Mezőgazdasági erőgépek, traktorok kiválasztása, az erőgépek fejlődésének áttekintése

Mezőgazdasági erőgépek, traktorok kiválasztása

Az erőgépek fejlődésének áttekintése

Az ember a táplálék előteremtését célzó (mezőgazdasági) tevékenységéhez már
ősidők óta használ különböző eszközöket, szerszámokat, gépeket. Az eszközhasználat eleinte kizárólag emberi, később állati izomerőn alapult, amelyek korlátozott volta határt szabott a munkák minőségének és termelékenységének. Az izomerő helyettesítése a vízi és szélenergia termelésbe állításával csak a helyhez kötött munkáknál (gabonaőrlés, takarmánymanipulálás) hozott jelentős előrelépést, a szántóföldi munkaeszközök fejlődését a mobil erőforrás hiánya korlátozta.

A gőzgép feltalálása (James Watt, 1793) indította el azt az igen dinamikus fejlődési folyamatot, amely végül a mezőgazdasági termelést is forradalmasította. Az első gőzgépek elsősorban stabil munkákra (pl. cséplőgéphajtás, darálás stb.) voltak csak alkalmasak, de a szántóföldön is megjelentek gőzeke formájában (a tábla két végén felállt egy-egy gép, és álló helyzetben, csörlővel-drótkötéllel felváltva húztak ide-oda egy váltvaforgató ekét).

Az erőgépek fejlődésének új szakasza kezdődött a belső égésű motorok megjelenésével. Az első dugattyús belső égésű motort Lenoir készítette 1860-ban. Ez még világítógázzal és nagyon rossz hatásfokkal dolgozott, ugyanúgy, mint Nicolaus A. Otto négyütemű gázmotorja, amely 1878-ben készült. Gottlieb Daimler 1883-ban négyütemű, benzinüzemű motort szerkesztett, két év múlva ő épített elsőként négykerekű, motor hajtotta autót.

1898-ban az Otto-féle motoroktól eltérő működési elvű motort készített Rudolf Diesel mérnök: a tüzelőanyagot nagynyomású levegővel porlasztotta be a hengerbe. A Diesel-rendszerű, befecskendezéses motorok továbbfejlesztése üzembiztos, gazdaságos motorkonstrukciókat hozott létre.

Az első, belső égésű motorral működő kerekes traktort az amerikai IHC gyár készítette 1907-ben, a Holt-Caterpillar cég pedig 1912-ben már lánctalpas traktorokat gyártott. A traktorok széles körű elterjesztése a Ford cég nevéhez fűződik, 1917-től gyártották sorozatban a Fordson traktorokat.

Magyarországon a traktorgyártás 1923-ban indult meg a Hofherr-Schranz Gép gyárban, majd Győrben (Győri Wagon- és Gépgyár) és Csepelen gyártottak szériában traktorokat. Ma a hazai gyártású traktorokat a RÁBA-termékek jelentik (RÁBA-15, RABA-Steiger 250 stb.).

Az erőgépek azok a gépek, amelyek beépített belső égésű motorral rendelkeznek, ennek következtében vonóerő kifejtésére, valamint hajtóműködtető energia szolgáltatására képesek (traktorok, tehergépkocsik).

A traktorok rendeltetésük szerint lehetnek :

- eszközhordozó traktorok,

- univerzális traktorok és

- szántóföldi céltraktorok.

A járószerkezet kialakítása szerint:

- kerekes,

- lánctalpas járószerkezetű,

- gumihevederes traktorokat különböztetünk meg.

Az erőgépek kiválasztása

Egy munkagéphez a megfelelő erőgép kiválasztása nagy körültekintést igénylő feladat. A kiválasztásnál általában két fő szempontot kell figyelembe venni: a fizikai kapcsolat (azaz az összekötés) létesíthetőségét és az energetikai illeszkedést.

A traktorok kiválasztása

A traktorok kiválasztásánál a munkagép igényeiből kell kiindulni a kővetkezők szerint:

Kapcsolási igény. A munkagép az erőgéphez történő kapcsolási mód szerint:

- függesztett,

- félig függesztett,

- vontatott,

- rászerelt lehet.

A gépkapcsolás elemi feltétele, hogy a traktor rendelkezzék azzal a szerelvénnyel, amellyel a munkagép csatlakoztatható. A félig függesztett és függesztett munkagépeknél fontos a függesztési kategória illesztése is.

TLT hajtás és hidraulika:

Ha a munkagép vontatáson kívül TLT hajtást és/vagy hidrosztatikus működtetést is igényel, a TLT hajtásváltozatot (sebesség- vagy útarányos hajtás) és fordulatszámot (540 vagy 1000 I/min), illetve a traktorhidraulika paramétereit is egyeztetni kell.

Motorteljesítmény-igény: A motorteljesítmény meghatározásánál a kapcsolt munkagép vonóerőigényéből és (szántóföldi munkáknál) az agrotechníkaí igények által megkívánt üzemeltetési sebességből kell kiindulni.

A motorteljesítmény a járószerkezet kialakításától függő mértékben adódik át a vonó- vagy függesztőszerke zetnek. Ezt a teljesítményarányt a vontatási hatásfok fejezi ki.

A vontatási hatásfok a különböző járószerkezetű traktoroknál az alábbi értékekkel
vehető figyelembe:

- kétkerékhajtású traktoroknál 0,5-0,6,

- négykerékhajtású traktoroknál 0,6-0,7,

- lánctalpas traktoroknál: 0,7-0,8.

A traktormotort nem célszerű teljes mértékben leterhelni, jó, ha teljesítménytartalékkal rendelkezik. Ennek mértékét a terhelési tényező fejezi ki. A terhelési tényező optimális értéke a munka jellegétől függően 0,75-0,85.

Járószerkezet: A járószerkezet kialakítása behatárolja a traktor felhasználási körét. Vannak munkagépek, amelyek pl. szükségessé teszik a traktor nyomtávolságának állítását (növényápoló gépek, betakarítógépek stb.). Talajművelő gépeknél ugyanakkor fontos a jó kapaszkodóképesség, a kis fajlagos talajnyomás stb.

Egyéb igények: Fentieken túl a munkagép vagy az üzemi körülmények speciális igényeket is támaszthatnak az üzemeltető traktorral szemben (légfékberendezés működtetéséhez kompresszor, vegyszertartály felszerelhetősége, szikrafogó stb.). Mindezeket gondosan mérlegelni kell a gépkapcsolások összeállítása során.

A mezőgazdaság technikai fejlődése során mind több munkafolyamatot gépesítettek, ezért a traktorokkal szemben támasztott követelmények egyre sokrétűbbek, szert eágazóbbak lettek. A traktorgyártóti széles kínálattal versenyeznek egymással. A traktor fogalma is átalakult az idők során. Sokszor elmosódik a határ a haszonjárművek, a speciális célgépek, az erőgéppel egyesített munkagépek és a traktorok között.

Agrotechnikai követelmények

A mezőgazdasági gépek feladata a termelés technológiai műveleteinek mind tökéletesebb végrehajtása. A mezőgazdasági termelési folyamatokban
megfigyelhető a törekvés az iparszerű technológia alkalmazására, de mindenképpen számolni kell a következő specifikumokkal:

- A mezőgazdasági termelés alapja a termőföld, legfőbb energiaforrása a Nap. Ezért a tömegtermékek előállítása csak nagy területeken lehetséges, ami a munkaműveletek végzése közben nagy távolságú mozgásokat igényel.

- A termelés legfőbb tényezője élő anyag, amely az igényeinek megfelelő bánásmód esetén adja a legnagyobb produktumot, biztosítja a hatékonyság alapját, vagyis a konstrukciónak maximálisan alkalmazkodni kell a követelményhez.

- A munkafolyamatok jelentős része idényjellegű, ami azt jelenti, hogy a termelési évben, ciklusban nem lehet sem tetszőlegesen, sem egyenletesen elosztani a munkákat, hanem azokat az évszakoktól, az éghajlati, időjárási és talajviszonyoktól függően, az arra alkalmas, meghatározott időben kampányszerűen kell elvégezni.

- Nagy tömegű, esetleges terjedelmes anyagok mozgatását, manipulálását kell elvégezni (pl. talajművelés, betakarítás).

- A legtöbb művelet közvetlenül vagy közvetve időjárásfüggő.

Ezek a körülmények hatással vannak a mezőgazdasági gépek szerkezetére és használatára.

A mezőgazdasági termelés technológiai műveletei két nagy csoportba oszthatók:

- helyhez nem kötött, mozgás közben végzendő mobil műveletek,

- helyhez kötött stabil műveletek, ún. álló munkák.

Ez utóbbival nem foglalkozunk, mert csak olyan helyeken alkalmaznak belsőégésű motoros aggregátot vagy traktort, ahol villamos hálózat nem áll rendelkezésre. A legfontosabb mobil munkák funkcionálisan a
következők:

- talajművelés, talajvédelem, talajjavítás,

- talajerő-visszapótlás,

- vetőágy-előkészítés,

- vetés, ültetés,

- növényápolás,

- növényvédelem,

- betakarítás,

- vízkészletgazdálkodás,

- anyagmozgatás,

- termékkezelés, tárolás stb.

Az igények sokszínűsége miatt a mezőgazdasági gépek széles skálája alakult ki.

A traktor a mobil munkák végzése közben ugyanazon a talajon mozog, amelyiken a munkagép, ezért műszakilag csak akkor lehet helyesen kialakítani, ha előre ismeretes, hogy milyen munkákat akarjuk vele elvégezni és ahhoz milyen műszaki paraméterek (vonóerő, sebesség, sortáv, hasmagasság stb.) szükségesek.

Az eddigiek alapján megfogalmazhatunk néhány agrotechnikai követelményt:

- Talajmunkához nagy vonóerő és viszonylag kis haladási sebesség szükséges.

- Szállításhoz, munkaterület megközelítéséhez nagy haladási sebesség szükséges.

- Ültetéshez kis haladási sebesség (mászósebesség) kell, nem feltétlenül nagy vonóerő-igénnyel.

- Kis talajnyomás szűkségen, kis talajszerkezet rombolás mellett.

- Szükség esetén nagy legyen az átvihető teljesítmény a TLT-ről (teljesítmény-leadó tengelyről).

- Sorközművelés esetén a traktor méretei alkalmazkodjanak az igényekhez.

- Többféle (soros, párhuzamos) gépkapcsolás legyen lehetséges.

- Kicsi legyen a károsanyag-kibocsátás.

- Jó ergonómiai körülmények (zaj, rezgés, por, permetszer, időjárási hatások elleni védelem) biztosítása a gépkezelő számára.

Az agrotechnikai követelményeken túlmenően még sok egyéb feltételt is teljesíteni kell, pl. műszaki, ergonómiai, esztétikai, formatervezési (design), ökonómiai elvárásokat. Belátható, hogy ennyiféle eltérő, sokszor ellentmondó követelményt nem lehet

egyetlen vagy néhány traktortípussal kielégíteni. Az is világos, hogy a traktort nem lehet egyetlen (pl. teljesítmény) paraméterrel jellemezni. A traktor használhatósága az eddig felsoroltakon kívül függ még az üzembiztosságtól, a műszaki ellátás infrastruktúrájától, a kapcsolható munkagépcsaládtól és a gazdasági mutatóktól is.

A traktorok csoportosítása

A mezőgazdasági erőgépeket az egyes országokban nemzeti szabványok szerint, de álta lában nemzetközi normák figyelembe vételével csoportosítják. Hazánkban - mint sok más területen is - folyamatban van a szabványok alkotása, módosítása. Attól is függ a rendszerezés, hogy csak a traktorokat vesszük figyelembe vagy általában az erőgépeket.

Az erőgépekhez soroljuk a következőket:

- traktorok, amelyekhez különféle munkagépeket kapcsolhatunk,

- magajáró célgépek, amelyeket munkagépekkel építenek egybe (pl. betakarító gépek, földmunkagépek stb.), de az adapterek esetleg cserélhetők rajtuk,

- mezőgazdasági gépkocsik, amelyek alapvetően teherszállításra alkalmasak, de lehetőség van munkagépek és adapterek felszerelésére is.

Látható, hogy az erőgépek gerincét a traktorok képezik, ezért elsősorban ezeket csoportosítjuk, de nem hagyhatjuk figyelmen kívül a család többi tagját sem.

Korábban a traktorokat rendszerezve különböző vonóerőosztályokba sorolták. Kezdetben a traktorlépcső 8 osztályból állt, amit vonóerőhatárok alapján határoztak meg. Később négy, majd három osztályból állt a hazai traktorlépcső. Az ISO szabvány nem vonóerő, hanem motorteljesítmény alapján sorolja kategóriákba a traktorokat. Az adott traktornak a traktorrendszerben elfoglalt helyét sem a névleges vonóerő, sem a motorteljesítmény nem határozza meg egyértelműen, hanem a besoroláshoz több szempontot is figyelembe kell venni.

A traktorok áttekintése rendeltetésük szerint

A traktorokkal szemben támasztott sokoldalú követelmények kielégítésére való törekvés, valamint a mind gazdaságosabb kihasználhatóság iránti igény miatt a fejlesztés két egymással kölcsönhatásban lévő irányt mutat. Az egyik irány a specializáció, vagyis a munkák egy bizonyos körére vagy egy-egy növénykultúra termeléstechnológiai műveleteinek lehetőleg minél tökéletesebb elvégzésére legyen alkalmas a traktor, így alakulnak ki a célgépek. A másik tendencia az univerzalitásra való törekvés, ami az egyetemességet, a többcélúságot jelenti. Ez utóbbi tendencia megjelenik célgépeknél is, ahol adapterek cseréjével elérhető a sokoldalúbb hasznosíthatóság és ezáltal növelhető az éves kihasználtság.

Szántó traktorok

Ebbe a csoportba eredetileg a nagy vonóer ő kifejtésére alkalmas olyan kerekes és lánctalpas traktorok tartoztak, amelyek elsősorban szántásra és nehéz talajmunkák végzésére alkalmasak. Munkagépek kapcsolására elsősorban a vonóhorog szolgált. A 70-es 80-as években volt egy olyan tendencia, amely a szántó traktorok célgép jellegét erősítette, de a felszereltség pótlólagos kiegészítésével (pl. hidromotoros TU) ezeket is igyekeztek univerzálisabbá tenni. A sokoldalúbb kihasználhatóság érdekében a mai korszerű szántó traktorok már rendelkeznek hidraulikus függesztő-szerkezettel, TLT-vel, különböző szabályozó rendszerekkel, vagyis e tekintetben elmosódik a határ a szántó traktorok és a nehéz univerzális traktorok között.

A felhasználási területük ily módon bővült: az őszi és tavaszi talajművelésen és talaj-előkészítésen túlmenően a vetőágykészítés vagy a vetés munkálatain, át a tereprendezésben, különböző egyéb földmunkákban és az erdészetben is eredményesen alkalmazhatók. A lánctalpas traktoroknál megjelentek a gumihevederes járószerkezetek, amelyek ezeknek az univerzalitását javítják, mert nemcsak a többféle talajtípuson történő használatot, hanem a közúti közlekedést is lehetővé teszik. Habitusuk, konstrukciós jellegzetességük általában az orrnehéz kivitel, ami azt jelenti, hogy statikusan az első tengely terhelése 20-30%-kal nagyobb a hátsónál. Vonóerő-kifejtés közben az arányok átrendeződnek, de még így is hatásos az első meghajtás.

Motorteljesítményük általában 120-200 kW közötti, de születtek 200 kW fölötti egy- vagy kétmotoros konstrukciók is.

Sebességfokozataik

száma 8-24, sebességintervallumuk 0,5-50 km/h. A teljesítmény-átviteli rendszerük általában mechanikus kivitelű, de a fokozatok váltásában eléggé különböznek. Készülnek mechanikus kapcsolású szinkronizált váltók is, de újabban terhelés alatt kapcsolható hidrosztatikus működtetésű többtárcsás tengelykapcsolóval összeépített fogaskerékpórok vagy bolygóművek találhatók. A terhelés alatt kapcsolható sebességváltók, amelyek újabban nemcsak egyszerűen hidraulikusak, hanem elektrohidraulikusak, nemcsak a vezető és a motor kímélését szolgálják, hanem jobb gépkihasználást, gazdaságosabb üzemeltetést tesznek lehetővé.

  Kettő vagy hárompontos szabványos függesztőszerkezetük van gyorskapcsolóval ellátva. Ezeken is megjelent a frontálisrés a rászerelt gépkapcsolási lehetőség. A legtöbb szántó traktoron ma már szabványos TLT is van. A legtöbb talajművelő gépnek van aktív működő része, ami hidraulikusan vagy TLT-ről mechanikusan hajtható.

Kormányzási rendszerük - bármilyen (derékcsuklós, tengelycsonk stb.) is legyen - minden esetben szervo (rásegítő), hidraulikus rendszer segítségével működtethető. A vezető védelmét és munkafeltételeit számos ergonómiai berendezés biztosítja a vezetőfülkében. A traktorcsoport használati körének bővülését segíti elő, hogy egyre szélesebb azoknak a függesztett, félig függesztett és rászerelt munkagépeknek a skálája, amelyek ezekkel üzemeltethetők.

Univerzális traktorok

A magyar mezőgazdaságban az univerzális traktorok terjedtek el a legnagyobb számban. Az elnevezés az egyetemes, sokoldalú felhasználhatóságot tükrözi, ami azt jelenti, hogy a vetéstől a sorközművelésen át a majori munkákig, a könnyű talajmunkáktól a szállítási feladatokig szinte minden mezőgazdasági gépi munkára alkalmas gépről van szó. Kezdetben ebbe a kategóriába többnyire csak a 20-50 kW teljesítményű kétkerék-, esetleg segédelsőkerék-meghajtású traktorok tartoztak. A hatékonyság javítására való törekvés itt is a motorteljesítmény növelését idézte elő, valamint a szántó traktoroknál megfigyelt tendencia a felső kategóriák összemosódását eredményezte, így napjainkban már 150 kW feletti kategóriában is vannak univerzális traktorok.

Az univerzális traktorokat a következőkkel jellemezhetjük:

- egy-vagy több függesztőszerkezet,

- korszerű, nagy teljesítményű szabályozós hidraulikus rendszer,

- szervokormány,

- jó manőverező képesség,

- fokozatokban vagy fokozatmentesen állítható nyomtáv,

- legalább egy, esetleg több, bizonyos esetekben áthelyezhető, többfokozatú, terhelés alatt kapcsolható TU,

- pótkocsi vontató szerkezet, légfék és elektromos kapcsolási lehetőségek,

- gyorscsatlakozó kitelepíthető munkahengerhez,

- onóerő-növelő, csúszásgátló rendszerek, szerkezeti megoldások,

- sok fokozatú, esetleg fokozatmentes, terhelés alatt kapcsolható sebességváltó,

- automatikusan működő differenciálzár,

- ergonómiailag korszerű (fűthető, szellőztethető, esetleg légkondicionált, panorámás, teherviselő) vezetőfülke kényelmes rugózott üléssel, jól tájékoztató műszerekkel jól elérhető kezelőszervekkel stb.

A gyártók az univerzális traktorokat is családban, sokféle kiviteli formában, a vevő igényeinek megfelelő felszereltségben készítik, így egy-egy gyártmánycsaládon belül nem ritkán előfordul 60-80-féle típusváltozat. A munkagépgyártók - igazodva a szabványos traktorméretekhez, valamint a vevők igényeihez - még szélesebb termékskálát alakítottak ki. Ennek következtében az univerzális traktoroknál elképzelhető variációk száma ma már szinte áttekinthetetlen, ezért a racionális gépkapcsolatok létrehozása a legkomolyabb szakmai feladatok közé tartozik.

Eszközhordozó traktorok

A traktorok mind többcélú felhasználhatóságára való törekvés csúcspontját jelentik az eszközhordozó traktorok, az univerzális alvázak és a modulárisan felépíthető gépkonstrukciók. Ez utóbbi kettő lényegében megmaradt a kísérlet szintjén, ezért részletesen nem tárgyaljuk. Az eszközhordozó traktorok több generációja eljutott a sorozatgyártásig, azonban az irántuk megnyilvánuló igény az elmúlt évtizedekben hullámzó volt. Kezdetben 15-20 kW motorteljesítménnyel a kerti traktorok nagyságrendjében jelentek meg. Ma már az univerzális és a szántó traktorokkal azonos kategóriájú eszközhordozók is készülnek. Minden gyártó komplett munkagép-kollekciót kínál a traktorához, a különböző gyártmányú traktorok munkagépei egymással áltatában nem csereszabatosak.

A nehéz univerzális traktorokra adaptálva az előző alapelvet alakultak ki az ún. „trac" rendszerű eszközhordozó traktorok. Ezek habitusa lényegesen eltér az eddig bemutatottól, hiszen itt 200 kW körüli motorteljesítmények is előfordulnak, így ezeknél (terheletlenül) a tengelyterhelés aránya 60:40 az első tengely javára.

Kerti traktorok

A csoport rendkívül heterogén, mert ide sorolhatók azok a két- és négykerék hajtású, egy-és kéttengelyes, valamint speciális lánctalpas kis teljesítményű traktorok, amelyek szántóföldi, üvegházi, fóliás kertészeti kultúrákban, parkokban való munkavégzésre, továbbá kommunális (hótolós, seprés stb.) feladatok ellátására készültek. Motorteljesítményük általában 20 kW alatt van. A kéttengelyes kivitelűek megjelenése, szerkezeti kialakítása a kis univerzális traktorokéhoz hasonló. Ennek a családnak az előzőektől eléggé eltérő kiviteli formája az egytengelyes változat.

Felhasznált irodalom:

Szendrő Péter: Mezőgazdasági gépt an

Forrás: Agrárágazat