71 G É P E S Í T É S, G É P E K 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 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 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 csuklópontok 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 Magas-csuklós lánc 2008. 19. évf. 6. szám 5. ábra (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) Alacsony-csuklós lánctag 4. ábra 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
6. ábra A lánc és a lánckerék kapcsolata: a) csapos kapcsolat, b) tarajos kapcsolat 73 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 megakadályozza 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. A láncvezető kerék elhelyezése 7. ábra 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. 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 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) 2008. 19. évf. 6. szám Kettős differenciálműves kormánymű A kettős differenciálműves kormánymű kialakítását a 10. ábra szemlélteti. A fordulást szalagfék működtetésével (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. Bolygóműves kormányszerkezet 11. ábra 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 bordá- 12. 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. (1 végtelenített gumiheveder, 2 hajtókerék, lánckerék, 3 vezetőkerék a hevederfeszítővel, 4 futógörgők, 5 rugózott himbakocsi)
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. 75 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 SAME Krypton V-70 típusjelzésű, 52 kw/70 lóerős lánctalpas traktor Chellenger MT 745 tip., gumihevederes univerzális traktor, 206 kw/277 lóerős motorral, max. seb. 40 km/h, nyomtáv-állíthatóság: 1524-2235 mm Chellenger MT 745 tip. traktor vezetőfülkéje