U nejvýkonnějších traktorů (až 600 k) se univerzálnost zmenšuje, neboť jsou určeny pro agregaci s největším nářadím na zpracování půdy a setí. Jsou charakteristické několika znaky – pásový podvozek, zvýšená hmotnost o 6 až 11 t vůči univerzálnímu traktoru, u kolových provedení stejná velikost pneumatik, bez vývodového hřídele a často také bez tříbodového závěsu.
Cíle výrobců pro použití pásových traktorů vycházejí z velikosti výkonu motoru. Aby se využil a efektivně přenesl vysoký výkon na podložku, musí se adekvátně zvýšit hmotnost. To ovšem znamená při použití pneumatik zvýšení měrného tlaku na podložku, což následně vyžaduje montáž čtyř nebo šesti pneumatik na nápravu.
Tímto řešením se docílí výrazného překročení povolené šířky 3 m pro provoz na pozemních komunikacích. Z toho již vyplývá, že použití pásového podvozku umožňuje udržet průměrný kontaktní tlak na nízké úrovni a současně dodržet šířku na hranici 3 m, v závislosti na šířce použitých pásů.
Podíváme-li se na výkonové poměry – viz tab. 1, připadá u univerzálních traktorů na 1 kW od 65 do 71 kg (výjimku tvoří Fendt při verzi s rychlostí 60 km/h), zatímco u polních tahačů se tato hodnota pohybuje od 56 do 61 kg.
To odpovídá ve srovnání s univerzálním traktorem snížení hmotnosti až o 5000 kg. Nižší výkonová hmotnost nasvědčuje tomu, že polní tahače jsou určeny pro práci při vyšších pojezdových rychlostech, kde je nízký prokluz, a současně se využije potenciál vysokého výkonu motoru. Pokud jde o výkon motoru, u některých polních tahačů výrobce použil ještě navyšování výkonu, např. John Deere 9630 T využívá Steering Boost, který se aktivuje při používání řízení o 19 kW nebo Case IH Quadtrac model 535 používá Hydraulic Power Boost s navýšením výkonu až 26 kW při zatížení hlavního hydrogenerátoru.
Na poli dosahuje pásový traktor při max. tahové síle prokluzu 10 až 15 %, zatímco kolové provedení pracuje s prokluzem 40 až 100 %. Při tom průběh tahové síly je do 2/3 podobný s kolovým provedením. Dalším zvyšováním zatížení již dochází ke strmému nárůstu prokluzu a provoz je pak pro kolové provedení nevýhodný.
Během práce s agregovaným nářadím je ovšem požadavek na maximální tahovou sílu při nízké pojezdové rychlosti jen málokdy a většinou se využívá rozsahu 10 až 15 km/h. Při tomto rozmezí je u kolových traktorů prokluz vyšší o 3 až 7 %, ale u pásového provedení narůstají pasivní ztráty, takže rozdíly se vyrovnávají (2).
Nejlépe lze posuzovat vlastnosti traktorů pomocí tahových charakteristik s využitím měrných parametrů, což umožní srovnat stroje např. s rozdílnou hmotností nebo výkonem motoru. Prvním měrným parametrem je tzv. součinitel záběru (vyjadřuje poměr tahové síly, někdy také hnací síly k tíhové síle traktoru) a druhým je tahová účinnost.
Efektivitu, s jakou je přenášen výkon na podložku, lze dobře posoudit pomocí účinnosti, která se vypočítá jako poměr výkonu přivedeného na hnací kolo nebo pásovou jednotku k tahovému výkonu.
Tahová účinnost se vynese v závislosti na součiniteli záběru. Taková charakteristika s použitím těchto parametrů je uvedena v grafech 1 a 2 u traktoru s pásovým a kolovým podvozkem, na strništi a zpracované půdě. Obě charakteristiky jsou převzaty z příspěvku (1). V charakteristikách je doplněn ještě prokluz. Z grafů vyplývá, že pásový podvozek je schopen přenášet vstupní výkon s větší účinností při nejvyšších tahových silách. To je způsobeno větší střižnou plochou půdy (parametr Si), na kterou působí pás, viz graf 3, a současně nižším valivým odporem spojeným s deformací podložky (pásový podvozek se tolik nezaboří do půdy), což je vidět v grafu 2 zřetelněji. Ve výsledku to znamená, že pásový traktor při stejném zatížení (pracovním odporu) pojede vyšší pojezdovou rychlostí než kolové provedení. Tím, jak klesá zatížení, tzn. zvyšuje se pojezdová rychlost, rozdíly se snižují v důsledku nárůstu valivého odporu způsobeného deformací pásů a třením v jeho mechanismu vedení.
Podíváme-li se nyní na druhou skupinu grafů u stejných traktorů a podmínek viz graf 2, tak dochází k významným změnám v průběhu vynesených křivek. Obě charakteristiky jsou opět převzaty z příspěvku (1). Rozdíl je způsoben změnou výpočtu účinnosti, která se nyní počítá jako poměr aktuálního výkonu motoru (měřeného přes vývodový hřídel) k tahovému výkonu.
To znamená, že než se výkon motoru přivede na hnací kolo nebo pásovou jednotku, je snížen o ztráty v převodech a vnitřní deformaci pásu nebo pneumatiky, případně tření v mechanismu pásové jednotky. Snížení výkonu je také způsobeno pohonem příslušenství, zejména pak hydrogenerátorů.
Porovnáme-li tedy oba dva grafy (1 a 2), pak je zřejmé, že pásová jednotka zlepšuje účinnost přenosu výkonu na podložku, tzn. zvýší se pojezdová rychlost při stejné zátěži ve srovnání s kolovým traktorem. V praxi to pak znamená dosažení vyšší výkonnosti soupravy. Na druhou stranu je také vidět, že vlivem ztrát dochází ke snížení tahové účinnosti na úroveň nebo na nižší hodnotu tahové účinnosti kolového traktoru při snižování tahové síly.
Jak již bylo řečeno v úvodu, nabízí se také možnost montáže pásových jednotek místo kol. Jeden takový příklad publikoval R. Turnerm (4), který provedl srovnání tahových vlastností traktoru Case IH 9250 s přestavbou na pásové jednotky o šířce pásu 775 mm, s traktorem Case IH 9260 a Ford New Holland 946, oba s kolovým provedením a dvoumontáží. V grafu 4 je vynesena závislost tahové účinnosti (výpočet vychází z výkonu motoru zjištěného na PTO) na součiniteli záběru při měření na strništi.
Z grafu 4 je zřejmé, že se dosáhlo stejných výsledků jako v grafu 2, tedy při snižování zatížení tahová účinnost pásového provedení klesá pod úroveň kolových traktorů.
Příčinou jsou opět narůstající ztráty v trakci pohonu a valivého odporu. Pokud se tahová síla navýší o pasivní ztráty (měřené tažením traktoru) viz graf 5, pak dochází ke zlepšení průběhu tahové účinnosti i při klesající tahové síle.
U pásových, někdy také kolových traktorů využívají výrobci omezení výkonu motoru v oblasti, kde je dosahováno nejvyšších tahových sil. Obvykle se jedná o vazbu na převodový stupeň a pojezdovou rychlost. Důvody omezení jsou ve snížení namáhání převodů a přenosu výkonu na samotný pás, případně zabránění efektu Power Hop, při kterém dochází k rozhoupání traktoru, které zabraňuje dalšímu pokračování v jízdě. K největšímu namáhání pak dochází při velkém dotížení od nářadí a práci na jílovitých půdách, které vykazují vysoké smykové napětí. To se týká zejména práce ve stavebnictví při agregaci např. se scraperem.
Z dalšího rozboru tahových vlastností vyplývá, že při nízkých převodových stupních se přenáší vysoký točivý moment, který se vzhledem k vlastnostem podložky, omezené velikosti styčné plochy a hmotnosti využije neefektivně, vyšším prokluzem a spotřebou paliva. Velikost hodinové spotřeby u nejvýkonnějších tahačů převyšuje hranici 100 l/h, a proto zde není prostor na neefektivní práci.
Z toho vyplývá, že na nejnižší převodové stupně je zatížení motoru nízké (vysoký převodový poměr) a tím i velikost výkonu, se kterým spalovací motor aktuálně pracuje. Nejčastěji to odpovídá práci v regulátorové oblasti vnější otáčkové charakteristiky (viz. graf 6), kde motor pracuje s vysokou měrnou spotřebou paliva. V takovém případě provozu pak postačuje traktor s nižším výkonem o stejné hmotnosti. Pokud se má efektivně využít vysoký výkon motoru, je vhodné, aby se snížil převodový poměr a zatížení se přeneslo větší měrou na spalovací motor. Jestliže charakter práce umožňuje dosáhnout vyšší rychlosti, je třeba řadit na vyšší stupně, aby otáčky motoru klesly pod hranici jmenovitých. To je také jeden z důvodů, proč je nasazení největších tahačů spojováno se širokozáběrovým nářadím, které vyžaduje práci při vyšší pojezdové rychlosti, kde lze pracovat s výkonem např. 400 kW při nízkém prokluzu.
Další pozornost u pásových traktorů je soustředěna na snižování utužení půdy. Pásová jednotka vytváří bezesporu velkou plochu ohraničenou šířkou pásu a vzdáleností mezi první a poslední záběrovou figurou pásu při kontaktu s podložkou. Velikost středního kontaktního tlaku tak dosahuje od 25 do 50 kPa za podmínky, že celá hmotnost bude působit rovnoměrně na celý pás. Ve skutečnosti se hmotnost přenáší nerovnoměrně přes kladky, napínací a hnací kolo na pás. V místech, kde jsou tyto části v kontaktu s podložkou, může být kontaktní tlak nebo napětí v půdě větší než u kolových traktorů. Příklad takového stavu je uveden v grafu 7 u traktorů John Deere o stejném výkonu motoru a přibližně stejné hmotnosti. Napětí v půdě bylo měřeno v hloubce 15 cm (5).
Zajímavé výsledky přineslo rozsáhlé sledování stavu půdy ve spolkové zemi Sasko v Německu, které byly uveřejněny v závěrečné zprávě Bodendruck und Bodenbelastberkeit, kde mimo jiné uvádí napětí v půdě při přejezdu s kolovým a pásovým podvozkem (3). Ze zprávy pochází grafy 8 až 10. V grafu 8 je vyneseno maximální vertikální napětí v půdě v hloubce 20 a 40 cm při různé agregaci. První dvě měření odpovídají podmínkám konvenčního zpracování půdy s orbou a u dalších dvou se používá minimalizace. Z grafu 8 je vidět pozitivní vliv pásového podvozku v porovnání s kolovým traktorem. Aktuální průběh napětí v půdě během jízdy je uveden v grafech 9 a 10 u pásového traktoru a sklízecí mlátičky s pásovým podvozkem na přední nápravě. Stupňovité zvyšování napětí je způsobeno přejezdem jednotlivých částí pásového podvozku.
Myšlenka zvětšení styčné plochy je správná a pozitivně se projeví na účinnosti přenosu výkonu motoru na podložku, ale současně se díky ztrátám výkonu motoru v trakci snižuje efektivita používání tohoto řešení. Výrobci volí pásové provedení u nejvýkonnějších provedení především z důvodů vysoké hmotnosti, splnění limitní šířky traktoru a omezení efektu Power Hop.
Předchozí odstavce byly věnovány tahovým vlastnostem a účinkům pásového podvozku na půdu.
Jak vypadají praktické výsledky jednoho z nejvýkonnějších pásových traktorů na trhu při agregaci se stroji na zpracování půdy. Praktické výsledky jsou obsaženy v příspěvku věnovaném hodnocení výkonnostně ekonomických parametrů soupravy pásového traktoru se třemi různými nářadími.
(Odkazované grafy naleznete v tištěné verzi Zemědělce 20/2009)
Klíčové informace
- Možnost volby mezi kolovým a pásovým provedením nabízejí někteří výrobci traktorů.
- Začínají se objevovat rovněž možnosti přestavby kolových traktorů na pásový podvozek.
- Důvodů používat pásový podvozek může být hned několik – nejčastěji jsou prezentovány vyšší tahová síla a menší měrný tlak na půdu.
Ing. Tomáš Šmerda, Ph.D
Ing. Jiří Čupera, Ph.D
Prof. Ing. František Bauer, CSc.
Doc. Ing. Pavel Sedlák, CSc.
Ing. Miloslav Preč
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta, Ústav techniky a automobilové dopravy
Odkazy v textu na použitou literaturu:
1. Zoz, F. M., Turner, R. J., Shell, L. R.: Power Delivery efficiency – a valid measure of belt and tire tractor performance, American Society of Agricultural Engineers, 2002, ISSN 0001-2351
2. Döll, H.: Nachteile sind beim Xeobib nicht bekannt. Profi 9, 2006. ISSN 0937-1583
3. Stahl, H., Marschall, K., Götze, H.: Bodendruck und Bodenbelastbarkeit, Sächsische Landes anstalt für Landwirtschaft Dresden, 2005, ISSN 1861-5988
4. Turnerm, R.: Articulated Four Track Tractor Field Tests, Alberta Farm Machinery Research Centre, Kanada, 1994
5. Duiker, S.: Avoiding Soil Compaction, College of Agricultural Science, Agricultural Research and Cooperative Extension, The Pennsylvania State University 2004
