Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Rôzne

Trendy v konštrukcii a výbave traktorov

02-01-2020
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

V dvojročnom intervale organizovaná výstava poľnohospodárskej techniky Agritechnica je už roky považovaná za najdôležitejšiu celosvetovú platformu inovácií pre poľnohospodárske stroje.

Aj v predchádzajúcich mesiacoch tohto roka prihlasovali výrobcovia techniky svoje produkty do inovačnej súťaže Innovation Award Agritechnica 2019. Veľká časť prihlásených exponátov sa týkala aj noviniek z oblasti konštrukcie a výbavy traktorov. Účelom nasledujúceho článku je poskytnúť aspoň čiastočný prehľad najdôležitejších informácií o trendoch, na ktoré jednotliví výrobcovia traktorov upozornili.

Právne predpisy v oblasti emisií sú naďalej technologickým „motorom“

Od januára 2019 musia naftové motory spĺňať emisné limity výfukových plynov v stupni V (Stage V). Stage V je ďalším vývojovým štádiom emisných štandardov (noriem) pre motory, ktoré sa používajú v nových strojoch a vozidlách určených na prevádzku mimo cestnej komunikácie. V tomto roku norma začala platiť pre motory do 56 kW a nad 130 kW a od roku 2020 pre motory s výkonmi 56 - 130 kW. Na rozdiel od predchádzajúcich noriem sa Stage V bude prvýkrát vzťahovať aj na naftové motory s výkonom pod 37 kW (50 k) aj na tie s výkonom nad 560 kW (760 k).

Emisná úroveň Stage V bude pokračovať v ceste k ďalšiemu znižovaniu množstva pevných častíc a obsahu oxidov dusíka NOx. Hlavný rozdiel u Stage V je ten, že po prvýkrát bude stanovené limitné množstvo pevných častíc pre celú výkonovú škálu motorov. To znamená, že sa filtre pevných častíc budú povinne používať všade.

Nové emisné predpisy stanovujú povolený počet pevných častíc a vyžadujú podstatné zníženie ich celkovo uvoľneného množstva. To je možné pomocou práve DPF. Oxidy dusíka (NOx) sa už regulujú pomocou SCR. Motory s výkonom nad 560 kW sú síce zahrnuté do nových emisných nariadenia Stage V, ale zatiaľ nemajú stanovený počet uvoľňovaných pevných častíc.

Najväčší vplyv bude mať nová norma na motory s výkonom 19 až 37 kW, z ktorých budú mnohé prvýkrát potrebovať technológie, ako je palivový systém Common Rail (využívanie tlakového zásobníka, čo je rúrka väčšieho priemeru, na zabezpečenie vysokotlakového vstrekovania a rozprašovanie paliva v čo najmenších časticiach, takže dochádza k jeho dokonalejšiemu spaľovaniu), alebo dodatočné ošetrenie výfukových splodín.

Kým používanie filtrov pevných častíc je kľúčovým prvkom, kvôli rôznym emisným úrovniam, strojným technológiám, prioritám zákazníkov a širokej škále výkonov, tu zatiaľ nie je „jednoduchý recept na najlepšiu technológiu“, ktorá bude spĺňať emisné normy Stage V.

Vstrekovanie paliva Common Rail, technológia štyroch ventilov, turbodúchadlo, medzichladič, viskózny ventilátor a elektronické riadenie motorov zostávajú naďalej kľúčovou technológiou motora na zosúladenie výkonu, úspory paliva a požiadaviek na emisie. Aj pri technológiách regulácie množstva výfukových plynov sa používajú známe technológie. Systémy dodatočnej úpravy výfukových plynov, ako dieselový oxidačný katalyzátor (DOC), filter tuhých znečisťujúcich látok (DPF) a selektívna katalytická redukcia (SCR), sú vždy prítomné vo výfukových systémoch motorov poľnohospodárskych traktorov stupňa V. Existujú iba rozdiely týkajúce sa recirkulácie výfukových plynov (EGR) ako vnútornej technológie motora na zníženie tvorby oxidu dusíka. Systémy dodatočnej úpravy výfukových plynov DOC, DPF a SCR sa stále viac kombinujú do kompaktných samostatných modulov a sú usporiadané mimo oblasti motora.

Niektorí výrobcovia traktorov prešli v priebehu roku 2019 na motory s emisným stupňom V bez toho, aby sa prikláňali k existujúcim sériám, iní to spojili s vývojom a prezentáciou nových modelov.

V minulosti boli predstavené početné prototypy traktorov s plynovými motormi, ktoré však nikdy neboli uvedené na trh. New Holland je teraz prvým výrobcom, ktorý uviedol na trh sériovo vyrábaný plynový traktor, založený na sérii T6. Na predĺženie prevádzky sú k dispozícii ďalšie nádrže na CNG, ktoré sa dajú prepravovať v špeciálnom ráme na prednej hydraulike a pomocou rýchlospojok sa môžu pripojiť k hlavným nádržiam na traktore. Pri výrobe výrobca používa „Natural Power“ - agregát so šiestimi valcami a 6 litrovým objemom sesterskej spoločnosti FPT. Motor funguje presne podľa Ottovho procesu, a preto sa dá prevádzkovať výlučne s plynom.

Prvá prevodovka s elektricko-mechanickým rozdelením výkonu

Prevodovky s automatickým radením pri plnom zaťažení sa naďalej uplatňujú vďaka vysokej efektívnosti a dlhovekosti, najmä v spoločnostiach s vysokým podielom využívania traktorov pri ťažkých ťažných prácach. Aj v predchádzajúcom období sa preto opakovane predstavovali nové alebo vylepšené prevodovky umožňujúce čiastočné alebo plné radenie pod zaťažením.

Okrem vyššie uvedených riešení sa v poľnohospodárstve už viac ako 20 rokov používajú plynulé prevody s hydrostaticko-mechanickým rozdelením výkonu. Pre elektrické pohony s vyššími požiadavkami na energiu na traktore, prívese a prídavnom zariadení (ventilátor, kompresor stlačeného vzduchu, atď.)  bol už pred niekoľkými rokmi nainštalovaný v traktore prídavný generátor. Spoločnosť John Deere teraz prichádza s prevodovkou eAutoPower na nové traktory výkonového radu 8R tým, že úplne odstráni hydraulickú jednotku (čerpadlo / hydromotor) a namiesto toho použije dva elektromotory. Tieto sú dimenzované tak, že nielen preberajú funkciu variabilného aktuátora v prenosovej štruktúre s rozdelením výkonu, ale môžu navyše poskytovať až 100 kW elektrickej energie pre externé využitie. To umožňuje napríklad pohon elektrických hnacích náprav veľkých prívesov, čo vedie k lepšej trakcii a menšiemu preklzávaniu. Vďaka tejto elektrifikácii ťahača sa napr. aj veľké cisterny na hnojovicu môžu obsluhovať pomocou menších traktorov, čo môže viesť k lepšiemu užitočnému zaťaženiu pri obmedzení celkovej hmotnosti na ceste. Na strane traktora by okrem iného malo dôjsť k zlepšeniu účinnosti prenosu a nižším nákladom na údržbu v dôsledku rozdelenia elektromechanických síl. Ak je elektrický pohon odpojený od elektrických pohonov mimo prevodovky, môžu sa „odčerpávať“ aj toky jalového výkonu, ktoré sa vyskytujú v štruktúrach s rozdelením výkonu v určitých prevádzkových bodoch, čo ďalej zvyšuje celkovú účinnosť.

Výsledná elektrifikácia ťahača je v súčasnosti demonštrovaná na systémovom riešení vyvinutom spoločne s Joskinom, v ktorom sú elektricky poháňané dve nápravy cisterny na hnojovicu Tridem. V tejto kombinácii sa pri praktickom použití dosahuje okrem iného výkonnejšia trakcia, menší preklz a lepšie sledovanie stopy traktora náradím pri práci na bočných svahoch.

U menších traktorov sa v poslednom období prestavili aj plne elektrické koncepcie s batériami. Švajčiarska spoločnosť Rigitrac predstavila nanovo vyvinutú verziu prototypu 50 kW SKE 50 Electric. Lítium-iónová batéria má kapacitu 80 kWh a je umiestnená medzi nápravami pod kabínou. Elektrickým systémom 400 V môže byť napájaných až päť elektrických motorov: jeden pre prednú a zadnú nápravu, ako aj pre zadný a predný vývodový hriadeľ a jeden pre pohon pracovného hydraulického čerpadla.

Ponuka pásových podvozkov na väčších traktoroch sa stále rozširuje

Pre vysoké trakčné výkony a nízke tlaky na pôdu sú veľké štandardné traktory čoraz častejšie vybavené polopásovými podvozkami. Špecializovaní výrobcovia dlhodobo ponúkajú riešenia pre predné aj zadné nápravy. V posledných rokoch CNH a Claas zaviedli tiež pásové podvozky pre zadné nápravy vlastných veľkých traktorov už priamo zo závodu. Case IH teraz ponúka podporu riadenia pre sériu Magnum s automatickými brzdovými impulzmi na zadných kolesách pre polopásové aj pre kolesové modely.

Vylepšené pohodlie pri práci s veľkými lismi na balenie

Dvaja výrobcovia - spoločnosti John Deere a New Holland zavádzajú systémy na zníženie vplyvu veľkých lisov na balíky na kabíny traktorov. Pre vodičov sú otrasy vznikajúce pri lisovaní veľmi nepríjemné a môžu viesť až k zdravotným problémom. Spoločnosť John Deere preto ponúka inteligentné tlmenie vibrácií pre svoje vlastné veľké lisy v kombinácii s traktormi radu 7R, v ktorých sú zdvihy piestov kompenzované krátkodobou zmenou rýchlosti v plynulo meniteľnej prevodovke. Zohľadňuje to rôzne signály snímačov, nie je potrebný ďalší hardvér.

New Holland má trochu odlišný prístup a je vybavený radom traktorov T7 s režimom lisovania, ktorý tiež pracuje s veľkými lismi na balíky od iných výrobcov. Zdvihy piestov sú tu zachytené modifikovaným ladením odpruženia zadnej nápravy a strmšie nastavenou regulačnou krivkou motora.

Digitalizácia pre prax

„Veľká“ digitalizácia definitívne prišla na traktory. Niekoľko výrobcov predstavilo telemetrické systémy, ale s dôrazom na rôzne rozdielne funkcie. Valtra Connect je o efektívnom riadení vozového parku, zatiaľ čo vzdialená diagnostika TIM od spoločnosti Kubota je o zjednodušenej analýze chýb kombinácií traktora a náradia nezávislej na značke a TracLink Smart od spoločnosti Lindner slúži pre automatické rozpoznávanie zariadení pomocou SmartTags a odporúčaní pre webové nastavenie.

Fendt predstavuje FendtONE, novú filozofiu prevádzky, ktorej cieľom je odstrániť hranice medzi palubným svetom traktora a svetom mimo palubu v kancelárii. V úplne prepracovanej kabíne, ktorá je momentálne k dispozícii pre sériu 700 a pre model 300er top 314, existujú celkom štyri monitory, pre ktoré je možné voľne vybrať obsah zobrazovacích plôch. Napríklad vodiaci displej v elektronickej palubnej doske môže byť zobrazený rovnakým spôsobom ako na strešnom monitore, ktorý sa dá zasunúť do polovice alebo úplne do strechy. Takmer všetky tlačidlá v novej lakťovej opierke je možné priradiť aj jednotlivým funkciám traktora. Dynamický farebný koncept uľahčuje rozpoznanie aktuálnej obsadenosti.

Záver

Z dôvodu zvýšených technických požiadaviek, zvyšujúcej sa zložitosti výrobkov a tiež neustáleho sprísňovania právnych požiadaviek, napr. emisných hodnôt, sa vývojové úsilie výrobcov traktorov enormne zvýšilo. S vytvorením vývojovej platformy sa výrobcovia snažia prispôsobiť svoje produkty pre rôzne trhy prostredníctvom viacerých variantov zariadení a modelov.

Vývoj sa zameriava na optimalizáciu agrotechnických procesov prostredníctvom prepojenia jednotlivých systémov a komponentov, ako sú automatické riadenie, chladenie, riadenie zdvihu a ovládanie diferenciálnych prevodov, ako aj na celkovú efektívnosť traktora v súlade s požiadavkami redukcie výfukových plynov podľa nariadení EÚ. Okrem toho sa v oblasti vývoja nového traktora urobilo veľa v oblasti ergonómie a pohodlia. Vývojové práce sa však musia vykonávať aj v oblasti ochrany proti hluku pre väčšie modely traktorov.