Mezőgazdasági gépek fejlesztési irányai

Kategória: Gépesítés | Szerző: dr. Kelemen Zsolt műszaki szakértő – Gödöllő, 2021/03/23
Címkék: mezőgazdasági gépgyártás, traktor, munkagép, gépesítés, eszközpark fejlesztése

A mezőgazdasági gépgyártás múltja, jelene, jövője

A konstrukciós fejlesztéseken túl, a fejlesztés a teljesítmények növelésére, az energetikai, üzemeltetési, ergonómiai paraméterek javítására, a digitális és szenzortechnológiára, és GPS alkalmazásra irányul. A mezőgazdasági tervezés fázisában pedig már általános a számítógépes tervezési AutoCAD a feladatra alkalmas szoftvereinek, valamint végeselem szimulációs módszerek alkalmazása. A gyártástechnológiában a CAM számítógépes gyártásirányítás mellett, a CNC megmunkálás, a robot-, és lézertechnológia, korszerű lengéstechnológia a jellemző. A szilárdsági paraméterek az üzembiztosság, és az élettartam növelése céljából pedig, nagy folyáshatárú, nagy szakítószilárdságú anyagokat – a hegeszthetőség határáig –, valamint a hőkezelhető nagy kopásállóságú, finom ötvözött acélokat, illetve egyéb, pl. nagy szilárdságú acélötvözeteket használnak, illetve építenek be.

A traktorok fejlesztésében az alkalmazott motorokat, a kedvezőbb hajtóanyag-felhasználás – g/kWh, g/LEh – irányában fejlesztik. Szinte valamennyi traktorgyártó – a különböző traktor teljesítménykategóriába tartozó motorokat – soros-, vagy V kivitelben, azonos hengerűrtartalommal, de a nagyságrendnek megfelelő teljesítménnyel családelven készítik. Éppen a fajlagos hajtóanyag-felhasználás, vagyis a „fogyasztás” csökkentésére, különösen a nagyobb teljesítménykategóriájú, a magas nyomású (Common Rail) központi hajtóanyag ellátású, de hengerenkénti befecskendező berendezésű motorokat építenek be erőforrásként (1/a–b. ábra). A nagyobb teljesítményű motorokra, általában a levegő visszahűtéses, kétfokozatú turbófeltöltőt építenek. 

1/a-b. ábra. Korszerű Common Rail motor- és jelleggörbe

A motorteljesítménnyel kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy az újfejlesztésű motorok többsége a komputeres, számítógépes befecskendezésnek köszönhetően, az időlegesen működő fogyasztók teljesítményigény kompenzálására, 20–40 LE plusz teljesítményt tudnak leadni, szükség esetén (lásd. 1/b. ábra).

A környezetvédelmi előírások betartására SCR-DOC kombinációjú, vagy DPF SCR AdBlue, vagy EGR dízel oxidációs katalizátoros kipufogógáz utókezelési rendszereket alkalmaznak (2. ábra). A traktorok hidraulikus munkarendszerei zárt, változtatható komputervezérlésű, szállítóképességű hidraulikaszivattyúkból – nyomástartomány 200–250 bar, szállítóképesség 110–210 liter/min – joystick karba épített vezérlőberendezésből, több, 6–8–10 kihelyezett, és szintén komputerszabályozású hidraulika gyorscsatlakozókból áll.

2. ábra. A traktormotor fejlesztésre jellemző kipufogógáz kezelési rendszer

Nem minden traktor, ami fénylik...

A traktorok erőátviteli szerkezetének fejlesztési irányaira – a kisebb és nagyobb teljesítménykategóriában is – a terhelés alatt kapcsolható „PowerShift” váltók alkalmazása a jellemző. Egyes típusok hajtásába pedig, akár a 0,05–40 km/h sebességtartományban működő változatokat építik. Ezen kívül CVT, VARIO, vagy CMATIC fokozatmentes váltók, 0–20 és 0–40 km/h sebességtartományban kerülnek beépítésre. Ezek a fokozatmentes váltók változtatható szállítóképességű, axiál-dugattyús szivattyúból és hidromotorból álló hidrosztatikus hajtóművek, fogaskerekes hajtóművekkel kombinálva (3a–b. ábra). Az energiaátvitelben a TLT tengelycsonk hajtása 540 és 1000 f/min kardánfordulattal történik.

3. ábra. A CMATIC váltó működési ábrája

Az ergonómiai igények minél tökéletesebb kielégítésére, a fejlesztés a vezetőfülkék komfortosságának növelésében, a kezelőfelületek, kezelőkonzolok, joystick karok ergonomikus elhelyezésében, légkondicionáló, fülke- és vezetőülés rugózásban, valamint a fülke nagy, szinte 360°-ban történő kilátást biztosító üvegfelületeinek kialakításában nyilvánul meg (4. ábra).

4. ábra. Az ergonómiai igények kielégítését a komfortos vezetőfülkék szolgálják

Mindezek mellett az újszerű funkcionális szerkezeti részekkel párhuzamosan elektromos, digitális fejlesztésekkel találkozhatunk. Szinte valamennyi gyártó az újabb fejlesztésű traktorait elektronikus kezelőfelületekkel ajánlja. Ezek a kezelőfelületek CANBUS, vagy ISOBUS szoftveres terminálok. Az újabb változatok ISOBUS csatlakozófelületei márka független ISOBUS kábelen keresztüli munkagép kompatibilitást, csatlakozást tesz lehetővé (5. ábra).

5. ábra. A modern traktorokra az ISOBUS és GPS terminálok alkalmazása a jellemző

Az automatikus kormányzás és ISOBUS terminálok, kezelőfelületek lehetőséget biztosítanak a különböző GPS alkalmazásoknak. Számos, akár márkához köthető, vagy márka független GPS alkalmazás, GPS antenna segítségével általában három pontossági navigációs szint, 30–40 cm, 15–20 cm, vagy az RTK pontosságú ± 2,5 cm pontosság közül lehet választani. Egyes változatok GPS jeleit követheti a gépkezelő ledes sorvezetővel, vagy automatakormányzással felvett vezérgörbe mentén követheti a nyomvonalat. A GPS alkalmazásokkal az elmentett nyomvonalak alapján a legtöbb alkalmazás korrekciós jellel a ± 2,5 cm visszatérés is lehetséges (6. ábra). Az alkalmazások lehetőséget teremtenek a vezeték nélküli jelátvitelre, távfelügyeletre az üzemeltetési központ és a traktoros gépcsoport között, az üzemeltetési adatok vonatkozásában. A kapcsolat a különböző rendszeren belül, akár okos telefonnal is megvalósítható. Egyes rendszereknél az adatok USB adathordozóra is kinyerhetők és továbbkezelhetők. A rendszer távfelügyeletet biztosít és kielemzi a gépi adatokat. A GPS alkalmazások a hozam- és tápanyagtérkép alapján a CANBUS, vagy ISOBUS adatátvitel segítségével – mivel a traktor kommunikál a munkagép ISOBUS rendszerével – a differenciált táblaszintű tápanyag-kijuttatást is lehetővé teszi. Vagyis az újabb fejlesztésű okos traktorok a precíziósgazdálkodás vezérgépeinek is tekinthetők.

6. ábra. A GPS alkalmazással – a műveletek során – pontos visszatérés valósítható meg

A fejlesztési irányok, az egyéb magajáró gépeknél, betakarítógépeknél, de részben a magajáró permetezőgépeknél és tápanyag-kijuttató gépeknél is hasonló.

A magajáró betakarítógépeknél a beépítet motorok és a járószerkezeti hajtás tekintetében elmondható, hogy a beépített motorok és váltók konstrukcióit, de még a típusaikat tekintve is, az előzőekkel megegyező. A magajáró gépek fejlesztésénél – mivel a traktoroknál bonyolultabb feladatokat látnak el – nagyobb szerepet kap az elektronikán és szenzortechnológián alapuló távérzékelés, távvezérlés és az így működtetett elektromotoros és hidrosztatikus helyzetszabályozási és hajtásrendszerek, illetve energiaátvitel, valamint széleskörű GPS alkalmazás.

Az arató-cséplőgépeknél is a fejlesztés, a kiforrott konstrukciós megoldások üzembiztosságának javítására irányul. A szenzortechnológia alkalmazásával az arató-cséplőgépek terményfelismerő rendszerrel, NIR mintavételen alapuló hozammérő rendszerrel vannak felszerelve. Az automatakormányzás és GPS navigációs rendszerek lehetővé teszik a hozamtérképezést. Ezáltal az arató-cséplőgépek is a precíziósgazdálkodás megvalósításának vezérgépei lehetnek. A CANBUS, ISOBUS szoftverek segítségével – a korábban ismertetett intelligens alkalmazásokkal – csatlakozhatnak az elektronikus üzemviteli rendszerekhez (7. ábra).

7. ábra. Az arató- cséplőgépek ISOBUS-os kezelőfelülete

A mezőgazdasági munkagépek, szállítóeszközök fejlesztésében is, az előzőekben említett irányvonalak érvényesülnek. A gyártók a talajművelő gépeknél is a tervezés folyamán alkalmazzák, a bevezetőben említett „AutoCAD” (Computer Aided Design) valamelyik tervező szoftverét, végeselem modellezési és szimulációs megoldásokat, a gyártástechnológiában pedig, számítógép támogatású gyártásprogramok „CAM” (Computer Aided Manufacturing), robot és lézertechnológia széleskörű alkalmazása történik (8/a–b. ábra).

8/a-b. ábra. A talajművelő gépek tervezésekor általánosak a különböző szimulációs megoldások

Az AutoCAD számítógépes tervezési módszerekkel kialakított talajművelőgép konstrukcióknál pedig a gyártmányfejlesztés részeként, a korábbi szokványos szerkezeti anyagok helyett – éppen a változó és gyakran váratlanul fellépő nagy vonóerőigényből adódó dinamikus igénybevétel biztonságos elviselésére – gyakran alkalmaznak nagyszilárdságú, esetenként hőkezelhető szerkezeti acélokat (Strenx, SSAB Domex – Borough – Weathering – Laser – Multisteel), melyeket a járműparkban is széles körben használnak, valamint a kopóalkatrészek nagykeménységű acélokból, pl. „Hardox” kerülnek kialakításra.

A nagyszilárdságú acélok szilárdsági jellemzőit nem a szakítószilárdsággal, hanem a folyáshatár értékével jellemzik. A nagyszilárdságú acélok folyáshatárú acélok, e paramétere a normál szerkezeti acélok 235 MPa értékkel szemben elérheti az 1100–1300 MPa értéket is, a nemesített mikroötvözött, finomszemcsés szerkezeti acéloknál. Ezt a magas folyásértéket termomechanikus hengerléssel, hőkezeléssel, makro- és mikroötvözők használatával érik el. A mezőgazdasági gépeken, talajművelő gépeken – ekék, lazítók, tárcsák, kultivátoroknál – a teherhordó szerkezeti részek, gerendelyek keresztmetszeti szelvénymérete jelentősen csökkenthető, ami jelentős súlymegtakarítást eredményez. Ezen túlmenően a talajművelő gépek változó talajállapotok miatti, változó nagyságú, dinamikus igénybevételét is jobban elviselik a nagyszilárdságú, magas folyáshatárú szerkezeti acélokból kialakított szerkezetek. Ezzel szemben viszont a gyártás során a technológiai, hegesztési, hőkezelési előírások sokkal szigorúbbak, és gondosan be kell tartani azokat.

Szintén a gyártástechnológiai fejlesztésre jellemző, hogy egyes gyártmányoknál, a teljes ekeszerkezet váza, és a váltvaforgató változatoknál a fordítómű is hőkezelési eljáráson, indukciós edzésen esik át. A váltvaforgató ekéknél ugyancsak a szerkezeti részek igénybevételét csökkenti a fordítóművek pontos működése, valamint egyes típusokon az ekére ható vibráció csökkentése. Ez a konstrukció a csapos felfüggesztésű ekeszárak közé épített rugós, lengéscsillapítós megoldás. Ami működési elvét tekintve a járműveken alkalmazott lengéscsillapító elvén működik.

A gyártmány-, gyártástechnológiai fejlesztések, tervezés és anyagminőség tekintetében, az egyéb mezőgazdasági gépeknél is hasonló trendekkel találkozhatunk.

A konstrukciós fejlesztések pedig szintén a funkcionális szerkezeti részek fejlesztésére, a megbízhatóság növelésére, a munkaminőség javítására irányul. A vetőgépek vonatkozásában, a vetőszerkezetek talajkövetésének fejlesztése következtében, egyrészt az elérhető vetési sebesség magasabb, 12–15–18 km/h lehet (9. ábra). Emellett a technológiai alkalmasság, a vetőkocsik felszereltségének bővítésével normál-, mulcs-, direktvetésre is kiterjedhet.

9. ábra. Korszerű, nagyteljesítményű szemenkénti vetőgép munka közben

A magadagoló szerkezetek hajtási rendszerében – a járókerék arányos hajtása mellett – egyre nagyobb számban terjed a hidrosztatikus- és elektromos hajtás. Ez utóbbi hajtásátvitellel az alkalmazott USB szoftverek, alkalmazások és terminálok segítségével az – eddig is alkalmazott vetésellenőrzési funkciókat bővítve – a kivethető magmennyiség, vagyis a tőszám menet közbeni szabályozása, változtatása is megvalósítható. A gabona sorvetőgépek és a szemenkénti vetőgépek esetében is, tehát az említett szenzortechnológia és USB alkalmazások – már az esetek többségében – márka függetlenül csatlakoztathatók az üzemeltető traktor termináljához (10. ábra).

10. ábra. Szemenkénti vetőgép terminálja a vezetőfülkébe telepítve

Konstrukciós és anyagminőségében hasonló fejlesztési trendeket tapasztalhatunk a műtrágyaszóró gépeknél is. A műtrágyával érintkező felületek, alkatrészek, tartályok, adagolók, szórótárcsák, lapátok – szinte kivétel nélkül – korrózióálló anyagból készülnek. A funkcionális szerkezeti részek – a fejlesztés eredményeként – az adagbeállítás, szórásszélesség beállítás, üzemmód kiválasztás manuális kézi működtetéssel vagy a szenzortechnológián alapuló távvezérléssel is tökéletes biztonsággal működtethetők (11. ábra).

11. ábra. A műtrágyaszórónak a funkcionális berendezése manuálisan és digitálisan is vezérelhetők

Egy jó munkagép fellendítheti a gazdaságok munkavégzését

A szenzortechnológia, az USB alkalmazások és terminálok legintenzívebb innovációját éppen a műtrágyaszóróknál és permetezőgépeknél figyelhetjük meg. Az üzemeltető traktor fülkéjébe telepített terminálok segítségével kiválasztható – a műtrágyaszórók esetében – a normál-, táblaszéli- és környezetkímélő üzemmód, a szórásszélesség és a GPS alkalmazásokkal, a helyspecifikus kijuttatás. A permetezőgépek használata során is, a kiépített terminálok segítségével állíthatók be, a kijuttatható szer adagmennyiségi értékei a fordulók és szegélyek szórásának szakaszolásával. Mindkét gépcsoport esetében fontos az átfedések pontos betartására, hogy a GPS alkalmazás az automatakormányzás segítségével, mely ±15–±20, vagy akár ±2,5 cm-es pontosságú fogáskiosztást biztosíthat.

A mezőgazdasági gépeknél a traktorok és magajáró betakarítógépeknél – az előbbieknél a kifejthető vonóerő növelésére, valamint a talajterhelés, a káros talajtömörítés csökkentésére – a gumihevederes járószerkezetek alkalmazása az univerzális traktoroknál is egyre nagyobb számban kerül alkalmazásra. Az utóbbiaknál – mivel ezek a gépek nagy saját tömeggel, kombájnoknál növekvő magtartállyal rendelkeznek – szintén a fajlagos talajterhelés csökkentése a cél.

A gumihevederes járószerkezetek egyre nagyobb számban történő alkalmazásával találkozhatunk a szállítóeszközöknél, vagy egyéb gépeknél, pl. a vontatott műtrágyaszóróknál (12/a–b. ábra).

12/a-b. ábra.
A gumihevederes járószerkezetek – a szállítóeszközöknél is és egyéb gépeken – egyre szélesebb körben kerülnek alkalmazásra

Az előzőekben leírt fejlesztési trendek, irányzatok, a mezőgazdasági termesztéstechnológia és a felhasználók egyre növekvő igényeinek a kielégítését célozzák, ezek az irányzatok, trendek példaként tekinthetők, és a mezőgépgyártás teljes vertikumában fellelhetők a gyakorlatban a hazai és külföldi mezőgéppiacon.

Hazai mezőgépgyártókkal kötött stratégiai együttműködési megállapodást a Takarékbank

A mezőgazdasági gépgyártók, és a magyar gazdálkodók gépbeszerzésének kedvezőbb finanszírozására kötött együttműködési megállapodást a Mezőgépgyártók Országos Szövetsége és a Takarékbank. A megállapodás értelmében a két szervezet információ- és tapasztalatcseréje mellett a hitelintézet tanácsadással, szakmai képzésekkel, piaci előrejelzésekkel is segíti az ágazat versenyképességének javítását. 

Az idei évben a hatékonyságnövelés lesz a siker kulcsa a magyar mezőgazdaságban a Takarékbank agrárügyfelei körében végzett felmérés szakértői szerint. Csak így tartható fent ugyanis a jövedelmezőség a szektorban. A magyar gazdák bizakodnak: tavaly jó évet zártak, jövedelmük átlagosan 14,9 százalékkal nőtt, szemben a 3,5 százalékos uniós átlaggal. Az idei évi kilátásaikra is optimistábban tekintettek idén januárban, mint negyedévvel korábban, ezt mutatta meg a Takarék AgrárTrend Index értékének emelkedése. A jövedelmezőség fenntartásához ugyanakkor javítani kell a hatékonyságon, csak így lehet kiküszöbölni az inputárak emelkedéséből eredő költségnövekedést. Ebben a helyzetben pedig felerősödik a hatékonyságnövelést célzó beruházásösztönző támogatások szerepe.

A mostani együttműködési megállapodás célja, hogy a mezőgazdasági gépeket fejlesztőket, gyártókat és forgalmazókat tömörítő Mezőgépgyártók Országos Szövetségének tagjai kedvező finanszírozáshoz jussanak, valamint a magyar gazdálkodókat is ösztönözzék új gépek, technológiák, például a precíziós gazdálkodás eszközeinek használatára. 

A Takarékbank az agrárium meghatározó partnere, amely nem csak finanszírozza az ágazatot, hanem a szakmai ismeretekkel, kutatásokkal és elemzésekkel is segíti a mezőgazdaság és az élelmiszeripar fejlődését. Emellett az ország legnagyobb fiókhálózatával és mobil bankfiókjaival a Takarékbank számos vidéki térségében egyedüliként kínál helyben pénzügyi szolgáltatásokat, így segítve a nem frekventált régiók fejlődését, munkaerőmegtartását, a pandémia utáni gazdasági helyreállását – mondta Szabó Levente, a Takarékbank vezérigazgató-helyettese.

A hazai mezőgépgyárak magas innovációs és termelési gyakorlattal rendelkeznek. Az értékesítés is szépen növekszik, azonban még mindig a külpiacok adják ennek túlnyomó többségét. A hazai gazdákhoz a korábbiaknál lényegesen több magyar gépet szeretnénk eljuttatni, ehhez lesz kiváló az új kapcsolat a Takarékbank. A piacismeretük és a pénzügyi tudatosságot fejlesztő banki kompetenciájuk teszi teljessé a mi a műszaki tudásunkat – mondta Csanádi Tamás, a Mezőgépgyártók Országos Szövetségének elnöke. 

Ajánlott kiadványokHerdovics Mihály – Komka Gyula – Tóth László:
A sertéstartás és -takarmányozás gépesítéseDr. Kántor Béla:
Mezőgazdasági gépi beruházásokDimitrievits György – Gulyás Zoltán:
A növényvédelem gépesítéseDr. Wallendums Árpád (szerk.):
Az agrárgazdálkodás alapjai

Ez is érdekelhetiBordák és abroncsok - Majd’ egy évszázada gumiabroncson gördülnek a traktorokPetíció indul a magyar vidék erejének kifejezéséértMegjelent a kertészeti üzemek megújítását támogató pályázati felhívás