Újdonságok a traktor-vezetőfülke rugózásában

A jövő a fokozatmentes, adaptív csillapításé

A traktort vezető ember magas szintű munkát akkor tud végezni, ha a vezetőfülkében egészséges munkakörülmények között dolgozhat. A mezőgazdasági traktor nem kényelmes jármű a futómű felől keletkező alacsony frekvenciájú (1-15 Hz) rezgések miatt. A vezetőfülkében ülő traktoros menetkényelemének biztosítása érdekében a vezetőfülkét rugózni szükséges.

A traktor gazdaságos üzemeltetését elősegíti a vezető menetkényelmének biztosítása. A menetkényelem fogalomkörébe tartozó műszaki intézkedések azok, amelyek arra irányulnak, hogy a vezetéshez szükséges szellemi és fizikai tevékenységen kívül a vezetőt a lehető legkevesebb a traktorüzemből adódó, fárasztó hatás érje. A traktoros nagyfokú szellemi munkát csak akkor tud (sok esetben 12 órás műszakban) végezni, ha a vezetőfülkében egészséges munkakörülmények között tud dolgozni. Ehhez lehetőleg rázkódásmentes, alacsony zajszintű, megfelelő hőmérsékletű, friss levegőjű, funkciók összevonásával egyesített, kézreálló kezelőszervekkel, a munkavégzést segítő monitorral, ellátott, minden irányban megfelelő – a kilátást biztosító – vezetőfülke szükséges.

Traktor rugózása

A traktor munkavégzés közben rezgést, vibrációt kelt. A vibráció a traktortestnek olyan állapotát jelenti, amikor az ismétlődően mozog előre-hátra, jobbra-balra, fel-le. Ezt a mozgást az ismétlődés frekvenciájával, az elmozdulás amplitúdóval, sebességével és gyorsulásával lehet kifejezni.

1. ábra. A vezetőfülke rugózásának hatása

A vizsgálatok eredményei egyértelműen igazolják, hogy a traktoros testét érő alacsony (1-15 Hz) frekvenciájú rezgések fáradást, figyelemvesztést okoznak. Az éveken keresztül végzett traktorvezetés sok esetben maradandó, súlyos egészségkárosodást okozhat. Ezért a rezgést, a vibráció mértékét mérsékelni, csillapítani szükséges. A traktor gumiabroncsozása, az ülés, és az első tengely rugózása nem elegendő, a vezetőfülkét is rugózni szükséges, sőt a függesztett munkagép hárompont-felfüggesztő szerkezetét is. Az 1960-as évek a traktorrugózás fejlesztésének kezdetét jelentették. Az Európai Unió 2002/44/EU irányelve tartalmazza a mezőgazdasági munkahelyen megengedhető rezgések maximális értékének mértékét.

Vezetőfülke rugózásának szükségszerűsége

Az úton, a mezőgazdasági talajon nagy sebességgel haladó traktor gerjesztett rezgései a gumiabroncs csillapító hatásán túl is jelentősek. Az 1. ábra diagramja a gumiabroncs feletti hátsó tengely 1 jelű pontjának X₁, valamint a rugózott vezetőfülke 2 jelű pontjának X₂ függőleges elmozdulását mutatja az idő függvényében. A vezetőfülke rugózásával a traktorost érő alacsony frekvenciájú rezgés amplitúdója és frekvenciája jelentősen mérsékelhető.

Vezetőfülke rugózásának kezdete

A tudományos eredmények figyelembe vételével a traktor-vezetőfülke rugózásának elméleti megoldását számos kutatóintézet, egyetem az 1970-es években kidolgozta. A kísérleti traktorfülke felfüggesztési rendszerek hatékonysága ellenére még az 1980as évek végén is csak kevés gyártó ilyen terméke jelent meg a piacon. A Renault Agriculture (ma Claas Tractor) az elsők között alkalmazott 1984-ben rugózott vezetőfülkét. A nagyteljesítményű traktorokat 2002-től szinte minden gyártó valamilyen vezetőfülke-rugózással készíti.

2. ábra. A „Comfort Ride” vezetőfül- ke rugózásának kialakítása (forrás: www.hse.gov.uk/research/ rrhtm/rr321.htm)

Vezetőfülke rugózási módok

A mai rugózott vezetőfülke kialakítások alapvetően két csoportba sorolhatók: a félig rugózott (két rugóstagú), és a teljesen rugózott (négy rugóstagú) csoportokba.

A félig rugózott vezetőfülke felfüggesztése elől, a gumiba ágyazott két csapágy, hátul pedig két darab rugós sarokelemmel van kivitelezve (2. ábra). Ez a megoldás oldalirányba alig csillapít, de ennek ellenére az első tengelyrugózású traktorok esetében „Comfort Ride” elnevezéssel gyakran alkalmazzák.

3. ábra. Renault Agriculture vezetőfülke rugózásának kialakítása: 1 traktortest; 2 fülkekeret; 3 acélrugó lengéscsillapítóval; 4 Panhard-rúd; 5 csavaródást gátló rúd (anti-roll bar); 6 hosszirányt tartó torziós rúd (forrás: www.hse.gov.uk/research/rrhtm/rr321.htm)

A teljesen rugózott vezetőfülke felfüggesztését négy rugózott sarokelemen keresztül, oldal- és hosszirányú elmozdulást korlátozó rudakkal valósítják meg (3. ábra). Az ilyen vezetőfülke-felfüggesztés kivitelezése költségesebb, de mivel jelentős oldalirányú csillapítással is rendelkezik, ezért a traktoros számára jobb utazási kényelmet biztosít. A gyárak sok esetben mindkét rugózási móddal kínálják termékeiket.

Vezetőfülke rugózó elemei

A rugózott vezetőfülkéhez egyedileg kell illeszteni a rugózást végző modult, amely a rugón kívül a lengéscsillapítót is tartalmazza. A lengéscsillapító megfelelő működése elsődleges a fülke jó rugózásának megvalósításában. Az alkatrészgyártók igen széles termékválasztékkal igyekeznek az igényeket kielégíteni. Példaként a német ZF gyár traktorfülke rugózást végző moduljait mutatjuk be, a teljesség igénye nélkül.

4. ábra. Vezetőfülke rugós modulok a) acélrugós, b) légrúgós, c) szintszabályozós légrugós (forrás: https://www.zf.com)

Acél spirálrugós modul (4/a ábra) esetében a rugó a kétcsöves olajtöltésű lengéscsillapítót koncentrikusan fogja közre, amelyet úgy terveztek, hogy különböző csillapítási tulajdonságot (karakterisztikát) lehessen beállítani, a szelepek segítségével. A szerkezet előnye: önmagában használható (nem igényel levegőellátást), a rugóelőfeszítés változtatása egyszerűen megoldható, robosztus kialakítású, ára alacsony.

Légrugós modul (4/b ábra) belső kétcsöves olajtöltésű lengéscsillapítóval rendelkezik. A pneumatikus rugózás lehetővé teszi a menetmagasság szabályozását. A légrugóval 5 bar levegőnyomás mellett 2000-4000 N terhelés és 1-1,4 Hz frekvencia érhető el. A légdugattyú kialakításával szükség szerinti rugó karakterisztika állítható elő.

Szintszabályozós légrugós modul (4/c ábra) a CALM^® elnevezést viseli. Az előző kialakítás továbbfejlesztett változata, amellyel mérsékelni lehet a fülke dőlését. A ZF gyárt – többek között – CDC^® elnevezéssel folyamatos, aktív csillapítást biztosító légrugós-rendszert is.

5. ábra. Traktor rugózó rendszereinek összehangolt vezérlése

Traktorrugózás jövő megoldása

A jövőben – a korszerű személygépkocsikhoz hasonlóan – a traktor rugózási rendszereiben fokozatmentes, adaptív csillapításmódosítású rugózó modulokat fognak alkalmazni (5. ábra). Az ülés, a tengelyek, és vezetőfülke valamennyi adaptív rugózó egységét számítógép vezérli. A számítógép nagy mennyiségű, azonos idejű adatot fog felhasználni pl. a motor terhelését, a haladási sebességet és irányát, a vonóerőt, a kerekek gyorsulását, a futóművek helyzetét, a munkagép tömegét, a hajtóanyag mennyiségét, a traktoros súlyát. A traktoros utazási kényelme a jövőben kimagaslóan jó lesz.

Dr. Varga Vilmos

SZIE Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék