Jak dociążyć ciągnik rolniczy?

Jeżeli traktor ma przenieść całą swoją moc na podłoże, musi być ciężki. Jest to szczególnie istotne podczas ciężkich prac pociągowych. Przeważnie zakładamy wtedy na przedni TUZ masywny obciążnik, bo jest łatwy i szybki w montażu. Jednak założenie dodatkowych obciążników na koła lub na tylny dyszel jest przeważnie zbyt kłopotliwe. Z kolei jeśli ich nie zdejmiemy do prac transportowych, zużyjemy więcej paliwa i nadmiernie zniszczymy opony. Mówiąc wprost, im łatwiej założyć i zdjąć obciążniki z ciągnika, tym lepiej.

Dodatkowe 1,7 t
Aby rozwiązać ten problem, firmy John Deere i LaForge wspólnie opracowały system EZ-Ballast, dzięki któremu operator nie wysiadając z kabiny, może pod ciągnikiem zamontować płytę dociążającą o masie 1,7 t. Co ważne, nie zmienia się procentowy rozkład masy na przednią i tylną oś.
Czy stosując ten system, można zrezygnować z obciążników kół lub z obciążnika przedniego albo wręcz z obu? Różnica cen między obciążnikami kół a systemem EZ-Ballast jest nieduża – według katalogu zestaw dwóch obciążników kół po 900 kg każdy wraz z adapterami (po 70 kg) kosztuje 6600 euro (ceny netto). Z kolei cena EZ-Ballast wynosi 9900 euro, ale zdarza się, że jest on oferowany nawet z 30-procentowym rabatem.

Do porównania różnych systemów balastowania posłużył John Deere 7310R sprzężony z kultywatorem Köckerling, o szerokości 4,6 m (glina piaszczysta, z wierzchu sucha) w ośmiu różnych wariantach: zaczynając od braku obciążników, po maksymalne obciążenie: z EZ-Ballast, obciążnikiem przednim i obciążnikami kół. Łącznie dało to dodatkową masę 5,3 t. Wraz z obciążeniem w punkcie zaczepienia kultywatora (dodatkowa 1 t) przekroczono dopuszczalną masę całkowitą wynoszącą 16 t. Poszczególne warianty i zastosowane w nich obciążniki przedstawiono w zestawieniu. W przypadku systemu EZ-Ballast i obciążników kół dodatkowo stoperem zmierzono czas ich montażu i demontażu. Ponadto wg tabeli ustawiliśmy również odpowiednie ciśnienie w oponach.

Pomiary przeprowadził specjalista z Uniwersytetu Nauk Stosowanych Południowej Westfalii. Kultywator miał w dyszlu siłowniki hydrauliczne, a ciśnienie w układzie umożliwiło pomiar siły uciągu. Za pomocą licznika obrotów kół i GPS zmierzono prędkość oraz poślizg. W ten sposób obliczono moc uciągu.

W każdym wariancie przeprowadzono dokładne jazdy testowe, a za pomocą hydraulicznej regulacji głębokości kultywatora zwiększano stawiany przez niego opór. Głębokość robocza wynosiła maksymalnie 17 cm. W zestawieniu przedstawiono trzy wybrane zakresy prędkości z zarejestrowanych pomiarów. Wyraźnie widać, że wraz ze wzrostem prędkości większe obciążenie przestaje przynosić korzyści, ponieważ moc to siła uciągu razy prędkość. Zatem wraz ze wzrostem prędkości maleje siła uciągu, potrzebna do uzyskania tej samej mocy uciągu.

W takiej sytuacji ciągnik ze zbyt dużym balastem ciągnie niepotrzebny ciężar, co zwiększa spalanie. Dlatego zawsze należy dopasować obciążenie do wykonywanej pracy. Dotyczy to przede wszystkim jazdy po drogach, gdzie często pozostawione na felgach obciążniki kół powodują znacznie szybsze zużycie opon i hamulców.

Wyniki
Ciągnik bez obiążników: sam ciągnik bez balastu ważył aż 11 770 kg. Zawarte w tym są jednak wsporniki do mocowania obciążników kół (140 kg), a także mechanizm do montażu EZ-Ballast (370 kg). Z takim wyposażeniem rozkład masy wynosi: 42% na przednią oś i 58% na tylną. Przy małych prędkościach, zgodnie z oczekiwaniami, siła uciągu była najmniejsza, a poślizg największy. Przy większych prędkościach ciągnik 7R dobrze wykonywał swoją pracę nawet bez obciążników. Wartość poślizgu była tu jednak zawsze najwyższa w porównaniu ze wszystkimi innymi wariantami.
Tylko obciążnik przedni: dla tego powszechnie stosowanego wariantu John Deere udostępnił solidny obciążnik przedni o masie 1,8 t. Spora odległość między końcówkami przedniego TUZ a osią spowodowała efekt dźwigni – nacisk na przednią oś wzrósł o 2,8 t – do 7,7 t, a tylna oś została odciążona. W efekcie rozkład masy uległ zmianie i wynosił 57% na przód i 43% na tył – to dobrze dla trakcji, ale gorzej dla ciągnika. Poślizg był o niemal 5% mniejszy niż w poprzednim wariancie. Dla elementów ciągnika jest to jednak najgorsze rozwiązanie. Po zamontowaniu obciążnika przedniego dopuszczalny nacisk na przednią oś został przekroczony o 1,2 t – tego należy unikać! Do ciągnięcia powinny służyć przede wszystkim większe koła tylne.

Tylko system EZ-Ballast: masa wzrosła prawie do takiego samego poziomu, jak z obciążnikami kół, jednak ze względu na środkowy punkt przyłożenia rozłożenie obciążenia na osie było takie samo, jak w ciągniku bez balastu (42% przód, 58% tył). Traktor nieznacznie zyskał na tym przy niskich prędkościach, ponieważ poślizg był o prawie 2% mniejszy niż z obciążnikami kół. Podczas szybszej jazdy system EZ-Ballast był porównywalny z wariantem z obciążnikami kół.

Tylko obciążniki kół: masa całkowita wzrosła o 1,8 t w stosunku do wariantu bez dociążenia, rozkład masy zmienił się na 37% z przodu i 63% z tyłu. Efekt zastosowania obciążników kół był najmniejszy ze wszystkich wariantów balastowania. W danych warunkach gruntowych jest to związane z i tak już dużym obciążeniem tylnej osi w ciągniku bez balastu. Ze względu na miejsce montażu (na tylnych felgach) obciążniki nie wpływają na nacisk na przednią oś.

Obciążnik przedni plus EZ-Ballast: nacisk na przednią oś wzrósł jeszcze bardziej i osiągnął 8,5 t. Zwłaszcza w tym wariancie obciążnik przedni może być lżejszy o co najmniej 1 t, a podczas ciągnięcia maszyn z większą prędkością można nawet całkowicie z niego zrezygnować, aby chronić przednią oś. Generalnie ta kombinacja sprawdzała się lepiej niż wariant: obciążniki kół plus obciążnik przedni.

Obciążnik przedni plus obciążniki kół: masa ciągnika wzrasta do 15,4 t, a rozkład masy wynosi prawie 50/50. Moc i siła uciągu są takie same, jak w wariancie z samym obciążnikiem przednim, a poślizg zmniejsza się tylko o 1%. Ponieważ obciążniki kół nie powodują efektu dźwigni, nacisk na przednią oś jest zdecydowanie za duży.

EZ-Ballast plus obciążniki kół: ten wariant uwzględniono tylko do uzupełnienia całej gamy możliwości, bo podobnie jak wariant następny nie ma on w zasadzie żadnego znaczenia praktycznego. Ponieważ oś przednia nie jest dociążona, lekko zwiększył się poślizg.

EZ-Ballast plus obciążnik przedni i obciążniki kół: wariant z maksymalnym możliwym dociążeniem 5,3 t, który właściwie nie ma zastosowania w praktyce. Poślizg zmniejsza się wprawdzie do najniższej wartości, ale głównie przy niskich prędkościach – wynosi wtedy maksymalnie 2%. Jednak nieduża różnica w stosunku do popularnych sposobów dociążenia, tj. obciążniki kół plus obciążnik przedni lub system EZ-Ballast plus obciążnik przedni nie usprawiedliwia uszkodzeń spowodowanych tak dużym dociążeniem.

Wnioski
Jeśli chodzi o trakcję system EZ-Ballast może całkowicie zastąpić uciążliwe w montażu i demontażu obciążniki kół. Czy ma również wpływ na spalanie? Po testach pociągowych na dużym polu wykonano uprawę kultywatorem w dwóch wariantach balastowania: EZ-Ballast plus obciążnik przedni oraz obciążniki kół plus obciążnik przedni. Oba warianty dały bardzo zbliżone wyniki, ale przejazd z dociążeniem EZ-Ballast miał lekką przewagę: poślizg wyniósł 8,6%, spalanie 15,8 l/ha i wydajność 3,3 ha/h. W wariancie z obciążnikami kół wartości te wynosiły odpowiednio: 9,3%, 16,7 l/ha i 3,2 ha/h.

Warto wiedzieć:

• Obciążnik EZ-Ballast można szybko zdemontować, a tym samym uniknąć przeciążenia maszyny w transporcie.
• Ten komfort, przy 30-proc. rabacie na EZ-Ballast, kosztuje tylko o 330 euro więcej niż obciążniki kół. W dłuższej perspektywie to się opłaca, a to ze względu na mniejsze spalanie i zużycie elementów ciągnika oraz krótszy czas przygotowania ciągnika do pracy.
• System EZ-Ballast jest na razie dostępny tylko dla ciągników serii 7R, choć lepiej pasowałby do modelu 6R: im lżejszy ciągnik o dużej mocy, tym większe korzyści z zastosowania tego systemu.

Zakładanie Obciążników kół jest kłopotliwe!

Dla porównania systemów zespół testowy kilkakrotnie zakładał i zdejmował obciążniki kół, mierząc czas potrzebny na wykonanie tej operacji. Wsporniki do mocowania obciążników (po 70 kg każdy) są na stałe przykręcone do felg i nie zdejmuje się ich. Wózkiem widłowym dosuwa się obciążnik tak, by umieścić go na trzech stożkowych krzywkach wspornika, gdzie jest zabezpieczany sześcioma śrubami.

Do montażu trzeba było najpierw ustawić obciążniki we właściwej pozycji. Ich kształt pozwala je postawić tak, by jeden z otworów na krzywki znajdował się dokładnie na górze (na godzinie 12). Postępując zgodnie ze wskazówkami pomocnika, operator przejeżdża ciągnikiem do przodu do momentu, aż jedna z krzywek znajdzie się w pozycji na godzinie 12. W takiej pozycji stosunkowo łatwo można nasunąć obciążnik na wspornik. Mając pewną wprawę, trzy osoby na założenie obciążnika na jedno koło potrzebowały po ok. 10 minut – pod warunkiem, że obciążniki znajdowały się w pobliżu, a wózek widłowy i wkrętarka pneumatyczna były w pogotowiu. Poza tym istnieje ryzyko wypadku. Na targach Agritechnica w roku 2017 firmy John Deere i LaForge zaprezentowały natomiast obciążniki kół, które mocuje się łatwiej.


EZ-Ballast: hydraulicznie w górę i w dół

System składa się z ramy mocującej i obciążnika. Na razie pasuje tylko do traktorów serii 7R od rocznika 2011. Rama o masie 370 kg kosztuje 5540 euro netto i jest na stałe przymocowana do ciągnika. Właściwy obciążnik waży 1,7 t i kosztuje 4490 euro.

Teoretycznie ramę nośną można zamontować w kilku ciągnikach należących do jednego gospodarstwa i przekładać między nimi obciążnik. Do kompletu dodawany jest również hydrauliczny zawór przełączający, więc system EZ-Ballast nie blokuje w ciągniku żadnej sekcji hydraulicznej.

Aby zamontować obciążenie, należy powoli najechać na leżący na podłożu obciążnik tak, by znajdował się on dokładnie nad środkiem maszyny. Następnie opuszczamy hak zaczepowy i powoli przejeżdżamy ciągnikiem do przodu. Hak wsuwa się w zaczep obciążnika do oporu (co jest wyczuwalne z kabiny) i niezwykle elegancko go podnosząc, najpierw wsuwa do uchwytów z tyłu, a następnie unosi się z przodu. W tym położeniu jest blokowany hydraulicznie. Przy odrobinie wprawy udaje się wykonać całą operację w około minutę. Aby zdemontować obciążnik, należy po prostu wykonać te same czynności w odwrotnej kolejności.

Po zapięciu obciążnika prześwit mierzony przy zaczepie rolniczym zmniejsza się o ok. 2,5 cm (przy większym ciśnieniu w oponach). Płaski obciążnik EZ-Ballast nie ma wycięć, umożliwiających jego przeniesienie wózkiem widłowym ani uchwytów do podnoszenia, więc jeśli akurat leży w miejscu, w którym przeszkadza, przeniesienie go w inny sposób niż pod ciągnikiem jest bardzo kłopotliwe.

Opracowanie: dr Artur Jakubek