Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Vliv konstrukce pneumatik na ekonomiku provozu traktorových souprav Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: prof. Ing. František Bauer Vypracoval: Miroslav Daňhel Brno 2007

2 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2007 MIROSLAV DAŇHEL

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv konstrukce pneumatik na ekonomiku provozu traktorových souprav vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis diplomanta.

4 Děkuji touto cestou panu prof. Ing. Františku Bauerovi, CSc.,vedoucímu diplomové práce a panu doc.ing. Pavlu Sedlákovi, CSc., za cenné rady a připomínky, které mi při zpracování diplomové práce poskytli.

5 ABSTRAKT Nemalým problémem v oblasti provozu traktorových souprav je především efektivní přenos výkonu motoru na podložku. Cílem diplomové práce bylo provést experimentální tahovou zkoušku traktoru John-Deere 6920S při použití dvou typů pneumatik různé konstrukce (Michelin Agribib, Michelin Xeobib). Na základě naměřených hodnot bylo provedeno vyhodnocení tahových vlastností traktoru. Jako doplňující měření byla provedena orba sledovaným traktorem s dvěma typy pneumatik. Získané výsledky byly podrobeny analýze. Dalším cílem práce bylo posoudit investici, vloženou na zakoupení nových typů pneumatik z hlediska návratnosti finančních prostředků. Z naměřených a vypočtených hodnot bylo zjištěno, že nižší tlak u testovaných pneumatik znamenal značnou úsporu paliva v celém měřeném rozsahu rychlostí tahových zkoušek, se současným zvýšením tahového výkonu. Nejpříznivější výsledky byly dosaženy se širokými pneumatikami při nízkém tlaku huštění speciální konstrukce pod označením Michelin Xeobib. Klíčová slova: tahové vlastnosti, nízkotlaké pneumatiky, Michelin Xeobib The considerable problem being in the field of running tractor units is, above all, the engine power transmission efficiency on backplate. The diploma work is specifically aimed at performing a tensile strength test on the test tractor John Deere 6920 S using two different construction types of the tyres, namely Michelin Agribib, Michelin Xeobib. The assessment of tensile functional properties of the particular tractor has been carried out on the basis of measured values. Ploughing with this test tractor fitted with both types of tyres has been performed to provide follow-up measurements. Consequently, any results obtained have been analysed. Another goal of the work is to assess the investment made to purchase new types of tyres with regard to investment cost returnability. Upon the measured and calculated values, it has been found out that the use of the tested low pressure tyres resulted in a significant reduction in fuel consumption throughout the entire measurement process of tensile tests whilst achieving an increase

6 in tensile performance. The most favourable results have been obtained using the Michelin Xeobib wide treaded tyres, which permit a low inflation pressure performance and incorporate a special tyre sidewall construction. Key work: tensile properties, cushion tire, Michelin Xeobib

7 OBSAH 1. Úvod Současný stav konstrukci traktoru Motor Převodovky Podvozky traktorů Pneumatiky Měření a hodnocení tahových vlastností traktoru Úvod do problematiky Cíl práce Metodika měření Měření tahových vlastností Vyhodnocení tahové charakteristiky Měření energetických a výkonnostních parametrů Vyhodnocení energetických a výkonnostních parametrů Získávání otisku pneumatik Měření jmenovité otáčkové charakteristiky Technické charakteristiky Charakteristika traktoru John Deere 6920S Charakteristika pluhu Lemken Diamant Testované pneumatiky Michelin Xeobib Michelin Agribib Charakteristika pozemku Výsledky a vyhodnocení měření Rozložení hmotnosti a poloha těžiště Vyhodnocení kontaktního tlaku pneumatik Měření tahových charakteristik Měření energetických a výkonnostních parametrů Závěr Vliv rozměrů a huštění pneumatik na spotřebu a výkonnost Vliv pneumatik na tahové vlastnosti... 53

8 7.2.1 Varianta Xeobib 75/65 a Agribib 170/ Varianta Xeobib 180/180 a Agribib 255/ Varianta Xeobib 75/65 a Agribib 255/ Varianta Agribib170/170 a 255/ Varianta Xeobib 75/65 a 180/ Ekonomika provozu traktoru John Deere 6920S Seznam použité literatury Seznam obrázků Seznam tabulek... 63

9 1. ÚVOD Zemědělství patří k významným spotřebitelům energie, na níž se výrazně podílejí operace v rostlinné výrobě. Mezi hlavní mobilní energetické prostředky používané v zemědělství patří traktor, který v soupravě se zemědělskými stroji zabezpečuje jednotlivé agrotechnické operace rostlinné výroby a v posledních letech má své opodstatněné místo i v oblasti dopravy. Z hlediska konkurenceschopnosti našeho zemědělství je v posledních letech hlavní prioritou zvyšování produktivity práce a snižování nákladů na jednotku produkce. Potřeba snižovat spotřebu energie, zejména spotřeba motorové nafty, se bude v budoucnu projevovat stále výrazněji. Nákup pohonných hmot tvoří v současnosti až 60 % veškerých nákladů na provoz mobilní techniky v zemědělství. Toho jsou si vědomi i výrobci traktorů a zemědělských strojů, a proto i trend vývoje posledních 10 let směřuje k zdokonalování technického vybavení s rostoucím stupněm automatizace jednotlivých funkčních uzlů (Bauer,1999). To vede k dosažení vyšší účinnosti ve využívání energie paliva, a zároveň nám to přináší při správném využití reálné možnosti snižovat náklady na provoz. Nemalým problémem v oblasti provozu traktorových souprav je přeměna energie paliva v motoru na mechanickou práci, určenou pro tahové práce. Nežádoucí ztráty spojené s touto přeměnou výrazně ovlivňují negativním způsobem ekonomiku provozu traktoru. Přeměna efektivního výkonu motoru na výkon tahový je doprovázena ztrátami mechanickými (ztráty v převodových ústrojích traktoru dané konstrukcí), valením a prokluzem (ztráty při styku pojezdového ústrojí s podložkou). Ztráty valením a prokluzem je možno částečně eliminovat několika způsoby. Dotížením traktoru pomocí závaží, nebo agregovaným nářadím. Avšak dotížení traktoru, způsobí zvětšení měrného tlaku na půdu, při zachování styčné plochy, a nežádoucí nadměrné utužení půdy. Další možností jak zvýšit tahovou sílu, je zvětšení styčné plochy kol podvozku s povrchem pozemku (Sedlák, Bauer, 2003). Tuto plochu lze u kolového traktoru zvětšit několika způsoby, a to například, zvětšením průměru pneumatik, snížením plnícího tlaku a nebo zvětšení šířky pneumatik. Mezi nejvýhodnější způsob patří použití širokoprofilových nízkotlakých pneumatik speciální konstrukce, s plnícím tlakem pod 1 bar. 9

10 Do jaké míry ovlivňuje zvolený typ pneumatik ekonomiku provozu traktoru, jeho tahové vlastnosti a jak se projeví na výkonnostních parametrech orební soupravy, touto problematikou se zabývám ve své diplomové práci. Praktické poznatky a výsledky jsem získal z terenního měření, kterého jsem se aktivně zůčasnil. 2. SOUČASNÝ STAV V KONSTRUKCI TRAKTORU 2.1 Motor Spalovací motory jsou neustále přizpůsobovány novým požadavkům, které vyplívají z rostoucích nároků kladených ze strany uživatelů a mezinárodních norem omezujících negativní vlivy na životní prosředí (Semetko,1985). U traktorů jsou v současné době používány především čtyřdobé vznětové motory s přímým vstřikováním paliva. Největším pokrokem ve vývoji se dosáhlo v oblasti přípravy palivové směsi a aplikace elektroniky v řízení a ovládání motoru. Elektronika dokáže na základě snímačů a akčních členů provádět stálou kontrolu a regulaci motoru a současně spojovat řízení motoru s převodovým ústrojím, podvozkem a připojenými stroji. Hlavní přínos těchto moderních technologií je především snížení spotřeby paliva, ztrátových výkonů, tepelného namáhání, opotřebení, emisí a náročnosti na údržbu. 2.2 Převodovky Převodová ústrojí traktorů zaznamenala v posledních letech velký vývoj. Určitým standartem v konstrukci je uplatnění synchronizace všech rychlostních stupňů, doplněná u traktorů nižších a středních výkonů násobičem točivého momentu. Traktory vyšších výkonových tříd mají buď synchronizovanou převodovku doplněnou čtyřmi rychlostními stupni pod zatížením, nebo mají pod zatížením řaditelné všechny převodové stupně. Převodovky plně řazené pod zatížením umožňují řadit převodové stupně v celém rozsahu pod zatížením, bez nutnosti použití spojkového pedálu. Velkým trendem všech výrobců traktorů na světě je v posledních letech čím dál tím více použití bezstupňových 10

11 plynulých převodovek. Jedním z mnoha zástupců těchto převodových ústrojí je převodovka AutoPower (John-Deere) 2.3 Podvozky traktorů Podvozek je nosnou částí traktoru. Jeho součástí jsou všechny mechanismy, které umožňují jízdu a řízení traktoru. Některé části podvozku traktoru musí zajišťovat ještě další funkce, musí umožňovat změnu rozchodu kol a světlé výšky při zachování vyhovujících pracovních vlastností, zvláště stabilitu a řiditelnost. Podvozky většiny traktorů jsou bezrámové samonosné konstrukce. Jednotlivé skříně strojních skupin (motor, spojka, převodovka) musí být dostatečně dimenzovány vzhledem k velkému namáhání a deformaci při jízdě v terénu a zatížení od přípojného nářadí. Nevýhodou této konstrukce je velká hmotnost jednotlivých funkčních skupin a často nevyhovující rozložení hmotnosti. Nedostatky bezrámové konstrukce částečně odstraňuje polorámová konstrukce. Rám, který nese některé strojní skupiny, většinou motor a převodovku, je připevněn k zadní nápravě s rozvodovkou. Skříň motoru a převodovky nemusí plnit nosnou funkci, proto mohou mít nižší hmotnost. Také jejich umístění v rámu se může podřídit požadavkům na vhodné rozložení hmotností a tím kladně ovlivnit trakční vlastnosti traktoru. Na polorámu se upevňuje přední hydraulický závěs, který může mít větší nosnost. Stále více se však u kolových traktorů používají rámové konstrukce podvozku. Použití této konstrukce způsobilo rostoucí zatížení nářadím na předním i zadním hydraulickém závěsu. Nosnou funkci při tomto řešení neplní skříně motoru a převodů, ale rám. Toto řešení nám umožňuje snížení hmotnosti strojních skupin a umístění v rámu nemusí být podřízeno nosné funkci. Jejich umístění v rámu tak přispívá k lepšímu rozložení hmotností a zároveň nám to umožňuje lépe splňovat požadavky na vyšší užitečné zatížení traktorů při jejich vlastní nízké hmotnosti. 2.4 Pneumatiky Pneumatiky tvoří spojovací prostor mezi traktorem a podložkou, jsou důležitou součástí pružící soustavy podvozku. Přenáší hmotnost traktoru a připojeného nářadí, 11

12 hnací a brzdící momenty a boční síly na podložku. Proto musí být pneumatice věnována velká pozornost, neboť sebelepší konstrukce traktoru může mnoho ztratit např. na tahových vlastnostech, díky nevhodné volbě pneumatik a jejich špatnému huštění. Konstrukce pneumatiky je tvořena běhounem, který přechází na bočních stěnách v bočnice. Dále je to kostra pláště, složená z několika vrstev, nárazníková vrstva a patka pláště. Běhoun je nosná část na vnějším obvodu pláště, vytváří kontakt s podložkou a odvádí teplo vzniklé v pneumatice. Je zhotoven z pryže odolné proti opotřebení. Profilováním běhounu se vytvoří vzorek ( dezén ) pneumatiky, která zajistí spolehlivý styk pneumatiky s podložkou. Vzorek přímo ovlivňuje vlastnosti pneumatiky a především u traktoru má vliv na velikost prokluzu, záběrové vlastnosti a kontaktní tlak na podložku. Kostru pneumatiky tvoří vrstvy opryžovaného kordového tkaniva. Tvoří nosnou část pláště. Kostra ovlivňuje nejvíce vlastnosti pneumatiky, mezi které patří styčná plocha, nosnost, valivý odpor atd. Podle konstrukce kostry rozlišujeme pneumatiky diagonální a radiální. U diagonální pneumatiky je kostra tvořena pásy tkaniva ( kordové nitě ), které jsou kladeny křížem přes sebe a svíraji s podélnou osou úhel 30 až 40. U radiálních pneumatik jsou vlákna v kostře uspořádána radiálně od patky k patce, kolmo k obvodu pneumatiky. Po obvodě na radiálně uložených vláknech je položeno několik tkaninových vrstev, které tvoří výztužný pás mezi kostrou a běhounem. Boční stěny jsou vzhledem k radiálnímu položení vláken velmi pružné. Radiální konstrukcí je dosaženo větší kontaktní plochy s půdou, do záběru se dostane větší počet záběrového vzorku, čímž se zlepší přenos hnací síly a sníží velikost prokluzu. Patky jsou zesílené a vyztužené okraje pneumatik. Zajišťují kontakt pláště s ráfkem, přenáší obvodové síly a zabraňují vzájemnému protočení. Tvar patky odpovídá tvaru ráfku na který je pneumatika montována. U bezdušových pneumatik zajišťuje dokonalou vzduchotěsnost. Skládá se z lana ( tvořeného ocelovými lany ), jádra ( pryžová výplň nad lanem pro vyztužení patky a dosažení požadovaného profilu patky ), křídla (textilní kord obalující jádro s lanem) a patního pásku (obaluje patku z vnější strany a zajišťuje ochranu před mechanickým poškozením). Značení pneumatik se řídí podle firemních a EHK předpisů. Na pneumatice jsou vždy označeny šířka a vnitřní průměr. Rozměry jsou uváděny v anglických palcích, 12

13 nebo v milimetrech. Dále je uváděno profilové číslo, které udává poměr mezi výškou a šířkou profilu pneumatiky. Na pneumatikách je dále výrobcem uváděno jejich určení, nejvyšší rychlostní index, typ konstrukce a její únosnost. Příklad značení pneumatik: 650 / 60 R 38 TL AC65 XeoBib šířka pneumatiky v milimetrech 60 - profilové číslo pneumatiky R - radiální konstrukce ( pomlčka značí diagonální ) 38 - průměr ráfku v palcích TL - bezdušové provedení AC65 - označení typu dezénu XeoBib - firemní označení pro danou řadu pneumatik Odlišné značení se používá u tzv. Terra pneumatik, např.66 x 43,00 25 TL, což odpovídá vnější průměr x šířka pneumatiky průměr ráfku, vše v palcích. Tlak vzduchu v pneumatice je závislý na rozměrech, zatížení pneumatiky a maximální rychlosti. Přitom se musí brát v úvahu pohlcování rázů, bezpečnost provozu a její bezpečnost. 3. MĚŘENÍ A HODNOCENÍ TAHOVÝCH VLASTNOSTÍ 3.1 Úvod do problematiky V posledních letech se světový výrobci traktorů předhánějí v představování stále nových řad traktorů. Ve snaze uspokojit náročného zákazníka, dochází k neustálému navyšování výkonů, zdokonalování softwarových systémů, automatizaci jednotlivých operací, zvyšování komfortu obsluhy atd.. Nemalým problémem tohoto vývoje však zůstává efektivní přenos výkonu motoru na podložku, neboli transformace energie spotřebovaného paliva na užitečnou práci vykonanou připojeným strojem (Grečenko, 1963). 13

14 Dnes již není výjimkou použití traktorů na našich polích, jejichž hmotnost se pohybuje okolo 10 až 14 tun. Následkem je vzrůstající tlak na půdu, až do podložních vrstev. Hmotnost traktoru a jeho přípojného zařízení je přenášena na půdu prostřednictvím pneumatik, nebo pásového podvozku jako tzv. svislé zatížení kol. Tahová síla traktoru závisí na zatížení hnacích kol, které je ale limitováno utužováním půdy. Jinou možností zvýšení tahové síly je zvětšení styčné plochy kol podvozku s povrchem pozemku. Při stejném zatížení je možno vyvinout vyšší tahovou sílu, při nízkém měrném tlaku na půdu, což je využíváno u pásových podvozků. Proti kolovému má pásový podvozek celou řadu nevýhod, pro které je jeho použití u traktorů omezené. Určitým kompromisem je použití nízkotlakých širokoprofilových pneumatik speciální konstrukce, které zajistí zvětšení plochy stylu kol s terénem a zachovají výhody kolového podvozku. Prodejci si uvědomují, že chtějí-li dobře prodávat, musí poskytnout uživateli dostatek kvalifikovaných informací, které se stávají rozhodujícími v oblasti snižování nákladů na provoz v oblasti mobilní techniky ( Bauer, Sedlák, Fajman, 2002 ). Měření byla provedena na základě podnětu prodejce zemědělské techniky a výrobce pneumatik, kteří chtěli poznat a v praxi si ověřit, do jaké míry nám je schopna ovlivnit pneumatika speciální konstrukce tahové vlastnosti traktoru a jak velký vliv bude mít na spotřebu nafty při orbě. 3.2 Cíl práce Cílem práce bylo provést experimentální tahovou zkoušku traktoru John-Deere 6920S při použití dvou typů pneumatik různé konstrukce. Na základě naměřených hodnot bylo provedeno vyhodnocení tahových vlastností traktoru. Jako doplňující měření byla provedena orba sledovaným traktorem s oběma typy pneumatik. Získané výsledky byly podrobeny analýze. Dalším cílem práce bylo posoudit investici, vloženou na zakoupení nových typů pneumatik z hlediska návratnosti finančních prostředků. Výsledkem této práce bylo určit vliv konstrukce pneumatik na tahové vlastnosti traktoru, a zda-li se zvýšená investice do pneumatik speciální konstrukce uživateli vyplatí. 14

15 4. METODIKA MĚŘENÍ 4.1 Měření tahových vlastností Cílem zkoušek bylo provést měření traktoru John Deere 6920S při použití dvou typů pneumatik s různou šířkou pláště (viz obr. 1) a výsledky měření zpracovat do tahových charakteristik. Jednalo se o pneumatiky: I. Pneumatiky s úzkým pláštěm Přední náprava: Michelin 14.9 R28 Agribib Zadní náprava: Michelin 18.4 R38 Agribib II. Pneumatiky s širokým pláštěm Pření náprava: Michelin 520/60 R28 Xeobib Zadní náprava: Michelin 650/60 R38 Xeobib Dalším cílem bylo naměřit tahovou charakteristiku při rozdílném tlaku huštění, jak pro variantu s úzkými tak širokými pneumatikami. Velikost tlaku huštění byla vždy v souladu s dovolenými hodnotami uváděnými výrobcem. Při zkouškách byly nastaveny následující tlaky: I. Pneumatiky s úzkým pláštěm. V dalším textu označované jako úzké. Přední náprava: Michelin 14.9 R28 Agribib 255 kpa Zadní náprava: Michelin 18.4 R28 Agribib 255 kpa Přední náprava: Michelin 14.9 R28 Agribib 170 kpa Zadní náprava: Michelin 18.4 R38 Agribib 170 kpa II. Pneumatiky s širokým pláštěm. V dalším označované jako široké. Pření náprava: Michelin 520/60 R28 Xeobib 180 kpa Zadní náprava: Michelin 650/60 R38 Xeobib 180 kpa Pření náprava: Michelin 520/60 R28 Xeobib 75 kpa Zadní náprava: Michelin 650/60 R38 Xeobib 65 kpa Při měření bylo dbáno norem ČSN ISO a ČSN Měření bylo realizováno na pozemku Březí v katastru obce Týn nad Vltavou (Bauer,Sedlák,2006) Další podrobnosti jsou uvedeny v charakteristice podmínek měření. Na pozemku byly vyměřeny tři 30 m měřící úseky. Mezi úseky byla 40 m dlouhá mezera pro nastavení a ustálení měřených parametrů. Jako brzdící prostředek byl použit traktor John Deere Výška spojovacího ocelového lana mezi traktory byla u všech měření 1 m. 15

16 Obr.1 Zkoušené úzké a široké pneumatiky. Levá pneumatika (úzká) Michelin 18.4 R38 Agribib, pravá (široká) Michelin 650/60 R38 Xeobib. Ocelové lano bylo spojeno s tenzometrickým snímačem HOTTINGER typ U2A. Při měření překonával traktor John Deere 6920S odpor traktoru John Deere 7810 jehož velikost se pro každý úsek postupně zvyšovala až do oblasti nejvyšších prokluzů. V každém měřícím úseku bylo dbáno na to, aby velikost kolísání tahové síly byla co nejmenší. Měření probíhalo na tři pojezdové rychlosti 5, 8 a 10 km.h -1 při plné dodávce paliva. Pouze při měření vlivu tlaku na tahové vlastnosti byly zvoleny pojezdové rychlosti 5 a 8 km.h -1. Pro každou rychlost bylo naměřeno min. 6 hodnot tahové síly. Každé měření probíhalo v nové stopě. Zkoušený traktor měl během měření zapnutý pohon přední nápravy a uzávěrku diferenciálu zadní nápravy. Přední náprava měla samosvorný diferenciál. Volič převodovky byl nastaven do režimu řízení převodovky 0, což odpovídá manuálnímu řazení s konstantním převodovým poměrem. Teoretická rychlost traktoru při zkouškách byla nastavována podle údajů na displeji palubní desky. V každém měřícím úseku byla změřena tahová síla, spotřeba paliva, otáčky motoru, čas na projetí úseku a dráha ujetá na 5 otáček hnacích kol obou náprav, pro výpočet prokluzu. Měřená data byla ukládána s frekvencí 20 Hz do paměti měřícího počítače. Pro každou pojezdovou rychlost a typ pneumatiky byl naměřen valivý odpor. Pro výpočet prokluzu byla naměřena teoretická dráha při jízdě traktoru bez zatížení tahovou silou a při vlečení jiným traktorem. Uvedená měření byla provedena pro všechny varianty zkoušených pneumatik. 16

17 Obr.2 Souprava při měření tahových vlastností traktoru s úzkými pneumatikami. Celkem bylo provedeno cca 63 tahových zkoušek. Naměřené hodnoty při jednotlivých zkouškách byly vyneseny do grafů. V tahových charakteristikách jsou uvedeny průběhy tahových výkonů, prokluzu, a měrné spotřeby paliva, vše v závislosti na tahové síle. Pro měření skutečné rychlosti byl na rám traktoru John Deere 6920S namontován radar. 4.2 Vyhodnocení tahové charakteristiky Z naměřených údajů byl pro sestavení tahové charakteristiky vypočten tahový výkon, měrná tahová spotřeba, prokluz a tahová účinnost. Tahový výkon P t = F v [kw] ( 1 ) t p kde: F t tahová síla [kn] v p pojezdová rychlost [m.s -1 ] Prokluz δ 1 + δ 2 δ = [%] ( 2 ) 17

18 s δ 1 = s t [%] ( 3 ) s δ 2 = s t [%] ( 4 ) kde: δ celkový prokluz za traktor [%] δ 1 prokluz kol přední nápravy [%] δ 2 prokluz kol zadní nápravy [%] s t teoretická dráha ujetá na 5 otáček bez překonávání tahové síly [m] s skutečná dráha ujetá na 5 otáček při překonávání tahové síly [m] Měrná tahová spotřeba m Q ρ = [g.kw -1.h -1 ] ( 5 ) P h 3 pt 10 t kde: Q h průměrná hodinová spotřeba paliva [l/h] ρ - hustota paliva [kg/l] Hustota paliva se vypočítala podle rovnice ρ = 0,67786.t + 844,5807 [kg.m -3 ] ( 6 ) kde: t teplota paliva [ºC] Tahová účinnost kde: P t maximální tahový výkon [kw] P e maximální výkon motoru [kw] Pt η t = 100 [%], ( 7 ) P e 4.3 Měření energetických a výkonnostních parametrů Cílem měření bylo zjistit vliv: šířky pneumatik na výkonnostní a energetické parametry orby tlaku huštění pneumatik na výkonnostní a energetické parametry orby. Pro účely zkoušky byly použity stejné pneumatiky jako v případě měření tahových vlastností. Tlak huštění byl vzhledem k dotížení traktoru od návěsného pluhu odlišný 18

19 než při měření tahových vlastností. Velikost tlaku huštění byla vždy v souladu s dovolenými hodnotami uváděnými výrobcem. Při měření byly nastaveny tyto tlaky: I. Pneumatiky s úzkým pláštěm Přední náprava: 14.9 R28 Agribib Zadní náprava: 18.4 R38 Agribib Přední náprava: 14.9 R28 Agribib Zadní náprava: 18.4 R38 Agribib II. Pneumatiky s širokým pláštěm Pření náprava: 520/60 R28 Xeobib Zadní náprava: 650/60 R38 Xeobib Pření náprava: 520/60 R28 Xeobib Zadní náprava: 650/60 R38 Xeobib 255 kpa 255 kpa 170 kpa 170 kpa 75 kpa 100 kpa 180 kpa 180 kpa Měření probíhalo na stejném pozemku jako v případě tahových zkoušek. Orební soupravu tvořil traktor John Deere 6920S a šestiradličný návěsný pluh Lemken Vari Diamant viz obr. 3. Před měřením proběhlo seřízení a nastavení záběru pluhu a hloubky orby, které se již během zkoušek neměnilo. U traktoru byl nastaven volič převodovky na pozici 0 (konstantní převodový poměr). Regulační hydraulika byla nastavena potenciometrem na pozici 5 (silová regulace). Traktor měl stále zařazen pohon přední nápravy a uzávěrku zadní nápravy. Ručním akcelerátorem byla nastavena plná dodávka paliva. Na pozemku byly vyměřeny tři 30 m dlouhé měřící úseky. Mezi měřícími úseky byla ponechána mezera 40 m pro nastavení a ustálení měřených parametrů. Každá zvolená varianta měření se vždy třikrát opakovala. V každém úseku byla měřena hloubka, pracovní záběr a dráha ujetá na 5 otočení hnacích kol obou náprav pro výpočet prokluzu. Dále se měřil čas na projetí úsekem, otáčky motoru a spotřeba paliva. Měřená data byla ukládána stejně jako při měření tahových vlastností s frekvencí 20 Hz na disk měřicího počítače. 19

20 Obr. 3 Traktor John Deere 6920S v soupravě s návěsným 6 radličným pluhem Lemken Vari Diamant, (široké pneumatiky) Pro výpočet prokluzu byla naměřena teoretická dráha při jízdě traktoru v brázdě s vyhloubeným pluhem u každé ze zkoušených pneumatik. Pro značný objem dat, uvádím pouze tabulky průměrných hodnot dosažených u jednotlivých zkoušek. Naměřené hodnoty při jednotlivých zkouškách byly vyneseny do grafů. V textu u každého grafu je uveden popis zkoušky. 4.4 Vyhodnocení energetických a výkonnostních parametrů Spotřeba paliva, otáčky motoru a další parametry byly snímány z digitální sběrnice CAN-BUS stejným způsobem jako při měření tahových zkoušek (Bauer,Sedlák,2006) Pracovní záběr Pracovní záběr byl měřen podle ON Ve vzdálenosti 5 m od stěny brázdy bylo rovnoměrně v každém z měřících úseků umístěno 5 vytyček. Po projetí orební soupravy byla změřena vzdálenost mezi vytyčkou a stěnou brázdy. Průměrný pracovní záběr pluhu (B) se z naměřených hodnot vypočte podle vztahu: 20

21 n b i i= 1 B = n [m] ( 8 ) kde: n - počet měření [-] b i - i-té měření záběru pluhu [m] Pracovní hloubka Pracovní hloubka (h) byla měřena podle oborové normy ON Ve stejných místech kde byl měřen záběr byla měřena i hloubka orby. Pracovní hloubka byla měřena hloubkoměrem jako kolmá vzdálenost roviny povrchu pole a dna brázdy. Průměrná hloubka orby se vypočte pomocí vztahu: n h i i= 1 h = n [m] ( 9 ) Kolísání pracovního záběru a hloubky orby bylo hodnoceno pomocí variačního koeficientu vypočteného ze vztahu: kde: s v =.100 [%] ( 10 ) x s směrodatná odchylka (záběru, hloubky) [m] x - průměrná hodnota [m] Efektivní výkonnost soupravy S W 1 = [ha.h -1 ] ( 11 ) T1 kde: S zoraná plocha [ha] T 1 čas na projetí úseku [h] Spotřeba paliva Hodinová spotřeba hodinová spotřeba paliva byla snímána ze sběrnice CAN-Bus a s frekvencí 20 Hz byla ukládána do paměti počítače. Z naměřených hodnot byla vypočtena průměrná spotřeba pomocí vztahu kde: n Q hi i= 1 Q h = n [l.h -1 ] ( 12 ) Q hi okamžitá hodinová spotřeba paliva [l/h] n počet měření [-] 21

22 Hektarová spotřeba Měrná orební spotřeba Q h Q ha = [l.ha -1 ] ( 13 ) W1 Q m 0,1 Q h T1 = [ml.m -3 ] ( 14 ) S.h 4.5 Získávání otisku pneumatik U měřených pneumatik byly sejmuty jejich otisky pro výpočet středního kontaktního tlaku. Podle normy ČSN a ČSN byl otisk pneumatiky získán vícenásobným zvednutím a spuštěním kola bez posunu traktoru ve vodorovné rovině až do úplného vykreslení otisku. Přitom se před každým spuštěním desén natře barvou a kolo se pootočí o úhel odpovídající šířce výstupku desénu pneumatiky. Výsledná plocha byla pomocí programu pro analýzu obrazu změřena v biometrické laboratoři LDF na MZLU Brno. Z plochy otisku a tíhy připadající na kolo se vypočte střední kontaktní tlak. 4.6 Měření jmenovité otáčkové charakteristiky Měření jmenovité otáčkové charakteristiky motoru proběhlo po ukončení tahových zkoušek. Měření točivého momentu bylo provedeno přes vývodový hřídel podle metodiky OECD. Traktor měl zařazen vývodový hřídel pro 1000 min -1. Po celou zkoušku byla nastavena plná dodávka paliva. Točivý moment na PTO byl měřen hydraulickým dynamometrem MK s předřazenou mechanickou převodovkou. Zkouška proběhla na diagnostickém pracovišti firmy Daňhel. Připojením měřícího počítače na digitální sběrnici CAN-BUS traktoru, byla společně s měřením točivého momentu zaznamenávána spotřeba a teplota paliva, teplota chladící kapaliny, požadovaný točivý moment a další údaje. Regulaci dynamometru spolu se snímáním momentu a otáček zajišťuje řídící počítač pracoviště. Technické údaje dynamometru: Typ: hydraulický MK Max. výkon: 320 kw a otáčkách 1500 min -1 Hmotnost: 700 kg 22

23 Z naměřených údajů byl pro nakreslení jmenovité charakteristiky vypočten výkon motoru, hodinová a měrná spotřeba paliva. Výkon motoru na vývodovém hřídeli se vypočte z naměřeného točivého momentu a otáček motoru pomocí vztahu. M t π n v P = [W] ( 15 ) 30 kde: M t průměrný točivý moment na vývodovém hřídeli při ustáleném režimu [N.m] n v otáčky vývodového hřídele [min -1 ] Z naměřené hodinové spotřeby objemové se vypočte hodinová spotřeba hmotnostní pomocí vztahu: M Q ρ [kg.h -1 ] ( 16 ) ph = h kde: Q h průměrná hodinová spotřeba objemová [l.h -1 ] Hustota paliva se mění v závislosti na teplotě a byla pro použité palivo vypočtena z odvozené rovnice ρ = 0,67786.t + 844,5807 [kg.m -3 ] ( 17 ) Z hodinové spotřeby a výkonu motoru se vypočte měrná spotřeba motoru přes vývodový hřídel ze vztahu: M m p 10 P kde: P výkon motoru [kw]. ph 3 = [g.kw -1.h -1 ], ( 18 ) Převýšení momentu motoru se vypočte ze vztahu: Mmax M j M = 100 [%], ( 19 ) M j kde: M max maximální točivý moment motoru [Nm] M j točivý moment při jmenovitých otáčkách [Nm]. Pokles otáček od jmenovitých po otáčky při maximálním točivém momentu se udává v procentech a stanoví se pomocí vztahu: n j nm max n = 100 [%] ( 20 ) n j 23

24 kde: n j jmenovité otáčky motoru [min -1 ] n Mmax otáčky motoru při maximálním točivém momentu [min -1 ]. Hodnoty vypočtené pomocí výše uvedených vztahů se vynáší do grafů charakteristik v závislosti na otáčkách. Jednotlivé body vynesené do grafu se spojí plynulou křivkou. 5. TECHNICKÉ CHARAKTERISTIKY 5.1 Charakteristika traktoru John Deere 6920 S K tahovým zkouškám byl použit traktor John Deere 6920S. Orební soupravu tvořil traktor John Deere 6920S a návěsný pluh Lemken VariDiamant10. Obr. 4 Vážení traktoru John Deere 6920S Výrobce: John Deere (D) Typ: 6920 Autopowr Pohon: 4K4 Identifikační číslo: LO6920P

25 MOTOR Výrobce: John Deere (Made in France) Druh: Vznětový-Common Rail s turbodmychadlem a mezichladičem stlačeného vzduchu (vzduch/chladící kap.) Typ: 6068 HL 474 Sériové číslo: CD 6068H Vrtání/Zdvih: 106,5 / 127 mm Válců: 6 Zdvihový objem: 6788 cm 3 Chlazení: chladící kap., viskospojka Počet ventilů na válec: 4 Palivová nádrž: 250 l Jmenovitý výkon: 118 kw (ECE R24) Jmenovité otáčky: 2100 min -1 Počet Mth: 2092 Obr. 5 Jmenovitá otáčková charakteristika motoru traktoru JD 6920S 25

26 PŘEVODOVKA Typ: AutoPowr, diferenciální hydrostatická, jeden jízdní rozsah. ROZSAH RYCHLOSTÍ Jízdní rozsah Vpřed Vzad I 0, ,05-30 BRZDY Provozní: mokré diskové brzdy na zadní nápravě, automatické zapínání přední nápravy Parkovací brzda: Blokování v převodovce Kompresor brzd: Ano ČELNÍ ZÁVĚS Typ: Tříbodový závěs, kat.2, Výška zdvihu 830 mm Závaží: 16 x 50 + rám 110 kg Celkem 910 kg VÝVODOVÝ HŘÍDEL Otáčky: PTO [min -1 ] E 1000 Motor [min -1 ] Přední PTO: 1000 min -1 při otáčkách motoru 1920 min -1 NÁPRAVY U závěrka diferenciálu na zadní nápravě 100%. Přední náprava odpružená - samosvorný diferenciál PNEUMATIKY Při zkouškách byly použity dvě sady pneumatik. Pření náprava: I. Michelin 520/60 R28 Xeobib II. Michelin 14.9 R28 Agribib Zadní náprava I. Michelin 650/60 R38 Xeobib II. Michelin 18.4 R38 Agribib 26

27 Pro zjednodušení popisu měřených variant jsou v dalším textu pneumatiky Agribib označovány jako úzké a pneumatiky Xeobib jako široké. ROZMĚRY Rozvor: 2650 mm Rozchod přední: 1850 mm Rozchod zadní: 1800 mm Délka: 4570 mm 5.2 Charakteristika pluhu Lemken Diamant 10 Obr. 6 Pluh Lemken Vari Diamant Výrobce: Lemken (D) Rok výroby: 2004 Výrobní označení: VariDiamant10 Typ: návěsný, oboustranný otočný, orební tělesa s výměnným dlátem a hrudí odhrnovačky, pero na křídle odhrnovačky, zahrnovač rostlinných zbytků Počet orebních těles: 6 Rám: 160x160x10 mm Rozestup orebních těles: 100 cm Výška rámu: 80 cm Jištění těles proti přetížení: mechanické,válcové pružiny Nastavení záběru: plynulé provedení Vari Celkový pracovní záběr: cm Hmotnost vpředu: kg Hmotnost vzadu: kg Hmotnost celková: kg 27

28 5.3 Testované pneumatiky Pro měření byly použity dvě varianty pneumatik: Michelin Xeobib Pření náprava: Michelin 520/60 R28 Xeobib Zadní náprava: Michelin 650/60 R38 Xeobib Michelin XeoBib je nízkotlaká širokoprofilová pneumatika speciální konstrukce, se stálým hustícím tlakem okolo 0,8 baru. Hlavní předností nové nízkotlaké pneumatiky je schopnost nést zřetelně vyšší zatížení při stejném objemu a tlaku vzduchu, jaký má srovnatelná pneumatika tradiční konstrukce. Může pracovat při obzvláště sníženém tlaku vzduchu, což opět přispívá k redukci půdního tlaku, nižšímu valivému odporu, snížení prokluzu a tudíž zvýšení hospodárnosti provozu traktoru. Škodlivé působení na půdu je omezováno díky větší kontaktní ploše pneumatiky, která zanechává stopu o menší hloubce a tím vykazuje nižší valivý odpor. (viz. Obr. 7) Obr. 7 Utužení půdních vrstev: vlevo pneumatika Xeobib, vpravo pneumatika běžné konstrukce Agribib stejné šíře Výrobce udává, že o 34 % snížený vnitřní tlak vzduchu v pneumatice Xeobib znamená až o 16 % vyšší dotykovou plochu pneumatiky a výrazné snížení hloubky stopy o 23 % pod žebry a o celých 50 % v mezižeberních prostorech. Výsledkem speciální konstrukce pneumatiky je technologie Ultraflex ( viz.obr. 8) - patentově chráněné spojení nízkého tlaku vzduchu s maximální pevností. Design Ultraflex dovoluje v oblasti bočnice větší prohnutí, čím se zóna deflexe výrazně zvětšila bez negativního dopadu na pevnost či životnost. To umožňuje pracovat při nižším hustícím tlaku, než je tomu u běžných radiálních pneumatik. Nový XeoBib byl vyvíjen pro smíšené nasazení traktoru, tedy jak 28

29 pro pole, tak i pro silnici. Velkým přínosem je vyšší bezpečnost za jízdy po silnici, při brždění a větší přesnost řízení. Rozsah povolených rychlostí pneumatiky Michelin Xeobib je až 65 km/h. Obr. 8 Popis speciální konstrukce Ultraflex Michelin AgriBib Pření náprava: Michelin 14.9 R28 Agribib Zadní náprava: Michelin 18.4 R28 Agribib Jedná se o běžnou pneumatiku klasické radiální konstrukce s použitím pro mobilní energetické prostředky v zemědělství. 5.4 Charakteristika pozemku Měření se konalo od 4.7 do na pozemku Březí v katastru obce Týn nad Vltavou. Pozemek byl 2 týdny před měřením zpracován talířovým podmítačem do hloubky 10 cm a následně uválen. Půdní druh - lehká písčito hlinitá. Plocha pozemku je 18,45 ha (obr. 9). Po dobu měření panovalo slunečné počasí při teplotě vzduchu 30 o C. Obr. 9 Pohled na pozemek určený k měření 29

30 V průběhu zkoušek byly z měřících úseků odebrány vzorky půdy pro stanovení hmotnostní vlhkosti. Odebrané vzorky byly na místě zváženy pomocí váhy Sartorius Basic, Typ BA610. Po vysušení vzorků v peci při 105 o C do konstantní hmotnosti byly opět zváženy. Hmotnostní vlhkost w se spočítala podle vztahu 1. Dále bylo provedeno nepřímé měření zhutnění půdy pomocí penetrometru. Výsledky stanovení hmotností vlhkosti jsou uvedeny v tab. 1 a průběhy penetračního tlaku jsou na obr. 5. m v w =.100 [%] (21) m z kde: m v hmotnost vody ve vzorku [g] m z.hmotnost vzorku před vysušením [g] Tab. 1 Přehled hmotnostní vlhkosti Datum Úsek měření Hloubka odběru vzorků [cm] Hmotnostní vlhkost w [%] , , , , , , , ,04 Poznámka Tahové zkoušky Orba Obr. 10 Průběh penetračního tlaku, úsek 2, mimo stopu 30

31 6. VÝSLEDKY A VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ 6.1 Rozložení hmotnosti a poloha těžiště Samostatný traktor a traktor s pluhem byl zvážen na úrovňové silniční váze. Vážení traktoru probíhalo jak s úzkými tak širokými pneumatikami. Čelní závaží bylo ve výšce 0,83 m. Při vážení byla palivová nádrž zaplněna z poloviny. Dále byla stanovena hmotnost připadající na nápravy traktoru při agregaci s návěsným pluhem Lemken Vari Diamant 10. Zvážen byl také traktor John Deere 7810 určený jako zatěžovací pro tahové zkoušky. Ze známých hmotností bylo vypočítáno rozložení hmotnosti na nápravy a vzdálenost a podélné osy těžiště traktoru od osy přední nápravy. Výsledky jsou uvedeny na obr. 14. Při statickém rozložení hmotnosti bylo těžiště v podélné ose traktoru vzdáleno od osy přední nápravy 1,1 m. Při agregaci s pluhem se těžiště posunulo k zadní nápravě a vzdálenost od osy přední nápravy byla 1,55 m. a= Y2.L G [m] ( 22) Y2..tíha připadající na zadní nápravu [N] kde: G celková tíhová síla [N] L.rozvor náprav [m] G Široké pneumatiky Celková hmotnost [kg] Hmotnost připadajícíma přední nápravu [kg] Hmotnost připadajícíma zadní nápravu [kg] a [m] ,12 Traktor +Lemken v transportní poloze Celková hmotnost [kg] Hmotnost připadajícíma přední nápravu [kg] Hmotnost připadajícíma zadní nápravu [kg] a [m] ,55 a G a Obr.11 Stanovení těžiště traktoru 31

32 Celková hmotnost traktoru John Deere 6920S byla při použití širokých (Xeobib) resp. úzkých (Agribib) pneumatik 7940 kg (7780 kg). Na přední nápravu připadalo větší zatížení než na zadní nápravu čemuž odpovídá statické rozložení hmotnosti přední/zadní (58 % ku 42%). Při agregaci traktoru s pluhem Lemken Vari Diamant 10 byla celková hmotnost soupravy kg. Na přední nápravu připadalo menší zatížení než na zadní nápravu čemuž odpovídá statické rozložení hmotnosti přední/zadní (42% ku 58%). Pluh způsobil dotížení traktoru (při použití úzkých pneumatik) cca o 1020 kg. Při transportní poloze pluhu připadalo na zadní levé kolo 2040 kg. Při nastavení pluhu do pracovní polohy (orba vlevo) se zvýšilo zatížení zadního levého kola o 1580 kg na 3620 kg. Hmotnost připadající na opěrné kolo byla 2200 kg. Tab.2 Rozdělení hmotnosti traktoru John Deere 6920 S v kg Index Přední náprava Zadní náprava Úzké pneumatiky(agribib), čelní tříbodový závěs se závažím (910 I kg) - výška závěsu 0,83 m Celkem na nápravu Traktor celkem 7780 Široké pneumatiky (Xeobib), čelní tříbodový závěs se závažím (910 II kg) - výška závěsu 0,83 m Celkem na nápravu Traktor celkem 7940 Traktor v soupravě s pluhem Lemken VariDiamant 10, úzké III pneumatiky, čelní tříbodový závěs se závažím (910 kg) - výška závěsu 0,83 m, transportní poloha pluhu Celkem na nápravu Traktor celkem 8800 Levé zadní kolo 2040 Opěrné kolo pluhu 2180 Traktor v soupravě s pluhem Lemken VariDiamant 10, úzké IV pneumatiky, čelní tříbodový závěs se závažím (910 kg) - výška závěsu 0,83 m, pracovní poloha pluhu orba vlevo Celkem na nápravu Traktor celkem 8740 Levé zadní kolo 3620 Opěrné kolo pluhu 2220 Celkem traktor pluh Pluh

33 6.2 Vyhodnocení kontaktního tlaku pneumatik Z výsledků měření je patrné, že u úzkých pneumatik 14.9 R28 Agribib přední nápravy se změna tlaku huštění z 255 na 170 kpa projevila zvýšením kontaktní plochy o 11,27 %. U úzkých pneumatik zadní nápravy 18.4 R38 Agribib se změna tlaku huštění z 255 na 170 kpa projevila zvýšením kontaktní plochy o 32,85 %. Celková plocha otisku za celý traktor se při použití úzkých pneumatik snížením tlaku huštění zvýšila o 21,25 %. U širokých pneumatik 520/60 R28 Xeobib přední nápravy se změna tlaku huštění z 180 na 75 kpa projevila zvýšením kontaktní plochy o 24,73 %. U širokých pneumatik zadní nápravy 650/60 R38 Xeobib se změna tlaku huštění z 180 na 65 kpa projevila zvýšením kontaktní plochy o 31,14 %. Celková plocha otisku za celý traktor se při použití širokých pneumatik snížením tlaku huštění zvýšila o 28 %. Srovná-li se plocha otisku úzké a široké pneumatiky přední nápravy při vyšším tlaku huštění je pozitivní zvýšení o 23,96 % u široké pneumatiky. Pro stejné srovnání při nižším tlaku byla zjištěna větší plocha otisku o 38,96 % u širší pneumatiky. Srovná-li se plocha otisku úzké a široké pneumatiky zadní nápravy při vyšším tlaku huštění je pozitivní zvýšení o 54,27 % u široké pneumatiky. Pro stejné srovnání při nižším tlaku byla zjištěna větší plocha otisku o 52,28 % u širší pneumatiky Ze známých hmotností a ploch otisku byly vypočítány hodnoty středního kontaktního tlaku. Souhrnné výsledky jsou uvedeny v tab.3 a graficky zpracovány do grafů na obr. 12 až 15. Z výsledků vyplývá, že velikost středního kontaktního tlaku se pohybovala od 68,93 kpa do 162,12 kpa. Nejnižší hodnoty byly zjištěny u pneumatik Xeobib při nízkém tlaku huštění. Nejnižší hodnota 68,93 kpa byla u pneumatiky zadní nápravy Michelin 650/60 R38 Xeobib při tlaku huštění 65 kpa. Naopak nejvyšší hodnoty 162,12 kpa byla u pneumatiky přední nápravy Agribib 14.9 R28 při tlaku huštění 255 kpa. 33

34 Tab. 3 Parametry použitých pneumatik Šířka pneumatiky Úzké pneumatiky Široké pneumatiky Kolo traktoru Pravé přední Pravé zadní Pravé přední Pravé zadní kolo kolo kolo kolo Typ pneumatiky Michelin Michelin Michelin 14.9 Michelin /60 R28 650/60 R38 R28 Agribib R38 Agribib Xeobib Xeobib Tlak huštění [kpa] Plocha otisku [cm 2 ] 1373,1 1181,4 1702,1 1822,5 Celková plocha na nápravu [cm 2 ] 2746,2 2362,8 3404, Celková plocha na traktor [cm 2 ] ,2 Zatížení na kolo nápravy [kg] Střední kontaktní tlak [kpa] 162,12 134,47 131,94 90,40 Tlak huštění [kpa] Plocha otisku [cm 2 ] 1527,8 1569,5 2123, Celková plocha na nápravu [cm 2 ] 3055, Celková plocha na traktor [cm 2 ] 6194, Zatížení na kolo nápravy [kg] Střední kontaktní tlak [kpa] 145,71 101,22 105,78 68,93 34

35 , Plocha otisku [cm 2 ] ,1 1527,8 1702,1 1181,4 1569,5 1822, Tlak 250 [kpa] Tlak 170 [kpa] Tlak 180 [kpa] Tlak 75 [kpa] Tlak 255 [kpa] Tlak 170 [kpa] Tlak 165 [kpa] Tlak 65 [kpa] Přední kolo 14.9 R28 Agribib Zadní kolo 18.4 R38 Agribib Přední kolo Michelin 520/60 R28 Xeobib Zadní kolo Michelin 650/60 R38 Xeobib Obr.12 Plocha otisku podle velikosti tlaku a typu pneumatiky Střední kontaktní tlak qs [kpa] ,12 145,71 131,94 105,8 134,47 101,22 90,40 68, Tlak 250 [kpa] Tlak 170 [kpa] Tlak 180 [kpa] Tlak 75 [kpa] Tlak 255 [kpa] Tlak 170 [kpa] Tlak 165 [kpa] Tlak 65 [kpa] Přední kolo 14.9 R28 Agribib Zadní kolo 18.4 R38 Agribib Přední kolo Michelin 520/60 R28 Xeobib Zadní kolo Michelin 650/60 R38 Xoebib Obr. 13 Střední kontaktní tlak podle velikosti tlaku a typu pneumatiky 35

36 Celková plocha otisku So [cm 2 ] ,6 7049, Michelin 14.9 R28 Agribib Michelin 18,4 R38 Agribib Tlak huštění 255 kpa Michelin 14.9 R28 Agribib Michelin 18,4 R38 Agribib Tlak huštění 170 kpa Obr.14 Celková plocha otisku podle tlaku a pneumatik Michelin 520/60 R28 Xeobib Michelin 650/60 R38 Xeobib Tlak huštění 180 kpa Michelin 520/60 R28 Xeobib - tlak huštění 75 kpa Michelin 650/60 R38 Xeobib - tlak huštění 65 kpa Celková plocha otisku So [cm 2 ] Zvětšení plochy [%] Michelin 14.9 R28 Agribib Michelin 18,4 R38 Agribib Tlak huštění 255 kpa Michelin 14.9 R28 Agribib Michelin 18,4 R38 Agribib Tlak huštění 170 kpa Michelin 520/60 R28 Xeobib Michelin 650/60 R38 Xeobib Tlak huštění 180 kpa Michelin 520/60 R28 Xeobib - tlak huštění 75 kpa Michelin 650/60 R38 Xeobib - tlak huštění 65 kpa Celková plocha otisku [cm2] ,6 7049, Zvýšení plochy otisku k nejmenší ploše [%] 21,25 37,98 76,67 0 Obr.15 Celková plocha otisku podle tlaku a pneumatik 36

37 6.3 Měření tahových charakteristik Měření tahových vlastností traktoru JD 6920S na pozemku proběhlo s nastavenou plnou dodávkou paliva. Tahové parametry byly měřeny standardní tahovou zkouškou při ustálených režimech. Aby bylo možno měřené varianty mezi sebou porovnávat, byly voleny (nastaveny) stejné teoretické rychlosti 5 km/h, 8 km/h a 10 km/h. Před každou zkouškou byla požadovaná rychlost nastavena podle údajů na displeji palubní desky. Z naměřených hodnot byly vypočteny průměrné hodnoty pro každý průjezd měřícím úsekem. Naměřené a vypočtené hodnoty pro jednotlivé varianty měření jsou uvedeny v tab. 4. Pro lepší přehlednost jsou údaje z tabulky vyneseny do sloupcových grafů na obr. 20 až 25. Průběhy tahových výkonů, prokluzů a měrných tahových spotřeb paliva jsou vyneseny do tahových charakteristik na obr. 16 až 19. Jako základní kriteria pro porovnání byly vybrány hodnoty naměřené při maximálním tahovém výkonu, maximální tahová síla a prokluz při nejvyšší tahové síle. Mezi nejdůležitější parametry, které charakterizují ekonomiku provozu traktoru patří měrná spotřeba. Při tahových zkouškách se zjišťuje měrná tahová spotřeba vztažená k naměřenému tahovému výkonu. Ve sloupcovém grafu na obr. 25 jsou zjištěné měrné tahové spotřeby přehledně uspořádány podle použitých pneumatik, tlaků huštění a nastavených rychlostí jízdy. Jak je z uvedených grafů zřejmé, ve všech případech byly dosaženy nejpříznivější výsledky se širokými pneumatikami při nejnižším tlaku huštění. 37

38 80 70 Tahový výkon Pt [kw], δ Prokluz [%] P t Měrná tahová spotřeba mpt [g.kw -1.h -1 ] Tahová síla F t [kn] 5 km/h 8 km/h Pneumatiky Agribib (Tlak huštění obou pneumatik 170 kpa) Pneumatiky Agribib (Tlak huštění obou pneumatik 255 kpa) Obr. 16 Tahová charakteristika traktoru JD 6920S naměřená na pozemku. Úzké pneumatiky, tlak 170 a 255 kpa, rychlost 5, 8 km/h, volič převodovky 0. 38

39 90 Tahový výkon Pt [kw], δ Prokluz [%] P t Měrná tahová spotřeba mpt [g.kw -1.h -1 ] Tahová síla F t [kn] 5 km/h 8 km/h 10 km/h Pneumatiky Xeobib (Tlak huštění obou pneumatik 180 kpa) Pneumatiky Xeobib (Tlak huštění přední pneumatiky 75 kpa a zadní pneumatiky 65 kpa) Obr. 17 Porovnání tahových charakteristik traktoru JD 6920S. Široké pneumatiky, tlak 75/65 kpa a 180 kpa, rychlost 5, 8, 10 km/h, volič převodovky 0. 39

40 80 Tahový výkon Pt [kw], δ Prokluz [%] P t 10 Měrná tahová spotřeba m pt [g.kw -1.h -1 ] Tahová síla F t [kn] 5 km/h 8 km/h Úzké pneumatiky (Obě pneu 170 kpa) Široké pneumatiky (Přední pneu 75 kpa, Zadní pneu 65 kpa) Obr. 18 Tahová charakteristika JD 6920S naměřená na pozemku. Široké pneumatiky, tlak 75/65 kpa. 40

41 90 Tahový výkon Pt [kw], δ Prokluz [%] P t Měrná tahová spotřeba m pt [g.kw -1.h -1 ] Tahová síla F t [kn] 5 km/h 8 km/h 10 km/h Úzké pneumatiky (Obě pneu 255 kpa) Široké pneumatiky (Přední pneu 75 kpa, Zdaní pneu 65 kpa) Obr. 19 Porovnání tahových charakteristik JD 6920S na pozemku. Široké pneumatiky, tlak 75 a 65 kpa, a úzké pneumatiky tlak 255 kpa, rychlost 5, 8, 10 km/h. 41

42 70 Nastavená rychlost 5 km.h -1 Nastavená rychlost 8 km.h [kw], [kn], [%] Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinnost [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max [%] Tlak huštění 170 kpa 44,8 44,2 39,08 37,20 47,52 47,5 65,51 42,69 57,46 35,10 44,35 42,7 Tlak huštění 255 kpa 43,78 43,78 38,40 49,90 44,07 57,3 65,30 39,84 57,20 39,40 41,93 49,8 Obr. 20 Porovnání vybraných tahových vlastností traktoru JD 6920S. Úzké pneumatiky, tlak 170 a 255 kpa, rychlost 5 a 8 km.h -1 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinnost [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max [%]

43 90 Nastavená rychlost 5 km.h -1 Nastavená rychlost 8 km.h -1 Nastavená rychlost 10 km.h [kw], [kn], [%] Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max Tlak huštění, Obě pneumatiky 180 kpa 49,38 47,32 43,32 27,13 51,13 53,5 68,42 39,79 60,01 18,01 48, ,59 37,81 63,68 15,02 41,20 19,5 Tlak huštění, Přední pneu 75 kpa, Zadní pneu 65 kpa 56,60 49,81 49,65 17,36 57,48 45,8 75,46 44,06 66,19 13,43 53,31 24,7 81,20 42,50 71,05 10,13 43,72 12,2 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max Obr. 21 Porovnání vybraných tahových vlastností traktoru JD 6920S Široké pneumatiky, tlak huštění 75 kpa, 65 kpa a 180 kpa, rychlost 5, 8 a 10 km/h.

44 80 Nastavená rychlost 5 km.h -1 Nastavená rychlost 8 km.h [%], [kw], [kn] Pneumatika Agribib Tlak huštění obou pneumatik 170 kpa Pneumatika Xeobib Tlak huštění přední pneu 75 kpa, zadní pneu 65 kpa 0 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tahová účinnost [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max [%] 44,8 44,2 39,08 37,20 47,52 47,5 65,51 42,69 57,46 35,10 44,35 42,7 56,60 49,81 49,65 17,36 57,48 45,8 75,46 44,06 66,19 13,43 53,31 24,7 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tahová účinnost [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max [%] Obr. 22 Porovnání tahových vlastností traktoru JD 6920S s úzkými a širokými pneumatikami při nízkém tlaku huštění.

45 80 Nastavená rychlost 5 km.h -1 Nastavená rychlost 8 km.h -1 Nastavená rychlost 10 km.h [kw], [kn], [%] Pneumatika Xeobib Tlak huštění obou pneumatik 180 kpa Pneumatika Agribib Tlak huštění obou pneumatik 255 kpa 0 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] 49,38 47,32 43,32 27,13 51,13 53,5 68,42 39,79 60,01 18,01 48, ,59 37,81 63,68 15,02 41,20 19,5 43,78 43,78 38,40 49,90 44,07 57,3 65,30 39,84 57,20 39,40 41,93 49,8 69,57 33,85 61,02 24,50 39,68 42,50 Prokluz [%] Ft max [kn] Prokluz při Ft max Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. Prokluz Ft max účinn. [%] [kn] [%] Prokluz při Ft max Obr. 23 Porovnání tahových vlastností traktoru JD 6920S s úzkými a širokými pneumatikami při vysokém tlaku huštění.

46 90 Nastavená rychlost 5 km.h - 1 Nastavená rychlost 8 km.h - 1 Nastavená rychlost 10 km.h [kn], [kw], [%] Pneumatika Agribib Tlak huštění obou pneumatik 255 kpa Pneumatika Xeobib Tlak huštění přední pneu 75 kpa, zadní pneu 65 kpa 0 Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. Prokluz Ft max účinn. [%] [kn] [%] Prokluz při Ft max Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. Prokluz Ft max účinn. [%] [kn] [%] 43,78 43,78 38,40 49,90 44,07 57,3 65,30 39,84 57,20 39,40 41,93 49,8 69,57 33,85 61,02 24,50 39,68 42,50 56,60 49,81 49,65 17,36 57,48 45,8 75,46 44,06 39,40 13,43 53,31 24,7 81,20 42,50 71,05 10,13 43,72 12,2 Prokluz při Ft max Ptmax [kw] Ft opt. [kn] Tah. účinn. [%] Prokluz Prokluz Ft max při Ft [%] [kn] max Obr. 24 Porovnání tahových vlastností traktoru JD 6920S s úzkými při vysokém tlaku, a širokými pneumatikami při nízkém tlaku huštění.

47 Tab. 4 Vybrané naměřené a vypočítané hodnoty Parametry při nejvyšším tahovém výkonu Max. Měrná Tahová tahový Tahová Prokluz tahová výkon síla spotřeba účinnost P t [kw] F t [kn] δ [%] m pt [g.kw -1.h -1 ] η t [%] Nejvyšší tahová síla F t [kn] Prokluz při F t max [%] 44,8 44,2 37,2 457,95 39,08 47,5 47,5 65,51 42,69 35,1 369,67 57,46 44,35 42,7 43,78 43,78 49,9 487,36 38,40 44,07 57,3 65,30 39,84 39,40 373,47 57,20 41,93 49,8 69,57 33,85 24,50 352,23 61,02 39,68 42,50 56,60 49,81 17,36 373,45 49,65 57,48 45,8 75,46 44,06 13,43 334,52 66,19 53,31 24,7 81,20 42,50 10,13 314,23 71,05 43,72 12,2 49,38 47,32 27,13 455,74 43,32 51,13 53,5 68,42 39,79 18,01 357,38 60,01 48, ,59 37,81 15,02 349,72 63,68 41,20 19,5 Poznámka Pneumatiky Michelin Agribib, Tlak huštění u obou pneumatik 170 kpa, Nastavená rychlost 5 km.h -1 Pneumatiky Michelin Agribib, Tlak huštění u obou pneumatik 170 kpa, Nastavená rychlost 8 km.h -1 Pneumatiky Michelin Agribib, Tlak huštění u obou pneumatik 255 kpa, Nastavená rychlost 5 km.h -1 Pneumatiky Michelin Agribib, Tlak huštění u obou pneumatik 255 kpa, Nastavená rychlost 8 km.h -1 Pneumatiky Michelin Agribib, Tlak huštění u obou pneumatik 255 kpa, Nastavená rychlost 10 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u přední pneumatiky 75 kpa, u zadní pneumatiky 65 kpa, Nastavená rychlost 5 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u přední pneumatiky 75 kpa, u zadní pneumatiky 65 kpa, Nastavená rychlost 8 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u přední pneumatiky 75 kpa, u zadní pneumatiky 65 kpa, Nastavená rychlost 10 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u obou pneumatik 180 kpa, Nastavená rychlost 5 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u obou pneumatik 180 kpa, Nastavená rychlost 8 km.h -1 Pneumatiky Michelin Xeobib, Tlak huštění u obou pneumatik 180 kpa, Nastavená rychlost 10 km.h -1

48 600 Měrná tahová spotřeba m pt [g.kw -1.h -1 ] Michelin Agribib Tlak huštění obou pneumatik 255 kpa Michelin Agribib Tlak huštění obou pneumatik 170 kpa Michelin Xeobib Tlak huštění obou pneumatik 180 kpa Michelin Xeobib Tlak huštění přední pneumatiky 75 kpa a zadní pneumatiky 65 kpa 0 Nastavená rychlost 5 km/h Nastavená rychlost 8 km/h Nastavená rychlost 10 km/h 487,36 373,47 352,23 457,95 369,67 455,74 357,38 349,72 373,45 334,52 314,23 Obr. 25 Porovnání měrných tahových spotřeb měřených pneumatik při různém tlaku huštění. 48

49 6.4 Měření energetických a výkonnostních parametrů při orbě Při měření vlivu pneumatik a různých tlaků huštění na energetické a výkonnostní parametry orební soupravy byla sledována především efektivní výkonnost objemová, plošná, měrná orební spotřeba, spotřeba paliva plošná a prokluz kol. Zkoušky probíhaly při nastavení regulační hydrauliky v režimu silová (5). Výsledky měření orební soupravy JD 6920S s pluhem Lemken Vari Diamant 10 jsou uvedeny v tabulkách 5 až 8. Nejdůležitější hodnoty jsou vyneseny do grafů na obr. 26 a 27. Do grafů jsou vynášeny hodnoty měrné orební spotřeby, prokluzu kol, objemové a plošné výkonnosti. Pro jednotlivé varianty nastavení regulační hydrauliky jsou vypočteny a do grafů vyneseny průměrné hodnoty. Všechny zkoušky proběhly s nastavenou teoretickou rychlostí 7 km/h, s voličem režimu práce převodovky v poloze 0, což je konstantní převodový poměr. Během zkoušek nebyly prováděny žádné změny v seřízení pluhu. Vzhledem k velkému zatížení kol zadní nápravy návěsným pluhem při orbě a z toho plynoucí velké deformace boků pneumatik, byl pro orbu se širokými pneumatikami na zadní nápravě zvolen minimální tlak plnění 100 kpa. Na přední nápravě byl minimální tlak ponechán na hodnotě 75 kpa. Výsledky měření orební soupravy se širokými pneumatikami při uvedených tlacích jsou uvedeny v tabulce 6. a ve sloupcových grafech na obr. 26 a 27. Měření orební soupravy s traktorem opatřeným širokými pneumatikami při tlaku 180 kpa je v tab. 8. Nejdůležitější parametry jsou vyneseny do grafů na obr. 26 a 27. Měření uvedená v tabulkách a grafech proběhla pouze s nastavenou silovou regulací hydrauliky traktoru. Výsledky měření orební soupravy s úzkými pneumatikami s tlakem 170 kpa a 255 kpa jsou v tabulkách.5 a 7, a v sloupcových grafech na obr. 26 a 27. Také při zkouškách orební soupravy byly dosaženy nejpříznivější výsledky se širokými pneumatikami při nízkém tlaku huštění. 49

50 Tab. 5 Výsledky měření orební soupravy JD 6920 S s pluhem Lemken Vari Diamant. Úzké pneumatiky tlak 170 kpa, volič převodovky 0, nastavena rychlost 7 km/h. Měření č. R H Čas Záběr průměr Hloubka průměr Rychlost Prokluz Výkonnost Spotřeba s m m m/s km/h % ha/h m 3 /s l/ha ml/m ,30 2,70 0,25 1,29 4,64 21,46 1,25 0,870 24,92 9, ,20 2,70 0,24 1,24 4,46 20,35 1,21 0,791 25,90 10, ,75 2,63 0,24 1,08 3,89 25,77 1,02 0,687 30,58 12, ,30 2,66 0,24 1,29 4,64 19,34 1,23 0,821 25,36 10, ,40 2,68 0,25 1,40 5,05 17,36 1,35 0,932 22,99 9, ,95 2,68 0,22 1,43 5,16 17,96 1,38 0,861 22,49 10,04 Průměr 23,48 2,68 0,24 1,29 4,64 20,37 1,24 0,827 25,37 10,58 Tab. 6 Výsledky měření orební soupravy JD 6920 S s pluhem Lemken Vari Diamant. Široké pneumatiky tlak přední 75 kpa, zadní 100 kpa, rychlost 7 km/h. Měření č. R H Čas Záběr průměr Hloubka průměr Rychlost Prokluz Výkonnost Spotřeba s m m m/s km/h % ha/h m 3 /s l/ha ml/m ,40 2,69 0,26 1,40 5,05 17,01 1,36 0,971 22,80 8, ,50 2,71 0,26 1,28 4,60 19,22 1,24 0,884 25,05 9, ,05 2,65 0,26 1,11 3,99 22,12 1,06 0,764 27,47 10, ,80 2,71 0,26 1,26 4,54 18,89 1,23 0,889 25,33 9, ,05 2,77 0,25 1,36 4,90 18,60 1,36 0,944 22,86 9, ,20 2,68 0,26 1,49 5,35 16,23 1,43 1,019 21,51 8,40 Průměr 23,00 2,70 0,26 1,32 4,74 18,68 1,28 0,912 24,17 9,41 Tab. 7 Výsledky měření orební soupravy JD 6920 S s pluhem Lemken Vari Diamant Úzké pneumatiky tlak 250 kpa, volič převodovky 0, rychlost 7 km/h. Měření č. R H Čas Záběr průměr Hloubka průměr Rychlost Prokluz Výkonnost Spotřeba s m m m/s km/h % ha/h m 3 /s l/ha ml/m ,90 2,642 0,246 1,31 4,72 21,58 1,25 0,85 24,90 10, ,50 2,64 0,244 1,22 4,41 23,18 1,16 0,79 26,72 10, ,55 2,606 0,26 1,09 3,92 31,67 1,02 0,74 30,25 11, ,75 2,62 0,25 1,21 4,36 23,94 1,14 0,79 27,12 10, ,10 2,662 0,24 1,20 4,30 26,78 1,15 0,76 26,64 11, ,95 2,644 0,252 1,37 4,92 21,22 1,30 0,91 23,67 9,39 Průměr 24,46 2,64 0,25 1,23 4,44 24,73 1,17 0,81 26,55 10,67 50

51 Tab. 8 Výsledky měření orební soupravy JD 6920 S s pluhem Lemken Vari Diamant. Široké pneumatiky tlak 180 kpa, volič převodovky 0,rychlost 7 km/h. Měření č. R H Čas Záběr průměr Hloubka průměr Rychlost Prokluz Výkonnost Spotřeba s m m m/s km/h % ha/h m 3 /s l/ha ml/m ,10 2,684 0,254 1,36 4,89 18,59 1,31 0,93 23,52 9, ,80 2,696 0,258 1,09 3,93 21,73 1,06 0,76 29,46 11, ,45 2,672 0,252 1,05 3,80 30,72 1,01 0,71 29,81 11, ,50 2,672 0,27 1,22 4,41 21,61 1,18 0,88 26,46 9, ,10 2,696 0,25 1,30 4,68 20,32 1,26 0,88 24,62 9, ,80 2,682 0,258 1,22 4,41 18,99 1,18 0,85 26,19 10,15 Průměr 23,79 2,68 0,26 1,21 4,35 21,99 1,17 0,83 26,68 10,38 Prokluz a spotřeba orební soupravy Pneumatika Xeobib tlak huštění: přední pneu 75 kpa zadní pneu 100 kpa Pneumatika Xeobib tlak huštění: přední pneu 180 kpa zadní pneu 180 kpa Pneumatika Agribib tlak huštění: přední pneu 170 kpa zadní pneu 170 kpa Pneumatika Agribib tlak huštění: přední pneu 250 kpa zadní pneu 250 kpa 0 Prokluz [%] Spotřeba [l/ha] Spotřeba [ml/m3] 18,68 24,17 9,41 21,99 26,68 10,38 20,37 25,37 10,58 24,73 26,55 10,67 Obr. 26 Prokluz a spotřeba orební soupravy JD 6920 S s pluhem Lemken Diamant10. volič převodovky 0, nastavena rychlost 7 km/h, regulace hydrauliky silová 51