A mezőgazdasági üzemek rakodási feladatai mind a rakodott anyagféleségek – a megtermelt termények, inputanyagok – eltérő tulajdonságai, mind a rakodás változatos és gyakran változó helyszínei miatt nagyon széles skálán mozognak. A változatos igények kielégítésére különböző rakodógép-konstrukciók állnak a felhasználók rendelkezésére. A magajáró, hátsó- vagy négykerék-kormányzású, merev vázas és törzscsuklós, teleszkópgémes homlokrakodók újabb, egyre több innovációt tartalmazó típusaival találkozhatunk a hazai mezőgépkínálatban.
KONSTRUKCIÓS MEGOLDÁSOK
Ezeket a magajáró homlokrakodó gépeket abszolút értelemben is a nagy emelőképesség – a közepes teljesítménykategóriában 2–6 t, a nagy teljesítményű gépeknél 10–20 t – és ezzel fordítottan arányos, korlátozott emelési magasság – 3,0–4,5 m, maximum 6 m –jellemzi. A nagy emelőképesség és az általában nehéz rakodási körülmények miatt ezeknek a gépeknek nagy statikus és dinamikus igénybevételek mellett kell dolgozniuk. Ezért a magajáró homlokrakodó gépek az emelőképességüknek és teljesítménykategóriájuknak megfelelően nagy szilárdságú szerkezeti acélok felhasználásával készült erős, robusztus építésű konstrukciók. A klasszikus építésű magajáró gépek merev felfüggesztésű, fix, hajtott mellső híddal és billenő királytengelyes kormányzott hátsó járószerkezetre támaszkodó fix, merev alvázra épített motorral, járószerkezeti hajtással, hidraulikus rendszerrel, emelőgém-szerkezettel, cserélhető munkaeszközökkel, valamint kezelőfülkével vannak kialakítva (1. kép). Ez az építési mód azonban a rakodási területen való mozgás korlátozásával, magas rakodási ciklusidők kialakulásával jár együtt. Ez a konstrukció a mezőgazdasági anyagok rakodásában nem minden szempontból előnyös kialakítás.
A manőverezési paraméterek, a fordulékonyság javítására az újabb fejlesztésű magajáró homlokrakodó gépeken – a nagy emelőképesség megtartása mellett – osztott, törzscsuklós vázszerkezetet és kormányzási megoldásokat alkalmaznak (2. kép). A törzscsuklós magajáró rakodógépeknél a fixen beépített vagy csapszeg mellett elbillenő hajtott hátsó tengelyre épített támaszkodókeret hordozza a meghajtó dízelmotort, hajtásrendszert és a kezelőfülkét. A vázszerkezethez pedig függőleges királycsapon keresztül kapcsolódik a fix, merev – egyes típusoknál hajtott – mellső tengelyre épített vázkeret.
A mellső vázkeretre vannak építve a gémszerkezetet tartó bakok a megfelelő munkaeszközökkel (3. kép).
Ez az építési mód olyannyira javítja a kormányozhatóságot, hogy az így kialakított kis geometriájú, kis helyszükségletű törzscsuklós homlokrakodók komoly versenytársai a mezőgazdasági üzemeken széles körben alkalmazott csúszókerék-kormányzású magajáró homlokrakodóknak. A kisebb emelőképességű, merev vázkeretű, négykerék-kormányzású gépek – a manőverezés és helykihasználás szempontjából – hasonlóan előnyös paraméterekkel üzemeltethetők. A homlokrakodóknál a robusztus építési mód egyben nagyobb saját tömeget is eredményez, ami a stabilizáló és billentési nyomaték viszonyának alakulása szempontjából is kedvező. Ennek a viszonyszáma – a stabilitás, illetve a billentés szempontjából – 1,4 feletti kell hogy legyen.
GÉM- ÉS EMELŐSZERKEZETEK
A törzscsuklós magajáró homlokrakodók alapváltozatainak gémszerkezete a törzscsuklós vázszerkezet mellső részének tartóbakjaihoz csapszegen keresztül csatlakozik. A kisebb emelőképességű változatoknál a szerkezet egy vagy két, a nagyobb emelésű gépeknél pedig egy pár kettős, párhuzamos emelőgémből áll. Az egyes „szóló” emelőgémek hegesztett zártszelvényű kialakításúak. A párhuzamos kétgémes emelőgémek durvalemezből vagy a szakzsargon szerint „kazánlemezből” vannak kialakítva. A lézertechnológia alkalmazásának eredményeként szép, egyenletes vágási felületekkel találkozhatunk.
A magajáró homlokrakodó gépeknél az emelőgémekhez csapszegeken – gyorscsatlakozókkal és kerettel – keresztül csatlakoznak a különböző munkaeszközök. A mezőgazdasági üzemekben a sokféle rakodási feladat biztonságos, megfelelő minőségben és teljesítménnyel történő elvégzésére a gyártók különböző munkaeszközöket fejlesztettek ki. A mezőgazdasági üzemekben a legszélesebb körben alkalmazott munkaeszközök az ömlesztett anyagok, szemes termények rakodására alkalmas terményrakodó kanalak. A lemezből kialakított kanalak térfogata illeszkedik az anyagok térfogattömegéhez és a rakodógépek emelőképességéhez. Az egyéb munkaeszközök – trágya- és silómarkoló, bálafogó eszköz és villák – geometriai méreteinél is ezek a meghatározó szempontok. Az univerzális alkalmazás, használhatóság céljából gyakoriak a kommunális, egyéb munkák elvégzésére alkalmas munkaeszközök is, mint például a gödörfúrók, rönkmarkolók, seprűk, emelőhorgok, tolólapok, rakodóvillák stb. A rakodási feladatnak megfelelő munkaeszköz kiválasztását, csatlakoztatását az említett gyorscsatlakozókon, kereteken túl ISOBUS-alapú szoftveres munkaeszköz, felismerőrendszer segíti.
A munkaeszköz megfelelő helyzetben tartását párhuzamvezérlő mechanizmus, rudazat végzi, melynek változtatható hosszúságú tagja gyakran a munkaeszközt, szerszámot billentő, nyitó, kettős működésű hidraulikus munkahenger. A párhuzamos vezérlőmechanizmust az újabb fejlesztésű típusoknál „Z” alakú munkaeszköz, billentő-, nyitómechanizmus – nevezhetjük változó geometriájú mechanizmusnak is (5. kép) – váltja fel. Az így kialakított mechanizmussal a homlokrakodók emelőgém-szerkezetének emelési magassága – bizonyos mértékig – megnövelhető, a kormányzási és a stabilitási jellemzők romlása nélkül.
Az emelési magasság növelésére a törzscsuklós konstrukcióknál a törzscsuklós tartóváz bakjára teleszkópos emelőgém kerül beépítésre. A szekrényes kialakítású, két egymásba tolható részből álló gém végéhez – az előzőekben ismertetett módon – csatlakoztathatók a hasonló kialakítású munkaeszközök.
HIDRAULIKUS RENDSZEREK
A magajáró homlokrakodó gépek hidraulikus rendszere bonyolult megoldású: külön hidraulikus kör működteti a kormányberendezést, az emelőszerkezetet, és a járószerkezetnek is külön hidraulikus kör szolgáltatja a hidrosztatikus energiát. A kormányzott kerekek irányítását a kormánykerék mechanikus elmozdításával arányos löketű, kettős működésű hidraulikus munkahengerek végzik, a megfelelő vezérlőszelepeken keresztül. Az emelőgémet és a munkaeszközöket működtető hidraulikus kört nevezhetjük munkahidraulika-körnek is. A működtetéshez szükséges energiát, a hidraulikaszivattyú hajtásához szükséges teljesítményt belső égésű dízelmotor szolgáltatja. Az utóbbi idők fejlesztési eredményeként azonban egyre gyakrabban találkozunk hibrid és teljesen elektromos meghajtású változatokkal is.
A munkahidraulika-körben alkalmazott szivattyúk a kisebb teljesítményű és emelőképességű magajáró homlokrakodó gépeken állandó teljesítménnyel, vagyis az igénybevételnek megfelelő nyomással és állandó olajszállítási mennyiséggel dolgoznak, ezért a fogyasztók – az emelőgémet és a munkaeszközöket működtető kettős működésű hidraulikus munkahengerek dugattyúi – működési sebessége vagy a hidromotorok fordulatszáma csak az olaj ráfolyásának fojtással történő szabályozásával oldható meg. Ezzel a megoldással – hosszabb üzemidő alatt – a munkaközeg, az olaj nagyon felmelegedhet. Ezért az újabb fejlesztésű és nagyobb emelőképességű gépeken a munkahidraulika-körben is változtatható folyadékszállítású, axiáldugattyús szivattyúkat alkalmaznak. A szivattyúk sántakerekének kibillentésével állítható be a kívánt olaj mennyisége, vagyis a munkaeszközök működési sebessége. Az emelést a vázhoz és az emelőgémhez támaszkodó munkahenger végzi, és tartja meg a rakodáshoz szükséges helyváltoztatás során. Az újabb fejlesztésű kisebb teljesítményű, nagyobb emelőképességű homlokrakodók esetében is a gémrendszer hidraulikus rendszerébe – a menetsebesség automatikus érzékelésével – a gémszerkezet dinamikus igénybevételének csökkentésére lengéscsillapító rendszer van beépítve.
JÁRÓSZERKEZETI HAJTÁSÁTVITEL
A járószerkezeti hajtás a különböző konstrukciós megoldásoknál eltérő kivitelű. Kihasználva azonban a hidrosztatikus energia esetében a meghajtó motor fordulatszámától független sebességszabályozás lehetőségét a hajtás átvitel hidrosztatikusan vagy mechanikus fogaskerekes sebességváltóval kombinálva, hidrosztatikus zárt körben, axiáldugattyús hidraulikaszivattyúval meghajtott hidromotorral vagy -motorokkal történik. Az irányváltás pedig elektromos távvezérléssel van megoldva. A kisebb teljesítményű homlokrakodó gépek általában négykerék- vagy kapcsolható négykerék-hajtású konstrukciók. Ezeknél a konstrukcióknál a járószerkezeti hajtás kapcsolható két- vagy háromfokozatú sebességváltón keresztül, 0–6, 0–20 vagy 0–40 km/h sebességtartományban – fokozaton belül – folyamatos szabályozással van megoldva.
A nagyobb teljesítményű és nagyobb emelőképességű homlokrakodók esetében a nagyobb tolóerő elérésére, illetve a nagyobb meghajtómotor teljesítményének kihasználására a mechanikus hajtásláncban hidrodinamikus nyomatékváltót és automata kapcsolású, 4–6 fokozatú, automata Power Shift, terhelés alatt kapcsolható mechanikus nyomatékváltókat alkalmaznak. A sebességváltó kimenőtengelyéről osztóművön keresztül jut el a hajtás a mellső és hátsó tengelyhez. Szállítási üzemmódban a mellső tengely hajtása automatikusan kikapcsol (6. kép).
A magajáró homlokrakodók energiaforrásai hagyományosan – a mindenkori környezetvédelmi előírásoknak megfelelően – belső égésű dízelmotorok. A beépített dízelmotorok teljesítménye– az emelési teljesítménytől és a hidraulika-rendszer hajtási teljesítményétől függően – széles sávban változik, 2,8–9,0 l hengerűrtartalom, 3, 4 és 6 hengeres konstrukciók mellett, 30–370 LE között. A motorok konstrukciós kivitele a hengerenkénti elektromos befecskendezésű Common Rail vízhűtéses dízelmotor.
A kisebb, a közepes és nagy emelőképességű magajáró homlokrakodóknál is – a károsanyag-kibocsátás csökkentésére – megjelentek a hibrid és elektromos hajtású változatok (7. kép).
A hibrid és elektromos hajtás terjedését nagymértékben segítette az akkumulátorgyártásban tapasztalható hatékony innováció. Ennek eredményeként a lítiumlemezes akkumulátorok kapacitása a kisebb emelőképességű gépeknél 14–18 kWh, a nagyobb gépeknél pedig meghaladhatja a 40 kWh-t. Ezek az értékek akár 8-9 üzemórai működést is biztosítanak. A kifejlesztett gyorstöltők miatt pedig optimális esetben 1-2 órai feltöltési idővel elvégezhető a töltés. A magajáró homlokrakodók ismertetett konstrukciói – a kis, közepes, nagy emelőképességű változatok – nagyon széles típusválasztékban szerepelnek a hazai forgalmazók piaci kínálatában. A hazai mezőgazdasági szakemberek így szinte valamennyi gyártó típusai közül választhatják ki az igényeiknek műszaki, technológiai és gazdaságossági szempontból leginkább megfelelő gépet.
Dr. Kelemen Zsolt, műszaki szakértő
