Innovációs trendek a világ traktorfejlesztésében

Kategória: Agrárgazdaság | Szerző: Dr. Hajdú József, 2019/01/11

A legtöbb traktort napjainkban Ázsiában (Kína, India, Japán, Dél-Korea) gyártják. Ott készül az évente értékesített traktorok mintegy 60%-a (igaz zömében a kisebb 100 LE alatti kategóriákban). A második legnagyobb traktorgyártó régió Európa 20%-kal, harmadik pedig Észak-Amerika 15%-kal. A piacok megszerzéséért és megtartásáért komoly verseny zajlik a traktorgyártók között, amelybe egyre inkább igyekeznek beleszólni a tradicionális piacokon is az ázsiai márkák (pl. a Kubota). Kelet-Európában pedig a kínai (YTO, Foton-Lovol), török (Armatrac, Hattat) és az indiai (Mahindra, Solis) márkák is erősen nyomulnak előre a piacon.

Az egyre kiélezettebb verseny a traktorgyártókat is a fejlesztések gyorsítására, az új műszaki-tudományos járműfejlesztési innovációk alkalmazására kényszeríti, csak így tudnak talpon maradni. A traktorfejlesztésben napjainkban érvényesülő főbb tendenciák a következőkben foglalhatók össze:

• Korszerűbb, jobb hatásfokú, nyomatéktartó, két üzemmódban (normál és Eco) üzemelő, elektronikusan vezérelt, üzemanyag-takarékos és környezetbarátabb motorok alkalmazása.
• Valamennyi teljesítménykategóriában nő a traktorokba beépített motorok teljesítménye is (500–700 LE).
• Jobb hatásfokú, robotizált vagy automata kapcsolású, mechanikus és powershift (terhelés alatt kapcsolható) többfokozatú és fokozatnélküli sebességváltók alkalmazása, a teljesítményátvitel optimalizálásához.
• Nő a traktorok maximális sebessége (40/50/60 km/h), ezzel arányosan a mellső kormányzott tengelyek és a vezetőfülkék rugózásának hatékonysága és összehangolt vezérlése is.
• Nagyobb teljesítményű hidraulikus rendszerek (szivattyúk, emelőszerkezetek, kivezérelt hidraulikus teljesítmények stb.) kerülnek a traktorokra, nő a terhelésarányos (LS/CCLS) teljesítményszabályozás és az elektronikus vezérlések alkalmazása.
• A munkagépek üzemeltetésére, a jobb hatásfokú, mechanikus teljesítményátvitelhez többféle fordulatszámmal és Eco (takarékos) üzemmódban – 540/540 Eco/1000/1000 Eco f/min – is használható TLT-k (teljesítményleadó-tengelyek) kerülnek alkalmazásra a traktorokon, rugalmas és automata kapcsolásokkal.
• Növekszik a talajkímélő, jobb vontatási hatásfokra képes, alacsony szlippel (csúszással) dolgozó, nagyobb felfekvésű gumiabroncsok és a fél- (Row Trac), illetve teljes gumihevederes (Challenger, Quadtrac) járószerkezetek alkalmazása. Gyorsan terjed a gumiabroncsoknál a félautomata és automata guminyomás-szabályzók használata (Vario Grip).
• Egyre korszerűbb és pontosabb félautomata és automata-kormányzási rendszerek, gyorskormányzási (Fast Steer, Speed Steer) megoldások, fordulóvezérlések (Pulin Turn) kerülnek a traktorokra, amelyek javítják a munkavégzés pontosságát és lerövidítik a fordulásokkal járó mellékidőket.
• Növekszik a traktorok vezetési komfortja. nagyobb légterű, tágasabb, panorámás, klimatizált, ergonomikusan jobban kézre álló kezelőszervekkel (joystick) felszerelt, elforduló, a vezető súlyához igazodó rugózású vezetőüléssel felszerelt, sík padozatú, könnyebb beszállású vezetőfülkék kerülnek a traktorokra. Az ültetvénytraktorokon gyorsan terjednek a 100%-ban szűrt belső levegőjű (IV. kategóriás), túlnyomásos fülkék, amelyek permetezéskor teljes védelmet nyújtanak a vezető számára.
• Egyre több jobb hatásfokú LED-es fényforrás kerül (akár 40 000 lumen) a traktorokra, amelyek jobban segítik az éjszakai munkavégzést és a közlekedésbiztonságot.
• A traktorokat egyre fejlettebb és korszerűbb fedélzeti elektronikával szerelik fel, amelyek képesek az RTK GPS, GNSS jelek fogadására és alkalmazására, fejlettebb szabványosított ISOBUS-os terminálok (CCI 100/CCI 200) kerülnek a vezetőfülkébe, amelyekről a munkagépek vezérelhetők. Egyre korszerűbb belső diagnosztikai (CAN-BUS) rendszerek találhatók a traktorokon, amelyek növelik az üzembiztonságot. A nagyobb traktorokon távdiagnosztikai és telekommunikációs kapcsolatokra alkalmas, vezető nélküli kommunikáció is megtalálható, amely állandó kapcsolatot tart fenn a termelésirányítási központtal és a szervizzel.
• Erősödő tendencia az alternatív üzemanyagot használó traktorok (biogáz- és földgázüzemű), illetve a hibrid és a tiszta elektromos meghajtású traktorok fejlesztése is (akkumulátoros, tüzelőanyag-cellás).
• Gőzerővel folyik a vezető nélküli, autonóm munkavégzésre alkalmas traktorok fejlesztése is, ami két fő területen zajlik. Az egyik az ültetvénytraktoroknál, ahol az ültetvényekben kialakított sorok nagymértékben segítik a traktorok irányítását (Claas, Case IH, Deutz-Fahr, John Deere, Kubota, Lindner, Yanmar stb.). A másik a szántóföldi autonóm munkavégzés, ahol a traktorok térbeni tájékozódása bonyolultabb (Case IH, John Deere, New Holland). Mindkét megoldásra tesztelnek már a gyakorlatban is traktorokat.

Traktormotor fejlesztések

A traktoroknál az utóbbi időben valamennyi kategóriában nőtt a motorok teljesítménye, a maximális teljesítményük elérte a 700 LE-t. A kertészeti és ültetvénytraktorok maximális teljesítménye 100 LE-ről 120 LE-re nőtt, a sokoldalú farmmindenes traktoroké pedig 120 LE-ről 150 LE-re növekedett. A szuper nehéz univerzális traktoroké pedig túllépte a 400 LE-t. A csuklós kormányzású, nehéz, talajművelő traktorok maximális teljesítménye pedig elérte a 700 LE-t. Kisebb hengerszámú és hengerűrtartalmú motorok egyre nagyobb teljesítményt szolgáltatnak a traktorokban, köszönhetően a Common Rail magasnyomású (2000–2500 bar) befecskendező rendszereknek, a többszelepes technológiáknak, az újabb elektronikus vezérléseknek és a hatékonyabb kenési és hűtési rendszereknek. A háromhengeres 2,9–3,3 liter hengerűrtartalmú motorok már 92 LE-ig képesek teljesítményt szolgáltatni a könnyű univerzális és az ültetvénytraktorokban. A négyhengeres 4,1–4,9 literes motorok pedig már 165 névleges és 180 LE maximális teljesítményre is képesek az univerzális kategóriáknál, ez magas, 32–38 LE/liter hengerűrtartalomra vonatkozó fajlagos teljesítményértékeket jelent. A hagyományos felépítésű, nehéz munkavégzésre tervezett, szuper nehéz, univerzális traktorok 6 hengeres, 6,7–8,7 literes motorjai ma már könnyedén szolgáltatnak 300–400 LE közötti teljesítményt szabályozástól függően, ami 45–50 LE/liter hengerűrtartalomra vonatkoztatott fajlagos teljesítményértéknek felel meg. A csuklós kormányzású, legnagyobb méretű és speciál traktorok 13–15 literes motorjainak maximális teljesítménye zömében 500 és 700 LE között alakul, ami kedvező esetben 40 és 50 LE/liter fajlagos értékekkel ér fel.

Az ugyanakkora hengerűrtartalomról nyújtott nagyobb teljesítmények kihozatala (azonos fordulatszám mellett) jobb energetikai hatásfokot is jelent. Új tendencia, amelyet a Fendt 1000-es szériájú traktorai képviselnék, hogy a jellemző 2100–2200 f/min névleges fordulatszámú motorok és hajtáslánc helyébe, alacsony – 1700 f/min – fordulatszámú (MAN) motorok és (iD) hajtáslánc kerül alkalmazásra, ami szintén hatásfokjavulást és üzemanyag-megtakarítást eredményezhet. A traktormotorok szinte kivétel nélkül egy- vagy két változó geometriájú (VTG) turbó feltöltővel rendelkeznek, ami nagyobb teljesítményeket, gyorsabb teljesítményfelfutást és kedvező üzemanyag-fogyasztást eredményez. A motorra épített fogyasztók (hűtőventilátor, hidraulikaszivattyú, légkompresszor) teljesítményarányos szabályozásával igyekeznek teljesítményt megtakarítani a fejlesztők.

A traktormotoroknál új tendencia, hogy 2019-től új, szigorúbb, Tier 5/Stage V-ös füstgáznormatívák lépnek hatályba, és a 24–760 LE közöttt tartományra, azaz valamennyi teljesítménykategóriára vonatkoznak. A szigorítás az NOx- és a koromkibocsájtás további csökkentését írja elő, ami a füstgázkezelési technológiák és katalizátorok újragondolását követeli meg a gyártóktól. A Stage V normás motorokkal szerelt traktorok már megjelentek a piacon. Ez a traktorok árának drágulását is eredményezheti (Hi-eSCR/Hi-eSCR Rof).

A traktormotoroknál az új égéstér- és vezérlésfejlesztések, valamint a motorolajok minőségének fejlődése lehetővé tette a szerviz- és olajcsereciklusok meghosszabbítását is. Általános tendencia, hogy az 500 üzemórás olajcsereciklusokat 600 üzemórára emelik, és már megjelentek a 700–750 üzemórás olajcsereciklusú motorok is. Ez pedig kenőolaj-megtakarítással jár. Az új fejlesztésű traktormotorok jelentős része biodízellel is üzemeltethető, és újból napirenden van a házilag előállítható, tiszta növényi olajjal üzemelő motorok fejlesztése is. A traktorok üzemanyagtartály-térfogatának növelése megfigyelhető tendencia. A gyártók úgy méretezik azok befogadóképességét, hogy napi egy tankolással elegendő üzemanyag álljon rendelkezésre a 10–12 órás munkavégzéshez.

Sebességváltó-fejlesztések

A traktorokba egyre korszerűbb, jobb teljesítményátviteli hatásfokot biztosító, könnyen kezelhető, robotizált vagy automata kapcsolású – kisebb teljesítményűeknél szinkronizált, a nagyobb teljesítményűeknél terhelés alatt kapcsolható (powershift) – sokfokozatú, illetve az 50 és 450 LE motorteljesítmény között szinte minden kategóriában megtalálható már fokozat nélküli sebességváltó is (AutoCommand, CVT, Dyna VT, TTV, Vario stb.). Általános tendencia, hogy ez utóbbiakat egyre több gyártó építi be a traktoraiba. Ez annak is köszönhető, hogy a megnövekedett alkalmazás és kereslet nagyobb gyártási sorozatokat eredményezett, és ezáltal az áruk is versenyképesebbé vált. Nem beszélve arról a felhasználói előnyről, hogy minden teljesítményátvitelhez optimalizálni lehet velük a munkasebességet, amelyet intelligens elektronikus vezérlőrendszerek (EPM, PM – Power management, TM – Tractor management, TMS stb.) automatikusan végeznek el. A terhelés alatt kapcsolható fokozatos sebességváltók kapcsolásait is robotizálják vagy automatizálják. Egy-egy előre választható üzemmódban (pl. Lo/Hi tartományok, illetve Field operations, vagy Road operation – szántóföldi vagy szállítási közúti) a kapcsolások eltérő sebességtartományokban, automatikusan történnek.

A szállítási üzemmódoknál gyakran alkalmazzák az automatikus – Eco – motorvezérléseket is, amely kisebb teljesítményigénye következtében lecsökkenti a motorfordulatszámot (pl. 2100 f/min-ről 1750 f/min-re, ami üzemanyag-megtakarítással jár. A legtöbb traktorra rákerül a tempomat is (motorfordulatszám-tartó vezérlés). A fokozatos sebességváltóknál egyre több fokozatot alkalmaznak. A leggyakoribbak a 24 előre és 24 hátra fokozatba kapcsolható, szimmetrikus elrendezésű, 50 km/h végsebességű sebességváltók, amelyeknek a 4–12 km/h munkasebesség-tartományban helyezkedik el a fokozatoknak mintegy fele, amelyek az egyes munkákhoz kedvező sebességválasztási lehetőségeket biztosítanak. Főleg a kertészeti és ültetvény, valamint a farmmindenes (sokoldalú) kategóriában előfordulnak a több (30/40, sőt 60/60) fokozatú, nagyon finom sebességlépcsős kiosztású sebességváltók is, amely sebességválasztás a bőség zavarát okozhatja. A traktoroknál a haladási irányváltást egyre inkább a kormányoszlopra telepített irányváltókarral, és/vagy a vezérlő joystickon elhelyezett kapcsolóval elektrohidraulikusan oldják meg, ami leegyszerűsíti a kezelést.

A TLT-szolgáltatások fejlesztése

A traktorok a teljesítményük egy részét a mellső és hátsó teljesítményleadó tengelyen keresztül adják át a munkagépeknek. Ezért rendkívül fontosak a TLT-k a munkagépek üzemeltetésénél. A fejlesztés iránya, hogy a traktorok motorteljesítményük egyre nagyobb részét (85–100%-át) legyenek képesek közvetíteni a TLT-ken keresztül, illetve minél több fokozatban tegyék azt. A korábban két- vagy háromfokozatú TLT-k helyett egyre inkább jellemzőek a jobb teljesítményátviteli hatásfokkal dolgozó, négy- és ötfokozatú hátsó TLT-k és kétfokozatú mellső teljesítményleadó tengelyek. Ezek között két-két normál 540 és 1000 f/min és gazdaságos 540 Eco/1000 Eco fokozatok, valamint még sebességarányos fokozat is található. Az Eco fokozatok alacsonyabb motorfordulatszám mellett képesek a névleges TLT-fordulatot nyújtva jó hatásfokú teljesítmény átvitelre. A traktorok egy részénél opciósan elérhető a mellső TLT-hajtásoknál is a fő fejlesztési irány, a kétfokozatú – lehetőség szerinti Eco fokozatokkal rendelkező – 540 Eco/1000 Eco f/min TLT-k alkalmazása. A kapcsolásukra az elektrohidraulikus megoldásokat alkalmazzák, automata funkcióval, amely a TLT-ről hajtott munkagépek hajtását a fordulókban és a hidraulikával történő kiemeléskor automatikusan ki-, majd munkahelyzetben visszakapcsolja. A TLT-t működtető elektrohidraulikus kapcsolókat szinkronban a traktorok külső zárvédőjére is kitelepítik biztonsági szempontokból.

Fejlesztési trendek a traktorhidraulikáknál

Általános tendencia, hogy egyre nagyobb szállítási teljesítményű (100–400 l/min) hidraulika szivattyúk és nagyobb hidraulikus teljesítményt szolgáltató, zárt hidraulikus rendszerek kerülnek kialakításra a traktorokban. A rendszerek nyomása 200 bar fölé emelkedett. A hidraulikus fogyasztók kiszolgálásához egyre inkább Load Sensing (terhelésarányosan változó szállítású) axiáldugattyús szivattyúkat alkalmaznak (CLS/CCLS), amelyek gazdaságosabban használhatók ki. A traktorok hátsó hidraulikus függesztőszerkezetének terhelhetősége is egyre növekszik.

A legnagyobb teljesítményű és tömegű traktorok már akár 12 000–14 000 kg tömegű munkagépek hordozására is képesek, de a kisebb teljesítményű kategóriákban is számottevő növekedés tapasztalható. Szerényebb mértékben, de a mellső függesztőszerkezetek teherbírását is folyamatosan növelik a gyártók (5000–6500 kg). A nagyobb emelőképességekre szükség is van, hisz a traktorok motorteljesítményének arányában a munkagépek mérete, tömege és a teljesítménye is folyamatosan növekszik. A külső hidraulikus csatlakozók számát a gyártók a vevők igényei szerint változtatják, rendszerint elöl 1–2 pár, hátul 3–6 pár csatlakozó található, amely az ültetvénytraktoroknál lehet több is (6–9). A kivezérelhető olaj mennyisége a munkagépek irányában is folyamatosan növekszik, jellemzően 40–100 liter között változik. A hidraulikák vezérlésénél az elektromos vagy az elektrohidraulikus (EHR, ELC) vezérléseket helyezik előtérbe agyártók. Jellemző, hogy a hátsó függesztőmű működtető elektrohidraulikus kapcsolóit is kitelepítik a hátsó sárvédőkre, ami a munkagépek fel- és lekapcsolását könnyíti meg. A legkorszerűbb traktorok hátsó- és mellső függesztésénél is alkalmazzák az aktív szállításvezérlő lengéscsillapítást, amely a nagyobb sebességnél mérsékli a traktoroknál a szállított munkagépek okozta bólintó mozgásokat, és a kormányzás biztonságát rontó lengéseket.

Elektromos hajtások a traktorokon

Az elektromos (akkumulátoros) és hibrid (dízel–elektromos) meghajtású traktorok egyre gyorsuló fejlesztése mellett (Fendt e100, Rigitrac, Solis stb.) a hagyományos traktorokba is egyre nagyobb elektromos teljesítményt szolgáltató generátorokat építenek be (ZF, Walterscheid), amelyek a munkagépek jobb hatásfokú meghajtásához szolgáltatnak villamos energiát. A ZF sebességváltógyár a traktormotor lendkerekével és a sebességváltóval kombináltan kialakított generátoros áramforrással épített sebességváltókat is kínál 25–70 kW-os teljesítményekkel. A Walterscheid külső, a traktorok mellső függesztőszerkezetéhez csatlakoztatható, és a mellső TLT-ről meghajtott 50–120 kW közötti teljesítményű generátor és áramátalakító egységei is a traktor által üzemeltetett elektromos meghajtású munkagépek (műtrágyaszórók, vetőgépek, permetezőgépek, rendképzők, kisegítő hajtással rendelkező pótkocsik stb.) hajtásához szolgáltatnak villamos energiát. Az elektromos hajtásoknak az előnye, hogy jobb velük a teljesítmény-átvitel hatásfoka, több és jobb szabályozhatóságot kínálnak, és sokszor olcsóbb konstrukciók, mint a hidrosztatikus vagy a bonyolultabb, hajtóműves mechanikus hajtások.

Futómű- és járószerkezeti fejlesztések

A traktorok a motorteljesítményük zömét a járószerkezeten keresztül vonóerővé alakítják át. Szinte minden kategóriában jellemző az összkerékhajtás. A mellső kerekek hajtása növeli a vonóerőkifejtés mértékét. A kerekes változatoknál egyre nagyobb méretű radiál abroncsokkal igyekeznek a vonóerőt növelni, csökkenteni a szlipet (a kerekek csúszását), a gördülési ellenállást és a talajterhelést. A 400–430 LE-s, szuper nehéz univerzális traktorok hátsó, hajtott kerekeire már 60–70 cm széles, 42–46 collos gumiabroncsokat szerelnek, amelyek átmérője 2,1–2,3 m. Ezekkel a kerékméretekkel valósítható meg a nagy motorteljesítmény vonóerővé alakítása. Terjednek a traktorokon a központi guminyomás-szabályzók, amelyekkel rövid idő alatt az út- és terepviszonyoknak megfelelően lehet beállítani a guminyomást 0,8 és 1,6 bar között (VarioGrip). Az alacsonyabb érték kisebb sebességeknél, szántóföldön nagyobb felfekvő felülettel alkalmazható, a nagyobb érték szilárd burkolatú úton, nagy sebességnél szükséges.

A kerekes járószerkezetek mellett terjednek a különböző párhuzamos (Claas) vagy ferdeágú (Challenger, John Deere), triangle (háromszög) alakú (Case IH, John Deere, New Holland, Versatile) gumihevederes és félig gumihevederes járószerkezetek is, amelyek minimális (harmada, ötöde) szlippel, jobb hatásfokkal fejtik ki a vonóerőt (14–15%-os szlip helyett 3–5%-os szlippel).

A talajnyomásuk is csak fele-harmada a gumiabroncsos járószerkezetekének. A gumiabroncsok és gumihevederek árai is egyre inkább közelítenek egymáshoz. Szinte minden teljesítménykategóriában – a kisebbeknél választhatóan, a nagyobb teljesítményűeknél alapkivitelben – megtalálható a mellső tengelyrugózás is, gyakran kombinálva a vezetőfülke rugózásával (iOpti Ride). Ezek a traktorok nyugodtabb járásához és a biztonságosabb kormányzásához járulnak hozzá. Az 50 km/h felett is haladni képes traktoroknál a mellső tengelyrugózás csillapító hatása is változtatható a sebesség függvényében (Deutz-Fahr, Fendt). A fülkerugózásoknál a pneumatikus és a hidropneumatikus rendszerek a leghatékonyabbak, egyben drágábbak is. A nagyobb teljesítményű, gyorsabb traktorokon hatékonyabb fékrendszerek, ABS, kanyarstabilizátorok (ESC) kerülnek alkalmazásra.

Vezetőfülke és vezetési komfort

A traktorokra épített vezetőfülkék a legtöbb teljesítménykategóriában egyre kényelmesebbek, ergonómiailag megfelelőbbek. Belső légterük nagyobb, körpanorámás nagy üvegfelületekkel rendelkeznek, egyre inkább négyoszlopos (a fülke négy sarkában található oszlopokkal) kivitelűek a hatoszlopos (kilátást zavaró) konstrukciókkal szemben, de megőrizték a vezető védelmét szolgáló biztonságukat (FOPS/ROBS). Kétoldali beszállási lehetőséggel bírnak, amelyben segít a síkpadozatos kialakítás is. Gyakrabban szerelik fel a fülkéket tetőablakokkal is, ami a homlokrakodós munkákhoz tesz jó szolgálatot. A fülkékben található, aktív lengéscsillapítású vezetőülések zöme már 15–25 fokban oldalra is elfordítható. A kezelőszervek kézre állóak, ergonómiailag egyre tökéletesebbek, amelyek a traktorok zöménél a vezetőülés jobb oldali karfáján kialakított kezelőpulton találhatók. Jellemzőek az egykaros, elektromos – joystickos – kezelési rendszerek. Egyre fejlettebb fedélzeti elektronikák kerülnek a gépekre, amelyek egy része a traktorok műholdas, automatikus irányítását szolgálják (GPS, RTK GPS, GNSS, GLONASS, EGNOS, WAAS), másrészt a munkagépes kommunikációban kapnak szerepet (ISOBUS Section Control stb.), vagy a munkafolyamat dokumentációját végzik (Telematics, VarioDoC, TopDoc stb.), illetve telemetriai rendszerekkel (üzemi irányítóközpont, flottamenedzsment, szerviz stb.), állnak kapcsolatban (Agco Fuse, Easy Get Connected, Ag Command, Fuse Connected Services stb.).

A traktorok megbízhatóságának növelése

Gyakran hallani a gyakorlatban, hogy a mai traktorok már nem olyanok, mint a régiek, gyakrabban hibásodnak meg. Ennek ellent mond, hogy számos traktorgyár – hasonlóan az autómárkákhoz – 3–5 év közötti, vagy 2000–5000 üzemórás garanciát is vállal a traktoraira (Arbos, Case IH, John-Deere, Kubota, Massey Ferguson stb.). Ez azt jelenti, hogy bíznak a konstrukciójukban, és csak minimálisra valószínűsítik a meghibásodásokat. A relatíve több meghibásodás legfeljebb arra vezethető vissza, hogy a mai traktorok bonyolultabb konstrukciókkal – több elektronikával – készülnek, így elképzelhető, hogy gyakoribb a kisebb meghibásodások lehetősége is.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiFejlesztés előtt: Sertéstelep technológiája - Vemhesítő épület és kocaszállás Fejlesztés előtt: Brojleristállók építéseBorászat: A korrupció marketingeszköz - a francia és magyar paradoxon