Atsakymus, kur link juda traktoriaus vektorius, įmanoma rasti sunkiai prieinamose dizaino studijose. Tačiau labai pasistengus, galima aptikti, kad atsakymai į ateities klausimus glūdi praeityje naudotuose novatoriškuose sprendimuose.

Daugiaašiai traktoriai

Pastarojo meto parodose „Agritechnica“ daugiausia lankytojų žvilgsnių prikausto neeilinės mašinos – didelės galios daugiaašiai traktoriai. 2007 m. tokiu traukos objektu tapo koncepcinis triašis Fendt TriSix Vario, praėjusiais metais – koncepcinis modulinis keturių ašių traktorius Deutz-Fahr AgroXXL, kurio priekinė dalis pasukama galinės dalies atžvilgiu.

Šiandien šiuos traktorius galima vertinti skeptiškai ir kontraversiškai. Bet specialistai šiuo klausimu nėra tokie kategoriški. Didėjant technologinių procesų žemės ūkyje integracijai, jų automatizavimo spartai, didesnio kaip 400 AG pajėgumo traktorių poreikis taip pat augs. Štai čia ir glūdi klausimo esmė. Kokią koncepciją pasirinkti?

Tikėtina, kad gamintojai išnaudos visus galimus sprendimo kelius (žr. schemą 75 psl.). Tačiau Europoje, ypač centrinėje ir rytinėje jos dalyje, be vikšrinių traktorių atras nišą ratinio traktoriaus alternatyva, turinti panašius efektyviuosius traukos parametrus.

Unikalus Fendt TriSix Vario, kurio keli prototipai toliau intensyviai bandomi, galbūt bus gaminamas ir masiškai. Tačiau konstrukciniai sprendimai bus naudojami visai kitokie negu yra šešiaračiame modelyje.

Dabartinė Fendt TriSix Vario konstrukcija gana sudėtinga. Trims varantiesiems tiltams, iš kurių vienas (vidurinysis) transportinėje padėtyje pakeliamas, sukamasis judesys perduodamas per dvi bepakopes pavarų dėžes Fendt Vario ML260. Ši pavarų dėžė montuojama ir Fendt 900 VarioTMS, Massey Ferguson 8600 ir S serijos Valtra traktoriuose. Dėl gana nemažo gabaritinio ilgio (7,61 m) priekiniai ir galiniai traktoriaus ratai vairuojamieji.

Fendt traktoriuje sumontuotas 6 cl., 12,4 l darbo tūrio, 397 kW/540 AG (didžiausias sukimo momentas – 2 500 Nm) pajėgumo turbodyzelinis MAN D2676 variklis, atitinkantis pereinamuosius Etapo IIIB/Tier 4 emisijų reikalavimus. Variklyje sumontuota didelio slėgio akumuliatorinė Bosch degalų įpurškimo sistema common rail, įrengtos dviejų pakopų turbokompresorinio pripūtimo su tarpinio oro aušinimo ir išmetamųjų dujų recirkuliacijos EGR sistemos.

Kodėl pasirinkta triašė 6WD koncepcija? Pirmiausia todėl, kad dviašiais, įprastinės, ne modulinės konstrukcijos (kokie yra, pavyzdžiui, Challenger MT900C, John Deere 9030, Case IH Steiger/New Holland T9000, K-701/744, T-150K) traktoriais ganėtinai sunku realizuoti 300 AG ir didesnį pajėgumą. Traktoriai vikšriniais varytuvais (net ir Case IH Quadtrac, nekalbant apie Challenger MT700C/800C ar John Deere 8RT/9030T) efektyvesni traukos galios požiūriu, tačiau jie mažiau universalūs. Kompromisinis sprendimas – minėtieji modulinės konstrukcijos traktoriai, tačiau pastarųjų didžiausia bėda – per didelis gabaritinis plotis.

Triašė 6WD koncepcija yra visiškai logiškas konstruktorių sprendimas, juolab kad triašiai traktoriai bandyti ir anksčiau, net gaminti mažomis serijomis. Šią sritį praėjusio šimtmečio septintojo dešimtmečio pabaigoje tyrinėjo Suomijos kompanija „Valmet“ (dabar „Valtra“), vėliau „Bühler“ iš JAV, Čekijos „Tatra“. Beje, įmonės „Fendt“ inžinieriai neoficialiuose pokalbiuose yra prasitarę, kad 6WD koncepcija lyginamuosiuose traukos jėgos bandymuose mažai kuo nusileidžia vikšriniam traktoriui. Tuo tarpu Fendt TriSix Vario su 650/65R38 dydžio ratais plotis tik 2,75 m.

Gamybai paruoštas Fendt TriSix Vario neabejotinai perims keletą kariniuose transporteriuose naudojamų technologijų, pirmiausia, nepriklausomą hidropneumatinę visų ratų pakabą su galimybe reguliuoti prošvaisą (tai jau įdiegta eksperimentiniame modelyje), slėgio padangose kontrolės sistemą (neatsitiktinai nuo kitų metų visuose Fendt 900 VarioTMS serijos traktoriuose bus galima papildomai užsisakyti integruotą slėgio padangose kontrolės sistemą). Taip pat stabdžių antiblokavimo sistemą ABS (nes didžiausias traktoriaus greitis 65 km/val.). Galima daryti prielaidą, kad vietoje dviejų bepakopių pavarų dėžių gamintojas gali ryžtis naudoti nuoseklaus jungimo hibridinę (dyzelinę-elektrinę) pavarą.

Nepriklausoma visų ratų pakaba užtikrintų patikimą kiekvieno iš jų sukibimą su atraminiu paviršiumi. Jei būtų įrengta dyzelinė-elektrinė pavara, atsirastų galimybė kiekvienam ratui perduoti tokį sukimo momento dydį, kurį jis gali realizuoti neperžengdamas leistinos buksavimo ribos (12–15 proc.). Įdiegus vadinamąją torque vectoring koncepciją, traktorius išvystytų pastovią didžiausią traukos jėgą.

Pernai parodoje „Agritechnica“ pademonstruoto Deutz-Fahr AgroXXL koncepcija kitokia negu Fendt TriSix Vario. Tai modulinės konstrukcijos keturių ašių 8WD traktorius. Kaip ir bet kuris modulinės konstrukcijos traktorius, AgroXXL priekinė ir galinė sekcija turi du laisvės laipsnius, t. y. jos gali pasisukti ne tik horizontalia, bet ir vertikalia kryptimis.

Sekcijų pasisukimas 40° kampu viena kitos atžvilgiu užtikrina, kad išorinių ratų posūkio spindulys neviršija 8,75 m, o vidinių – tik 5,50 m. AgroXXL gabaritinis plotis yra analogiškas įprastiniam ratiniam traktoriui – 2,85 metro.

Sekcijų su 1+2 arba 2+2 ašių išdėstymo koncepcija gana sėkmingai įdiegta statybinėse ir karinėse mašinose. Kaip ir Deutz-Fahr AgroXXL, jose galinė dviašė sekcija apkraunama specialiai sumontuotu įrenginiu ar krovinių platforma. AgroXXL gale taip pat numatyta ne traktoriams įprasta trijų taškų pakabinimo sistema su GTV, o balnas, prie kurio galima būtų tvirtinti specialų įrenginį: prikabinamos sėjamosios sėkladėžę, trąšų bunkerį, purkštuvo rezervuarą, srutvežį, puspriekabę. Ši sekcija apskaičiuota 12,5 t apkrovai.

Traktoriaus priekyje įrengtas V8 formos 15,9 l darbo tūrio Deutz TCD 2015 V08 variklis, generuojantis įspūdingą pajėgumą – 600 AG ir 2 800 Nm sukimo momentą 1 300–1 500 min.-1 sūkių diapazone. Įspūdingų gabaritų statybinėse mašinose, geležinkelio transporte naudojamame variklyje įrengta didelio įpurškimo slėgio Deutz PLN maitinimo sistema siurblys-vamzdelis-purkštuvas. Beje, dirbti su itin plačiais agregatais numatyta AgroSky automatinio vairavimo sistema.

Sukamasis judesys iš variklio į transmisiją perduodamas per dinaminę (FPS) 18/6 pavarų dėžę. Joje įrengta Kick-Shift funkcija, leidžianti staigiai nuspaudus akceleratoriaus pedalą ne nuosekliai perjungti aukštesnes pavaras, o iškart įjungti optimaliausią. Taip traktorius greičiau įsibėgėja iki didžiausio 40 km/val. greičio.

Siekiant sumažinti mechaninius nuostolius transmisijoje Deutz-Fahr AgroXXL galinė sekcija transporto darbuose atjungiama. Taigi traktorių varo tik pirmosios sekcijos ratai. Visi keturi tiltai yra nedalomo tipo su priverstinai blokuojamais tarp-ratiniais diferencialais.

Visose keturiose ašyse įrengti daugiadiskiai šlapiojo tipo stabdžiai.

Traktoriuje sumontuota hidraulinė sistema – įprasta didelės (>200 AG) galios traktoriams. Ji yra uždaro centro, jautri apkrovai (CCLS) su 170 l/min. našumo ašiniu-stūmokliniu kintamo debito siurbliu. Traktoriaus gale įrengtos 6 poros hidraulinių jungčių.

32 t bendrosios (konstrukcinė masė 19,5 t) masės traktorius traukos savybėmis ir slėgio į dirvos paviršių reikšme artimas vikšriniam traktoriui.

Prisiminti iš naujo

Skaitytojai, kurie įdėmiai skaitė apžvalgas („Mano ūkis“ 2009 m. Nr. 11 ir 12), galėjo prieiti išvadą: perspektyvoje traktoriuose, taip pat ir kitoje savaeigėje žemės ūkio technikoje, bus diegiamos hibridinės technologijos. Hibridiniai ir dyzeliniai-elektriniai traktoriai jau gaminami serijiniu būdu (DET-250/250 M, John Deere 7430/7530 E Premium). Kai kurios technologijos yra vos per žingsnį nuo masinės gamybos (pvz., Deutz AG-Weyhausen, ZF Terra+).

Kalbant apie hibridinius ir dyzelinius-elektrinius traktorius, pravartu prisiminti šių technologijų pranašą – sovietinį pramoninės paskirties, didelės galios traktorių DET-250/250 M.

Pirmasis pasaulyje dyzelinis-elektrinis (nemaišykite šios pavaros su Full Hybrid tipo sinergetine hibridine pavara, kada vienu metu ratus gali sukti vidaus degimo ir elektros varikliai) traktorius dienos šviesą išvydo 1956 metais.

Čeliabinsko traktorių gamyklos (ČTZ) konstruktoriai dyzelinę-elektrinę koncepciją pasirinko neatsitiktinai. Dirbant su buldozeriu traktoriaus traukos jėga kinta cikliškai (palyginimui, ariant ji yra pastovesnė). Mechaninė transmisija negali užtikrinti tolygiai kintamo perdavimo skaičiaus, taigi ir, priklausomai nuo apkrovos, tolygiai keisti ratams perduodamo sukimo momento dydžio. Traktoriuose su mechanine transmisija padidėjusį pasipriešinimą traukai padeda įveikti variklio sukimo momento atsarga, t. y. jo elastingumas.

Variklio sukimo momento atsarga, šiuolaikiniuose traktoriuose siekianti 40–50 proc., vis tiek nepakankama, nes pasipriešinimas traukai kinta 60 proc. ir daugiau. Taigi, tolesnis sukimo momento keitimas patikimas transmisijai, t.  y. tolesnei variklio sukimo momento transformacijai. Siekiant, kad variklis dėl perkrovos neužgestų, sukimo momento atsarga paliekama sąmoningai – dirbama nepilna apkrova. Padidėjus apkrovai ir sumažėjus variklio sūkiams, jis dirba didesnio sukimo momento diapazone, todėl net ir neperjungus pavaros užtikrinama didesnė traukos jėga.

Esant mechaninei arba hidromechaninei pavarų dėžei, variklio galia išnaudojama nevisiškai. Tai neefektyvu, nes mažesnis variklio apkrovos koeficientas reiškia didesnes degalų sąnaudas. Papildomas pavarų skaičius, jei jos perjungiamos mechaniškai, problemos neišsprendžia: perjungiant pavarą eigoje, kai didelis pasipriešinimas traukai, traktorius tiesiog sustoja. Geresnė situacija yra naudojant hidromechaninę pavarų dėžę, tačiau pavarų perjungimas eigoje šiuo atveju tiesiogiai veikia daugiadiskių šlapiojo tipo sankabų ilgaamžiškumą.

Bepakopis greičio reguliavimas varikliui leidžia dirbti nusistovėjusiu arba artimu jam režimu.

Traktoriaus DET-250 unikalumą lėmė konstrukciniai sprendimai, kai kurie iš jų „pasiskolinti“ iš karinio ir pramoninio komplekso.

Į DET-250 buvo montuojamas 290 AG pajėgumo dyzelinis V12 variklis V-30V. Jo korpusas pagamintas iš lengvo aliuminio lydinio, kiekviename cilindre įrengta po 4 vožtuvus, įprastinė aušinimo sistema pakeista į ežektorinę (traktoriuje nėra nei radiatoriaus, nei ventiliatoriaus – šilumą specialiais abejuose šonuose įtaisytais ežektoriais nutekina išmetamosios dujos). Tepimo sistema su sausuoju karteriu.

Toks neįprastas variklis pasirinktas todėl, kad Sovietų Sąjungoje nebuvo kito, galinčio generuoti 250 AG pajėgumą. Tačiau įdomiausia traktoriuje – jo transmisija. Sukimo momentas iš variklio per apsauginę daugiadiskę movą tiesiogiai perduodamas GTV reduktoriui.

Nuolatinės srovės starterį-generatorių per greitinančiąją pavarą ir minėtąją apsauginę daugiadiskę movą suka dyzelinis variklis. Pastarasis mechaninę energiją verčia elektros energija ir tiekia ją elektros varikliui, kuris tiesiogiai sujungtas su centrine pavara. Taigi tarp variklio ir traktoriaus varančiųjų žvaigždučių mechaninio ryšio nėra. Daugiadiskė mova yra pastoviai įjungto tipo, todėl variklis nuo starterio-generatoriaus ir GTV reduktoriaus neatjungiamas nei šiam veikiant, nei jį užgesinus.

Nuolatinės srovės elektrinės mašinos patogios dėl paprasto valdymo, tačiau jos jautresnės oro užterštumui, jo drėgniui. Neatsitiktinai dėl nepakankamos vairuotojų kvalifikacijos ir prastos priežiūros traktoriaus DET-250 eksploatacijos laikas neviršydavo 5 metų.

Elektromechaninė traktoriaus transmisija leidžia varikliui dirbti nusistovėjusiu, pastovios galios režimu, kartu apsaugodama jį nuo perkrovų. Elektros variklio srovės stiprumas priklauso nuo pasipriešinimo traukai dydžio (apkrovos). Didėjant apkrovai, srovės stiprumas didėja.

Variklis paleidžiamas starteriu-generatoriumi, kuris energiją gauna iš akumuliatorių baterijos. Papildomai variklį galima paleisti suspaustu oru.

Teoriškai 250 AG pajėgumo DET-250 traktorius galėjo pakeisti tris 100 AG pajėgumo S-100 (T-100/M) markės traktorius. Tačiau praktiniai bandymai parodė, kad DET-250 našumas dar didesnis – jis net 377 proc. viršydavo S-80 našumą.

Kodėl pasirinkta elektromechaninė transmisija? Pradėjus kurti itin našų pramoninės paskirties traktorių, paaiškėjo, kad konstrukcinės bazės jam konstruoti paprasčiausiai nebuvo. Nebuvo net nuo ko nusižiūrėti (kaip įprasta tiems laikams – nuo amerikiečių).

Reikiamos galios liaudies ūkiui skirto variklio taip pat nebuvo. Tad teko panaudoti tankuose, karjeriniuose savivarčiuose (MAZ-525/530) naudojamą variklį V-2, tačiau jo resursinis išdirbis siekė daugiausia 500 mval. Ką daryti?

Pasirodo, būta pavyzdžių, kada V-2 variklis, įrengtas stacionariai, išdirbdavo iki 10 tūkst. mval. Būtina sąlyga – pastovus darbo režimas. Vienintelis būdas, kaip šį režimą galima užtikrinti pramoninės paskirties traktoriuje, įrengti elektromechaninę bepakopę transmisiją, kuri ir leistų šiam varikliui dirbti pastoviu sūkių dažniu ir apkrova. Kitaip tariant, variklį su transmisija reikėjo sujungti ne standžiai, o per hidraulinę movą (hidraulinę sankabą). Tačiau pastarosios dar nebuvo patikimos. Kitas būdas – panaudoti elektromechaninę transmisiją.

Beje, šiame traktoriuje panaudotas ir pirmosios daugiafunkcinės valdymo svirties prototipas. Viena svirtimi vairuotojas galėjo keisti vieną iš dviejų pavarų, atlikti posūkį ir įjungti stabdymo varikliu režimą.

DET-250/250M ir šiuolaikinė jo modifikacija DET-320 iki pat šių dienų buvo vieninteliai dyzeliniai-elektriniai traktoriai pasaulyje. Šiuo metu panašios konstrukcijos traktorių yra pristačiusi vikšrinių traktorių gamintoja „Caterpillar“ (modelis D7E).

Gamintojai, projektuodami dyzelinius-elektrinius traktorius, siekdami užtikrinti didesnį mašinų patikimumą, vis dažniau mini kintamos srovės elektrines mašinas. Konstrukciškai jos paprastesnės, nereikalauja didelio hermetiškumo. Tačiau elektromechaninės transmisijos valdymas tampa sudėtingesnis.

Lietuvoje DET-250 traktorių taip pat būta, tačiau vienetai, ne daugiau kaip trys.