Gumiabroncs légnyomásának szabályozása mezőgazdasági gépeknél

A fejlesztések új iránya: alacsony nyomású gumiabroncsok – változtatható belső légnyomás

A mezőgazdasági gépekhez a gyártó vállalatok egyre újabb kialakítású gumiabroncsokat állítanak elő. A radiál abroncsok megjelenését, a nagyobb légterű, a szélesebb köpenyek, a lágyabb, de erősebb vázszerkezetek, az optimalizált bordák kialakítása jelentette. A mezőgazdasági gumiabroncsok fejlesztési iránya az alacsony nyomású gumiabroncsok irányába mutat. Ma már a nehéz-univerzális traktorok, kombájnok legnehezebb mezőgazdasági munkavégzéséhez is előnyösen használható nagyméretű gumiabroncsok esetében a belső levegőnyomás akár 0,6 bar értékű lehet. A nagy sebességű közúti közlekedésben résztvevő traktorok esetében viszont célszerűbb legalább 1,6-2,0 bar levegőnyomású gumiabroncsokat alkalmazni. A kétféle igény kielégítése egy adott mezőgazdasági gumiabroncs esetében a belső légnyomás változtatásával, szabályozásával valósítható meg.

Gumiabroncs légnyomás hatása

A gumikerekes mezőgazdasági gépek esetében a gumiabroncs–talaj (út) kapcsolt optimális kialakítása igen lényeges. A ma alkalmazott vékonyfalú lágy felépítésű, nagy keresztmetszetű abroncsoknál a talajon kialakuló felületi nyomást gyakorlatilag az abroncs légnyomása határozza meg. A gumiabroncsozású kerék talajnyomásának hatására talajtömörödés jön létre. A talajnyomását a kerékre jutó gép tömege, a talaj mechanikai tulajdonsága, a gumiabroncs mérete, az abroncs rugalmassága határozza meg. Az abroncs rugalmasságának mértéke 85-90%-ban függ a tömlőbe zárt levegő nyomásától és csupán 10-15%-ban a köpeny anyagától.

Az abroncs szélességének, a felfekvő felület növelése és a talajtömörítés mérséklése érdekében végzett fejlesztő munka révén megjelentek a széles és a szuper-széles profilú mezőgazdasági gumiabroncsok. A 1. ábra a gumiabroncs alatti függőleges nyomáselosztásokat mutatja különböző méretű gumiabroncsra.

1. ábra Kerék alatti talajnyomás alakulása, a talajmélység függvényében
a) „Standart” abroncs; b) Széles, alacsony levegőnyomású „SFT” abroncs
(Forrás: www.mitas-ag.com)

Az abroncs légnyomásától nagymértékben függ a talaj tömörödése (2. ábra). A tömörödés eloszlása a talajban a keréknyom mélység–szélesség viszonyától is függ. Amennyiben a keréknyom nagyon kicsi a szélességéhez képest, a talajtömörödés egyenletes, és közvetlenül a felfekvő felület alatti sávban helyezkedik el. Ha azonban a nyommélység eléri a nyomszélesség közel egyharmadát, a tömörödés koncentrálódik, és mélyen behatol a talajba.

2. ábra Gumiabroncs alatti talajnyomás alakulása, a talajmélység függvényében
(Forrás: www.fendt.com)

Számos vizsgálat megállapította, hogy a gumiabroncs által létrehozott talajdeformáció, talajtömörödés és a terméshozam közt kapcsolat van. A deformált, tömörített talaj vízbefogadó képessége csökken és a talaj levegőztetése mérséklődik. A talajtömörödésnek a csírázásra és a gyökérfejlődésre van a legnagyobb hatása. Nagy talajtömörségnél a magvak kikelése késleltetett, a gyökerek talajba hatolása nem megfelelő és növekedésük üteme is csökken.

Az évelején megrendezett párizsi SIMA kiállításon a Michelin bemutatta a „2-in-1” (kettő az egyben) mezőgazdasági gumiabroncsát. A MICHELIN EVOBIB márka-elnevezésű gumiabroncs egyesíti a nehéz mezőgazdasági talajmunkáknál kiváló tulajdonsággal rendelkező abroncsot az országúton is nagyon jó képességekkel rendelkező abronccsal. A New Holland T 7.290 típusjelű, elöl VT 600/70 R 30, hátul VT 710/70 R 42 méretű MICHELIN EVOBIB gumiabroncsokkal (1. kép) szerelt traktorral igen kedvező menettulajdonságot értek el.

1. kép New Holland T 7.290 típusjelzésű traktor MICHELIN EVOBIB gumiabronccsal
(Forrás: www.landwirtschaft.michelin.de)

Az EVOBIB gumiabroncs, ha légnyomása országúton 1,2 bar (nagy sebesség és nagy terhelés esetén akár 2,0 bar), akkor elsősorban a középen, tömören kialakított bordákon gördül (3/a. ábra). Ekkor az abroncs gördülési ellenállása kicsi, a zajhatása alacsony, az abroncs élettartalma magas, a közlekedésbiztonsági tulajdonsága vetekszik a jó minőségű teherautó gumiabroncsával.

Az EVOBIB gumiabroncs légnyomását mezőgazdasági munkákhoz 0,6 bar értékre le kell engedni, ekkor a talajjal érintkező felfekvő felület nagysága 20%-kal megnövekszik (3/b. ábra) és az oldalbordák is érintkeznek a talajjal. A traktor vonóereje közel 30%-kal megnövekszik és azonos munkához mintegy 5-8 %-kal kevesebb hajtóanyag elegendő.

3. ábra MICHELIN EVOBIB gumiabroncs talajkapcsolata
a) 1,2 bar abroncs légnyomás; b) 0,6 bar abroncs légnyomás,
(Forrás: www.landwirtschaft.michelin.de)

A MICHELIN EVOBIB mezőgazdasági gumiabroncs előnyei az abroncs belső levegő nyomásértékének beállításával érhető el. Az országúti szállítást és a mezőgazdasági talajon végzett nehéz munkát gyakran váltogató univerzális traktor esetében menetközben automatikus gumiabroncs légnyomás-szabályozásra van szükség.

A gumiabroncs légnyomásának megválasztása, szabályozása

A gumiabroncs légnyomásának megválasztása és annak betartása adott gumiabroncs esetében igen fontos. A mezőgazdasági talajon dolgozó traktornál alacsonyabb, míg a közúton közlekedő traktornál magasabb gumiabroncs légnyomás az optimális. A gumiabroncs légnyomásának beállítására, változtatására, szabályozására kialakult módszerek a következőkben foglalhatók össze.

Egyszerű manuális abroncsnyomás beállítás, változtatás

Az univerzális traktorok általában rendelkeznek a légfék működtetéséhez szükséges légellátó rendszerrel. Ezt a légellátó rendszert lehet az gumiabroncs belsőnyomásának beállítására felhasználni, az abroncs szelepén keresztül. A szelep nyitásával csökkenteni is lehet a nyomás értékét. Az abroncs légnyomás értékét a szelephez illeszthető manométerrel szokás megmérni, ellenőrizni. Ez az eljárás igen lassú, mert általában az abroncs belsőnyomásának pl.1,8 bar-ról 0,6 bar-ra való mérsékléséhez abroncsonként 8-10 perc szükséges, a nyomás emeléséhez 0,6 bar értékről 1,8 bar értékre pedig kerekenként 10-12 perc kell.

Manuális abroncslégnyomás változtatása céleszközökkel

A gépkereskedelemben számos céleszköz vásárolható a mezőgazdasági gumiabroncs nyomásának beállításához, illetve változtatásához. A kerekenkénti manuális abroncsnyomás állítás gyorsításához példaképen a német PTG GmbH vállalat AIRBOOSTER elnevezésű hordozható gumiabroncs nyomásszabályozó készülékét mutatjuk be (2. kép).

2. kép PTG GmbH AIRBOOSTER elnevezésű hordozható gumiabroncs
légnyomás-szabályozó rendszerének alkalmazása
(Forrás: http://ptg.info/)

Ezzel a készülékkel a kerék abroncsszelepéhez gyorscsatlakozóval csatlakoztatott kezelőfej-csappal és ezzel egybe szerelt manométerrel kerekenként pl. 1,8 bar-ról 0,6 bar-ra 1,2-1,5 perc alatt végezhető el az abroncslégnyomás csökkentése. Az abroncs levegőfeltöltése a légfékrendszerhez csatlakoztatott nyomáshatárolóval rendelkező töltőcső segítségével abroncsonként pl. 0,6 bar-ról 1,8 bar-ra 4-5 perc időtartam alatt hajtható végre.

A vállalat hasonló elven működő, AIRBOX elnevezésű traktorra beépített félautomata gumiabroncs nyomásszabályozó rendszert is forgalmaz, amely a traktor álló helyzetében a négy kerék előre beprogramozott abroncsnyomás állítását egyszerre végzi el. Ezzel a berendezéssel pl.1,8 bar-ról 0,6 bar-ra a légnyomás leeresztése 4-5 percet, míg a felfúvatás 10-12 percet vesz igénybe mind a négy kerékabroncsnál.

Menetközben automatikus gumiabroncs légnyomás szabályozás

A mezőgazdasági gépek gumiabroncsainak menetközben, munkavégzés alatti légnyomás szabályozására több megoldás is kialakult. A központi abroncs légnyomásszabályzó rendszerek, angolul a Central Tire Inflation System (CTIS) kialakítása nyújtja a ma használatban lévő legmodernebb megoldást. A mezőgazdasági gépbe integrált hasonló elvi kialakítású rendszerek közül Amerikában a DANA vállalat Spicer^® CTIS berendezése, Európában talán a német AGCO Frendt Variogrip és a PTG GmbH, valamint a francia Téléflow vállalat termékei a legismertebbek. A mezőgazdasági gépeknél is alkalmazott számos megoldás közül a Fendt VarioGrip és a Fendt VarioGrip Pro kialakítást ismertetjük.

Fendt VarioGrip

Az AGCO Fendt vállalata gyárilag a Fendt 900 Vario traktorcsaládhoz integrált gumiabroncs légnyomás-szabályozó rendszert fejlesztett ki VarioGrip néven. A rendszer felépítésének vázlatát a 4. ábra szemlélteti.

4. ábra VarioGrip gumiabroncs légnyomás-szabályozó rendszer vázlata
1. Varioterminál; 2. légkompresszor; 3. nyomásszabályozó; 4. első levegőátadó; 5. hátsó levegőátadó;
(Forrás: www.fendt.com)

Az univerzális traktor módosított kompresszorral rendelkező légellátó berendezése szolgáltatja a Varioterminál által (3. kép) vezérelt mechatronikai nyomásszabályozón keresztül a gumiabroncsok felfújásához szükséges levegőt.

3. kép A VarioGrip rendszer Varioterminál egysége
(Forrás: www.fendt.com)

A nyomásszabályozó az abroncsok légnyomását csökkenteni is tudja a Varoterminálon beállított értékre. A nyomásszabályozóktól csővezetéken jövő sűrített levegő az első és a hátsó levegőátadón keresztül jut a gumiabroncsba. Az abroncs szelepébe integrált nyomásszenzor által szolgáltatott jel vezetéke is a levegőátadón keresztül jut el a szabályozóegységhez. Az első levegőátadó kialakítását az 5. ábra mutatja, a hátsó levegőátadó is hasonló kivitelű.

5. ábra A VarioGrip rendszer első levegőátadó egysége
1. nyomásszenzor álló vezetéke; 2. álló levegővezeték; 3. nyomásszenzor forgó vezetéke; 4. forgó levegővezeték; 5. csúszógyűrű; 6. radiális forgó levegőátvezető;
(Forrás: www.fendt.com)

A vezetőfülkéből működtetett VariGrip légnyomás-szabályozó rendszer a traktor 710/75 R 42, nagy méretű négy abroncsát menetközben 1,8 bar-ról 0,6 bar-ra 2,5 percen belül szabályozza le, míg 0,6 bar-ról 1,8 bar feltöltéshez közel 12 perc szükséges. A rendszerrel a gyakori szántóföld–közút munkaváltások esetén a traktor gumiabroncs nyomásának változtatására fordított idő jelentősen lecsökkenthető.

A VarioGrip segítségével szántóföldön a kisebb keréknyomás alkalmazásával javul a vonó erőkifejtés, kisebb lesz a kerékcsúszás és 8%-kal nagyobb lehet a területteljesítmény. Az azonos területnagyság műveléséhez akár 5-8%-os hajtóanyag-fogyasztás mérséklés érhető el, kisebb talajroncsoló hatás mellett és még a gumik élettartalma is növekszik.

A VarioGrip segítségével közutakon a nagyobb keréknyomás hatására kisebb lesz a gördülési ellenállás és akár 2%-kal csökkenhet a hajtóanyag-fogyasztás, növekszik a menetbiztonság és a gumik élettartalma.

Fendt VarioGrip Pro traktorgumi belső légnyomásszabályzó rendszer

A Fendt VarioGrip Pro egy továbbfejlesztett változata a VarioGrip gumiabroncs légnyomás-szabályozó rendszernek (6. ábra). Ennek a rendszernek egyik újdonsága a gumiabroncson belüli integrált „belső gumi” alkalmazása.

6. ábra Fendt VarioGrip Pro légnyomás-szabályozó rendszer Mitas AirCell gumiabronccsal Varioterminál; 2. elektromos vezeték; 3. külső abroncs levegővezetéke; 4. belső abroncs levegővezetéke; 5. négy utas levegőszelep nyomásérzékelővel; 6. levegőtöltő vezeték; 7. belső abroncs légtere; 8. külső abroncs légtere;
(Forrás: www.fendt.com)

A belső gumi első ötlete 1962-ben került szabadalmi védelem alá. Több vezető abroncsgyártó is próbálkozót a nagyméretű gumik belső gumival való gyakorlati kivitelezésével. Elsőként a Mitas gumigyártó és Fendt traktorgyár hatéves együttműködésének eredménye az „AirCell” elnevezésű belső gumi és a Fendt VarioGrip Pro traktorgumi légnyomásszabályzó rendszer kifejlesztése.

Az új egyedülálló kettős felépítésű mezőgazdasági gumiabroncs belsejében a Mitas AirCell belső abroncs a külső abroncs térfogatának 30%-át tölti ki. Ezzel a megoldással két eredmény is elérhető, egyrészt 30%-kal csökken a külső abroncs légtérfogata, másrészt a belső abroncs 8 bar előtöltött légnyomással hatékony nyomástárolóként működik a külső abroncs közvetlen töltése során.

A belső és külső abroncsok légnyomás szabályozását a Varioterminállal vezérelt elektronikus szabályozó egység végzi, a kerekenként elhelyezett négy utas nyomásérzékelő szenzorral ellátott levegőszelep segítségével (7. ábra).

7. ábra Fendt VarioGrip Pro légnyomás-szabályozó rendszer működési vázlata
(Forrás: www.fendt.com)

Az új Fendt VarioGrip Pro rendszer lehetővé teszi a traktor mind a négy kerekénél az egyidejű légnyomás változtatást 0,8 bar nyomásról (szántóföld) 1,8 bar nyomásra (közút) és vissza is, mindössze 30 másodperc alatt.

A Fendt VairoGrip megoldáshoz képest tovább javul Fendt VarioGrip Pro rendszer alkalmazásával a traktor üzemeltetésének hatékonysága. A Mitas AirCell megoldást először a 710/75 R 42 SFT méretű gumiabroncsnál alkalmazzák, amelyet később további más mérettel rendelkező abroncsok gyártása is követ fog.