Diplomová práce. Design traktoru Zetor

Diplomant: Rostislav Stuhl Vedoucí práce: ak. soch. Miroslav Zvonek, ArtD. Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování Odbor průmyslového designu

Diplomová práce Design traktoru Zetor

Brno, září 2006

Prohlášení o autenticitě

Prohlášení o autenticitě

Diplomová práce

Rostislav Stuhl

Design traktoru Zetor

Prohlašuji, že předložená diplomová práce je mým původním dílem, které jsem vypracoval samostatně. Veškerou literaturu a další zdroje, ze kterých jsem pro zpracování textové části čerpal, jsem uvedl v seznamu použitých zdrojů.

5

Poděkováni

Poděkování

V neposlední řadě patří můj dík také všem mým spolužákům, kteří se také významně podíleli na obohacení mých znalostí během studia a s radostí a ochotou spolupracovali na spoustě předešlých projektů.

Diplomová práce

Velmi děkuji svým rodičům za jejich neustálou podporu, pomoc a cenné rady. Za to, že mi poskytli potřebné zázemí pro studium na vysoké škole a jeho úspěšné dokončení.


Rád bych poděkoval všem pedagogům, působících na odboru průmyslového designu, za jejich vedení během celého mého studia. Především pak vedoucímu mé diplomové práce ak. soch. Miroslavu Zvonkovi, ArtD. za jeho podnětné připomínky a zajímavé nápady.

7

Anotace

Zabývá se řešením designu zemědělského traktoru s ohledem na určitou nadčasovost při respektování funkčních, technických i technologických zákonitostí. Součástí řešení je uspořádání pohonné, převodové, pojezdové a pracovní soustavy. Hlavní náplň diplomové práce tvoří zpracování celkové tvarové kompozice, dělení hmot a ploch a určení barevnosti. Provedení a uspořádání světel, zpětných zrcátek, prostupů chlazení, přídavného závaží apod. Velký důraz je také kladen na ergonomické řešení pracoviště traktoristy.


Následující diplomová práce navazuje na předdiplomní projekt, jehož námětem byl design zemědělského traktoru. Čerpá také z předcházející seminární práce, kterou tvořila rozsáhlá historická, technická a designérská analýza tématu.

Handle with solving design of agricultural tractor with reference to definite timeless at respecting functional, technical and also technological regularity. Part of solving is arranging driving, transmissive, travelling and working system. Main filling of diploma work is consist of processing of the overall shape drawing, dividing masses and surfaces and specify colour scheme. Design and adjusting lights, backward mirrors, transmissions of cooling, auxiliary weight etc. Important component is also ergonomical solution of workplace of a tractor driver.

Anotace

This diploma work continue on foregoing project, whose subject was design of agricultural tractor. Draw on previous seminar work too, that was formed with extensive historical, technical and design analysis of the subject.

Diplomová práce

Annotation

9

13

2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.5 2.6

Technický rozbor Spalovací motor Převodové ústrojí Podvozek Konstrukce pásového ústrojí Výhody pásového traktoru Speciální vybavení traktoru Závěsná zařízení Hydraulické zařízení Vývodová hřídel Přídavná závaží Elektrické zařízení Karoserie

15 15 15 16 16 17 18 18 19 19 19 20 20

3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5

Designerské řešení Průmyslový design v zemědělské technice Význam designu u traktorů Zetor Výhled do budoucna Postupný vývoj návrhu Konečné tvarové řešení Kapota motorového prostoru Kabina řidiče Nástupní plošina se schůdky, blatníky Ostatní doplňky Barevné řešení

21 21 21 22 23 25 27 27 28 29 30

4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3

Ergonomie Pracoviště řidiče Sedačka s postranní konzolí Výhled z vozidla Podmínky pracovního prostředí Ovládací a kontrolní prvky Řízení traktoru Základní režimy provozu Automatizace pomocí systému GPS

31 31 32 33 34 34 35 36 36

5

Závěr

37

6

Použité zdroje

39

7

Přílohy

41

Obsah

Úvod

Diplomová práce

1


Obsah

11

1

Úvod

V současné době se v zemědělství klade velký důraz na minimální poškozování a utužování půdy. Proto se při obhospodařování půdy dává přednost co nejmenšímu počtu pojezdů, při kterých se současně vykonává několik operací. Tento přístup přináší i další výhody, především zvyšuje rychlost obdělávání půdy. Celý proces se tak stává mnohem efektivnějším. Těmto podmínkám nejvíce vyhovuje univerzální traktor s pojezdovými pásy. Tento typ traktoru není v současné chvíli příliš rozšířený, ale jeho rozvoj čeká jistě slibná budoucnost.

Diplomová práce

Byla mi nabídnuta možnost pracovat na vizi zemědělského traktoru, která mě velmi zaujala. Protože je však toto odvětví pro mě neznámé, musel jsem nejdříve zpracovat rozsáhlou analýzu tématiky. Bylo nutné zjistit aktuální stav v produkci zemědělské techniky a jakým směrem se bude vývoj v této oblasti v příštích letech ubírat? Zjistit, čím by se dal obohatit? Protože se jedná o poměrně složitou problematiku, bylo nutné si také uvědomit v jakém rozsahu bude diplomová práce řešena, aby bylo možné vytyčený cíl realizovat a v konečné fázi přesvědčivě prezentovat přínos současnému stavu. Stěžejní náplní této práce tedy bude především celkový design traktoru s důrazem na návrh karoserie včetně řešení pracoviště řidiče.


Při výběru diplomové práce mě čekalo těžké rozhodnutí. Její řešení je ovlivněno mnoha důležitými faktory, které je potřeba zvládnout. Dlouho jsem se rozmýšlel, jaké téma by mi vyhovovalo? V jakém odvětví průmyslového designu jsou skryté možnosti pro nová řešení?

Úvod

Univerzální pásový traktor bude koncipován jako doplnění současné výrobní řady, nabízené brněnskou továrnou Zetor, což do jisté míry ovlivní výsledné řešení. Úmyslem je vytvoření ucelené nabídky několika výkonových kategorií pro různé druhy zemědělských prací. Traktor bude určen zejména pro těžké polní práce. Největší uplatnění se mu dostane na polích o středně velkých a velkých výměrech, kdy se kompenzuje vyšší pořizovací cena pásů. Návrh bude respektovat aktuální trendy užité při vzniku současných modelů, které se odrazí zejména v tvarování součástí karoserie s příslušným barevným řešením.

13

2.1

Spalovací motor

Je nejobsáhlejší a nejsložitější strojní skupinou traktoru. Na jeho řádném a hospodárném chodu závisí výkon celého stroje. Průměrný výkon traktorových motorů se zvyšuje. Motory mají stále lepší tepelnou účinnost, nižší měrnou spotřebu paliva a vyšší měrný výkon. Současné traktory jsou téměř výhradně vybavovány vznětovými motory s přímým vstřikem paliva. Jejich charakteristických rysem je vysoká provozní spolehlivost a dlouhá životnost při minimální údržbě. Tyto vlastnosti jsou považovány za naprostou samozřejmost a v mnoha případech jejich propagace ustupuje do pozadí. Pohonnou jednotku navrhovaného traktoru tvoří přeplňovaný dieselový motor o objemu cca 8 litrů. Motor je z důvodů ideálního vyvážení stroje umístěn vepředu. Uvažovaný výkon traktoru je asi 300 k, kroutící moment přes 1000 Nm. Nárůst kroutícího momentu motoru činí asi 40%. Pro pokrytí široké poptávky zemědělských Obr. 2.1 Dieselový motor strojů je však nutné vytvořit ucelenou nabídku motorů různých výkonových kategorií. Je potřeba, aby motor disponoval nejmodernější technikou, vykazoval velký tažný výkon s velkým nárůstem točivého momentu a nárůstem výkonu. Vyznačoval se maximální úsporností paliva a nízkou hlučností. Ta se u současných motorů pohybuje do 75 dB. Dále by měl splňovat nároky na ohleduplnost k životnímu prostředí, tedy respektovat současné i budoucí standardy pro emisní limity. 2.2

Převodové ústrojí

Hlavním úkolem převodového ústrojí je převádět točivý pohyb klikového hřídele na zadní hnací kola. Zabezpečuje též rovnoměrnost otáček, i když se tažná síla nebo rychlost vozidla mění. Nejnovější typy převodovek umožňují elektronické řízení programovatelné automatické převodovky, zajišťující optimální pracovní podmínky. Traktor je vybaven převodovkou s 16 rychlostmi vpřed a 4 vzad s možností automatického řazení. Po přepnutí v řídícím

Technický rozbor

Dnešní moderní traktory dosahují vysokého stupně technické úrovně, srovnatelné s jinými dopravními i energetickými prostředky. Je logické, že tato vysoká technická úroveň je provázena i velmi vysokými cenami těchto traktorů. Jejich uplatnění je umožněno především vysokou výkonností, optimalizací provozu a relativně vysokými cenami paliva, jehož úspora se může velmi významně projevit.


Technický rozbor

Diplomová práce

2

15

centru traktoru nabízí převodovka s redukcí přídavné rychlostní stupně pro plazivé rychlosti. Řadí se pod plným zatížením. Deset rychlostních stupňů v optimálním pracovním rozsahu umožní vyvinout takový výkon, který vyžadují příslušné pracovní aplikace. K rychlé přepravě z jednoho pole na druhé je předpokládaná maximální rychlost traktoru 40 kilometrů za hodinu. 2.3

Podvozek

Podvozek je důležitá část stavby každého motorového vozidla, která obsahuje všechny mechanismy umožňující pojízdnost a řiditelnost. Některé skupiny podvozku mají zvláště u traktoru větší důležitost, protože umožňují jednak nést různé mechanismy a stroje, jednak přímo působí při přenosu hnací síly. U zemědělských traktorů se setkáváme také s dalšími požadavky. U podvozku se vyžaduje možnost měnit světlou výšku, rozchod a rozvor při zachování vyhovujících pracovních vlastností, zvláště stability a řiditelnosti. Hodnoty měrných tlaků na půdu, velikost prokluzu, hloubka stopy, poškozování struktury půdy a celková účinnost traktoru téměř vždy závisí na provedení a vlastnostech pojezdového ústrojí. 2.3.1 Konstrukce pásového ústrojí

Technický rozbor

Základ pojezdového ústrojí pásového traktoru tvoří uzavřené pásy, poháněné zadním řetězovým kolem. Velké hnací kolo o průměru 1200 mm je doplněno menším předním vodícím kolem o průměru 720 mm, které snižuje valivý odpor a tím i spotřebu paliva. Celek dotvářejí čtyři vodící kladky. Výhodou velkého hnacího kola je velmi dobrý přenos síly mezi hnacím kolem a pásem a tím i dlouhá životnost pásu, který se tolik neopotřebovává. Pro dosažení ještě lepších vlastností jsou všechna kola i kladky potaženy pryží, takže nedochází k otěru železných částí o pásy z pryže. Široké drážky na povrchu hnacího kola dále pomáhají odvádění nečistot, které zapadají mezi pás a pogumované hnací kolo, a tím omezují prokluz.

16

Základní provedení je osazeno pryžovými pásy o šířce 600 mm. Pásy jsou vyztuženy ocelovými lany, aby odolaly velkému napětí. Pro širší využití je však nutné nabídnout možnost volby několika druhů pásů o různé šířce či různém typu běhounu. Pásové ústrojí vychází z podobných současných Obr. 2.2 Pásové ústrojí systémů. Napínání pásů je konstrukčně řešeno uvnitř pásové jednotky namísto nutnosti napínání mezi dvěma nápravami. Díky tomu nedochází k přenosu napětí do rámu traktoru. Každý pás se napíná prostřednictvím napínacího válce silou cca 70 kN. Pásy lze velmi snadno nastavovat a značně klesá zatížení na hnací ústrojí. Rozchod je plynule stavitelný při

napnutých pásech a bez nutnosti distančních členů. Tuto práci by měla zvládat obsluha během několika hodin. Podvozek je oproti běžným pásovým traktorům, které používají podvozek výkyvný nebo pevný, odpružen pomocí gumotextilních silentbloků, které výborně absorbují rázy. Odpružená středová kola při jízdě přiléhají k povrchu a tlumí tak vlivy terénních nerovností. Odpružená torzní tyč je izolována od rámu traktoru. Veškeré rázy při jízdě po silnici i po poli se tak tlumí a nepřenášejí se na vodicí kola a jejich ložiska. Tím se výrazně prodlužuje jejich životnost. Podvozek na pryžových pásech je odpružený v příčné i podélné ose. Všechny čtyři vodicí kladky jsou výkyvně uloženy a plynule kopírují profil terénu. V příčné ose je výkyvná levá i pravá strana pásu. Proto je traktor i při rychlosti 40 km/h dostatečně stabilní a pro obsluhu dostatečně komfortní. Ke klidné jízdě bez vibrací výrazným způsobem přispívá i odpružení rámu, motoru a kabiny.

2.3.2 Výhody pásového traktoru S důrazem na minimální poškozování a utužování půdy se při jejím obhospodařování dává přednost co nejmenšímu počtu pojezdů, při kterých se současně vykonává několik operací. Pro tuto práci je tedy potřeba silných traktorů, které jsou schopné pracovat s více pracovními stroji najednou nebo jedním pracovním strojem, který zvládne obdělat větší plochu. S nářadím o velkém pracovním záběru dosahují traktory vysokých plošných výkonů při nízkých provozních nákladech. Rychlost operací se také značně zvyšuje. Konečným výsledkem je významně lepší ekonomika hospodaření.

Technický rozbor

Obr. 2.3 Perspektivní nákres navrhovaného traktoru s pojezdovými pásy

17

Z agronomického hlediska je nutné dbát na to, aby velká hmotnost traktoru půdu neničila. Toho lze dosáhnout právě využitím pojezdových pásů, které mají velkou styčnou plochu s půdou. Velká hmotnost traktoru se na tuto plochu rozkládá. Na půdu působí malým měrným tlakem, a tak zachovává přirozenou půdní strukturu, v níž se rostlinám lépe daří a přinášejí vyšší výnosy. Předpokládaná celková hmotnost traktoru je asi 12 t. Šedesát procent hmotnosti připadá na přední nápravu, čtyřicet procent na zadní nápravu. V agregaci s nářadím se ale tento poměr vyrovnává a rozložení hmotnosti je na celé ploše obou pásů stejné. Vlivem velké styčné plochy pásu s půdou nevzniká tak snadno prokluz a síla motoru se tahem na háku účinněji využívá. Lepší adheze také minimalizuje ztrátové časy a přispívá k příznivější spotřebě paliva. Nevýhodou pásového traktoru bývá složitý a drahý podvozek, který podléhá rychlému opotřebení a je náročný na obsluhu a ošetřování. Tento typ podvozku má tedy své opodstatnění hlavně u silných a těžkých strojů, určených pro těžké polní práce. Podle případových studií, které byly provedeny u podobných typů pásového traktoru lze očekávat, že zemní tlak bude téměř poloviční oproti běžnému traktoru s pneumatikami stejné výkonové kategorie. Konkrétně se jedná o hodnoty 6 PSI v hloubce 20 cm u pásového traktoru oproti 12 PSI u běžného traktoru. Také zatížení náprav u pásového traktoru je znatelně menší. Optimální prokluz kol se pohybuje kolem 5% oproti obvyklým hodnotám, které činí 15%. 2.4

Speciální vybavení traktoru

Technický rozbor

Využití traktorů je ve srovnání s ostatními druhy motorových vozidel velmi rozmanité. Jde hlavně o tažení nejrůznějších strojů konajících práci tažnou silou, ale i přípojných dopravních prostředků. Charakter zemědělských prací se v průběhu roku podstatně mění a střídá. Tomu odpovídá i velký počet různých pracovních strojů připojovaných k traktorům jako vlečené, nesené nebo polonesené. Aby traktory vyhověly těmto mnoha podmínkám, vybavují se speciálním zařízením. Jedná se o různé druhy závěsných zařízení, přídavná závaží, hydraulické zařízení, vývodové hřídele, řemenice, navijáky a jiná jednoúčelová zařízení. 2.4.1 Závěsná zařízení

18

Připojování nářadí k tříbodovému závěsu o uvažované maximální zdvihové síle 8-10 tun je velice jednoduché. Pro snadné a rychlé připojení neseného nářadí k tříbodovému závěsu slouží

Pracovní nářadí namontované přímo na traktor (nesené) má řadu výhod oproti nářadím, které traktor táhne v závěsu. Proto se nesené nářadí značně rozšířilo a traktory jsou pro jeho připojení dnes běžně vybaveny tzv. tříbodovým závěsem s ovládacím hydraulickým zařízením. Tento systém je plně integrován do traktoru. Pro aplikace, které vyžadují komplikované řízení směru se závěsem v pracovní poloze, se používá řiditelný tříbodový závěs. S ním lze dosáhnout daleko menšího poloměru otáčení, přičemž může pracovat nezávisle na diferenciálním řízení traktoru.

rychlozávěs. Nachází uplatnění především u traktorů vyšších výkonnostních tříd, kde pracovní nářadí má značnou hmotnost. K dalšímu vybavení patří také spodní tažná tyč, hydraulicky výkyvná na obě strany, která usnadňuje práci s nářadím o velkém záběru (objíždění překážek, práce Obr. 2.4 Pohled na zadní 3B závěs s tažnou tyčí a vývodovou hřídel na svahu a podobně). Dráhu výkyvu lze nastavit manuálně, nebo zvolit režim, kdy tažná tyč automaticky reaguje na úhel zatočení traktoru. 2.4.2 Hydraulické zařízení Traktor je vybaven obvyklými čtyřmi vnějšími hydraulickými okruhy. Výborné řízení a odezvu hydrauliky zajišťuje velká nádrž, výkonný chladič hydraulického oleje a velký průtok. Vnější hydraulické okruhy přídavných zařízení mohou být také elektronicky řízeny pomocí řídícího centra traktoru. To umožňuje během práce upravovat průtoky, nastavovat časované klapky a přesně řídit funkci jednotlivých ventilů. 2.4.3 Vývodová hřídel Vývodová hřídel je určena k přímému pohonu mechanismů a ústrojí pracovních strojů připojených k traktoru od traktorového motoru. Tato hřídel je vyvedena ze soustavy převodů traktoru zadní stěnou rozvodovky a je ukončena drážkovaným čepem (koncovkou).

U pásových traktorů se přídavná závaží umisťují nejčastěji do středu pásové jednotky nebo se zavěšují k přední části rámu. Toto řešení je výhodnější, protože prakticky není omezena celková hmotnost přídavných závaží. Přední přídavná závaží navíc kompenzují účinek hmotnosti neseného nářadí a zabraňují nadlehčování, popřípadě při větším zatížení i zvedání přední části traktoru. V případě potřeby je možné závaží osadit i na vodící kola.

Obr. 2.5 Přední přídavná závaží

K usnadnění manipulace při montáži se přídavná závaží skládají z menších dílů. Přední závaží tvoří vhodně tvarované ploché hranoly. Jejich hmotnost je závislá na tom, jakým způsobem se bude závaží

Technický rozbor

2.4.4 Přídavná závaží

19

k traktoru připevňovat. Pro manuální obsluhu je vhodná hmotnost jednoho segmentu do 50 kg. 2.5

Elektrické zařízení

Každý traktor musí být vybaven elektrickým zařízením, které se rozděluje do tří skupin. První skupinu tvoří zařízení, které je bezpodmínečně nutné pro řádný chod motoru, popřípadě pro jeho spuštění. Do této skupiny patří akumulátor, dynamo (alternátor), regulátor a zapalování. Další skupinu tvoří zařízení, která odpovídají provozním předpisům traktorů a automobilů. Jsou to světlomety, signalizační, kontrolní a pomocná zařízení. Do poslední skupiny patří zařízení zvyšující pohodlí a podmínky obsluhy. 2.6

Karoserie

Technický rozbor

Karoserie byla dříve chápána jako podstatná součást konstrukce automobilů. S traktory nebyl tento pojem spojován. Traktory se konstruovaly jen jako pracovní stroje bez většího ohledu na pracovní podmínky traktoristy. Teprve s výrobou traktorů unifikované řady vznikly kabiny s bočními dveřmi a s větší zasklenou plochou pro dobrý výhled. V současné době musí mít kabina také dostatečně tuhý ochranný rám, který je obvykle tvořen ocelovými trubkami. Brání podstatnější deformaci kabiny při havárii.

20

Rozmanitost konstrukčních materiálů, používaných při stavbě karosérií, nemá u jiných strojírenských výrobků obdoby. Volba materiálu ovlivňuje nejenom její hmotnost, ale i její výrobní technologii a tím i cenu. Velká část karosérie je vyrobena z ocelového plechu (skelet), který má řadu předností. Vysokou pevnost, snadnou tvárnost, Obr. 2.6 Hlavní díly karoserie lehkou svařitelnost a spojování pájením, dostatečnou životnost při antikorozním zpracování a příznivou cenu. Kapota motorového prostoru je vyrobena z plastického materiálu ABS (termoplast). Mezi největší výhody tohoto materiálu patří vysoká pevnost a tuhost, dobré tlumení hluku a malá hmotnost, která je u odklápěcího krytu motoru vítána. Technologie výroby karosérie z plastů je zatím více zaměřena na osobní vozy, avšak zvyšování sériovosti dílů použitím odstříknutých karoserií nelze z hlediska vylehčování, zvyšování odolnosti proti korozi a snižování cen přehlédnout. Prosklené plochy jsou vyrobeny z akrylového skla, což je tzv. termoformovací matriál. Požadovaného tvaru se dosahuje ve speciálních formovacích nádobách za zvýšených teplot. Skla je možné dále upravovat, například tónovat nebo opatřit povlakem proti poškrábání. Alternativně lze využít i skla polykarbonátová.

V současné době je na našem i celosvětovém trhu nepřeberné množství různých typů zemědělských traktorů. Ať už se jedná o malé traktory pro drobné zemědělce či nejvýkonnější třídu traktorů pro obdělávání obrovských výměrů. Výběr ovlivňuje mnoho faktorů, které se díky tvrdé konkurenci stále zlepšují. V první řadě se u traktorů hledí na technické parametry v porovnání s cenou traktoru. Každý podnik hledá ekonomicky nejvýhodnější řešení pro vlastní specifické účely. Nabídka je dnes však vysoká a každý větší výrobce traktorů dokáže po stránce technické zákazníkovi vyhovět. 3.1

Průmyslový design v zemědělské technice

Zde přichází na řadu průmyslový design, který nahlíží na traktor jako celek a snaží se jej lépe přizpůsobit potřebám uživatele a vztahu k okolnímu prostředí. Světový trend vývoje zemědělských traktorů je charakteristický vysokou kvalitou průmyslového designu. Uplatňují se zde přístupy známé z automobilového průmyslu. Účelově oblé tvary, palubní elektronika, bezpečnost a hygiena provozu, konkrétně maximální výhled z kabiny nebo minimální hluk nejsou doménou jen luxusních traktorů a zřejmě přinášejí finanční efekt výrobcům i uživatelům.


Designerské řešení

Diplomová práce

3

Tvarování traktorů je stále přísně podřízeno účelu. U zemědělských strojů není místo na módní výstřelky jako například v automobilovém designu. Záměr průmyslového designu se ubírá směrem k optické harmonii hmot jednotlivých celků, tvarování obrysů, které například vizuálně sjednocují výrobní řadu jednoho výrobce, dělení a spojení ploch, barevnému sladění dílů, grafickému označení a také volbě materiálu se strukturou povrchu. 3.1.1 Význam designu u traktorů Zetor Používání traktorové techniky má v Českých zemích dlouhou historii. Novodobá historie traktorů je spjata se značkou Zetor, která se po skončení druhé světové války stala jediným reprezentantem českých traktorů na celosvětovém trhu. Brněnská továrna Zetor se v poslední době skvěle prosazuje i na zahraničním trhu. Při navrhování moderních traktorů firmy Zetor se ve velké míře uplatňuje pomoc nejrůznějších počítačových systémů. Záměrem u nových modelů je navození dojmu harmonického


Průmyslový design zahrnuje celou řadu aspektů, které ovlivňují konečný produkt. Velkou roli zde hraje estetické hledisko. Zahrnuje také ergonomii, jejíž poznatky nejsou ve většině případů plně využívány. Průmyslový design je také komplexní pohled na způsob výroby a prodeje, na provoz výrobku v podniku a na jeho zánik. Obecně lze říci, že design vytváří celkový dojem výrobku. Ten je rozhodující při koupi nového produktu. Z určitého nadhledu dává průmyslový design výrobku citovou rovinu. Řadí jej do vyšší kulturní sféry, pomáhá mu lépe plnit lidské potřeby.

21

Obr. 3.1 Traktory Zetor Proxima a Zetor Forterra [www.zetor.cz]

propojení funkční síly, provozní stability, robustnosti a pevnosti. Nový styl traktorů je založen na protichůdném uspořádání výrazně zaoblených ploch kapoty a bočních stěn kabiny. Kapotování, střecha a blatníky tvoří vyvážený pomyslný trojúhelník, v jehož vrcholech jsou umístěny základní karosářské útvary, jako je kapotáž, střecha a blatníky. Toto uspořádání podporuje tvarosloví i barevnost červených ploch na pozadí černého okolí těla a rámu prosklené kabiny traktoru. Obrysové křivky a spáry mají jednoduchý, matematicky čistý průběh, a vytvářejí kompozici jednoduchých klenutých ploch. Celkové zaoblení traktoru je pro Zetor novým významným vzhledovým prvkem.

V současné době nabízí brněnská továrna Zetor dvě výrobní řady traktorů ve střední výkonové třídě. Právě tyto dva modely by měl pomyslně doplnit mnou koncipovaný pásový traktor. Univerzální traktor s pojezdovými pásy je určen zejména pro náročné zemědělské práce. Svým účelem rozšiřuje možnosti současných produkčních modelů. Nové traktory se vyznačují výše zmíněným sjednoceným designem, jež se stal v mnoha ohledech inspirací pro můj návrh. Lze v něm tedy nalézt patrnou příbuznost se současným designem firmy Zetor.


3.1.2 Výhled do budoucna

22

Před vlastním návrhem je také nutné brát v úvahu směr, jakým se bude vývoj zemědělských traktorů nejspíše ubírat. Požadavky na budoucí stroje se projeví v jejich uplatnění a následně také celkovém tvarovém řešení. Tato problematika je poměrně rozsáhlá a složitá, proto jsem se snažil tyto požadavky shrnout v několika bodech. Po stránce koncepčního uspořádání traktorů nelze předpokládat v dohledné budoucnosti zásadní změny. Prvořadým problémem, který bude nutné řešit u nejvýkonnějších traktorů, je nadměrné zatížení náprav a s tím související utužování půdy, především podorničních vrstev. Budoucí stroje musí splňovat předpokládané legislativní předpisy, zohledňující nepřiměřené zhutňování půd. Vývojové trendy v konstrukci a využívání traktorů nelze oddělit od vývojových trendů ostatních mechanizačních prostředků, od prognózy způsobu hospodaření, ekonomických, ekologických a konkurenčních vlivů.

3.2

Postupný vývoj návrhu

Na počátku vzniklo několik skic, které stanovily stěžejní vzájemné proporce traktoru. Také jsem z nich později převzal několik tvarových prvků, které se staly pro navrhovaný pásový traktor charakteristické. Šlo zejména o negativní sklon čelního skla, vypouklé boční plochy či postupně se zaoblující zadní stěnu. Patrné je zde i propojení kabiny řidiče s kapotou motoru pomocí šikmé linie, která ubíhá po straně kapotáže a lemuje prostupy chlazení.

Pro jasnější představu o přesném celkovém tvaru a rozložení hmot probíhal následný vývoj návrhu hlavně za pomoci modelovacího počítačového sytému. Trojrozměrný model v přesném měřítku se také osvědčil při určování prostoru pro řidiče dle pomocné figuríny. Nevýhodou tohoto přístupu byla ovšem značná zdlouhavost.

Obr. 3.3 Předdiplomní projekt

První návrhy designu pásového traktoru byly vytvořeny v rámci předdiplomního projektu. Zde byl již jasně určen koncept uspořádání základních stavebních částí. Traktor byl vybaven nezávislými pásovými jednotkami s větším hnacím


Obr. 3.2 Výběr několika prvotních skic, keré se staly základem návrhu

23

kolem, pohonný agregát byl umístěn vepředu. Kabina řidiče se nacházela ihned za přední kapotou, zakrytovaný prostor pod kabinou byl využit pro uložení převodového ústrojí a palivové nádrže. S odstupem času však vyšly najevo některé nedostatky, které bylo potřeba zlepšit. Navíc původní verze nepůsobila zrovna přesvědčivým dojmem silného zemědělského stroje. Celý návrh tak byl tedy téměř od základů předělán. Prostor pro pohonnou jednotku byl nedostatečný, oproti tomu kabina řidiče byla více prostorná, než bylo třeba. Tyto dva prvky a jejich vzájemné sjednocení tvoří základní Obr. 3.4 Fáze rozpracovaného modelu kámen celé karoserie. Proto jsem následným úpravám a vyvážení těchto částí věnoval značnou pozornost. Změny se následně výrazně projevily také na řešení prosklení celé kabiny.


Další podstatnou změnou bylo předělání schůdků pro nastupování, které byly původně integrovány do levého blatníku. Ukázaly se jako nevyhovující a zbytečně komplikované pro nastupování a vystupování z traktoru. Proto jsem se snažil vymyslet alternativní řešení tohoto problému. Jednou z variant bylo použití výklopných otočných schůdků, které umožňovaly přístup do kabiny řidiče přes pásovou jednotku přímo ke dveřím. Nevýhodou však byla dle mého názoru zdlouhavá manipulace se schůdky při každém nástupu či výstupu. Nakonec jsem tedy přistoupil k použití rovné nástupní plošiny s přilehlými sklápěcími schůdky.

24

Obr. 3.5 Rozdílné možnosti přístupu ke kabině řidiče

Do úprav lze také zahrnout alternativní řešení přídavného závaží, připevněného k přední části rámu traktoru. Smyslem bylo najít vyhovující tvarování soustavy segmentů, která by nerušila dojem kompaktnosti všech částí traktoru. Zároveň

však nesměla být omezena snadná manipulace s těmito segmenty. Výsledný boční profil koresponduje se zkosením rámu a je uzpůsoben tak, aby nebránil otevírání kapoty motoru. Drobnými estetickými úpravami také prošly prostupy chlazení na přední kapotáži, umístění a tvar světlometů nebo kliky dveří. Obr. 3.6 Alternativní řešení uchycení předního přídavného závaží

Obr. 3.7 Hmotová studie modelu po finálních úpravách

3.3

Konečné tvarové řešení

Design traktoru je podřízen především jeho funkci, tak jak je to u zemědělských strojů vyžadováno. Není zde místo pro výrazné módní výstřelky. Přesto by měl člověka na první pohled zaujmout a vytvořit si vlastní charakteristický výraz, kterým se bude odlišovat od konkurenčních modelů. Jak jsem již zmínil, traktor je koncipován jako doplnění současné výrobní řady brněnské továrny Zetor. Proto si tvarové i barevné řešení zachovává vybrané určující prvky, které prezentovaný návrh sjednocují se současnými modely


Postupně došlo také k úpravě předního „A“ sloupku, který má zásadní vliv na výhled řidiče vpřed a do stran. Původní řešení s masivnějšími sloupky lépe dotvářelo celkový kompaktní tvar karoserie. Působilo dojmem větší celkové pevnosti kabiny a tím i vyšší bezpečnosti posádky, avšak výhled v hlavním směru stále nebyl adekvátní optimálním podmínkám. Proto jsem přistoupil k částečnému zúžení v těchto místech a vytvoření sjednocené plochy čelního a bočního skla.

25

značky Zetor. Zároveň také respektuje moderní trendy ve stylingu zemědělských strojů. Kompaktní design je založen na použití jasně definovaných obrysových křivek a mírně zaoblených bočních ploch. Zaoblené plochy mají význam především u tvaru kabiny řidiče, protože opticky rozšiřují vnitřní prostor a zlepšují celkový výhled. V případě kapoty pomáhá toto tvarování zlepšit tuhost plastových dílů. Tato kombinace, společně s výrazně zaoblenými bočními hranami, je charakteristická právě pro novější modely značky Zetor. Na první pohled se může zaoblení hran zdát přehnané, avšak celek pak působí jednolitě a vyzdvihuje kvalitu zpracování. Měkké tvarování karoserie pak vytváří celkový dojem v kontrastu se strohým díly podvozku, pojezdovými pásy a dalším neoddělitelným příslušenstvím zemědělského traktoru.


Obr. 3.9 Finální verze traktoru v charakteristickém barevném provedení

26

Karoserie je tvořena ze dvou hlavních částí – kabiny řidiče a kapoty motorového prostoru. Tyto dvě části jsou záměrně oddělené, aby byla kabina řidiče dostatečně izolována od hluku a vibrací motoru. Přesto jsem chtěl docílit toho, aby kapota motorového prostoru společně s kabinou řidiče tvořily na pohled jeden kompaktní celek. Snažil jsem se o ideální vyvážení těchto dvou hmot a zároveň jejich optické spojení prostřednictvím tvarového a barevného členění. Traktor pak působí dojmem větší odolnosti a robustnosti. Negativní sklon čelního skla společně s dalšími navazujícími šikmými plochami působí, jako by traktor Obr. 3.10 Zadní partie karoserie

byl zapřen proti taženému pracovnímu stroji. Barevně jsou odděleny tvarové prvky karoserie od ostatních funkčních částí, tedy například prostupů chlazení, které korespondují s barvou podvozkových součástí, pásů a dalšího příslušenství. Z důvodu rovnoměrného rozložení celkové hmotnosti traktoru Obr. 3.11 Traktor na poli na pojezdové pásy musí být motor umístěn co nejvíce vepředu. Proto je patrný výrazný přesah přední kapoty, který je charakteristický právě pro pásové traktory. 3.3.1 Kapota motorového prostoru Přední kapotáž je uzpůsobena optimálnímu výhledu traktoristy. Svažování horního krytu kapoty umožňuje výhled na velmi blízkou vzdálenost před traktor, která činí asi 3,5 metru. Boční zkosení zase zlepšuje výhled na polohu pojezdových pásů ve stopě. Spodní zkosení v přední části zmírňuje přesah kapotáže před pojezdové pásy a zvyšuje tak nájezdový úhel. Barevné dělení přední kapotáže je určeno hlavně umístěním prostupů chlazení. Navazuje také na spodní hranu kabiny, se kterou dodržuje šikmý sklon přilehlých pásů. Navíc napomáhá lepšímu vyvážení hmoty v porovnání s kabinou řidiče. Dalším výrazným prvkem jsou přední svislá světla, jejichž tvar je odvozen na základě uspořádání třech párů předních světlometů. Umístění a tvar výfuku na pravé straně respektuje základní rysy karoserie.

3.3.2 Kabina řidiče Kabina řidiče je bohatě prosklená, což zaručuje výborný výhled všemi směry a zároveň potlačuje pocit stísněnosti. Přední sloupky jsou vlivem výrazného zaoblení čelního skla posunuty dozadu, aby bylo dosaženo dobrého výhledu vpřed. Zorné pole je pouze mírně omezeno výfukem, který je však schován za pravý přední sloupek. Střecha naproti tomu stíní značnou část kabiny a nabízí tak účinnou ochranu před přímým sluncem. Skla jsou částečně zaoblená, takže pohlcují odrazy a zároveň Obr. 3.12 Kabina řidiče je opatřena rozměrnými dveřmi


Kapota motoru se odklápí směrem dozadu a nahoru, což vede ke snadnému přístupu k důležitým bodům při servisní kontrole. Také je tím usnadněna například výměna baterie, která se nachází v prostoru před chladičem.

27

opticky zvětšují vnitřní prostor. Spodní hrana kabiny koresponduje se šikmým sklonem přilehlých pásů a plynule v tomto místě navazuje na kryt převodovky a palivové nádrže. Do traktoru se nastupuje dveřmi na levé straně. Dveře se otevírají směrem vzad, aby nebránili prostoru pro nastupování. Na pravé straně se nachází rozměrné okno, které je možné částečně pootevřít, podobně jako zadní prosklenou plochu. Dveře i boční okno jsou tvarově sjednocené, kopírují tvořící siluetu kabiny traktoru. Liší se pouze ve spodní hraně, která je v případě dveří vodorovná. Dolní hrana bočního okna kopíruje šikmý sklon horní hrany pásů, podobně jako již dříve zmíněná spodní hrana kabiny.


Uspořádání prvků interiéru je přizpůsobeno maximálnímu vnitřnímu prostoru. Sedačka s postranní konzolí se nachází v centru kabiny. Kolem sedačky je zachován dostatek místa, aby ji bylo možné otáčet v požadovaném rozsahu. Naproti místu pro řidiče se nalézá sloupek palubní desky s hlavními ovladači včetně volantu. Středový sloupek plynule navazuje na zkosenou kapotu motorového prostoru. V zadní části kabiny se nachází úložné a odkládací prostory. Po otočení sedačky do krajní polohy má obsluha traktoru přístup k pultu, kde si může odložit například přenosný počítač. V rohu se nachází také držák pro láhve s nápoji. Pro uschování občerstvení lze použít klimatizovanou schránku.

28

Obr. 3.13 Pohled do interiéru s natočenou sedačkou v levé krajní poloze

3.3.3 Nástupní plošina se schůdky, blatníky Ke dveřím je zajištěn bezproblémový přístup po sklopných schůdkách a přilehlé plošině, která představuje jednoduché a účinné řešení problému nastupování. Sklon plošiny není nijak výrazný, aby představoval riziko sklouznutí. Pro lepší bezpečnost je však povrch opatřen protiskluzovým reliéfem. Sklopné schůdky, připojené k přední části plošiny, lze v případě potřeby vytáhnout

na plošinu. Tím se zabrání jejich poškození při průjezdu náročnějším terénem. K dispozici jsou také madla, poskytující oporu při nástupu po schůdcích a při otevírání dveří. Na nástupní plošinu navazuje na levé straně blatník, který zároveň vytváří pevnou Obr. 3.14 Nástupní plošina se sklopnými podlahu před prostorem u schůdky dveří. Po pravé straně kabiny se nachází blatník, který je tvarově podobný. Jejich hlavní funkcí je ochrana kabiny před případnými nečistotami od pojezdových pásů. Do zadní části blatníků jsou také integrovány zadní svítilny s ukazateli směru jízdy. 3.3.4 Ostatní doplňky K důležité součástí výbavy traktoru patří také vnější zpětná zrcátka. Svým tvarem a umístěním musí splňovat závazná kritéria pro dobrý výhled na pracovní nářadí za traktorem. Vzhledem k tomu, že je traktor schopen provozu po běžných komunikacích, musí také splňovat nároky pro silniční provoz. Jejich tvar koresponduje s ostatními detaily karoserie kabiny, což je nejvíce patrné na zešikmené spodní hraně zrcátek.


Traktor je vybaven přídavným osvětlením pro noční provoz. Reflektory jsou zakomponovány do střešní části. Dva z nich směřují dopředu a doplňují tak standardní přední světla. Prostor za traktorem je osvětlen sadou pěti reflektorů, integrovaných do pásu nad zadním oknem.

29 Obr. 3.15 Osvětlení okolí při noční práci

3.3.5 Barevné řešení Pro prezentaci výsledného návrhu jsem použil dvě alternativní barevné varianty. Barevnost karoserie, odpovídající výrazným přírodním odstínům, pomáhá stroj začlenit do jeho přirozeného prostředí. Tyto barvy se též podílí na zvýraznění tvarů karoserie. Plní i výstražnou funkci, traktor je na poli nebo na silnici jasně viditelný. Primární červený odstín vychází z původní koncepce traktoru, který by měl dotvářet modelovou řadu firmy Zetor a odkazuje na jejich příbuznost. Světle zelené provedení karoserie naproti tomu připomíná barvu zemědělských plodin. Navíc zdůrazňuje kýžený dojem moderního zemědělského stroje. Zbývající části traktoru se odlišují tmavě šedým nástřikem, který podtrhuje jeho hlavní funkční prvky. Oproti barvám karoserie vytváří záměrný kontrast a pomáhá dosažení vyrovnaných proporcí.


Obr. 3.16 Alternativní barevné varianty karoserie

30

Ergonomie plně proniká se svými poznatky i do zemědělství. Pro vytvoření příznivých pracovních podmínek člověka je znalost ergonomických požadavků nezbytností. Uspořádání moderních traktorů je řešeno především s ohledem na obsluhu. Protože ovladačů a sdělovačů stále přibývá, jsou důmyslně integrovány do samostatných celků, které značně zvyšují přehlednost při obsluze. U mobilních energetických prostředků je nutné také komplexně sledovat následující úseky: nepříznivé účinky mechanického kmitání (vibrace, otřesy), koncentraci škodlivých prachových částic v ovzduší (prašnost), teplotní a vlhkostní rozmezí, nepříznivé účinky hluku, koncentrace škodlivin v ovzduší a námahu při ovládání stroje. 4.1

Pracoviště řidiče

Pracovní místo řidiče je koncipováno z několika hledisek. Sezení, ovládání a výhled úzce souvisí s geometrií vnitřního prostoru, která spolu s vytvořením sedadla určuje konstrukční podmínky pro umístění osoby ve vozidle. Poloha těla řidiče je jednoznačně určena vzájemným vztahem mezi geometrií sedadla a umístěním hlavních ovladačů (volant, pedály, řadící páka). Pro stanovení rozměrů a správného rozmístění sedačky a hlavních ovládacích prvků jsem využil jak daných ergonomických parametrů, tak pomocné figuríny v přesných rozměrech pro 5%, 50% a 95% člověka.


Ergonomie

Diplomová práce

4

38°

Ergonomie

° 35

31 Obr. 4.1 Poloha sedící osoby (50%, 5%, 95% muž) s vyznačením výhledu ve svislé rovině; znázornění přístupu do vozidla

88°

17

°

7°

Obr. 4.2 Poloha sedící osoby (50% muž) s vyznačením výhledu ve vodorovné rovině

4.1.1 Sedačka s postranní konzolí

Ergonomie

Poloha sedadla se liší pro různé kategorie vozidel. Sedadlo traktoristy je obecně ve vzpřímenější poloze oproti osobnímu automobilu. Měly by však být dodrženy pohodlná rozmezí úhlů tělesných částí, tzn. střední hodnoty změřených úhlů pro pohodlné sezení. Velmi důležitý je například úhel mezi bércem a chodidlem pravé nohy, trvale spočívající na pedálu. Není-li optimálně navržen, může se při dlouhodobém řízení dostavit křeč či ztrnutí nohy.

32 Obr. 4.3 Interiér traktoru se znázorněním sedící postavy

Sedadla traktorů, především jejich odpružení, prodělala značný vývoj. Nové konstrukce, využívající princip pneumatického odpružení a hydraulického tlumení kmitů, umožňují nastavit tuhost pružení dle hmotnosti řidiče. Sedačka je odpružena s podélnými, příčnými i bočními

tlumiči. Lze ji výškově i podélně přednastavit včetně nastavení opěrek rukou a bederního opěradla. Nastupování usnadňuje možnost natáčet sedačku až o 80 stupňů doleva a 20 stupňů doprava. Tato funkce také snižuje únavu při sledování přídavných zařízení. Sedadlo se otáčí společně s postranní konzolí, na níž je umístěn centrální dotykový displej s řídicím centrem traktoru. 4.1.2 Výhled z vozidla Při koncepci výhledu z vozidla je nezbytné znát základní vlastnosti (fyziologii) lidského vidění. Rozlišujeme tři oblasti – zorné pole, pohledové pole a rozhledové pole. Zorné pole je část prostoru, kterou vidíme při klidném pohledu přímo vpřed jedním okem. Pohledové pole popisuje oblast, kterou vidíme při klidné hlavě a pohybujících se očích, zatímco rozhledové pole navíc zahrnuje ještě možné pohyby hlavy. Oblasti, které je nutné při koncepci výhledu uvažovat jsou přímý výhled (při uvážení výhledu na přístroje a ukazatele), nepřímý výhled dozadu vnějším zpětným zrcátkem a výhled na pracovní stroje nebo nářadí traktoru. Je nutné minimalizovat mrtvý úhel, ve kterém není z vozidla vidět.

V nočním provozu zajišťují osvětlení okolního prostředí základní a doplňkové světlomety, které svým rozsahem pokryjí širokou oblast kolem traktoru. Toho je dosaženo odlišným nasměrováním třech párů předních světlometů a zadní pětice reflektorů. Jas předních světlometů navíc zvyšuje pár střešních svítilen. Obr. 4.5 Rozsah hlavních a doplňkových světlometů

Ergonomie

Díky subtilním předním sloupkům není výhled vpřed a do stran prakticky ničím narušen. V pravé části pouze mírně zhoršuje podmínky vedení výfuku po straně kabiny. Zkosení boční hrany kapoty motoru dále rozšiřuje výhled směrem dolů. Traktorista tak může bez výraznějšího omezení kontrolovat polohu pásů ve stopě. Zadním oknem je dobře vidět na Obr. 4.4 Výhled z pozice řidiče tříbodový závěs a lze sledovat stav připojeného pracovního stroje. Velká zpětná zrcátka jsou promyšleně umístěna v rovině hlavy řidiče a nebrání tak výhledu vpřed. Bohatý vnitřní prostor před řidičem dovoluje volnější pohyb, který je při dlouhodobé práci potřebný. Při mírném náklonu se také maximalizuje rozhled v těsném okolí traktoru. Střešní část traktoru se vyznačuje výrazným přesahem, který pomáhá stínit kabinu při práci za přímého slunce. Ochranu před sluncem zajišťují tónovaná skla a rozměrné sluneční clony.

33

4.1.3 Podmínky pracovního prostředí Ergonomická kabina je nevídaně komfortně zařízena, což však v této třídě traktorů není neobvyklé. Dostatek pohodlí je vyžadován na základě předpokladu dlouhodobé pracovní činnosti, protože přispívá k menší únavě. Kabina je odpružena, a tak je traktorista chráněn před nepříjemnými otřesy a chvěním při jízdě. Izolování kabiny od motorového prostoru také zamezuje přenosu vibrací od motoru. Nezanedbatelná je také škodlivost hluku při dlouhodobé práci, proto je nutná kvalitní protihluková ochrana. Kabina řidiče by měla být dobře izolována jak od motoru, tak od vnějších vlivů, které jsou právě u traktorů tak významné. Jde především o hluk způsobený připojeným pracovním strojem. Současné hygienické předpisy rozeznávají vnitřní a vnější hlučnost vozidel. Vnitřní hladina hluku by neměla přesáhnout 80 dB, současné hodnoty se však pohybují kolem 75 dB. Vnější hlučnost je závislá na vzdálenosti od vozidla. Obvykle nesmí přesáhnout hodnotu 87 dB ve vzdálenosti 7 m. Pracovní ovzduší řidiče musí být u mobilních energetických prostředků chráněno před škodlivými plyny, prachem a aerosoly. Pokud není jejich pronikání zcela zabráněno, musí být zajištěno, aby nebyly překročeny přípustné koncentrace. Velmi významné pro pracoviště obsluhy vozidla je také teplotně vlhkostní mikroklima. Proto musí být traktor vybaven účinným systémem klimatizace, který se stará o rovnoměrnou teplotu v kabině a směruje proudy vzduchu strategicky umístěnými výdechy. Ty se nacházejí především na předním sloupku palubní desky, v zadních sloupcích kabiny a ve střešní části. Mřížky také ofukují všechna okna pro odmrazování nebo vytvoření clony chladného vzduchu za horkého počasí. V letních měsících je navíc umožněno větrání pootevřeným bočním či zadním oknem. 4.2

Ovládací a kontrolní prvky

Ergonomie

Ze zběžného subjektivního posouzení je zřejmé, že obsluha traktoru bude po fyzické stránce náročnější než například řízení osobního automobilu. V porovnání s jinými motorovými vozidly je však pracovní rychlost traktoru několikrát nižší. Nižší ovšem nejsou požadavky na obsluhu a pracovní zatížení. Proti řízení jiných motorových vozidel musí totiž obsluha navíc sledovat práci nářadí nebo stroje v soupravě, popřípadě do této práce zasahovat. Umístění ovladačů tedy musí být přizpůsobené těmto podmínkám tak, aby řízení stroje bylo snadné a bezpečné.

34

Základní ovládací prvky pro řízení traktoru jsou zakomponovány do předního sloupku palubní desky. Velké nároky jsou kladeny na pozici volantu, jež ovlivňuje únavu řidiče. Proto je nastavení výšky a sklonu volantu téměř samozřejmostí. Přes volant je možné sledovat přehledné informace o motoru na přístrojové desce. Dále zde obsluha nalezne páčku pro volbu směrových blinkrů a přepínač hlavních i doplňkových světel. Ve spodní částí se nacházejí pedály pro ovládání plynu a brzd.

Boční konzole po pravé straně sedačky v sobě sdružuje veškeré důležité ovládací prvky traktoru, které jsou intuitivně rozmístěny v dosahu pravé ruky obsluhy traktoru. Je na ní umístěn centrální dotykový displej s řídicím centrem traktoru. Displej je uchycen na pohyblivém rameni, které je možné posunovat kolem přilehlé konzole. Řídící centrum traktoru zobrazuje spoustu užitečných dat. Pomocí něj je možné ovládat například satelitní navigační systém, výkonový management nebo sledovat informace o aktuálním stavu traktoru či pracovního stroje. Obsluha má po ruce také ovládací páku převodovky s tlačítky pro automatizované funkce, ovládací páčky hydraulického systému, ovládání tříbodového závěsu i spínač vývodové hřídele. Dále je na konzoli umístěn také přepínač funkcí řídícího centra traktoru a regulátor otáček. Všechny ovladače jsou tvarově i barevně odlišeny pro lepší přehlednost a snazší orientaci mezi nimi.

Obr. 4.6 Veškeré důležité ovladače a sdělovače jsou přehledně rozmístěny

Aby bylo řízení traktoru pro obsluhu co nejsnadnější, je ovládání směru vyřešeno klasickým volantem s elektrohydraulickým diferenciálním řízením. Při zatočení volantem se jeden nebo druhý pás nebrzdí, ale mění se pouze rychlost hnacího kola. Při zatáčení doleva se zpomaluje levý pás a zrychluje pravý pás, při zatáčení doprava je tomu přesně naopak. V případě, že se u jednoho pásu zařadí opačný chod, umožňuje tento systém otočit traktor i na místě. Diferenciální řízení také zabraňuje velkým oděrům pásů, které je obvyklé při neustálém brždění. Z důvodu velkého rozsahu rychlostí se také často využívá progresivního účinku řízení. Se zvyšující rychlostí se snižuje jeho citlivost a ovládání je tak snazší. Naproti tomu při nižších rychlostech stačí ke změně směru minimální zásah řidiče.

Ergonomie

4.2.1 Řízení traktoru

35

4.2.2 Základní režimy provozu Pro řidiče je velice obtížné a unavující sledovat po celý den otáčky motoru, kdy má traktor nejnižší spotřebu a velký točivý moment. Proto se nabízí řešení v podobě řídící elektroniky, která je schopna pracovat v několika režimech podle aktuálních potřeb. Optimální nastavení v řídícím centru traktoru se pak projeví výslednou nižší spotřebou paliva. Aktuální výkonové parametry a diagnostické informace jsou zobrazovány na centrálním displeji. V prvním režimu jsou udržovány konstantní otáčky motoru, které jsou důležité při agregaci s nářadím poháněným vývodovým hřídelem. Obsluha si nastaví konstantní otáčky motoru a traktor sám podle zatížení řadí převodové stupně při požadovaných otáčkách. Druhý režim se využívá především při setí. Při konstantní pojezdové rychlosti, kterou řidič opět nastaví, traktor automaticky řadí podle zatížení. Tuto pojezdovou rychlost lze za jízdy měnit a traktor plynule reaguje na tyto změny. Pro maximální výkon je určen třetí režim, při kterém převodovka řadí automaticky tak, aby motor pracoval v rozsahu otáček, kdy má největší točivý moment a tažnou sílu. Tento režim je ideální v náročných půdních podmínkách při práci s těžkými stroji o velkém záběru a hloubce zpracování. 4.2.3 Automatizace pomocí systému GPS V poslední době hraje také důležitou roli automatizace, která se snaží osvobodit člověka nejen od fyzické práce, ale i od řízení celého pracovního procesu. Moderní mobilní mechanizační prostředky jsou již tak složité a vyžadují sledování tolika operací, že bez automatizačních prvků by bylo jejich ovládání těžko realizovatelné.

Ergonomie

Pro automatizování rutinních úkolů je každý moderní pásový traktor vybaven řadou sofistikovaných systémů. Ovládání těchto systémů je soustředěno na hlavní konzoli vedle sedačky řidiče. Lze například zaznamenat posloupnost prováděných akcí i opakované manipulace s přídavným zařízením, což vede při následném využití k zjednodušení práce a eliminaci případných pozdějších chyb vlivem únavy. Mnohonásobné opakování pracovní sekvence při dlouhotrvající pracovní činnosti je tak méně namáhavé.

36

Nejvíce propracovaná a rozšířená je automatizace pohybu mobilního prostředku dle zadané trajektorie v terénu. K zadání trajektorie se obvykle využívá řádek rostlin, brázdy atd. V poslední době se k tomuto účelu ve velké míře využívá satelitní navigace, která pracuje s technologií GPS. Systém naviguje traktor v paralelních drahách a je sám schopen provádět opravy směru. Uplatnění nachází zejména při přesných aplikacích, jako je sázení, osev nebo orba. Obsluha tedy ve většině případů ani nemusí věnovat pozornost řízení směru a může se zaměřit na sledování diagnostických údajů traktoru a připojených pracovních strojů.

Můj návrh si klade za cíl naznačit směr dalšího vývoje a napomáhat tak rozšíření zemědělských traktorů, které jsou optimálně navrženy pro současné potřeby v zemědělském odvětví. Charakteristický design s příslušným barevným provedením, vycházejícím z příbuznosti se současným stylem firmy Zetor, odráží vizi kudy by mohly mířit budoucí kroky našeho nejvýznamnějšího výrobce zemědělských traktorů.

Závěr

Finální návrh traktoru s pojezdovými pásy je výsledkem postupného seznamování s aktuálními požadavky na zemědělské stroje. Je založen na nejnovějších poznatcích z oblasti zemědělské techniky. Problematika zemědělských strojů a obzvláště traktorů je poměrně složitá a vyžaduje komplexní přístup a znalosti z mnoha různých oborů. Proto jsem se jako student průmyslového designu ve svém návrhu zaměřil především na design karoserie a řešení pracoviště řidiče. Důkladnější koncepce by vyžadovala širší spolupráci s odborníky z příslušných oborů.


Závěr

Diplomová práce

5

37

Kulhánek, J.: Traktory. 3. vydání. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 1979. 282 s.

[2]

Pastorek, Z. a kolektiv: Traktory. Vydal Ing. F. Savov, Těšnov 17, 117 05 Praha 1.

[3]

Pastorek, Z. a kolektiv: Zemědělská technika dnes a zítra. 1. vydání. Nakladatelství Martin Sedláček, 2002. ISBN 80-902413-4-4

[4]

Semetko, J. a kolektiv: Zemědělské traktory. 1. vydání. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 1972. 428 s.

[5]

Semetko, J. a kolektiv: Traktory a automobily. 1. vydání. Bratislava: Príroda, vydavateľstvo kníh a časopisov, 1981. 453 s.

[6]

Vlk, F.: Karosérie motorových vozidel. 1. vydání. Brno: Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2000. ISBN 80-238-5277-9

[7]

Chundela, L.: Ergonomie. 2. vydání. Praha: FSI ČVUT, 1990. 220 s. ISBN 80-01-00327

[8]

Šmíd, M.: Ergonomické parametry. 1. vydání. Praha: SNTL, 1976. 200 s.

[9]

http://www.zetor.cz - Oficiální stránky výrobce traktorů Zetor a.s.

[10]

http://www.agroweb.cz - Internetový zemědělský portál

[11]

http://www.challenger-ag.com - Oficiální stránky výrobce pásových traktorů Challenger

[12]

http://www.deere.com - Oficiální stránky výrobce traktorů John Deere Company

Použité zdroje

[1]


Použité zdroje

Diplomová práce

6

39

7

Přílohy

[1] [2] [3] [4]

Náhled Náhled Náhled Náhled

Přílohy

Diplomová práce


sumarizačního posteru technického posteru designerského posteru ergonomického posteru

41

: základní axonometrické pohledy v M1:30

: připraven k celodenní práci na poli; interiér traktoru

Návrh univerzálního pásového traktoru určeného zejména pro těžké polní práce. Pásový traktor působí na půdu malým měrným tlakem, a tak ji minimálně zatěžuje. Díky velké adhezi se také lépe využívá síla motoru. Díky pryžovým pásům a malé celkové šířce je umožněn pohyb po běžných komunikacích. Bohatě prosklená kabina zajišťuje dobrý výhled všemi směry. Traktor je vybaven standardním příslušenstvím pro agregaci se současnými pracovními stroji.

Design traktoru Zetor Sumarizační poster

1 2

3

VUT FSI v Brně, Odbor průmyslového designu ÚK Diplomová práce Vedoucí práce: ak. soch. Miroslav Zvonek, ArtD. Student: Rostislav Stuhl, 5. ročník, 2005/2006

Design traktoru Zetor Technický poster

Na základě poznatků o požadavcích na moderní mobilní energetický prostředek traktor disponuje vyspělou technikou. Pohonnou jednotku navrhovaného traktoru tvoří přeplňovaný dieselový motor. Traktor je vybaven převodovkou s 16/4 rychlostmi s možností automatického řazení. Pro připojení pracovního nářadí slouží tříbodový závěs s hydraulickým ovládacím zařízením. Tratktor je vybaven obvyklými čtyřmi vnějšími hydraulickými okruhy.

: axonometrické pohledy v M1:30 se zakótovanými hlavními rozměry; porovnání s průměrnou výškou lidské postavy

1

pod kapotou, která se odklápí směrem vzad, se ukrývá silný motor o uvažovaném výkonu 300 k s kroutícím momentem přes 1000 Nm

kabina řidiče je bohatě prosklena akrylovými skly s tónovací fólií; dveře na levé straně se otevírají směrem vzad přední přídavné závaží, vyrovnávající rozložení hmotnosti, je složeno z 50 kg segmentů

pod kabinou řidiče je uložena převodovka a palivová nádrž na zádi se nachází závěsné zařízení o předpokládané maximální zdvihové síle 8-10 t základem pojezdového ústrojí je nezávislá pásová jednotka s odpruženými středovými koly


: perspektivní pohledy vypovídající o celkovém návrhu

Design karoserie traktoru je podřízen především funkci. Přesto se snaží upoutat pozornost originálním tvarovým řešením. Je založen na použití jasně definovaných obrysových křivek, které z kabiny řidiče a kapoty motorového prostoru vytváří jeden kompaktní celek. Spojení těchto částí opticky napomáhá tvarové a barevné členění. Traktor je vyobrazen ve dvou alternativních barevných provedeních,

Design traktoru Zetor Designerský poster

1 2

3 4


: pohled do interiéru kabiny s ergonomickou figurínou; rozmístění hlavních ovladačů a sdělovačů : cesta do kabiny vede přes sklápěcí schůdky a přílehlou plošinu; znázornění nočního osvětlení okolí : vnitřní uspořádání kabiny s vyznačením pozice sedící osoby různé velikosti; výhledy z kabiny ve vertikální a horizontální rovině s vyznačením mrtvého úhlu

Design traktoru Zetor Ergonomický poster

1

50% muž (výška postavy 175 cm)

5% muž (výška postavy 163 cm)

2 3

4 5

VUT FSI v Brně, Odbor průmyslového designu ÚK Diplomová práce Vedoucí práce: ak. soch. Miroslav Zvonek, ArtD. Student: Rostislav Stuhl, 5. ročník, 2005/2006 95% muž (výška postavy 187 cm)

Diplomová práce. Design traktoru Zetor

Recommend Documents