatlakozója

A biztonságos munkaeszköz kezelést, munkaeszköz ürítést a megfelelő pozícióban az emelőgémre épített mechanikus, vagy hidraulikus párhuzamvezérlő mechanizmus biztosítja. (3. ábra)

3. ábra: A munkaeszköz pozícióját vezérlő paralelogramma mechanizmus

A törzscsuklós homlokrakodók

Az állattartó épületekben – különösen a kitrágyázási munkákat – szűk helyen nagy szakítóerővel, illetve rakodási teljesítménnyel kell elvégezni. Erre a célra a hazai gyakorlatban elterjedt csúszókerék kormányzású homlokrakodó gépek mellett – a gépkínálatban egyre több kis rakodási helyigénnyel rendelkező – törzscsuklós homlokrakodó géppel találkozhatunk. Ezek a kis helyigénnyel rendelkező törzscsuklós homlokrakodó gépek – éppen a törzscsuklós kormányzási konstrukció előnyei, illetve az egyszerű szerkezetű megoldások miatt – széles körben terjednek, gyártói oldalról egyre több típus jelenik meg a piacon, és a felhasználói kör is egyre szélesedik. A konstrukcióra, a törzscsuklós vázszerkezetre épített két párhuzamos, fix tagból álló egyszerű gémszerkezet a jellemző. (4. ábra) Ez a gémszerkezet azonban nem túl nagy (2,5-3,0-3,5 m) emelőmagasságot biztosít a gépeknek. Az emelőmagasság korlátozott növelésére egyes konstrukcióknál a csuklós alvázszerkezetnek – a manőverezés szempontjából – előnyös tulajdonságait megtartva a gémet teleszkópos szerkezetűre alakították ki. (5. ábra) A gépek űrszelvényének, elsősorban magassági méretének csökkentésére fülkenélküli „bukókeretes” változatokban is készülnek. (6. ábra) Ezek a gépek elsősorban épületen belüli munkáknál használhatók előnyösen. Az anyagmozgatási, rakodási feladatok minél szélesebb körben történő ellátása, az univerzális használhatóság céljából, nagyon széles munkaeszköz választékkal rendelkeznek. A mezőgazdasági alkalmazásokhoz a kis törzscsuklós gépek nagytérfogatú terménykanállal, trágyamarkoló villával, bálafogókkal, tüskékkel, raklapvillákkal stb. szerelhetők fel. Ezen túlmenően – egyes típusok – mellső függesztésű rotációs kaszák, vízszintes- és függőleges tengelyű szárzúzók üzemeltetésére is alkalmasak. Számos típus kommunális szolgáltatásban is használható seprők, szárzúzók, rézsűkaszák üzemeltetésére.

4. ábra: A törzscsuklós homlokrakodó gépek többsége egyszerű, fix emelőgémmel készül

5. ábra: A teleszkópos gémszerkezettel növelhető a törzscsuklós rakodók emelési magassága

6. ábra: A fülke nélküli változatok kisebb magassági űrméretet igényelnek

A teleszkópos homlokrakodók

A teleszkópos homlokrakodó gépek szintén kiforrott konstrukcióknak tekinthetők, univerzális használhatóságuknak, nagy mobilitásuknak, mozgékonyságuknak köszönhetően széleskörű irántuk a piaci felhasználói érdeklődés. Ezt érzékelve a gyártók mind gyártástechnológiai, mind gyártmánytechnológiai szempontból fejlesztik a konstrukcióikat. Teleszkópos rakodógépeknél a fejlesztés a hidraulikus rendszer teljesítményének növelésére, a munkaműveletek párhuzamos végzésének biztosítására, vagyis a rakodási teljesítmények növelésére, a munkabiztonság javítására, a vezérlési műveletek automatizálására irányul. Mindezek mellett a gépkezelő munkavégzési körülményei, az ergonómiai szempontok is kiemelt fejlesztési feladatot jelentenek.

A teleszkópos homlokrakodó gépek rakodási teljesítményének növelése – az adott emelőképesség és geometriai méretek kihasználása mellett – a beépített motorteljesítményhez igazodóan az emelő, vagyis a munkahidraulikus kör teljesítményének emelésével érhető el.

Ezért az újabb fejlesztésű teleszkópos homlokrakodóknál – a korábban alkalmazott állandó folyadékszállítású – fogaskerék szivattyúk helyett változtatható szállítású axiál dugattyús szivattyúkat használnak, így a munkavégző elemek munkasebességének szabályozása nem fojtással történik, hanem a szállított olajmennyiség változtatásával. Ennek következtében az olaj kevésbé melegszik, hőfoka állandósul, és egyszerre több munkaművelet is vezérelhető. A munkaműveletek párhuzamos végzése manuálisan is elvégezhető, de az újabb fejlesztésű gépeken a vezérlés automatikusan, a különböző üzemmódoknak megfelelően, a biztonsági hatások maximális betartása mellett történik. A vezérlő szoftver érzékeli, pl. a kanalas, trágyavillás, vagy bálamegfogóval való rakodási feladat igénybevételét, vagy a raklapvillával, illetve daruhoroggal történő üzemelés igénybevételét, ennek megfelelően az emelési szög figyelembevételével hangolja össze a gémemelés és gémkitolás sebességét és geometriai helyzetét. Ezt szemlélteti a 7/a-b. ábra.

7/a-b. ábra: A párhuzamos munkavégzés automatikus vezérlése kanál-, illetve raklap üzemmódban

A teleszkópos rakodógépek gémszerkezetének kialakításával – mivel a gépet terhelő billentő nyomaték karját korlátok között lehet tartani – viszonylag nagy emelőmagasság és emelőképesség érhető el. A teleszkópos rakodógépeknél a terhelő nyomatékról műszer tájékoztatja a gépkezelőt, de a biztonsági rendszer szükség esetén le is tilthatja a működést.

Az univerzális használhatóság érdekében – a mezőgazdasági anyagmozgatási feladatok biztonságos és hatékony elvégzésére – a teleszkópos rakodógépek is a munkaeszközök széles választékával rendelkeznek. A munkaeszközök funkciójuknál fogva eltérő geometriai méretekkel rendelkeznek, de mechanikusan és hidraulikusan is gyorscsatlakozókkal csatlakoznak az emelőgémhez.

Terhelésvezérlő rendszer

A Merlo cég által kifejlesztett CDC dinamikus terhelésvezérlő rendszer felismeri az alapgéphez kialakított gyári adaptereket, munkaeszközöket automatikusan összekapcsolja és optimalizálja a műszaki paramétereket.

A rendszer számítógépe méri a gém emelési szögét, a gémkinyúlást és gémterhelést. Ezen adatok alapján elvégzi a pillanatnyi billentő- és stabilizáló nyomatékot és annak viszonyát. A kijelzőn megjelenő stabilitási adatokat egy ledsor is érzékelteti a gépkezelővel. A stabilitási viszony határértékének megközelítésekor a rendszer figyelmeztető hangjelzést ad, és letiltja a további működtetést. Daru üzemmódban pedig a teher süllyesztésének sebességét szabályozza, csökkenti a dinamikus terhelést. Abban az esetben, ha a munkaeszközök nem rendelkeznek a kommunikációhoz szükséges szenzorral, a gépkezelő az adapter választó gombjának segítségével három beállítási lehetőségből választhat, attól függően, hogy a munkaeszközzel felvett teher tömegközéppontja <500 mm; <1500 mm; <4000 mm. Mindezek mellett a CDC rendszer külön szabad munkaterületet biztosít a földmunkák, az ásási munkák biztonságos elvégzésére. (8. ábra)

8. ábra: A Merlo CDC vezérlési rendszer kijelzése

A biztonságos munkavégzés

A munkavégzés biztonsága szempontjából – mivel a teleszkópos rakodógépek nagy emelési magassággal dolgoznak – a billentő- és stabilizáló nyomaték aránya még kismértékű lejtő hatására is kedvezőtlenül alakulhat, az újabb fejlesztésű gépek alvázszerkezete hidraulikus munkahengerekkel működtetett „szintező” berendezéssel van kiegészítve. A szintező működése következtében néhány fokos lejtő (? 10%), vagy szintkülönbség esetén a rakodógép vázszerkezetét vízszintes helyzetben tartja. A mikroprocesszor vezérlésű hidroakkumulátorral kialakított hidropneumatikus rugózás pedig a gémrendszer dinamikus igénybevételét csökkenti, hossz- és keresztirányban egyaránt. A stabilitás javítása mellett, az emelési magasság még kismértékben nő is. (9/a-b. ábra) A felemelt teher biztonságos célterületre juttatásának megkönnyítésére – egyes típusokon – a teleszkópos emelőgém helyzete bizonyos menethatárok (190-260 mm) között megváltoztatható, oldalra eltolható. (10. ábra)

9/a-b. ábra: A teleszkópos rakodók szintezési rendszerének működése

10. ábra: A teleszkóp gémszerkezet oldal eltolásának működési vázlata (MERLO)

Járószerkezet és hajtásátvitel

Az anyagmozgatási, rakodási feladatot a teleszkópos homlokrakodó gépek a gép- és a teher helyváltoztatásával végzik el, vagyis a rakodógépek saját tömegükön túl a rakodott terheket is szállítják. Ezért a teleszkópos rakodógépeknél nagyon fontos szerepe van a járószerkezet konstrukciójának, valamint a hajtásátvitel üzemi igényeknek megfelelő kialakításának. Az üzemi igénybevételek – az ipari változatokhoz képest az üzemelés változó körülményeiből adódóan – sokkal szélesebb skálán mozognak, és sok esetben, azt nagyságukat tekintve is jelentősen meghaladják. Éppen ezért a járószerkezetek robusztus kialakításúak. (11. ábra) A járószerkezetek mellső, az újabb típusokon hidropneumatikus rugózással, míg a hátsó hídjai mereven, királycsapos felfüggesztéssel kapcsolódnak az alvázhoz. A rakodási feladatok minél tökéletesebb kielégítésére, szinte valamennyi teleszkópgémes rakodógép szállítási üzemmódban kétkerék kormányzással, rakodási munkáknál normál négykerék kormányzással, vagy oldalazó kormányzással is üzemeltethetők. (12/a-b-c. ábra)

11. ábra: Robusztus kialakítású járószerkezet és hidrosztatikus hajtásátvitel (SCORPIONS)

12/a-b-c. ábra: A különböző kormányzási módok teleszkópos rakodók üzemeltetésében

A teleszkópos homlokrakodó gépek alapváltozatban mechanikus váltóval kombinált, hidrosztatikus hajtóművön keresztül kapják hajtásukat. Ma már szinte valamennyi gyártó rendelkezik elektronikusan vezérelt hidrosztatikus „Vario” hajtóművel, melyek vonuláskor, vagy szállítási üzemmódban jelentenek a rakodógép szempontjából optimális vonóerő kihasználást. A Power Shift váltók használata pedig a hárompont függesztővel szerelt rakodógépek talajmunkákban való használatakor jelent előnyt. (13. ábra)

13. ábra: Hárompont függesztővel szerelt teleszkópos rakodó TLT-s munkagéppel

A környezeti tényezők

A mezőgazdaságban a teleszkópos rakodógépek nagyon rossz, poros, sáros, szennyezett környezetben dolgoznak, ezért nagyon fontos a működtető dízelmotorok védelme, a hűtési rendszerek, víz- és olajhűtők megfelelő tisztántartásával.

Ennek érdekében a hűtési rendszereket – a ventilátorok légáramának optimalizálása, a lapátozás szögének változtatása irányába – folyamatosan fejlesztik. Emellett a hűtő- tisztító berendezéseinek kezelését, a különböző tisztító mechanizmusok alkalmazásával javítják.

A teleszkópos rakodógépek kezelőinek igénybevételét, valamint a vázra, járószerkezetre és emelőszerkezetre ható dinamikus erők csökkentésére, ma már egyre szélesebb körben alkalmazzák a gém lengéscsillapító rugózási rendszereket, melyek bizonyos emelési tartományban automatikusan működnek. A teleszkópos rakodógépeken alkalmazott fontosabb műszaki fejlesztési eredményeket – melyeket többé-kevésbé különböző megjelenési formában valamennyi gyártó alkalmaz – a 14. ábrán foglaljuk össze.

14. ábra: A teleszkópos homlokrakodókon megvalósított néhány fejlesztés

Természetesen a gépkezelők komfortérzetének javítására a kezelőfülkék fejlesztése is folyamatos, a kezelés, a műszerek áttekinthetősége szempontjából.

A rakodógépek fejlesztése, beleértve a kétkerék kormányzású, klasszikus építésű homlokrakodók műszaki fejlesztése is folyamatos, ezért az ismertetésünk – a teljesség igénye nélkül – a főbb, és szinte valamennyi gyártmányra kiterjedő irányvonalat igyekezett felvázolni.

Dr. Kelemen Zsolt

NAIKMGI – Gödöllő