Gumiabroncsok mezőgazdasági gépekre

Kategória: Gépesítés | Szerző: Antos Gábor, 2016/04/23

A mezőgazdasági járművek, köztük a traktorok, az önjáró betakarítógépek, a vontatott munkagépek és szállítóeszközök kapcsolata a talajjal, illetve az útfelülettel a járószerkezetük segítségével valósul meg. Ez lehet gumiabroncsozású kerekes vagy gumihevederes kialakítású futómű. Napjainkban még az előbbi megoldás az elterjedt.
A mezőgazdasági gépeken alkalmazott kerék is a keréktárcsából, a kerékpántból (felni) és a gumiabroncsból áll. Legfontosabb funkciói között szerepel a gépek alátámasztása és mozgatása, a hajtó- és fékezőerő átvitele a talajra vagy az úttestre és az útegyenetlenségek hatásának mérséklése. A korszerű mezőgazdasági gumiabroncsoknak járműtechnikai, talajmechanikai, agronómiai és üzemeltetési szempontból, valamint a biztonság, a gazdaságosság tekintetében számos igényt kell kielégítenie (lásd: 1. táblázat). Alapkritérium a teherbíró képesség, amely a gumiabroncs méretétől, szerkezeti felépítésétől, a belső levegőnyomástól és a haladási sebességtől függ. Olyan gyártmányokra van szükség, amelyekkel a gyors, biztonságos, kényelmes közúti vontatás mellett a szántóföldön csökkenthető a káros talajtömörödés, ugyanakkor nagy vonóerő kifejtését teszik lehetővé. Erre az összetett feladatra alkalmas „gépelemből” ma már igen széles kínálat áll rendelkezésre, a kellő tájékozódáshoz érdemes róluk néhány alapvető ismeret.

A gumiabroncs szerkezeti részei

A jellegzetes mezőgazdasági gumiabroncs köpeny a szövetváz (karkasz), az övbetét, a bordázott futófelület, a peremhuzal és az oldalfal szerkezeti részekből épül fel (1. ábra). A gumiabroncs teherviselő váza, a karkasz kialakítása szerint diagonál vagy radiál szerkezetű lehet. Napjainkban a korszerű gyártmányok szinte kivétel nélkül radiál konstrukciók, melyekre az jellemző, hogy a gumirozott műanyag szövetváz kordszálai merőlegesek a koronavonalra, és ez nagyfokú oldalfal-rugalmasságot biztosít (2. ábra). A radiál szerkezetű abroncsok megfelelő szilárdságát az egy vagy többrétegű övbetét nyújtja. A karkasz belső oldalát speciális, légzáró gumiréteggel vonják be, így a levegő megtartásához nem szükséges külön tömlőt (belsőt) használni.

A futófelület a gumiabroncs legnagyobb tömegű gumirésze, ez érintkezik a talajjal, illetve az útfelszínnel. A mezőgazdasági gumiabroncsoknál több szempontból fontos a megfelelő mintázat (bordázat). Más-más kialakítás szükséges a jó hatásfokú vonóerő-kifejtéshez, a biztonságos irányításhoz, a jó öntisztuló képességhez, a kíméletes talajkapcsolathoz és egyéb agrotechnikai elvárásokhoz. Ezeket figyelembe véve a traktor és a kombájn hajtókerekein általában a 23–45 fokos szögben elhelyezett nyitott, egyenes vagy ívelt, V alakú bordázat (nyílbordázat) a legelterjedtebb. Ezeknél a bordamagasság, a bordák szélessége, oldalkiképzése, a bordák távolsága és különösen a bordák szögállása és formája határozza meg az üzemeltetési jellemzőket.

A gumiabroncsok merev, nyújthatatlan szerkezeti elemei a gumibevonatú peremhuzal karikák, melyek rendeltetése a gumiköpeny biztonságos rögzítése a kerékpánton, és légzáró funkciójuk is van. A gumiabroncs oldalfala részt vállal a teherviselésben, véd a mechanikai és a légköri behatásoktól, ezért fontos a fáradás- és időjárás-állósága. Mindezeket a karkasz erőssége és gumibevonatának összetétele segíti elő.

A mezőgazdasági gumiabroncsok legfontosabb műszaki jellemzői közé a teherbírás, a belső levegőnyomás és a geometriai méretek sorolhatók. A teherbírást legfőképpen a benne lévő levegő mennyisége határozza meg, amely egyenes arányban áll az abroncs térfogatával és a benne lévő (belső) levegőnyomással. Ebből fakadóan a teherbírás azonos méreten belül is különböző lehet. A felső határ minden esetben a műanyag alapú (pl. viszkóz, nejlon, kevlár) karkasz szilárdságától függ.

A radiál szerkezetű gumiabroncsok terhelhetőségét a terhelési és sebességindex rendszerrel adják meg. Az LI (Load Index) terhelési mutatószám tájékoztat az illető gumiabroncs maximális terhelhetőségéről, míg az SS (Speed Symbol) sebességindex a maximális haladási sebességre utal, adott belső levegőnyomás (általában 1,6 bar referencianyomás) mellett.

Egy adott méretű gumiabroncs esetén a teherbírást a belső levegőnyomással lehet befolyásolni. Ebből is kitűnik, hogy ez az egyik legfontosabb paraméter. Meghatározza a terhelhetőség mellett a megengedhető sebesség nagyságát (különösen a közúti haladásnál), ugyanakkor döntő szerepe van a talajnyomás alakulásában. A belső levegőnyomástól függ továbbá a gumiabroncs lengéscsillapító hatása is. A kopásviszonyokra, így az élettartamra szintén befolyással van.

A terhelhetőség megváltozik akkor is, ha a megengedett sebességnél lassabban vagy gyorsabban halad a gép. Radiál traktorabroncsoknál, ha a 40 km/h sebességet 20 km/h-ra csökkentjük, akkor 23%-kal, ha 10 km/h-ra, akkor 50%-kal is növekedhet, de ha 40 helyett 50 km/h-val közlekedünk, akkor közel 10%-kal csökkenhet a teherbírásuk.

A geometriai méretek jelölései

A mezőgazdasági gumiabroncsok főbb geometriai méretei a 3. ábrán láthatók. Gyakorlati szempontból a külső átmérő (D), a belső (perem-) átmérő (d) és az abroncsnak a két oldalfala között mért névleges szélessége (B, profilszélesség), illetve az oldalfal magassága (H, profilmagasság) a legfontosabb. A méretjelzések mellett a gumiabroncs legfontosabb mutatója a profil alakjára, illetve keresztmetszeti képére utaló viszonyszám, amely a profilmagasság és a profilszélesség hányadosa, az úgynevezett keresztmetszeti tényező (profilarány, profiltényező). A H/B viszonyszám alapján ma a mezőgazdasági gumiabroncsok lehetnek széles (0,80–0,85), szuperszéles (0,70–0,75) és ultraszéles (0,60–0,65) alacsony profilú (a köznyelv szerint „peres”) abroncsok (1. kép).

A gumiabroncsok oldalfalán számokkal és betűkkel feltüntetett különféle jelölések több fontos információt hordoznak, amelyekből meghatározhatók a legfontosabb műszaki jellemzők. Tájékoztatnak többek között az abroncs geometriai méreteiről, szerkezeti felépítéséről, mintázatának jellegéről, a forgásirányról, valamint a referencianyomáshoz tartozó legnagyobb terhelhetőségről és sebességről. Itt található még a nemzetközi kód, a minőségi besorolás, a gyártási sorszám és a gyártási dátum (DOT szám) is, valamint a minőségi besorolás jele (I. vagy II. osztály). Ezeket az információkat a mezőgazdasági gumiabroncsokon műszaki és kereskedelmi jelölési zónákban tüntetik fel a 4. ábra szerint. A ma használatos jelöléseket az erőgép és munkagép (implement) abroncsra a következő példák mutatják:

710/70 R38 R1 172 A8/169 B TL, ahol
„710” profilszélesség, mm
„70” profiltényező, %
„R” radiál szerkezet
„38” pántátmérő, coll
„R1” nemzetközi kód
„172” terhelési index a névleges sebességnél
„A8” a névleges sebesség indexe
„169” terhelési index a maximális sebességnél
„B” a maximális sebesség indexe
„TL” tömlő nélküli kivitel (Tubeless)

600/55 R26,5 165 D, ahol
„600” profilszélesség, mm
„55” profiltényező, %
„R” radiál szerkezet
„26,5” pántátmérő, coll
„165” terhelési index
„D” sebességindex

A mezőgazdasági abroncsokhoz speciális, szimmetrikus vagy aszimmetrikus, mélyágyazású pántokat alkalmaznak erősített pántszarv-kialakítással, amelyekre viszonylag könnyen felszerelhetők a köpenyek, és megfelelő stabilitást biztosítanak. A kisebb méretű köpenyekhez általában a W jelű, a nagyobbakhoz pedig a DW jelű kettős, míg az igazán nagy teljesítményű (250 kW/350 LE feletti) erőgépekhez a legújabb fejlesztésű, TW jelű, háromszoros mélyágyazású pántokat használják. Fontos az adott méretű gumiabroncsokhoz a gyártó által javasolt, illetve megengedett keréktárcsák megválasztása, hogy az abroncs a felnin ne csússzon meg.

A különböző méretű és típusú mezőgazdasági gumiabroncsok műszaki adatait, ezek közül is az üzemi jellemzőket (LI, SS), a legfontosabb geometriai méreteket (profilszélesség, külső átmérő, gördülési kerület stb.), a keréktárcsa jeleket, valamint a különböző sebességeknél a különböző belső levegőnyomásokhoz tartozó megengedett abroncsterhelést (kg/kerék) a gyártók katalógusaikban táblázatos formában adják közre. Mivel az azonos méretű, de különböző gyártmányú/márkájú gumiabroncsok ezen adatai kismértékben eltérnek egymástól, ezért csere esetén nagyon fontos a gumiabroncs „olvasása”, hogy a cserélendő abroncs feliratait értelmezve az annak megfelelően azonos vagy a hozzá legközelebbi méretű és kivitelű kerüljön kiválasztásra.

A vonóerő-kifejtés tényezői

A traktorok és az önjáró betakarítók gumiabroncsainak fő feladata az önvontatáshoz, illetve a munkagépek, szállítóeszközök vontatásához szükséges vonóerő kifejtése mind a szántóföldön, mind pedig az épített (szilárd felületű) úton. Előbbi esetben ezt legfőképpen a talaj nyírási ellenállása határozza meg, ami a nyomófeszültségtől, a belső súrlódástól és a talajkohéziótól függ, mértékét a nedvességtartalom, a felszíni növénytakaró és a szármaradványok, vagy a korábbi talajtaposások hatása befolyásolják. A vontatva haladó traktor gumiabroncsos kereke és a talaj közötti aktív erőhatások közül a keréktengelyre ható függőleges erő (kerékterhelés) és a kerékre ható hajtónyomaték a döntő, mert ezek hatására alakul ki a gumiabroncs által kifejthető, a gépet előremozdítő vízszintes hajtóerő (kerületi erő). A vonóerő a talajjellemzők mellett a gumiabroncs vázszerkezetétől, az oldalfal rugalmasságától, a külső átmérőjétől, a profilszélességétől, a felfekvési felületétől, a futófelület mintázatától és a belső levegő nyomásától is függ.

A vonóerő alakulását, a traktor, illetve a mezőgazdasági erőgép vonóképességét a kerékcsúszás (szlip) határozza meg. A hajtott kerekek ugyanis mindig több fordulatot végeznek, mint amennyi a megtett útból és a kerék átmérőjéből számítással adódna, mert a talajon hajtott kerekek alatt a talaj nemcsak függőlegesen, hanem vízszintesen, a haladással ellentétes irányba is deformálódik (elcsúszik). Kemény földúton vagy szilárd útburkolaton jóval kisebb mértékben lép fel a megcsúszás, ez azonban intenzíven növeli a gumiabroncs kopást. A kerékcsúszás nagysága a szántóföldön függ a talaj típusától és állapotától, a gumiabroncs méreteitől, a kerékterheléstől és a hajtásmódtól (pl. hátsókerékhajtás, összkerékhajtás stb.). Gumiabroncsos kerekű traktoroknál a kerékcsúszás elfogadható értéke 10–25% között van. A kerékcsúszás mértékét indokolt az optimális közelében tartani, mivel efelett teljesítményveszteség lép fel, túlságosan kopik a futófelület és nem utolsósorban romlik a talajszerkezet. Csökkentése elsősorban a kerékterhelés növelésével (pótsúlyozással, folyadékfeltöltéssel) lehetséges.

Fontos vontatási jellemző még a vontatási hatásfok, ami a kerékről leadott teljesítmény (hasznos vagy vonóhorog teljesítmény) és a kerékre bevitt teljesítmény (a hajtáslánc mechanikai veszteségeivel csökkentett motorteljesítmény) hányadosa. A nagyobb hatásfok az alacsonyabb szliptartományban érhető el. Nő a vontatási hatásfok a nagyobb kerékterhelések esetén is. A magasabb kapaszkodóbordák a jó minőségű talajokon és különösen a nedvesebb, csúszós talajfelületen biztosítanak kedvezőbb vontatási hatásfokot. Konkrét mérések szerint normál (40–45 mm magas) bordázatú gumiabroncsokkal a vontatási hatásfok 5 km/h haladási sebességnél és normál talajviszonyok közötti 20% szlipnél tarlón 63, megművelt talajon 56, míg homokon 48 százalékra adódott. A nagyobb munkasebesség a viszonylag szilárd talajon nem változtatja meg jelentősen a vontatási hatásfokot, de laza, puha talajon már jelentősebb csökkenést okozhat. A gumiabroncs energiahatékonysága szempontjából természetszerűleg a minél nagyobb hatásfok a kedvező.

A fúvott gumiaroncsos kerekű mezőgazdasági erő- és munkagépek és szállítójárművek a szántóföldi és kertészeti munkák során elkerülhetetlen, gyakran káros talajtömörödést okoznak, melynek kiváltó okai között legfontosabbak a többszöri menet azonos nyomon, a túl nagy szlip, a nagy tengelyterhelés és a gumiabroncsok nagy felületi nyomása. Kimutatható, hogy egy táblán, egy év alatt a különböző szántóföldi munkaműveletek (talajművelés, vetés, permetezés, sorközművelés, betakarítás, terményszállítás, tápanyagvisszapótlás stb.) során a termőtalaj legalább 45 százalékát tapossák a gépek kerekei. Ha évről évre ugyanabban a mélységben szántunk, tárcsázunk, akkor a művelési mélység alsó határán kemény réteg keletkezik, kialakul az ismert „eketalp, tárcsatalp betegség”. A nehezebb gépek ezzel egyidejűleg jelentősen tömörítik az alsóbb talajréteget is. A talajon történő mozgás következtében fellépő talajtömörödés olyan talajdegradációs folyamat, amely során megnő a talaj térfogattömege és ellenállása, csökken a porozitása, emiatt romlik a talaj levegő–víz–hő gazdálkodása (-háztartása). A termőföld kevesebb vizet tud befogadni és tárolni, ez hátráltatja a növények fejlődését, így jelentős lehet a terméscsökkenés is.

Talajkímélő gumiabroncsok

Belátható, hogy napjainkban egyre fontosabb agrotechnikai igény a talajkímélés. A növénytermesztés hatékonyságának növelése érdekében, de környezetvédelmi követelmények (pl. a belvíz, az erózió megakadályozása) miatt is fontos a talajtömörítés mértékét csökkentő, a káros talajtömörödés megelőzését elősegítő technikai megoldások alkalmazása, elsősorban az erő- és munkagépek gumiabroncsainak helyes kiválasztásával és használatával, ugyanis a talajfelszínen létrejövő taposási kár mértéke a megfelelő gumiabroncsokkal enyhíthető. Minél kisebb ezekben a belső levegőnyomás értéke, annál nagyobb a gumiabroncs és a talaj érintkezési felületén kialakuló felfekvési felület (függően az abroncs geometriai méreteitől, szerkezetétől, anyagminőségétől), és annál kisebb az általa okozott felületi és talajnyomás, utóbbi tömöríti az alsóbb talajrétegeket. Gyakorlatilag a közepes felületi nyomás (talpnyomás) mértéke megegyezik a belső levegőnyomás nagyságával.

A belső levegőnyomás határozza meg ugyanakkor a gumiabroncsok terhelhetőségét is, tehát a körülmények figyelembevételével kell a megengedhető legkisebb belső levegőnyomást megválasztani. Mint ismert, a nagyobb átmérőjű, szélesebb gumiabroncs ugyanazt a kerékterhelést alacsonyabb belső levegőnyomással képes viselni, így kifejezetten csökken a talajtömörödés, javul a talaj levegő-, víz-, hőháztartása (a talaj „beissza” a vizet és tud „lélegezni”), ezáltal javulnak a növényi fejlődés feltételei. A talaj fizikai állapota, ezzel összefüggésben a talajélet szempontjából a 2,0 bar feletti nyomás agronómiai megfontolásból mindenképpen kerülendő.

A korrekt levegőnyomással üzemanyagot takaríthatunk meg

A vonóerővel és a talajkíméléssel kapcsolatos áttekintésből látható, hogy a szántóföldön és a közúton egyaránt üzemeltetett kerekes erő- és munkagépek gumiabroncsainak belső levegőnyomását változtatni kell aszerint, hogy hol dolgoznak velük. A közútról a szántóföldre letérve csökkenteni, a szántóföldről a közútra visszatérve pedig növelni kell a nyomást. Sajnos ezt a feladatot a gyakorlatban még a legkorszerűbb gépekkel rendelkezők sem végzik mindig el. A tudatos gazdáknak a meglévő erőgépeik gumiabroncsaihoz célszerű lenne beszerezni az egyszerűbb, álló helyzetben manuálisan működtethető levegőnyomás-szabályozó eszközöket, de már kapható utólagosan felszerelhető, a vezetőfülkéből menetközben kezelhető, központi gumiabroncs-nyomásszabályozó is. Az igazi megoldást majd az jelenti, ha a gyártók a traktorokba, betakarítógépekbe és pót-, illetve tartálykocsikba alapfelszerelésként építik be ezt a rendszert, amire már van is példa. A Fendt VarioGrip guminyomás-szabályzó a kívánt nyomásértéket két percen belül képes a fedélzeti monitoron keresztül beállítani a traktor saját sűrítettlevegő-ellátó rendszere segítségével. Sok vizsgálat bizonyítja azt is, hogy a kisebb gördülési ellenállás következtében csökken a hajtóanyag fogyasztás. Német tapasztalatok szerint normál esetben 1 cm nyommélység-csökkenéssel (ami kisebb gördülési ellenállást eredményez) akár 10% hajtóanyag-megtakarítás is elérhető.

A traktorteljesítmény növekedésével és a talajkímélés fokozott igényével tehát szükségszerűen együtt jár a nagyobb méretű, korszerű, alacsony profilú, radiál mezőgazdasági gumiabroncsok alkalmazása. Az előnyösnek tekintett radiál abroncsok kedvező tulajdonságai között meg kell említeni a szélesebb futófelületet, az ezáltal kialakult nagyobb (20%) felfekvő felületet, a magasabb bordák eredményeként létrejövő jobb (25%) kapaszkodóképességet. Igen jó az öntisztulásuk, és a lejtős területen jobb oldalstabilitást nyújtanak, kisebb gördülési ellenállásuk következtében üzemanyag-megtakarítás (10%) érhető el velük. Javul a vezetési komfort is (40%). Jobb a kopásállóságuk, ezzel nő az élettartamuk (60%), ami felhasználói szempontból kiemelendő (2. kép).

Német gazdálkodók körében készített felmérésben, amely arra vonatkozott, hogy a gyakorlat oldaláról melyek a legfontosabb kritériumok egy mezőgazdasági gumiabroncs beszerzésénél, a fő helyen szerepel a vonóerő-kifejtés, a talajkímélés és a kopásállóság. Csak ezek után mérvadó a vételár, azaz inkább a korszerűség, a minőség a fontos. E téren élen járnak az ismert gumiabroncsgyártók, kiemelten a francia Michelin (Kléber, Taurus), a japán Bridgestone (Firestone), a svéd Trelleborg (Mitas) és az amerikai Titan (Goodyear) konszernek, az indiai Apollo Tyre csoporthoz tartozó holland Vredestein, az önálló finn Nokian, a fehérorosz Dnyeproshina, valamint a kifejezetten mezőgazdasági gumiabroncsokat előállító izraeli Alliance és a szintén indiai BKT (Balkrishna Tires), amely cégek a világpiaci agrárabroncs-forgalom meghatározó szereplői.

2012-től a gumiabroncsok piacát érintő új európai szabályozás vette kezdetét. A gumiabroncsok címkézéséről szóló, a Közös Agrárpolitika alapelvei szerinti környezetóvó célkitűzéseknek megfelelő 1222/2009/EK rendelet 2012. november 1-jén lépett hatályba. A rendelet célkitűzése: nagyobb biztonság, kisebb mértékű környezetszennyezés. Az EU növelni kívánja a közúti közlekedés biztonságát, valamint gazdasági és környezetvédelmi hatékonyságát. Az új címkézési rendszer hozzájárul majd a biztonságos, alacsonyabb külső gördülési zajjal rendelkező és az üzemanyag-fogyasztás csökkentését lehetővé tevő gumiabroncsok népszerűsítéséhez. A jogszabályban előírt új címkézés a következő elemeket tartalmazza: Energiahatékonysági besorolás az üzemanyag fogyasztásra hatással lévő gördülési ellenállás alapján, besorolás a nedves úton történő fékezés alapján, besorolás a külső gördülési zaj alapján.

Ügyeljünk a gyári előírásokra!

Még a legkorszerűbb mezőgazdasági gumiabroncsok üzemeltetése során is gondoskodni kell azonban a gyári használati utasítások és az adott gumiabronccsal üzemelő gép kezelési kézikönyvében a járószerkezetre vonatkozó előírások betartásáról. Így lehet csak elérni, hogy a gumiabroncs túlterhelés nélkül hordozza a gép súlyát, megfelelő hatásfokkal transzformálja a motorteljesítményt vonóhorog teljesítménnyé, felvegye az oldalirányú erőket, a talajban ne okozzon az elkerülhetetlennél nagyobb tömörödést, a talajegyenetlenségekből származó lengések csillapításával megfelelő vezetési komfortot biztosítson, és nem utolsó sorban hosszú legyen az élettartama. Ehhez a kulcstényező a többször hangsúlyozott belső levegőnyomás, amelynek a körülményekhez megfelelő helyes beállítása, üzemelés közbeni folyamatos ellenőrzése, szükség szerinti korrigálása. Ha ez elmarad, akkor a legdrágább márkás traktor-, kombájn- és munkagép-gumiabroncs sem fog megfelelni az üzemeltető elvárásainak.

A megfelelő hajtókerék-gumiabroncs kiválasztása a következő előnyökkel jár:
- nagyobb teherbírás
- nagyobb vonóerő
- optimális szlip
- nagyobb munkasebesség
- kisebb talajtömörítés
- jobb öntisztulás
- alacsonyabb hajtóanyag-fogyasztás
- jobb komfortérzet
- hosszabb élettartam

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 érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai