Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Rôzne

Optimalizácia traktorových súprav

10-03-2016
prof. Ing. Anton ŽIKLA, CSc.; Ing. Ján KOSIBA, PhD. | xkosiba@is.uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Stalo sa už takmer nepísaným pravidlom, že často sa ekonomika prevádzky traktorov posudzuje na základe spotreby paliva v prepočte na jednotku spracovanej plochy. Okrem spotreby paliva sa v praxi používajú aj ďalšie kritériá, napr. počet motorhodín, resp. odpracovaných hodín za určité obdobie. V každom prípade nemožno ekonomiku prevádzky traktorov posudzovať na základe jedného, alebo dvoch kritérií aj, keď s ekonomikou priamo, či nepriamo súvisia. Konkrétne však možno posudzovať ekonomiku prevádzky určitej traktorovej súpravy a nie traktora samotného.

Pod pojmom traktorová súprava rozumieme traktor v spojení s určitým druhom náradia, alebo stroja. Traktorové súpravy sa rozdeľujú podľa rôznych hľadísk a kritérií, a doslova existuje samostatná odborná oblasť zameraná na vytváranie traktorových súprav. Dokonca už viac, než pred pol storočím, v rámci vysokoškolského i stredoškolského štúdia z odboru mechanizácie, existoval samostatný predmet pod názvom „Využitie strojno-traktorového parku“. Dôležitosť tejto problematiky potvrdzuje okrem iného aj tá skutočnosť, že vyššie uvedený predmet aj, keď pod iným názvom, tvorí neoddeliteľnú súčasť učebného plánu študijného odboru „Poľnohospodárska technika“. S odstupom času a s určitou dávkou nostalgie možno spomenúť, že len tvorba a praktické využitie exploatačného grafu orbovej súpravy je doslova hotová veda, a to už ani netreba ďalej hovoriť o exploatačnom grafe obilného kombajnu. Otázkou dneška však je, kto a do akej miery dokáže tieto poznatky účelne využiť, resp. či sú vytvorené reálne podmienky na využitie týchto poznatkov v praxi. Veď, už pred sto rokmi aj vodca ruských boľševikov Lenin, hlásal tézu „teória bez praxe je hluchá a prax bez teórie je slepá“. Do akej miery táto téza platí v súčasnosti, to nech posúdi každý sám.

Obr. 1

Dvojmontáž na prednej a zadnej náprave traktora podstatne znižuje utláčanie pôdy a súčasne zlepšuje aj záberové vlastnosti hnacích kolies.

Technické parametre a ekonomická prevádzka

Ekonomická prevádzka traktorov bola už v minulosti záležitosťou nielen samotných užívateľov traktorov, ale aj vedecko-výskumných pracovníkov. V tejto súvislosti je snáď vhodné spomenúť, že už na začiatku 70-tych rokov minulého storočia, bola v bývalom Výzkumnom ústave zemědělské techniky – Praha – Řepy, rozpracovaná tzv. ideálna agregácia traktora s náradím. Vzhľadom k tomu, že samotný pojem „ideálna agregácia“, bol z vecného hľadiska i z pohľadu odbornej terminológie, nie celkom správny, bol neskoršie nahradený pojmom „optimálna traktorová súprava“. Tento pojem aj napriek tomu, že je technického charakteru, jeho praktická realizácia má nesporne svoj ekonomický dosah. Inými slovami povedané, optimálna traktorová súprava je podmienkou na jej ekonomickú prevádzku.

Optimálna traktorová súprava sa vyznačuje tým, že všetky jej technické parametre, vrátane agrotechnických, neprekračujú limitné hodnoty, samozrejme s ohľadom na pôdne, terénne, prípadne klimatické podmienky. Ako príklad možno uviesť traktorovú súpravu pre orbu, ktorej rozhodujúce parametre sú nasledovné:

Šírka záberu a pracovná hĺbka, tieto dva parametre navzájom medzi sebou súvisia z hľadiska technického i agrotechnického, a preto ich samostatná optimalizácia prakticky nie je možná. Totižto odpor pluhu, a vôbec každého náradia na spracovanie pôdy, závisí od šírky záberu a pracovnej hĺbky, pre danú hodnotu merného odporu pôdy. Súčasné pluhy vo väčšine prípadov umožňujú reguláciu šírky záberu v určitom rozsahu, buď plynule, alebo stupňovite odpojením jedného, prípadne dvoch orbových telies. Z agrotechnického hľadiska treba uvažovať s tým, že  pri plynulej zmene šírky záberu a konštantnej pracovnej hĺbke sa mení orbový pomer, ktorý je daný pomerom šírky záberu jedného orbového telesa k hĺbke orby. Limitná hodnota orbového pomeru je 1,27. Za účelom dobrého preklápania brázdového odvalu, a to zvlášť pri zaorávaní organickej hmoty, je žiaduce, aby bol orbový pomer okolo hodnoty 1,5.

Pracovný odpor a ťahová sila, v podstate sa jedná o jeden, číselne rovnaký parameter, pretože hodnota ťahovej sily je daná hodnotou pracovného odporu. V každom prípade, ak má traktorová súprava pracovať ekonomicky, musí v prvom rade pracovný odpor náradia byť rovnaký, alebo pokiaľ možno, čo najbližší k tzv. optimálnej ťahovej sile traktora. Totižto pri optimálnej ťahovej sile, traktor dosahuje maximálnu ťahovú účinnosť, napr. na suchom strnisku až 70 percent. To prakticky znamená, že ťahový výkon traktora, ako násobok ťahovej sily a pojazdovej rýchlosti, predstavuje cca dve tretiny výkonu motora. Pre praktické účely je postačujúce vedieť, že pre traktor so štvorkolesovým pohonom (4K4), optimálna ťahová sila na suchom strnisku predstavuje približne polovičnú hodnotu hmotnosti traktora, samozrejme vyjadrenú v newtonoch, resp. kilonewtonoch. Napríklad pre traktor 4K4 o hmotnosti 10 000 kg, na suchom strnisku má optimálna ťahová sila hodnotu 50 000 N, t. j. 50 kN. Samozrejme, že pri práci s neseným, prípadne s poloneseným náradím, je potrebné počítať ešte s dodatočným doťažením traktora, takže hodnota optimálnej ťahovej sily sa zvýši cca o 10 až 20 percent, oproti pôvodnej hodnote, zodpovedajúcej hmotnosti samotného traktora.

Z vyššie uvedenej analýzy je zrejmé, že pri optimalizácii traktorovej súpravy možno postupovať dvomi spôsobmi:

1. spôsob – pre dané parametre náradia zvoliť traktor s požadovanou optimálnou ťahovou silou.
2. spôsob – pre danú optimálnu ťahovú silu traktora zvoliť náradie s požadovanými parametrami.

Samozrejme, že často sa stáva, že nie je z čoho vyberať, a pracuje sa s tým, čo je k dispozícii. Napokon, každý užívateľ traktora spravidla má už v praxi overené určité traktorové súpravy, a len ťažko je ochotný pristúpiť k nejakým radikálnym zmenám, podľa zásady „zvyk je železná košeľa“.

Avšak pre názornosť bude snáď vhodné, aspoň heslovite naznačiť ako postupovať napr. podľa druhého spôsobu pri optimalizácii traktorovej súpravy. Uvažujeme, že máme k dispozícii traktor s optimálnou ťahovou silou 50 kN. Požadovaná hĺbka orby je 25 cm, na ťažkej pôde s merným odporom 10 N.cm-2.

Na základe vyššie uvedených parametrov je potrebné stanoviť počet orbových telies a šírku záberu pluhu, keď uvažujeme so záberom jedného orbového telesa 40 cm, čo zodpovedá orbovému pomeru:

Pri ďalšom výpočte jednoducho neuvažujeme s rýchlostnou zložkou odporu pôdy, ktorú napokon zohľadníme korekciou šírky záberu, prípadne znížením počtu orbových telies.

Korekciu rýchlostnej zložky odporu pluhu možno dosiahnuť znížením záberu orbového telesa s pôvodných 40 cm na 35 cm, čo pri počte orbových telies 5, zodpovedá zníženiu záberu o 35 cm. Súčasne sa zníži orbový pomer z pôvodnej hodnoty 1,6 na hodnotu 1,4, V prípade, že požadujeme z hľadiska kvality orby dodržať hodnotu orbového pomeru 1,6, potom, ak to konštrukcia pluhu umožňuje, zníženie počet orbových telies z piatich na štyri.

Aj napriek zjednodušujúcim predpokladom, vyššie uvedený príklad vystihuje podstatu optimalizácie traktorovej súpravy. Ak má byť optimalizácia traktorovej súpravy skutočnou optimalizáciou so všetkými pozitívnymi dôsledkami, v každom prípade sa musí prejaviť znížením spotreby paliva, v prepočte na jednotku spracovanej plochy. Vonkoncom však nemožno prehliadnuť celý rad ďalších technicko-exploatačných parametrov a faktorov a to najmä:

  • pojazdovú rýchlosť
  • preklz hnacích kolies
  • smerovú ovládateľnosť a pozdĺžnu stabilitu traktora
  • únosnosť a hustenie pneumatík
  • utláčanie pôdy
  • rovnomernosť pracovnej hĺbky

Každý z vyššie uvedených parametrov resp. faktorov, by si vyžadoval podrobnú analýzu, alebo aspoň výstižný komentár. Pretože, darmo traktor pracuje pri optimálnej ťahovej sile, keď na druhej strane v dôsledku neprimerane ťažkého neseného náradia dochádza k nadmernému odľahčeniu prednej nápravy, a zhoršenej smerovej ovládateľnosti, dokonca na svahu k strate pozdĺžnej stability. Potom takmer celá tiaž traktora a neseného náradia spočíva na zadnej náprave, zadné pneumatiky sú preťažené, znižuje sa ich životnosť a v konečnom dôsledku aj tlak na pôdu je neúmerne vysoký.

Obr. 2

Prídavné závažie vpredu zlepšuje smerovú ovládateľnosť traktora a záberové podmienky hnacích kolies na prednej náprave.

Problematika optimalizácie traktorových súprav je zvlášť náročná, pri strojoch s aktívnymi pracovnými orgánmi poháňanými cez vývodový hriadeľ traktora, ale to už je nad rámec tohto príspevku.