Siekiant pagerinti traktoriaus traukos savybes, nebūtina padidinti variklio galią.

Vertinant traktoriaus traukos jėgos šaltinio galimybes, per didelis dėmesys sutelkiamas variklio charakteristikoms. Siekiant didesnio našumo, ieškoma būdų variklio galiai padidinti, tačiau visos kitos priemonės, darančios tiesioginę įtaką traukos galiai, laikomos antraeilėmis. Tikriausiai todėl, kad padidinus galią tokia ji išlieka neapibrėžtai ilgą laiką, o kitos priemonės atitinka tik konkrečias darbo sąlygas ir specifiką.

Našumo ir traukos galios santykis

Našumas suprantamas kaip technologinės operacijos, pavyzdžiui, dirvos ruošimo sėjai ar pačios sėjos atliktų darbų apimtis per laiko vienetą. Kuo darbų apimtis per tą patį laiko vienetą didesnė, tuo našumo rodiklis geresnis.

Pagrindiniai našumą lemiantys veiksniai

● Technologinių operacijų, atliekamų vienu važiavimu, skaičius.

● Agregato darbinis plotis.

● Traktoriaus greitis.

Traktoriaus greitis priklauso nuo dinaminių, darbo metu kintančių mašinos rodiklių: išvystomos traukos jėgos ir galios. Šiuos dydžius lemia traktoriaus variklio dinaminiai rodikliai: efektyvioji, t. y. transmisijai perduodama galia, sukimo momentas ir sūkių dažnis. Atkreipiame dėmesį, kad transmisijai perduodama ne bruto galia, nurodoma pažintinėje, gamintojo pateikiamoje medžiagoje, o neto galia, kuri gaunama, įvertinus galios nuostolius aušinimo sistemoje, generatoriaus ir kitų energijos imtuvų pavarose.

Traktoriaus išvystomą traukos galią lemiantys kriterijai

● Variklio charakteristika.

● Varytuvų parametrai.

● Balastavimas.

Traktoriaus išvystoma traukos jėga tiesiogiai priklauso nuo jo variklio sukimo momento dydžio. Didinant variklio apkrovą, didėja jo sukimo momentas, taigi ir traktoriaus išvystoma traukos jėga.

Variklį apkrauti efektyvu iki didžiausios sukimo momento reikšmės, stengiantis jos neperžengti. Priklausomai nuo variklio litražo ir greičio charakteristikų, tai atitiktų 1 500-1 400 min.^-1 sūkių dažnį. Tokiu būdu variklio darbas yra sutelktas vadinamojoje elastingoje srityje, apimančioje sūkių diapazoną tarp didžiausios galios ir didžiausio sukimo momento.

Į kokius variklio parametrus reikia atkreipti dėmesį, renkantis traktorių? Pirmiausia, kokia variklio elastingoji sritis, t. y. didžiausia neto galia, didžiausias sukimo momentas ir sūkių diapazonas, apimantis šią variklio sritį. Kuo šis diapazonas didesnis, tuo variklis elastingesnis, jį galima labiau apkrauti. Paprastai didesnę elastingąją sritį turi varikliai, kurių darbo tūris didesnis. Turbokompresorinio pripūtimo ir maitinimo sistemų efektyvumą atspindi maksimalaus sukimo momento dydis. Nereikėtų pamiršti vardinio neto galingumo ir pastovios galios aikštelės - sūkių diapazono, kuriame variklio išvystoma galia ne mažesnė už vardinę.

Didesnis variklio elastingumas svarbus traktoriams su pakopinėmis hidromechaninėmis ir ypač mechaninėmis pavarų dėžėmis. Kuo didesnis elastingumas, tuo retesnis pavarų perjungimas didėjant apkrovai.

Traktoriuose su bepakopėmis transmisijomis racionalu naudoti mažiau elastingus, tačiau ekonomiškesnius ir didesnį litrinį pajėgumą turinčius variklius. Mažesnis variklio elastingumas čia nelaikomas trūkumu, nes kompensuojamas automatiškai reguliuojamu begaliniu perdavimo skaičiumi.

Transmisijos įtaka

Transmisija yra sukimo momento daugintuvas: didėjant apkrovai, didinamas perdavimo skaičius, atitinkamai didėja traktoriaus ratams perduodamas varantysis momentas.

Jei apkrova peržengia elastingąją sritį ir toliau didėja, šiuolaikinių dinaminių ir pusiau dinaminių pavarų dėžių valdymo sistemos automatiškai perjungia žemesnę pavarą. Bepakopėse pavarų dėžėse automatiškai tolygiai didinamas perdavimo skaičius. Traktoriuose su mechanine pavarų dėže darbui taip pat reikia pasirinkti žemesnę pavarą. Tačiau tai atlikti mechaniškai turi pats mašinos operatorius.

Dar labiau didinant apkrovą, pereinama į perkrovos režimą, kuriame labai staiga mažėja variklio stipris (sukimo momentas ir galia), išauga degalų sąnaudos, sutrinka tepimo sistemos darbas ir variklis užgęsta. Kiekvienas toks variklio sustojimas dėl perkrovos, ypač staigiai pereinant iš didesnių sūkių zonos, pavojingas turbokompresoriui, nes jo tepimas slėginis.

Traktoriuose, kuriuose galima nustatyti pastovų važiavimo greitį, transmisijos perdavimo skaičius automatiškai keičiamas atsižvelgiant į apkrovą: šiai didėjant perdavimo skaičius keičiamas taip pat didėjimo kryptimi ir atvirkščiai.

Dirvos dirbimo ar sėjos metu apkrova kinta nuolat. Geriausiai darbinio greičio, apkrovos ir variklių sūkių automatinio derinimo procesas išspręstas visuose traktoriuose su bepakopėmis transmisijomis, nes jose perdavimo skaičius gali būti bet kokio dydžio, t. y. begalinis: Case IH CVX/New Holland Auto Command/Steyr CVT, Fendt Vario, John Deere AutoPowr, Valtra Direct ir kiti modeliai. Kiek mažesnis lankstumas traktorių su dinaminėmis FPS (angl. Full Power Shift) pavarų dėžėmis, kuriose pavaroms perjungti naudojamos daugiadiskės šlapiojo tipo sankabos (New Holland Power Command) arba greito jungimo sankabos (John Deere DirectDrive). Mažiausiu darbinio greičio, apkrovos ir variklių sūkių automatinio derinimo lankstumu pasižymi traktoriai su pusiau dinaminėmis SPS (angl. Semi Power Shift) ir pakopinėmis mechaninėmis pavarų dėžėmis. Šiuo atveju pastovaus greičio arba visai negalima nustatyti, arba jis galimas tik tiek, kol apkrova neviršija pasirinkto greičių diapazono ribų ir neperžengia elastingosios variklio srities. Jei taip įvyksta, diapazoną tenka perjungti mechaniškai.

Galima daryti pirmąją išvadą: traktorių racionalu rinktis su kuo pažangesne transmisija, automatiškai galinčia perjungti didesnį pavarų skaičių, pageidautina, turinčią kelias pavarų perjungimo strategijas: ekonominę ir galios. Dar efektyvesnis sprendimas - bet kokia bepakopė transmisija, turinti dideles automatinio nusistatymo galimybes.

Naudojant bepakopes pavarų dėžes, traktorius nuolat gali būti visiškai apkrautas, t. y. jo apkrovos koeficientas, net ir esant labai nevienodam agregato pasipriešinimui traukai, gali būti artimas 100 proc. arba pagal senąją metodiką - 1. Tai vienintelis transmisijos tipas, leidžiantis išnaudoti visą jėgos agregato efektyvumo potencialą ir dirbti maksimaliai ekonomiškai. Neveltui bepakopis greičio reguliavimas yra logiškas gamintojų pasirinkimas kitos, trečiosios kartos traktoriams, turintiems hibridines pavaras: John Deere 6RE, Rigitrac EWD 120, ZF Terramatic⁺. Taip pat perspektyviniam traktoriui New Holland NH2 su degalų elementais.

Varytuvų ir dirvos sąveika

Renkantis traktorių, reikėtų skirti daugiau dėmesio standartinių ratų matmenims. Mažesnio skersmens ratai užtikrina didesnį varantįjį momentą, todėl traktorius su jais išvysto didesnę traukos jėgą, tačiau su mažesnio skersmens ratais mašina greičiau pradeda buksuoti ir lyginamasis buksavimo dydis taip pat būna didesnis. Su didesnio skersmens varytuvais, atvirkščiai, buksavimas mažesnis, o dėl didesnio pastarųjų atraminio paviršiaus, mažiau slegiama dirva. Traktorių gamintojai, didindami mašinų efektyviąją galią, efektyvesnei jos realizacijai renkasi pastarąjį sprendimą: didesnio kaip 210 AG pajėgumo modeliuose vis dažniau montuojami 2,15 m skersmens galiniai ratai.

Jei traktoriaus traukos charakteristikoms kontroliuoti pakaktų vien tik techninių priemonių, būtų pernelyg paprasta. Koks bebūtų įrengtas variklis, transmisija ir varytuvai, svarią įtaką traukos charakteristikoms daro dirvos fizikinės ir mechaninės savybės, t. y. dirvos sudėtis ir struktūra, jos tankis ir drėgnis, pasipriešinimas glemžimui, gniuždymui ir kirpimui. Padangos ar vikšro dirvakibiai spaudžia dirvą ir kartu kerpa: tarp gretimų dirvakibių esantį dirvos sluoksnį stengiasi pastumti horizontalia kryptimi.

Nuo rato trinties su dirva, jos pasipriešinimo kirpimui tiesiogiai priklauso traktoriaus išvystoma traukos jėga. Vertinant mašinos darbą, svarbu atkreipti dėmesį į protektoriaus nusidėvėjimą: kuo dirvakibiai labiau nudilę, tuo mažesnė traukos jėga išvystoma, o buksavimas - didesnis.

Minėtoji koreliacija kartais lemia klaidingus mašinų vertinimus. Pavyzdžiui, apverčiamojo plūgo vieno korpuso vientisomis verstuvėmis pasipriešinimas traukai skaičiavimuose priimamas lygus 27 AG, tačiau būna, kad dėl darbui nepalankių (pavyzdžiui, kada dirbama po lietaus) arba itin sunkių darbo sąlygų (sunki molio ar priemolio dirva, didelis darbinis plotis ir gylis, blogai sureguliuotas agregatas) pakabinamas 5-6 korpusų plūgas agreguojamas ir su 360 AG traktoriumi.

Jei dėl agregato pasipriešinimo traktoriaus ratai ima daugiau buksuoti, pirmas racionalus būdas traukos galiai padidinti - sumažinti slėgį padangose.

Normaliomis sąlygomis didelės traukos galios reikalaujantiems darbams traktorių būtina tinkamai subalastuoti: reikiamos masės balastinius svorius pritvirtinti priekyje, juos naudoti ant galinių ratų.

Agregatų pasipriešinimas traukai

Plūgais su specialiais, verstuviniais ir beverstuviais korpusais galima arti iki 12 km/val. greičiu. Su kultūriniais verstuvais ariama iki 7-9 km/val. greičiu. Iki 12 km/val. ariama ir plūgais skutikliais, tinkamais ražienoms skusti iki 12 cm, kai kuriais atvejais arimui kartoti iki 18 cm gyliu.

Faktinė traktoriaus apkrova - agregato pasipriešinimas traukai - nustatoma tik parinkus agregatus ir nustačius jų sudėtį. Renkantis traktorių, reikėtų atsižvelgti į agregato, kurio pasipriešinimas traukai didžiausias, galios poreikį. Svarbu atminti, kad pasipriešinimą judėjimui lemia ne tik agregato tipas, jo darbinis plotis, dirbimo gylis ir greitis, bet ir darbinių dalių (pvz., diskų, noragų) tipas, jų skaičius, išdėstymas. Taip pat didelę įtaką turi dirvos mechaninės ir fizikinės savybės, reljefas.

Agregato pasipriešinimas traukai priklauso nuo devynių svarbiausių veiksnių:

● atliekamos operacijos ar operacijų skaičiaus;

● dirvos fizikinių ir mechaninių savybių;

● dirbimo gylio;

● dirbimo greičio;

● agregato masės;

● agregato darbinių dalių tipo, jų skaičiaus ir išsidėstymo;

● važiuoklės konstrukcijos;

● perdavos mechanizmų, guolių skaičiaus bei tipo;

● agregato techninės būklės.

Pasipriešinimas traukai labai priklauso ne tik nuo atliekamos operacijos, bet ir nuo vienu metu atliekamų operacijų skaičiaus: ariant su armens volais ir be jų, sėjant su mechanine sėjamąją ar naudojant kombinaciją su vertikalių rotorių kultivatoriumi (freza). Didėjant agregato masei, didėja ir jo pasipriešinimas traukai. Apibendrinant pasipriešinimo dydį supaprastintai naudojamas dydis, nurodantis galios poreikį vienam darbiniam agregato pločio metrui. Tačiau būtina korekcija, nes įtakos pasipriešinimui turi ne abstraktus agregato plotis, o tame plotyje išdėstytų darbinių dalių tipas, jų skaičius ir žingsnis tarp gretimų eilių.

Atraminiams agregato ratams riedant dirva traktoriui papildomai reikia nugalėti dar ir riedėjimo pasipriešinimo jėgą.

Sunkioje, kietoje dirvoje pasipriešinimas traukai didesnis, o minkštoje - didesnis važiuoklės riedėjimo pasipriešinimas. Be to, pasipriešinimas dėl dirvos deformacijos, jos dalelių perkėlimo iš vienos vietos į kitą taip pat skiriasi. Agregato pasipriešinimas traukai keičiasi ne tik skirtingomis sąlygomis: jis gali būti skirtingas ir tame pačiame lygiausiame ir vienodos sudėties lauke.

Didelę įtaką turi techninė būklė: atšipus plūgo noragams - ašmenų briaunos storiui padidėjus 3-4 mm - pasipriešinimas traukai padidėja 30-40 proc. Atšipus žoliapjovės segmentams pasipriešinimas padidėja iki 15 procentų.

Kuo agregato pasipriešinimas traukai didesnis, tuo jai didesnę įtaką turi agregato darbinių dalių susidėvėjimas.

Agregatą, kurio galios poreikis didžiausias, galima laikyti referenciniu: jei pasirinkto traktoriaus galia bus pakankama pasiekti optimalų technologinį greitį su šiuo agregatu, tai su visomis likusiomis agreguojamomis mašinomis traktorius dirbs našiai ir ekonomiškai. Išsirinkus traktorių, kurio pasipriešinimas ne atitinka, o viršija didžiausią traktoriaus traukos galią, jis bus perkraunamas, dirbs neekonomiškai. Jei traukos šaltinis parenkamas nekvalifikuotai, iškyla gedimų ir didesnės apimties remonto darbų tikimybė jau ne ilguoju, o trumpuoju mašinos eksploatacijos laikotarpiu. Reikia turėti omenyje, kad taip dirbant projektinis mašinos resursinis išdirbis nebus pasiektas.

Šiuolaikinių intensyviam žemės dirbimui naudojamų agregatų technologinių greičių diapazonas yra gana didelis. Optimalų ir didžiausią leistiną greitį kartais skiria 5-7 km/val., todėl su traktoriumi, turinčiu rezervinį pajėgumą, galima dirbti didesniu technologiniu greičiu. Ar dėl dirvos akmenuotumo, nevienodo homogeniškumo ir dėl to didesnių įrenginio darbo dalių saugiklių apkrovų tai tikslinga daryti - klausimas, į kurį turi visapusiškai įvertinti ir atsakyti ūkio specialistai.

Atsižvelgiant į dirvos savybes ir darbo sąlygas, tikslinga parinkti traktorių, kurio riedėjimo pasipriešinimas ir buksavimas mažesnis, t. y. traktoriaus varytuvų atraminis paviršius turi būti ne per didelis, o varančiųjų ratų apkrova - ne per maža.

Kokia turi būti traktoriaus variklio apkrova? Agregato pasipriešinimas traukai visada turi būti šiek tiek mažesnis už traktoriaus traukos galią. Jei traktoriaus apkrovos koeficientas bus lygus vienetui (100 proc. apkrova), jis bus perkraunamas, net ir esant nedideliam pasipriešinimo traukai svyravimui. Traktoriaus perkrova mažina jo variklio ir transmisijos resursinį išdirbį, didina degalų sąnaudas. Optimalus apkrovos koeficientas ratiniams traktoriams yra 0,80-0,93. Vikšriniams traktoriams dėl didesnės lyginamosios traukos galios ir mažesnio buksavimo jis šiek tiek didesnis - 0,90-0,95. Sunkiausiems darbams - intensyviam dirvos dirbimui, giliam purenimui, arimui - galios rezervas turi būti paliekamas didesnis.

Dainius Šišlavas

Mano ūkis, 2012/11