Slėgis ar masė – kuris dydis svarbesnis? Atsakymas – abu. Nuo traktoriaus masės ir atraminio (kontaktinio) paviršiaus ploto tiesiogiai priklauso jo traukos savybės. Abu parametrai arba tiksliau – jų santykis negali būti vienodas visoms darbo sąlygoms.

Nepakankamas traktoriaus svoris mažina darbo našumą, bet ir perteklinė masė ne ką mažiau žalinga: daugiau slegiant dirvą pabloginamos jos aeracinės savybės, vandens migracija, suspausto dirvožemio derlingumas mažesnis, jame blogiau pernešamos maisto medžiagos. Prasčiau vystosi augalų šaknys, mažėja derlius, taigi ir ūkio pajamos. Pažeidus kapiliarus iš paviršiaus gilyn prasiskverbia mažiau vandens, todėl paviršiuje telkšo balos. Tai toli gražu dar ne visa neigiama perteklinio svorio įtaka.

Minkštos padangos minkštai žemei, kietos – kietam paviršiui, keliui

Traktoriaus traukos savybės reguliuojamos keičiant oro slėgį padangose ir balastinių svorių dydį. Geriausių rezultatų pasiekiama nustačius optimalų konkrečioms darbo sąlygoms šių dviejų dydžių santykį.

Keičiantis oro slėgiui padangose, keičiasi ir ratų riedėjimo pasipriešinimas. Daugiau pripučiant padangas, riedėjimo pasipriešinimas ant kieto paviršiaus mažėja – štai kodėl transporto darbuose oro slėgis padangose turi būti didesnis. Dirbant minkštose, puriose dirvose, riedėjimo pasipriešinimas mažinamas atvirkščiai – išleidžiant dalį oro iš padangų.

Riedėjimo pasipriešinimui įtakos turi dirvožemio fizikinės savybės, jo būklė (kietas, minkštas, sausas ar šlapias), technologinis mašinos greitis, oro slėgis padangose, jų temperatūra (įšilimas važiuojant transportiniais, didesniais kaip 20 km/val. greičiais), konstrukciniai ypatumai, perduodamas sukimo momento dydis ir t. t.

Kuo didesnė dirvos deformacija, tuo didesnis ir riedėjimo pasipriešinimas, nes jai įveikti sunaudojama daug energijos. Daugiau apkrauta, kietesnė padanga labiau grimzta minkštoje dirvoje, giliau klimpsta ir intensyviau buksuoja. Padidėja riedėjimo pasipriešinimas, nes padanga turi priešais save stumti dirvą. Kuo didesnis rato pasipriešinimas riedėjimui, tuo didesnės energijos, atitinkamai ir degalų sąnaudos. Riedėjimo pasipriešinimas priklauso nuo padangos ir atraminio paviršiaus ypatybių, taip pat nuo varytuvų apkrovos – tai priežastis, kodėl būtina reguliuoti balastinių svorių dydžius ne tik priekyje, bet ir ant galinių ratų.

Padidinus oro slėgį padangose, smarkiai sumažėja padangos pasipriešinimas važiuojant kieta danga. Tačiau slėgis neturėti viršyti optimalaus dydžio, kurį nurodo gamintojas ir kuris yra tinkamas konkrečiomis sąlygomis, pavyzdžiui, kai traktorius važiuoja su prikabintu ar pakabintu ant trijų taškų pakabinimo sistemos agregatu. Slėgį padangose toliau didinant, dar labiau sumažinamas kontaktinio paviršiaus plotas, tačiau kartu sumažinama ir padangos deformacija veikiant dinaminėms apkrovoms. Dėl pablogėjusių padangų amortizacinių savybių labiau apkraunama važiuoklė, sumažėja traktoriaus trajektorinis stabilumas važiuojant dideliais greičiais, pablogėja važiavimo komfortas.

Mažinant oro slėgį padangose, efektyviau apkraunamas variklis. Padidėja padangos kontakto su dirva plotas, varytuvų sukibimas su dirva (sumažinus slėgį, padidėja vadinamųjų aktyvių dirvakibių skaičius dirvoje) ir traukos jėga. Žalingi veiksniai – buksavimas ir dirvos suslėgimas – sumažėja, kaip ir riedėjimo pasipriešinimas minkštose, puriose dirvose. Jei oro slėgis padangose apie 2,0 bar ir buksavimas 18–20 proc., sumažinus oro slėgį iki 1,0 bar, buksavimą galima redukuoti iki 7 proc. Naudojant specialias padangas ir oro slėgį mažinant toliau iki 0,5 bar, buksavimą tomis pačiomis sąlygomis galima sumažinti iki 3 proc. Optimalus varytuvų buksavimas (10–12 proc.) pasiekiamas slėgį sumažinus iki 1,3–1,4 bar. Nepaisant, kad šis santykis priklauso nuo aukščiau išvardytų priežasčių, jis puikiai iliustruoja slėgio reguliavimo svarbą ir IF arba VF indeksus turinčių padangų naudą. Vertinant valandines vidutinės galios traktoriaus energijos sąnaudas, buksavimui padidėjus 5 proc., degalų sąnaudos vidutiniškai padidėja apie 1 l/val. Aukštesnių traukos klasių traktoriuose didėja dar daugiau.

Oro slėgį padangose racionalu mažinti visais atvejais, kai traktorius agreguojamas su dirvos dirbimo, sėjos ar žolinių pašarų ruošimo technika. Tiesa paprasta: sumažinus iki optimalaus dydžio buksavimą, padidėja faktinis mašinos greitis ir darbo našumas. Aleksandro Stulginskio universitete atlikus vidutinės galios klasės traktoriaus John Deere 6910 traukos bandymus (A. Trinkūnas, Padangų riedėjimo pasipriešinimo lauko sąlygomis tyrimas. 2013) nustatyta, kad dirbant su kultivatoriumi, kada padangose nustatytas 1,6 bar oro slėgis, hektarinės degalų sąnaudos 5,65 l/ha. Kultivuojant sausą ražieną su sumažintu iki 0,6 bar slėgiu padangose, degalų sąnaudos sumažėjo 2 proc. iki 5,5 l/ha. Drėgnesnėje, kultivuotoje ražienoje rezultatai fiksuoti dar geresni – degalų sąnaudos sumažėjo daugiau kaip 5 procentais.

Tai iš esmės patvirtina gamintojų, tiekiančių slėgio reguliavimo sistemas traukos mašinoms, deklaruojamus dydžius, skelbiančius apie 3–8 proc. degalų ekonomiją. Purioje, minkštoje dirvoje padanga, kurioje slėgis mažesnis, mažiau klimpsta, todėl riedėjimo pasipriešinimas taip pat mažesnis. Paprastai tariant, kuo sunkesnės darbo sąlygos, tuo efektyvesnis oro slėgio reguliavimas padangose ir platesnės padangų su mažesniu oro slėgiu realizavimo galimybės.

Tačiau reikia atkreipti dėmesį į tai, kad net ir sumažinus oro slėgį padangoje, apkrova nepasiskirsto tolygiai visame kontakto paviršiaus plote. Padangos slėgis į dirvos paviršių jos priekinėje dalyje, t. y. ten, kur ji deformuojasi, yra gerokai didesnis, nei likusioje dalyje, kur deformacija mažesnė ir padanga pamažu grįžta į pradinę formą.

Masė ir naudinga, ir žalinga

Sumažinti traktoriaus varytuvų buksavimą ir pagerinti traukos charakteristikas galima ne tik reguliuojant oro slėgį padangose, bet ir didinant balastinių svorių masę. Tačiau traukos savybes reguliuojant vien tik didinant balastinius svorius, daromas didesnis neigiamas efektas dirvožemiui: visada išlieka pavojus suspausti dirvą giliau nei ji yra įdirbama. Be to, papildomam svoriui pervežti sunaudojama daugiau degalų.

Didinant ratų apkrovą, kartu didinamas ir riedėjimo pasipriešinimas. Jis didėja visada, nepriklausomai nuo dirvos ar dangos charakteristikų: didėja važiuojant pieva (traktorių agreguojant su žolinių pašarų ruošimo mašinomis), ražiena (dirbant su skutikliu, sėjamąja), važiuojant keliu.

Standartiniai vidutinės ir didelės galios traktoriai yra sukonstruoti taip, kad statinėje būsenoje priekiniam varančiajam tiltui tektų 40–45 proc., galiniam tiltui – 55–60 proc. visos traktoriaus masės. Balastuojant traktorių reikia stengtis išsaugoti panašų apkrovos santykį, kritiniu atveju išlaikyti priekinio tilto apkrovą tarp 30–35 proc., vengiant ją dar labiau sumažinti. Jei didžioji dalis masės tenka galiniam tiltui ir arčiau jo ašies yra traktoriaus masės centras, tokią mašiną valdyti sunkiau, o kai kuriais atvejais dėl atgalinio sukimo momento priekiniai ratai gali pavojingai atitrūkti nuo dirvos. Tokia situacija gali nutikti blogai subalastavus traktorių, visai nenaudojant arba naudojant per mažus priekinius balastinius svorius, kada važiuojama su pakeltu pakabinamuoju padargu. Esant pakankamai priekinio tilto apkrovai, priekiniai ratai sukuria varantįjį momentą, kuris panaikina virtimo pavojų.

Praktikoje didelę reikšmę turi tinkamas masės balansas tarp priekinių ir galinių traktoriaus ratų. Kaip masė suprantama ne tik paties traktoriaus, balastinių svorių, bet ir jam tenkanti agregato svorio jėga. Pavyzdžiui, važiuojant 8 km/ val. greičiu su ant priekinio keltuvo uždėtais 1 250 kg balastiniais svoriais, traukos galia padidėja iki 7 proc. (su 2 500 kg ji padvigubėja iki 14 proc.). Papildomai uždėjus 2,0 t (po 1,0 t ant kiekvieno rato) balastinius svorius gale, traukos galia padidėja, atitinkamai iki 9 ir iki 15 procentų.

Balastiniai svoriai gali būti vientisi (monolitiniai) arba surenkami, sekciniai. Traktoriuose jie įrengiami trijose pagrindinėse vietose:

• liemens priekyje ant specialaus kronšteino, trijų taškų pakabinimo sistemos arba retais atvejais - priekinių ratlankių;
• liemens viduryje didelės galios sisteminiuose (Claas Xerion) arba modulinės konstrukcijos traktoriuose prie išilginės vikšrinės važiuoklės sijos (Challenger MT800E/Fendt 1100 MT, John Deere 8RT/9RT);
• liemens gale ant ratlankių išorinėje, vidinėje pusėje, ant sijos liemens apačioje arba ant trijų taškų pakabinimo sistemos montuojant specialią balastinę plokštę.

Kai kuriais atvejais iki 40 proc. galinių ir 40–75 proc. priekinių padangų tūrio užpildoma vadinamuoju skystu balastu – kalcio chlorido ir vandens tirpalu (kalcio chlorido ir vandens santykis: 0,42 kg : 1,0 l).

Priekyje montuojamais svoriais padidinama vertikali priekinių, gale – galinių ratų apkrova. Liemens viduryje dedamos balastinės plokštės apkrauna abu varančiuosius tiltus.

Ant priekinio keltuvo šiuolaikiniuose traktoriuose gali būti montuojami iki 3,3 t balastiniai svoriai, ant galinių ratų – iki 2,5 t (po 1,25 t kiekvienoje pusėje) balastinės masės.

Perteklinė balastinė masė daugiausiai „kainuoja“ ją vežiojant dideliais greičiais transporto darbuose ir klampiose, minkštose dirvose. Pavyzdžiui, dėl 1,5 t papildomos masės transporto darbuose, važiuojant 40 km/val. greičiu, bus sunaudojama iki 1,1 l/val. daugiau degalų. Važiuojant 8 km/val. greičiu ražiena, sąnaudos padidėja iki 0,6 l/val., o tokiu pat greičiu minkšta, sėjai paruošta dirva – iki 0,8 l/val.

Kuo didesnė vertikali ratų apkrova, tuo dirva suslegiama giliau. Tačiau ne tik tai: per didelė padangos apkrova, taip pat, kaip ir per mažas oro slėgis atliekant transporto darbus, padidina padangos temperatūrą. Didžiausia karščio koncentracija yra dirvakibių briaunose. Jas veikia didžiausia deformacija, todėl jos intensyviai dyla ir yra. Praktiškai nustatyta, kad esant didžiausiai traktoriaus masei ir mažiausiam leistinam oro slėgiui padangose, jų deformacijos didžiausios, kartu didžiausia ir padangų temperatūra.

Sparčiai dėvintis padangai, mažėja jos faktinis (kinematinis) spindulys. Spindulys gali būti nevienodas ir dėl slėgių skirtumo. Jei kairės ir dešinės pusės ratų spinduliai skiriasi, ratai rieda slysdami, kitaip tarp jų pasiskirsto variklio perduodamas sukimo momentas. Padidėja parazitinės galios cirkuliavimas transmisijoje, dar intensyviau dyla padangos, draskomas dirvos paviršius.

Dėl skirtingos priekinių ir galinių ratų apkrovos, jų deformacijos taip pat skiriasi. Taigi neteisingas balastavimas, kaip ir neteisingai sureguliuotas oro slėgis padangose, gali sukelti tą pačią problemą – padidinti kinematinį priekinių ir galinių ratų neatitikimą. Taigi dalis variklio sukuriamos ir transmisija perduodamos energijos bus eikvojama parazitinėms jėgoms nugalėti, stumti arba traukti ratus, kurių greitis mažesnis. Ratiniai žemės ūkyje naudojami traktoriai konstruojami taip, kad priekinių ratų paskuba būtų apie 2–3 proc., tačiau dirvoje leistina tarp 1–5 proc., t. y. ji niekada neturėtų būti mažesnė kaip 1 proc. ir didesnė kaip 5 proc. Jeigu priekinių ratų paskuba per maža arba neigiama, tuomet galiniai ratai stengiasi stumti priekinius, kai per didelė – atvirkščiai, priekiniai ima traukti galinius.

Taigi operatorius, siekdamas dirbti ekonomiškiausiai ir daryti mažiausią neigiamą įtaką dirvai, privalo rasti optimalų varančiųjų ratų apkrovos ir slėgio padangose santykį.