Rugózott kerékfelfüggesztés kialakítások

A mezőgazdasági traktorok közlekedési sebessége jelentősen megnövekedett. A traktort vezető ember utazási kényelmének elősegítése, valamint az összkerékhajtású traktorok vonóerő-kifejtésének javítása érdekében a rugózott kerékfelfüggesztések használata elterjedőben van.

A korszerű traktorok művelési és közlekedési sebessége az utóbbi időben jelentősen megnövekedett, és a traktorost egyre nagyobb vibrációs hatások érik. A traktort vezető ember utazási kényelmének javítása, valamint egészségének megóvása érdekében az őt érő káros vibrációt mérsékelni kell. A vibrációs hatások mérséklésére szolgál a vezetőülés, a vezetőfülke, az első tengely megfelelő rugózása, és újabban a függesztett munkagép lengésének csillapítása is. Az összkerékhajtású traktorok első kerekeinek rugózása elősegíti a traktor vonóerő-kifejtésének 5–7%-os növekedését is.

Ma már a legtöbb vezető márkájú, négykerékhajtású traktornál alapfelszereltségként vagy opciós igényként megtalálható az első tengely rugózott kerékfelfüggesztésének kialakítása. A változatos, igen sokszínű kerékfelfüggesztési módokat merevtengelyes és független kerékfelfüggesztések csoportjába szokás besorolni.

MÚLTBELI MEGOLDÁSOK

A múltban nemigen törődtek a gyártók azzal, hogy a munkavégzés közben milyen hatások érik a traktorost. A hátsókerékhajtású traktorok esetében az igen kezdetleges ülés rugózása mellett csak elvétve fordult elő az első merevtengelyes kerekek rugózásának megvalósítása. A hátsó hajtókerekek rugózására nem került sor, elsősorban az egyszerűbb és olcsóbb erőátvitel megvalósíthatósága miatt.

Az első merevtengelyes kerekek rugózásának kezdeti megvalósítására két alapvető megoldást használtak. Az egyik megoldásnál két kisméretű tekercsrugóval közvetlenül rugózták a középen elhelyezett hosszanti csap körül elforduló merevtengelyt (1. kép). A merevtengelyre érkező hosszanti erőhatásokat lengőkar vagy több lengőrudazat vette fel.

1. kép. Rock Island FA 18-35 (USA) traktor 1929-ből, 4 hengeres, 36,5 LE-ős kerozinüzemű motorral, maximális haladási sebesség 7,2 km/h (4,5 mph) (forrás: Classic Farm Tractors by Robert N. Pripps)

A másik, gyakoribb megoldásnál az első merevtengelyt keresztben elhelyezett lemezrugóval rugózták. A hosszirányú erőket a merevtengely közepén lévő csapágyazás és a lemezrugó adta át a traktor felépítményének (2. kép). A lemezrugó lapjai között, függőleges erő hatására, jelentős súrlódó erő ébred, ezért a lemezrugóköteg jó lengéscsillapító hatással rendelkezik.

2. kép. Hanomag R16A (német) traktor, gyártási év 1956, 2 hengeres, 16 LE, léghűtéses dízelmotorral (szerző felvétele)

Az összkerékhajtású traktorok elterjedésével, az 1950-es évek végétől több traktorgyártó vállalat épített kísérleti céllal rugózott elsőkerék-felfüggesztéseket. A továbbiakban példaképpen csak a szériagyártmányok közül ismertetünk jellegzetes megoldásokat.

JCB FASTRAC

Az angol JCB családi vállalat 1991ben vezette be a piacra a Fastrac elnevezésű gyors univerzális traktorcsalád első tagját. Az elmúlt 30 év alatt a Fastrac család dinamikusan változott, ma öt típust gyártanak 119 kW-tól (160 LE) 260 kW-ig (353 LE) terjedő motorteljesítménnyel, amellyel 80 km/h haladási sebesség érhető el. A traktorcsalád többgenerációs fejlesztése során sok minden korszerűsödött, de egy lényegében változatlan maradt, a négykerékhajtás és az összes független felfüggesztésű kerék rugózása (3. kép).

3. kép. JCB Fastrac 8000 traktorszéria rugózott független kerékfelfüggesztéssel (forrás: www.jcb.com)

Az alvázas felépítésű traktor kialakításánál a tervezők részben a haszonképjármű-technikából vettek át ötleteket (4. kép). Az erőteljes lengőkaron lévő elsőkerekek tekercsrugókkal, hidraulikus lengéscsillapítóval rugózottak. A vízszintes torziós rúd mellett a hosszirányú erőket két lengőkar és egy lengőrudazat veszi fel.

4. kép. JCB Fastrac 8000 traktor hátsó és első kerekeinek rugózás megoldása (forrás: www.jcb.com)

A hátsó kerekek tömör lengőkaron egy-egy hidropneumatikus (két hidrosztatikus akkumulátort tartalmazó) hengerekkel rugózottak. A traktor terhelésének függvényében a rugózás keménységét a kombinált hidroelektronikai egység szabályozza, amely az alváz automatikus vízszintes helyzetbe állítását is vezérli. A hosszirányú erőket két lengőkar és egy lengőrudazat veszi fel. A traktor kereszt irányú stabilitását a hátsó vízszintes torziós rúd segíti.

JOHN DEERE 8000 TRAKTORSZÉRIA

A hidropneumatikus független elsőkerék-rugózást elsőként a John Deere alkalmazta a 8000-es traktor szériánál 2001-ben (5. kép). A két lengőkaros (ILS) felfüggesztésnél a felső vezérlőkarok rövidebbek, mint az alsók, ezért be/ki rugózásnál változik a kerekek dőlésszöge.

5. kép. John Deere 8530 traktor hidropneumatikus független elsőkerékrugózással (forrás: www.deere.com)

A rugózást végző hidrosztatikus munkahengerek megdöntve helyezkednek el az alsó lengőkar és a traktor törzse között. A lengések csillapítását a hidropneumatikus akkumulátorok segítik. A rugózás keménységének és a be/ki rugózás mértékének (keresztirányú dőlés), valamint a traktor hosszirányú dőlésének szabályozása az elektronikusan vezérelt hidropneumatikus rendszerrel valósul meg (6. kép). Ehhez hasonló kerékrugózást valósítottak meg 2006-ban a Fendt Vario 936 típusú traktornál is. A változások időrendi sorrendjét szinte lehetetlen végigkövetni.

6. kép. John Deere 8530 traktor független kerékfelfüggesztése hidropneumatikus rugózással (forrás: www.deere.com)

JOHN DEERE 6R TRAKTOR SZÉRIA

A John Deere 6R traktorszériánál rugózott merevtengelyes (TLS) megoldást alkalmaznak (7. kép). Ez a kialakítás is nagymértékben javítja a traktoros vezetési kényelmét, növeli a vonóerő-kifejtést terepi, rakodási és szállítási műveletekben.

7. kép. John Deere 6R traktorszériánál alkalmazott rugózott merevtengelyes kerékfelfüggesztés (forrás: www.deere.com)

A továbbfejlesztett TLS három üzemmódban működhet:

– automatikus üzemmód: ami a legnagyobb kényelem és a legjobb vezethetőség elérését teszi lehetővé;

– maximum üzemmód: ami nagyon merev rugózást biztosít, így hasznos az olyan feladatoknál, mint a homlokrakodás;

– manuális mód: ami lehetővé teszi a kezelő számára a hasmagasság manuális folyamatos beállítását; csak lassú, 5 km/h alatti haladási sebesség esetén használható (a sebesség túllépésekor visszaáll az előző módra).

A tengely függőleges rugózását elektronikusan vezérelt két, kettős működésű hidraulikus munkahenger végzi. A keresztirányú elmozdulást meggátolja, és a vízszintes erőket felveszi a hosszirányban elhelyezett, csőszerű, végén perselyekkel ellátott lengőkar.

DANA, CARRARO, ZF KERÉKFELFÜGGESZTÉSEK

A traktorok és az önjáró mezőgazdasági munkagépek rugózott kerékfelfüggesztése iránti igény a közúti járművek erőátviteli rendszereit gyártó vállalatokat arra ösztönözte, hogy a mezőgazdaságot kiszolgálják a termékek gyártása mellett azok alkalmazásának fejlesztésében és adaptálásában.

Az amerikai DANA Holding Corporation teljesen optimalizált Spicer nevű első tengelyeket, hajtáslánc-rendszereket és egyedi termékeket szállít a mezőgazdasági erőgépekhez. A DANA készítette többek között a Fendt, a Massey Ferguson, a Valtra traktorokhoz a rugózott elsőkerék-felfüggesztéseket.

A DANA és a Fendt együttműködésével készült az új Spicer 980 rugózott első kerékfelfüggesztés, amely kb. 20 cm-es függőleges mozgással a kerekek stabil talajkapcsolatát és jó kapaszkodóképességét biztosítja egyenetlen terepen is (8. kép). Az új kialakítás a kezelő kényelmét, jobb kezelhetőséget, biztonságosabb közlekedést biztosit, különösen nagy közúti sebességnél. A Spicer 980 tengelyt úgy tervezték, hogy támogassa a Fendt saját gumiabroncs-felfújási rendszerét.

8. kép. DANA gyártmányú Spicer 980 rugózott független kerékfelfüggesztés (forrás: www.dana.com)

Az olasz CARRARO a másik meghatározó multinacionális vállalat, amely készít többek között a mezőgazdaság számára fogaskerekeket, sebességváltókat, hátsó erőátviteli hajtásokat, első merev és rugózott tengelyeket, de még komplett mezőgazdasági traktorokat is. A vállalat tevékenységi körére jellemző, hogy közel 28 traktorgyárnak beszállítója.

A Carraro készít 30–300 kW (40–400 LE) teljesítményű négykerékhajtású traktorokhoz első kormánymű meghajtótengelyeket, rugózott kivitelben is. A mezőgazdasági Transaxle sorozat kis teljesítményű traktoroktól, a közepes és nagy teljesítményű prémium traktorokig tartalmaz akár teljesen automatizált működés vezérlésű rugózott gyártmányokat. Az összes hidropneumatikus rugózott első független kerékfelfüggesztési modul fél-aktív funkcióval rendelkezik, amely elektronikusan vezérelhető és egyszerűen felcserélhető a merev tengelyekkel. Az új elektronikus vezérlésű felfüggesztési rendszer (Carraro szabadalom) (9. kép) tovább növeli a már meglévő választékot, és elősegíti a hagyományos tengelyekkel rendelkező traktoroknál a csere lehetőségét különösebb előkészítés nélkül.

9. kép. Carraro kerékfelfüggesztési megoldások a) független kerékfelfüggesztés; b) merevtengelyes kerékfelfüggesztés (forrás: www.carraro.com)

A német ZF Friedrichshafen AG globális nemzetközi vállalatként a szárazföldön, a tengeren, a levegőben helyváltoztatással kapcsolatos ipari tevékenységet folytat. A ZF mezőgazdasági gépek területén a működéstől, az alkalmazástípustól függően személyre szabott erőátviteli és hajtásláncmegoldásokat szállít traktorokhoz és kombájnokhoz. A termék kínálatban megtalálható a traktorokhoz illeszthető hidropneumatikus rugózott merevtengelyes és független kerékfelfüggesztésű első tengelyek választéka is (10. kép).

10. kép. ZF rugózott kerékfelfüggesztési termékek a) merevtengely; b) független kerékfelfüggesztés szerelvényei (forrás: www.zf.com)

CARRARO AGRICUBE TRAKTOROK

A Carraro vállalat az olasz Rovigo üzemében speciális traktorokat gyárt, de nemcsak a saját márkajelzése alatt, hanem több neves cég megbízására is (pl. John Deere, Massey Ferguson, Claas, Valtra). A híres Agricube Carraro traktorcsalád tagjai kiválóan alkalmasak szőlőültetvényekben, gyümölcsösökben, a mezőgazdasági gépi munkák elvégzésére, de önkormányzati feladatok ellátásához, parkok karbantartásához is jól használhatók. Ezek az összkerékhajtású kis traktorok három sebességváltó-típussal, öt motorteljesítmény-változatban, három nyomtávszélességgel, vezetőfülke nélküli és fülkés kivitellel stb. készülnek.

A Carraro Agricube Frutteto négykerékhajtású traktor család opcionálisan hidropneumetikus rugózású merevtengelyes első kerékfelfüggesztéssel rendelkezik.

A rugózott merev első tengely elhelyezését a 11. kép szemlélteti. A merev tengelyre ható hosszirányú erőhatásokat felveszi a motor alatt elhelyezett hosszanti, vályú szerűen kialakított végén perselyezett, erőteljes lengőrudazat. A rugózást a két hidraulikus munkahengerrel rendelkező elektronikusan vezérelt hidropneumatikus rendszer végzi. A rugózási módok lehetnek:

– automatikus mód: 2 km/h-nál nagyobb haladási sebesség esetén, ekkor a tengely a munkahenger dugattyú löketének közepéhez képest kb. +/- 40 mm-t mozdulhat el;

– rögzített mód: nagyon kemény rugózás (nincs rugózás), de 25 km/h-nál kisebb sebesség esetén önműködően automatikus módba kapcsol;

– manuális mód: kézzel vezérelhető a magasságállítás; a löket 0–100% között, 5 km/h sebesség felett önműködően automatikus módra vált.

A rugózott első tengely V/VL/F változatoknál és csak vezetőfülkés kivitelű traktoroknál érhető el.

11. kép. Carraro Frutteto F115 traktor rugózott első merevtengely (forrás: carraro.com)

MASSEY FERGUSON 3700 AL TRAKTOR

A Massey Fergusson MF3700 AL típusát a Carraro gyártja a rovigo-i üzemében, alatta Carraro mellső híd és váltóhíd található. A Massey Ferguson a nagy teljesítményű traktorok után a 75–95 LE teljesítménytartományba tartozó, MF 3700 AL új traktorszéria típusait is opcióként első kerék rugózással látja el (12. kép).

12. kép. Massey Ferguson 3709 AL traktor rugózott független kerékfelfüggesztése (forrás: masseyferguson.com)

A független kerék-felfüggesztésű első kerekek elektronikus vezérlésű hidropneumatikus rugózással vannak el látva. A felfüggesztő szerkezet egy központi csap körül elfordulhat. A két kereszt-lengőkarral rendelkező kerékfelfüggesztés három rugózási móddal működtethető:

– automatikus mód: a rugózott kerékfelfüggesztések a lengőkarokkal automatikus vezérléssel szabadon elmozdulhatnak;

– manuális mód: a középhelyzettől +/- 45 mm-rel beállíthatja a traktoros a hasmagasságot (ez pl. a szerszámok felszerelésénél hasznos);

– rögzített mód: legalacsonyabb hasmagasságban, rugózás nélküli merev kerékfelfüggesztés, de a tengelyszerkezet a központi csap körül szabadon mozoghat.

A rugózott, független kerékfelfüggesztésű első híd egyszerűen integrálható a traktorba, és kompatibilis a korábbi rugózatlan függesztőművel, első kardántengellyel, valamint az elfordítható sárvédőkkel is.

VALTRA N TRAKTORSZÉRIA

A haszongépjárműveknél régóta használnak légrugózást, a traktortechnikában elsők között húsz évvel ezelőtt, a Valtra alkalmazott „AIRES” légrugós első kerékfelfüggesztést. A legújabb N sorozatú, négykerékhajtású traktorokhoz (a T sorozat után) opcióként kérhető az AIRES légrugózású merevtengelyes első híd (13. kép).

13. kép. Valtra N traktor AIRES légrugózású kerékfelfüggesztése (forrás: valtra.com)

A gyártó szerint az elektronikus vezérlésű légrugózás, a kiegészítő lengéscsillapítókkal együtt gyorsabb reagálást és jobb lengéscsillapítást kínál, mint a hidropneumatikus megoldás. A gyors tengelymozgások esetén, nagy haladási sebességnél, rögös talajon, valamint homlokrakodó alkalmazásánál légrugózással jobb vezetési kényelem és nagyobb vonóerő vagy fékerő érhető el, mint a korábbi rugózási megoldásoknál.

Dr. Varga Vilmos
ny. egyetemi docens