Centrinės slėgio padangose reguliavimo sistemos nėra naujiena pramonėje. Nuo šeštojo praėjusio šimtmečio dešimtmečio jos plačiai taikomos karinėse mašinose – sunkvežimiuose ir jų bazėje sukonstruotuose šarvuočiuose, vilkikuose. Žemės ūkyje panašios sistemos taip pat ne atradimas. Vis dėlto, nors naudojamos keletą dešimtmečių, masiškesnį tokių sistemų naudojimą gali lemti prieš keletą metų pristatyta nauja didelės galios traktorių klasė.

Sąlygos ir aplinkybės

Paprasti ir nebrangūs būdai nebūtinai yra teisingi ir efektyvūs. Pavyzdžiui, pagerinti traktoriaus traukos savybes, didinant jo variklio galią. Daugeliu atveju ši procedūra yra nelegali ir žalinga traukos mašinai. Griebiantis šios priemonės neįvertinama, kad traktoriaus traukos savybės priklauso ne tiek nuo variklio efektyviosios galios dydžio, kiek nuo efektyvaus jos panaudojimo: kaip taisyklingai subalastuotas traktorius, ar optimalus apkrovos balansas priekiniam ir galiniam varančiajam tiltui ir galiausiai – varytuvų charakteristikų. Oro slėgį padangose, kaip ir varančiųjų tiltų apkrovas, operatorius turi parinkti atsižvelgdamas į konkrečias darbo sąlygas. Taigi svarbi ne paties variklio galia, o kokia jos dalis atlieka naudingą darbą, t. y. paverčiama traukos galia.

Technologinę operaciją atlikti galima, jei traktoriaus traukos galia viršija agregato pasipriešinimo traukai jėgą. Kiek didesnė – priklauso nuo darbo sąlygų. Dirbant klampiose, šlapiose dirvose, traukos galia turi būti dar didesnė nei tą pačią operaciją atliekant sausoje dirvoje. Kuo dirvos tankis didesnis, tuo mažesnis jos pasipriešinimas riedėjimui ir atitinkamai reikia mažesnės traukos galios tai pačiai technologinei operacijai atlikti. Geriausias praktinis pavyzdys – darbas su 6 korpusų pakabinamu apverčiamuoju plūgu: normaliomis sąlygomis jis gali būti agreguojamas su tinkamai subalastuotu vidutinės galios traktoriumi, tačiau dirbant šlapioje dirvoje, kai varytuvų buksavimas didelis, būtina didelės galios traukos mašina.

Siekiant padidinti traukos charakteristikas puriose ir šlapiose dirvose ir kartu sumažinti dirvos suslėgimą, didinamas varytuvų atraminio paviršiaus plotas: sumažinamas oro slėgis padangose, priekyje ir gale naudojami dvejinimui skirti ratai (naudojant pastaruosius dar padidinamas traktoriaus skersinis stabilumas, o tai naudinga dirbant šlaituose) arba priimamas strateginis sprendimas – ratinė traukos mašina keičiama vikšrine. Klampiose ir šlapiose dirvose traktoriai su sudvejintais ratais išvysto iki 15 proc. didesnę traukos jėgą, palyginti su tiek pat buksuojančiais ir tokią pat vertikalią ratų apkrovą turinčiais traktoriais be sudvejintų ratų.

Praktiniai bandymai patvirtinta, kad didžiausia traukos jėga išvystoma, kai varančiųjų ratų buksavimas didesnis kaip 45 proc., tačiau mažiausios degalų sąnaudos kietoje, nesupurentoje dirvoje gaunamos, kai ratų buksavimas 15 proc. Praktikoje naudojamas kitas dydis: traktorius yra apkrautas tinkamai, jei ratų buksavimas yra apie 10–12 procentų.

Be privalumų, padangų dvejinimas turi ir trūkumų. Traktoriai su sudvejintomis padangomis mažiau manevringi, negali atlikti staigių posūkių galulaukėse, labiau apkraunama vairavimo sistema, kurios siurblio-dozatoriaus parametrai apskaičiuoti didžiausioms standartinėms padangoms. Vietos stoka priekinėje liemens dalyje ir kai kuriose konstrukcijose numatytas gana didelis priekinių ratų išvirtimas taip pat riboja priekinių sudvejintų ratų naudojimą.

Mažinant slėgį padangose, kaip ir naudojant sudvejintus ratus, padidinamas aktyvių, dirvoje esančių dirvakibių skaičius, nuo kurių skaičiaus, formos ir aktyvaus paviršiaus ploto (aukščio) priklauso traktoriaus išvystoma traukos galia. Prieš dešimtmetį Aleksandro Stulginskio universitete praktiniais tyrimais nustatyta, kad dirvakibiams nudilus 85–90 proc., varančiųjų ratų buksavimas padidėja 8–19 procentų.

Žemės ūkio paskirties padangos konstruojamos taip, kad jų dirvakibių plotas sudarytų iki 35 proc. viso atraminio paviršiaus ploto. Dirvakibių kontaktas su dirva, sumažinus oro slėgį padangoje, yra geresnis, nes ji geriau kopijuoja dirvos nelygumus kartu palikdama mažesnio gylio vėžes. Pavyzdžiui, galinėje vidutinės galios traktoriaus 650/65R42 dydžio padangoje oro slėgiui esant 1,4 bar, kontakto plote yra keturi dirvakibiai. Slėgį sumažinus iki 0,8 bar, aktyvių dirvakibių skaičius padidėja iki šešių.

Aukštesni dirvakibiai klampiose, šlapiose dirvose leidžia išvystyti didesnę traukos jėgą. Tačiau sunkiose ir kietose dirvose aukštesni dirvakibiai sparčiau dyla, išvystydami mažesnę traukos jėgą. Važiuojant asfaltu, jie kelia didesnį triukšmą ir taip pat intensyviau dyla.

Ne kartą pabrėžta – mažesnis oro slėgis padangose mažina varytuvų buksavimą, todėl lyginamajai traukos galiai gauti sunaudojama mažiau degalų. Šios strategijos pagrindiniai privalumai du: didesnė darbų sparta (našumas) ir mažesnės energijos išteklių sąnaudos. Pavyzdžiui, dėl didesnio oro slėgio padangose, kuris paprastai naudojamas transporto darbams, pagrindiniuose darbuose netenkama iki 15 proc. traukos galios. Vaizdžiai tariant, sezono metu neefektyviai „sudeginamas“ ne vienas šimtas litrų dyzelino.

Kaip išvengti tokių nuostolių? Pirmiausia – tinkamas ūkio traktorių agregavimas. Antra, konkrečias darbo sąlygas atitinkantis balastavimas, t. y. varytuvų apkrova. Balastiniai svoriai priekyje, ant liemens (modulinės konstrukcijos ir vadinamuosiuose sisteminiuose traktoriuose), ant galinių ratų ar specialios balastinės plokštės ant galinio keltuvo kainuoja brangiai, tačiau jų įtaka darbo efektyvumui didelė. Nereikia pamiršti hidraulinio galinių ratų apkrautuvo, kuris leidžia jiems perkelti dalį agregato masės.

Trečia priemonė – varytuvai: matmenys, būklė, oro slėgis juose. Įsigijus naudotą traktorių, būtina patikrinti, ar sumontuotų ratų matmenys atitinka gamintojo rekomendacijas. Neleistinas slėgio padangose netolygumas daro didelę žalą traktoriaus galios perdavai. Įjungus priekinį varantįjį tiltą dėl skersmenų nesuderinamumo pasikeičia varytuvų paskubos koeficientas. Atsirandanti parazitinė galios cirkuliacija yra ne tik žalinga, bet ir pavojinga: papildomai apkraunama ir laužoma transmisija, didėja padangų dilimas (dažniausiai priekinių), degalų sąnaudos, ypač kai dėl per mažo slėgio slysta (yra stumiami galinių) priekiniai ratai, o galiniai dėl to buksuoja. Dirbant lauke, traktorius neišvysto reikiamos traukos galios, nes dalis energijos sunaudojama atsiliekantiems ratams stumti arba traukti. Važiuojant keliu, laužoma transmisija ir dar sparčiau dyla padangos.

Traktorių intensyviai naudojant traukos darbams, tikslinga sumontuoti žemo slėgio grupės padangas, žymimas indeksais IF arba VF – jos leidžia slėgį reguliuoti plačiame diapazone (nuo 0,6 iki 2,0 bar), taip pat užtikrina didelį apkrovos indeksą.

Traukos darbuose rekomenduojama mažiausia leistina slėgio reikšmė, t. y. reikia orientuotis į mažiausią poveikį dirvai. Transporto darbuose slėgis padangose didinamas iki maksimalaus leistino. Mažesnis slėgis padangose transporto metu žalingas ne tik varytuvams, bet ir pačiam traktoriui, nes labiau apkraunama transmisija, ypač galinės pavaros, vairavimo sistema.

Pastaruoju metu „Michelin“ ir „Trelleborg“ didelės galios traktoriams siūlo dar elastingesnes padangas. Veikiamos traktoriaus svorio jėgos padangos geriau deformuojasi, naudingai padidindamos kontakto su dirva plotą. Dėl to dar labiau sumažėja lyginamasis slėgis į dirvos paviršių, traktorius mažiau buksuoja (klimpsta) ir traukos savybėmis tampa konkurencingas vikšrinei mašinai.

Sudarant traktorių ir agregatų derinius, reikia atsižvelgti į tai, kad kuo didesnis agregato pasipriešinimas traukai, tuo didesnės masės, t. y. aukštesnės galios klasės, traktorius yra reikalingas. Pasitaiko, kad, renkantis traukos mašiną pagal gamintojo nurodytą galios poreikį, reikalavimus atitinka dviejų skirtingų traukos klasių traktoriai. Pavyzdžiui, aukštesniojo pogrupio vidutinės galios traukos mašina ir kompaktinis didelės galios traktorius. Skirtingų klasių traktorių bendrosios masės skirtumas gali būti 2,0–6,0 t, kuris yra ženklus traukos darbuose. Kuo didesnė traktoriaus masė, didesnis varytuvų atraminis paviršius ir sausesnė dirva, tuo didesnę traukos jėgą išvysto traktorius.

Priemonės ir jų konstrukcija

Centrines slėgio padangose reguliavimo sistemas galima įrengti visuose traktoriuose. Pagal įrengimo pobūdį jos gali būti dviejų tipų: išorinės ir integruotosios.

Pirmosios – populiariausios, papildančios bet kurią pneumatinę stabdžių sistemą. Jos gali būti įrengtos bet kuriuo traktoriaus naudojimo periodu. Brangiausios yra integruotos į traktoriaus konstrukciją sistemos. Didesnę tokių sistemų kainą lemia pakeisti pagrindiniai suslėgto oro sistemos komponentai. Integruotosios sistemos įrengiamos išimtinai traktoriaus gamybos metu. Tokią sistemą nuo 2013 metų siūlo žinomas varančiųjų tiltų gamintojas „Dana Spicer“, kiek vėliau panašią pristatė dar vienas transmisijų gamintojas ZF.

„Dana Spicer“ centrinės slėgio padangose kontrolės sistemos CTIS (angl. Central Tire Inflation System) konstravimas ir bandymai truko ilgiau kaip dešimtmetį. CTIS sistemoje, palyginti su standartine traktoriaus pneumatine sistema, sumontuotas didesnio našumo oro kompresorius (didelės galios traktoriuje padidinti slėgį 0,8 bar nuo 1,2 iki 2,0 bar visose keturiose padangose užtrunka ne ilgiau kaip 10 min.), oro džiovintuvas (per didelis oro drėgnis daro įtaką pneumatinės sistemos veikimo patikimumui ir ilgaamžiškumui), atitinkamo tūrio suslėgto oro resiveris, skirstytuvas priekinių ir galinių ratų oro srautui valdyti bei atskiras elektroninis valdymo blokas.

Pirmieji ir kol kas vieninteliai traktoriai, kurie nuo 2013 m. galimi su integruotąja slėgio padangose reguliavimo sistema VarioGrip, yra didelės galios Fendt 800/900 Vario. Nuo 2015 m. ši sistema montuojama ir į galingiausius tradicinės konstrukcijos traktorius Fendt 1000 Vario. Lietuvoje pirmasis traktorius su VarioGrip sistema pradėtas eksploatuoti 2014 m. Juo tapo Fendt 828 Vario S4 modelis.

Viena didžiausių išorinių slėgio reguliavimo sistemų tiekėjų žemės ūkio mašinoms yra Vokietijos kompanija PTG (pastarosios įranga montuojama į didelės galios Claas Xerion traktorius). Ji, kaip ir kitos panašią įrangą siūlančios firmos, gamina dvilaides sistemas, t. y. kiekvienos padangos ventilis sujungtas su dvilinijiniu vožtuvu, kuriame viena, didesnio skersmens, linija yra tiekimo, kita, mažesnio skersmens – valdymo. Ventilis su prie stebulės laisvai pritvirtintu skirstytuvu gali būti įrengtas rato išorėje arba vidinėje dalyje. Pastarasis tvirtinimas saugesnis, nes išvengiama prie purvasaugių tvirtinamų, todėl lengviau pažeidžiamų oro tiekimo ir valdymo linijų.

Dvilaidėse sistemose slėgis tiekimo linijose yra tik reguliuojant ar tikrinant slėgį padangose. Išorinėse ir integruotose sistemose įrengiamas specialus pneumatinis vožtuvas, atskiriantis stabdžių ir slėgio reguliavimo padangose linijas į atskirus kontūrus.

Sistemos praktiškumas labai priklauso nuo operatyvumo, t. y. kaip greitai galima padidinti oro slėgį padangose. Dėl šios priežasties integruotose sistemose skysčiu aušinamas (kompresoriaus aušinimo sistema sujungta su variklio aušinimo sistema) oro kompresorius, kurio našumas Fendt 800/900 Vario traktoriuose siekia 800 l/min.

Ratų stebulėse laisvai pritvirtinti skirstytuvai su radialiniais oro tiekimo kanalais bei specialiais ventiliais. Pastarieji kartu su tiekimo ir valdymo linijomis įrengti ratlankio išorėje ir nuo pažeidimų apsaugoti specialiais gaubteliais.

VarioGrip suslėgto oro sistema taip pat dvilaidė, su tiekimo ir valdymo linijomis. Valdymo linija atidaromas ir uždaromas ventilio vožtuvas, o tiekimo linija į padangą tiekiamas suslėgtas oras arba jis iš jos išleidžiamas. Kad būtų mažesni galios nuostoliai sistemoje, slėgis tiekimo linijose yra tik reguliuojant ar tikrinant slėgį padangose.

Slėgio padangose reguliavimas atliekamas per Fendt Vario terminalą. Galima nustatyti skirtingas slėgio reikšmes priekiniams ir galiniams traktoriaus ratams. Slėgis padangose reguliuojamas ne tik mašinai stovint, bet ir jai važiuojant.

Oro slėgio reguliavimo padangose įtaka:

• 50 proc. daugiau aktyvių dirvakibių, slėgį padangoje sumažinus nuo 1,4 iki 0,8 bar;
• 20 proc. degalų ekonomija pasiekiama, naudojant IF/VF grupės padangas (slėgis iki 0,8 bar).

Jei traktoriuje įrengtas oro kompresorius (pneumatinei agreguojamo padargo, priekabos stabdžių sistemai, kabinos ar priekinio tilto amortizacijai), jį galima naudoti pripučiant padangas. Operacija nėra patogi, atima laiko, tačiau net tokia ji – naudinga. Dažno traktoriaus įrankių dėžutėje yra atitinkama prijungimo žarna su prijungimo galvute. Vokietijos kompanija „Grasdorf“ siūlo dar patogesnių, profesionalių priemonių rinkinį Airbooster Plus: ne tik specialią žarną su apsauginiu slėgio vožtuvu, greito prijungimo galvute (ji jungiama prie pneumatinių stabdžių linijos traktoriaus gale), 4 skirtingais didelio laidumo ventiliais, bet ir manometru, kurio skalė sugraduota labai patogiai, kas 0,1 bar.

***

Iš 100 proc. degaluose esančios energijos tik 10 proc. tenka naudingam darbui atlikti:

• 29 proc. energijos prarandama su išmetamosiomis dujomis;
• 29 proc. energijos prarandama su išsiskyrusia šiluma;
• 9 proc. energijos prarandama galios perdavoje (transmisijoje);
• 9 proc. prarandama dėl dirvos pasipriešinimo riedėjimui;
• 14 proc. energijos prarandama dėl varytuvų buksavimo;
• tik 10 proc. energijos panaudojama efektyviai, traukos galiai sukurti.

***

Apie buksavimą skaičiais:

• 85–90 proc. nudilus dirvakibiams, buksavimas padidėja 8–19 proc.;
• 30 proc. sumažinti buksavimą galima keičiant centrinės trauklės tvirtinimo vietą (t. y. galinių varančiųjų ratų apkrovimą);
• esant 45 proc. ir didesniam buksavimui, išvystoma didžiausia traukos jėga;
• 15 proc. buksavimas – didžiausias ekonomiškumas;
• 10–12 proc. buksavimas – praktinis dydis, rodantis, kad traktorius tinkamai apkrautas.