71
2008. 19. évf. 6. szám
GÉPESÍTÉS, GÉPEK Ismerjük meg a traktorokat (7.)
Lánctalpas traktorok járó- és kormányszerkezete Dr. Varga Vilmos Szent István Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gödöllő Az univerzális traktorok irányításával, kormányzásával kapcsolatos műszaki megoldásokat előző számunkban foglaltuk össze. A következőkben a lánctalpas traktorok járó- és kormányszerkezeteit mutatjuk be. A lánctalpas traktorok kerekei nem közvetlenül a talajra támaszkodnak. A traktor egy, a talajra fektetett felületen halad, amely egy végtelenített lánc vagy gumiheveder. A lánctalpas járószerkezetnek több előnye 1. ábra Lánctalpas (a) és ikerkerekes öszkerékhajtású (b) traktor felfekvő felületének (A) és fajlagos talajnyomásának (pt) összehasonlítása
van, ezért előszeretettel alkalmazzák traktorokon, harci járműveken, emelő- és földmunkagépeken. A lánctalpas járószerkezet egyik előnye a nagy felfekvő felület. Ebből adódóan csökken a talajnyomás, javul a jármű terepjáró képessége, stabilitása. Traktorok esetében jelentős a talajkímélés, a talaj tömörítés csökkentése. A lánctalpas traktorok talajnyomása 20-50 kPa, szemben a kerekes traktorok 90-140 kPa nyomásával (1. ábra). Másik jelentős előnye a lánctalpas járószerkezetnek a rendkívül jó tapadás. A lánctalpas traktor ezért nagyobb vonóerő-kifejtésre képes, jóval kisebb csúszás (szlip) mellett. A lánctalp kedvező tulajdonsága miatt jobb a traktor vontatási hatásfoka. Lánctalpas traktorok járószerkezete Járószerkezetek a futógörgőknek az alvázhoz történő kapcsolata A lánctalpas járószerkezetek felépítése és részeinek kialakítása sokszínűséget mutat. A futógörgőknek az alvázhoz történő kapcsolata alapján megkülönböztetünk merev, félmerev és rugalmas járószerkezet. Merev felfüggesztésű az a járószerkezet, ahol a futógörgők és az alváz között nincs rugalmas elem, a futógörgők tengelyei közvetlenül az alvázhoz vannak erősítve. Ez a szerkezeti megoldás nem nyújt sima járást, ezért alkalmazási köre olyan gépekre korlátozódik, amelyek nagyon lassan és viszonylag sima helyen, keveset mozognak (exkavátorok, daruk stb.). Félmerev felfüggesztésű az a járószerkezet, ahol oldalanként a futógörgők a láncfeszítő kerékkel egy lánckocsiba vannak összefogva és a lánckocsi hátsó része csuklósan, első része pedig rugalmasan kapcsolódik a traktor alvázához (2. ábra). Ez a szerkezeti megoldás lehetővé teszi, hogy függőleges síkban a lánckocsik a csuklópont körül egymástól függetlenül is lengőmozgást végezhessenek. A csuklópontként gyakran a hátsó lánckerék tengelyét használják. Rugózó elemként csavarrugót, torziós rugót, keresztben álló laprugó köteget, vagy újabban hidro-pneumatikus rugórendszert használnak. A félmerev futómű sík, puha, művelt talajon működik kielégítően, ezért a mezőgazdasági lánctalpas traktorokon ez a felfüggesztés széles körben elterjedt. A rugalmas felfüggesztésű lánctalpas traktor futógörgői egyesével vagy párosával rugalmasan kapcsolódnak az alvázhoz. Ha párosával, akkor a két futógörgő egy himbakocsiban van összefogva és a kocsi, a tengelye körül elfordulhat. Előnye, hogy szinte „elnyeli” a talaj egyenetlenségeit, és ha akadály kerül elé, nem emelkedik meg a traktor tömegközéppontja.
72
2008. 19. évf. 6. szám
A járószerkezet felépítése A járószerkezet a következő fő részekből épül fel: lánctalp, láncvezető kerék a láncfeszítővel, a lánckerék, a futógörgők és a támasztógörgők (2. és 3. ábra). 2. ábra Traktor félmerev lánctalpas járószerkezete
lópontok leérnek a talajra és gyakorlatilag semmi védelmet nem kapnak a koptatóanyag behatolása ellen. Kopás esetén az egész lánctagot (és csapszeget) ki kell cserélni. Anyaguk a jó kopásállóság elérésére többnyire 12-15 % mangánt tartalmazó öntött acél. Keménysége miatt forgácsolással nem munkálható meg, és így a csapszegek számára készített furatok az öntés után nyers állapotban maradnak. A csapszegek anyaga közepes széntartalmú szénacél, amelyet keményre edzenek. Ezt a kivitelt ma már egyre ritkábban használják. A magas-csuklós láncok összetettek, ennél fogva részeik különböző anyagból készülhetnek (5. ábra). Egy 5. ábra Magas-csuklós lánc
(1–lánctalp, 2–támasztógörgő, 3–futógörgő, 4–lánckocsi, 5–lánckerék, 6–láncfeszítő, 7–láncvezető kerék, 8–laprugó) 3. ábra Lánctalpas traktor rugalmas járószerkezete (1–sin, 2–kapaszkodó talp, 3–persely, 4–csapszeg)
(1–lánctalp, 2–támasztógörgő, 3–futógörgő, 4–himbakocsi, 5–láncvezető kerék, 6–láncfeszítő, 7–lánckerék)
A lánctalp csuklós, végtelenített lánc, kifelé kapaszkodókkal, befelé sima futófelülettel és vezetőtaréjjal. A jó lánctalpnak tartósnak, kopásállónak és nagy szilárdságúnak kell lenni. Alapvető követelmény, hogy munka közben ne kapcsolódjanak szét, ne csússzanak le, tapadásuk jó, fordulási ellenállásuk kicsi, a felületegységre eső tömegük és zajkeltő hatásuk alacsony legyen. A lánctalp tagokból áll. A lánctagok lehetnek alacsony-csuklós és magas-csuklós kivitelűek. Az alacsony-csuklós lánctag általában egy darabból, öntéssel készül (4. ábra). Kialakításuknál fogva a csuk4. ábra Alacsony-csuklós lánctag
lánctag két sínből és a hozzájuk erősített talpból áll. A talprészre kapaszkodókat lehet csavarozni. A két szomszédos lánctagot a sínek egyik furatába besajtolt persely és az abba helyezett csapszeg köti össze, oly módon, hogy a persely az egyik lánctaggal, a csapszeg pedig a másikkal forog együtt. A perselyek olyan hosszúak, hogy belenyúlnak a szomszédos lánctag fülrészébe, így labirinttömítésül szolgálnak. Jó tömítés esetén megoldható a csapszegek kenése, ezáltal növelhető az élettartam. A zajhatás csökkentésére és az élettartam növelésére egyre elterjedtebben alkalmazzák a különböző műanyagbetétes persely-csapszeg kombinációkat. Kapcsolat a lánckerék és a lánctalp között A lánckereket az erőátviteli rendszeren át a motor hajtja és az a lánctalpba kapaszkodva viszi előre a traktort. A lánckerék és a lánctalp közötti kapcsolat lehet: csapos és tarajos (6. ábra). Csapos kapcsolatnál a lánckerék foga behatol a lánctag hézagaiba és a fognyomás iránya átmegy a lánctag csuklópontjának középpontján. A tarajos kialakításnál a lánctagokon kiképzett taraj behatol a lánckerék fogai közé, így hozva létre a kapcsolatot. A kopás csökkentése érdekében a lánckerék fogszámát páratlanra, a lánc kapcsoló elemeinek számát pedig a kerék fogszámának nem egészszámú többszörösére választják. A rendszer kialakítása olyan, hogy a lánckerékről a lánc ne lépjen le. Láncvezető kerék A láncvezető kerék funkciója kettős, biztosítja a végtelenített lánc visszafordítását, és a láncfeszítést. A láncvezető kereket általában úgy építik be, hogy a kerék
73
2008. 19. évf. 6. szám kerületéhez húzható vízszintes érintő a talajtól egy „h” magasságban legyen (7. ábra). Minél nagyobb a „h” méret, annál kedvezőbb a jármű akadályleküzdő képessége. A láncvezető kerék kialakítása olyan, hogy rajta a lánc simán fut, ugyanakkor kanyarodáskor vagy egyéb más oldalirányú erő fellépésekor megakadá6. ábra A lánc és a lánckerék kapcsolata: a) csapos kapcsolat, b) tarajos kapcsolat
lyozza a láncból való kilépést. A lánc általában két sima karimán fut (8. ábra), és e két karima közé nyúlnak be a lánctagok vezető bordái. A lánc feszítését pl. a láncvezető kerék könyökös tengelyének elfordításával vagy a láncvezető kerék csúsztatásával (2. ábra) oldják meg. A láncot mindkét esetben rugó feszíti, de alkalmaznak előfeszítő hidraulikus szervo-rendszereket is, amelyeknél az igénybevételtől függően változhat a lánc feszítettsége. A rugalmas láncfeszítő megengedi a láncfeszítő kerék elmozdulását, enyhíti a lánc dinamikus igénybevételét és megvédi azt a szakadástól. Futógörgők A futógörgők viselik a jármű súlyát. Átmérőjük a láncosztástól függ. A félmerev felfüggesztésű lánctalpas traktorok futógörgői legtöbbször álló tengelyen forognak, mert a tengely két vége a lánckocsira van erősítve (2. ábra), vagy a görgőt a rugózott lengőkar hordja. Más esetben lánctalpas traktorok futógörgői a tengelyükkel együtt forognak, például, amikor a tengely van csapágyazva a himbakocsi furatában. A futógörgők külső pereme a lánctalp belső kiképzéséhez igazodik.
7. ábra A láncvezető kerék elhelyezése
Támasztógörgők Támasztógörgők megakadályozzák a laza lánctag belógását, és ezzel egyidejűleg csökkentik a láncban ébredő erőt is. Számuk a laza visszafutó láncág hosszától és tömegétől függ. Szerkezetük egyszerű, peremük kiképzése megegyezik a futógörgő peremének kiképzésével. Támasztógörgőt nem minden esetben használnak, a nagy átmérőjű futógörgőkkel épített harci és szállító járműveknél esetenként elhagyják. Lánctalpas traktorok kormányzása
(1–láncvezető kerék, 2–láncfeszítő és rugó, 3–lánc, 4–támasztógörgő, 5–futógörgő) 8. ábra Láncvezető kerék könyökös feszítőtengellyel
(1–láncvezető kerék, 2–futófelület, 3–könyökös tengely, 4–feszítőorsó csatlakozása)
A lánctalpas traktorok fordulása lényegesen bonyolultabb, mint a kerekes járműveké. Lánctalpas járművekkel úgy kanyarodnak, hogy a lánctalpakat a kormánymű segítségével különböző sebességgel járatják. A nagyobb sebességgel mozgó (előresiető) lánctalp elfordítja a traktort a visszamaradó lánctalp felőli oldal felé. A lánctalpas traktor kanyarodását úgy lehet elképzelni, mint egy sokszög mentén végrehajtott mozgást. A sokszögbe írt kör sugara egyenlő a fordulás sugarával. A fordulás csak úgy valósítható meg, hogy közben egy oldalirányú csúszás lép fel. A legkisebb fordulási sugár a kormánymű rendszerétől függ. Ha a kormánymű olyan, hogy lehetővé teszi a visszamaradó lánctalp megállítását (teljes lefékezését), akkor a minimális fordulási sugár a nyomtávolság fele. A lánctalpas járművek kormány művei olyan szerkezetek, melyek eltérő sebességet képesek létrehozni a jobb és bal oldali lánctalpon. Szerkezeti kialakítás szerint lehetnek: oldaltengely kapcsolásúak, kettős differenciálművesek és bolygóművesek. Oldaltengely kapcsolós kormánymű Az oldaltengely kapcsolós kormányműnél a kormányzást két-két szerkezeti elem, nevezetesen két darab többtárcsás, száraz tengelykapcsoló és a tengelykapcsolók külső dobját fékező két szalagfék (9. ábra) végzi. Forduláskor először oldani kell (lábpedállal) a megfelelő oldali tengelykapcsolót, majd szükség szerint (kézi botkormánnyal) fékezni a motorról lekapcsolt láncot. Nagy fordulási sugár esetén, különösen, ha a traktor vontat, elegendő a belső oldal tengelykap-
74
2008. 19. évf. 6. szám
9. ábra Oldaltengely kapcsolású kormányszerkezet
(1–oldaltengely-kapcsoló, 2–szalagfék, 3–véglehajtás, 4–lánckerék) 10. ábra Kettős differenciálműves kormányszerkezet
(1–kettős differenciálmű, 2–szalagfék, 3–véglehajtás, 4–lánckerék) 11. ábra Bolygóműves kormányszerkezet
sével (kézi botkormánnyal) a belső lánctalp sebességének csökkentésével éri el ez a szerkezet. Kanyarodás közben nem változik a jármű középsebessége, mert amennyivel csökken egyik oldalon a fordulatszám, annyival nő a másik oldalon. Az ilyen kormányművel ellátott jármű középpontja körül képes megfordulni. A mai korszerű kormányszerkezetnél nem szalagfékkel, hanem a kormánykerékről vezérelt hidraulikus szervomotorral biztosítják a lánctalpak sebességének vezérlését. Bolygóműves kormánymű A bolygóműves kormánymű működésének vázlatát a 11. ábra mutatja. A motor a két bolygómű külső gyűrűjét hajtja, a bolygócsillagok véglehajtáson keresztül a két lánckerékkel kapcsolódnak, a két napkereket egyenes menetben állandóan fékezni kell. Kanyarodáskor a megfelelő oldalon a „2” kormányféket oldani kell, erre a napkerék forogni kezd, és a bolygócsillag az ellenállások hatására lelassul vagy megáll, a megállását az „3” rögzítőfék behúzásával (lábpedállal) teljessé lehet tenni. A másik oldali lánckerék változatlan fordulatszámmal forog, a traktor közepének sebessége csökken, határesetben az egyenes menethez képest a felére. A korszerű lánctalpas traktorokat a kormánykerékkel vezérelt hidraulikus szervóhajtás segítségével kormányozzák, a szervomotor gyorsítja vagy lassítja bolygóművön keresztül a lánc haladási sebességét. A lánctalpas járószerkezetű traktor alkalmazása háttérbe szorul, mert drágábbak, hamarabb elhasználódnak, mint a gumikerekes változatok. A legkritikusabb maga a lánc. A traktoroknál alkalmazott alacsonycsuklós lánckialakítás átlagos élettartama 6-800 üzemóra. Az igényesebb kivitelű magas csuklós lánctalpak élettartama hoszszabb, 1500-2500 üzemóra. Gumihevederes traktorok Ma egyre szélesebb körben alkalmaznak lánctalpak helyett vászonbetétes gumi, ill. műanyag hevederes járószerkezetű traktorokat (12. ábra). A végtelenített gumiheveder kívülről bordázott, belülről tarajos, kétoldalt sima. A hevederhajtó/feszítő „lánc”-kerék bordá12. ábra Gumihevederes lánctalpas járószerkezet (Challenger)
(1–bolygómű, 2–kormányfék, 3–bolygómű-rögzítőfék 4–véglehajtás, 5–lánckerék)
csolójának oldása is. Lejtőn lefelé azonban vigyázni kell, mert meredekebb lejtőn előfordulhat, hogy pl. jobbra akarván fordulni, a jobb oldali tengelykapcsoló oldásakor a traktor esetleg balra fog elkanyarodni. Korábban ez volt a legelterjedtebben alkalmazott kormányzási megoldás. Kettős differenciálműves kormánymű A kettős differenciálműves kormánymű kialakítását a 10. ábra szemlélteti. A fordulást szalagfék működteté-
(1–végtelenített gumiheveder, 2–hajtókerék, lánckerék, 3–vezetőkerék a hevederfeszítővel, 4–futógörgők, 5–rugózott himbakocsi)
75
2008. 19. évf. 6. szám zott felületű. A futógörgők rugózott alátámasztásúak, általában félmerev megoldásúak. Az ilyen gumihevederes traktorokkal közúton is lehet közlekedni. A lánctalpas traktorok tömegeloszlása olyan, hogy a névleges vonóerő kifejtésekor alakuljon ki a lánctalp egyenletes terhelése. Ez különösen fontos a gumihevederes futófelületeknél. Ebből adódóan a lánctalpas traktorok orrnehéz kialakításúak. * A következő számban az univerzális traktorok főegységei közül a hárompontos függesztőszerkezettel és a hidraulikus emelőberendezéssel foglalkozunk.
CASE IH STX 440 Steiger Quadtrac nehéz ízelt kormányzású traktor gumihevederes lánc-kocsikkal, 327kW/444 lóerős motorral
Landini Trekker 85F típusjelzésű, 60 kW/82 lóerős magas-csuklós lánctalpas traktor
John Deere 9430T tip. gumihevederes nehéz univerzális traktor, 313 kW/425 lóerős motorral
Chellenger MT 745 tip., gumihevederes univerzális traktor, 206 kW/277 lóerős motorral, max. seb. 40 km/h, nyomtáv-állíthatóság: 1524-2235 mm
SAME Krypton V-70 típusjelzésű, 52 kW/70 lóerős lánctalpas traktor
Chellenger MT 745 tip. traktor vezetőfülkéje
