MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2011 Bc. PETR NOVÁK

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Faktory ovlivňující spotřebu paliva a výkonnost traktorů CASE CVX Diplomová práce Vedoucí práce: Prof. Ing. František Bauer, CSc. Vypracoval: Bc. Petr Novák Brno 2011

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma,, Faktory ovlivňující spotřebu paliva a výkonnost traktorů CASE CVX 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.

Děkuji touto cestou panu Prof. Ing. Františku Bauerovi, CSc. za cenné rady a připomínky, které mi během studia a zpracovávání diplomové práce vždy ochotně poskytl.

ABSTRAKT Diplomová práce se zabývá analýzou naměřených a vypočtených hodnot traktorové soupravy CASE IH CVX s návěsem Annaburger HTS 22.79, kdy souprava pracovala v různých režimech zatížení spalovacího motoru. Rovněž obsahuje jak se projevuje změna tlaku huštění pneumatik u traktorového návěsu na energetickou náročnost provozu celé soupravy. Práce obsahuje reálná data pro traktory CASE IH a návěs Annaburger HTS, které byly předmětem měření. Detailně popisuje převodovku s plynulým převodem značky Case IH CVX. Závěr diplomové práce byl zaměřen na vyhodnocení realizovaných měření a diskuzi na téma faktorů ovlivňující spotřebu paliva a ekonomiku traktorové soupravy. Klíčová slova: traktorová souprava, ekonomika provozu, potenciometr zátěže, motor, tlak pneumatik, převodová ústrojí.

ABSTRACT This thesis analyzes the measured and calculated values for CASE IH CVX traktor and Annaburger HTS 22.79 semitrailer, as related to diverse loading conditions of the tractor engine. It also examines the impact of tyre inflation pressure of the semitrailer on the energy performance of the tractor set. The work thus includes new empirical data for CASE IH tractors at work in combination with Annaburger HTS semitrailer. In addition, it provides a detailed description of the continuously variable transmission of CASE IH CVX. The thesis concludes by evaluating the presented measurements and by discussing factors which affect the fuel consumption and the economy of the tractor set. Key words: tractor set, economical, load potentiometer, engine, tyre pressure, transmission gear.

OBSAH 1.0 ÚVOD 9 2.0 CÍL PRÁCE 11 3.0 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 12 3.1 DOPRAVA V ZEMĚDĚLSTVÍ 13 4.0 FUNKČNÍ ČÁSTI TRAKTORŮ 14 4.1 SPALOVACÍ MOTOR 14 4.2 PŘEVODOVÁ ÚSTROJÍ TRAKTORŮ 16 4.3 POUŽITÍ PŘEVODOVKY 17 5.0 PŘEVODOVKA CASE IH CVX 18 5.1 ZÁKLADNÍ POPIS PŘEVODOVKY 18 5.2 KONSTRUKCE PŘEVODOVKY 18 5.3 PRACOVNÍ REŽIMY PŘEVODOVKY 23 5.3.1 AKTIVNÍ KLIDOVÝ STAV PŘEVODOVKY 23 5.3.2 DRUHÝ RYCHLOSTNÍ ROZSAH PŘEVODOVKY 24 5.3.3 TŘETÍ RYCHLOSTNÍ ROZSAH PŘEVODOVKY 25 5.3.4 ČTVRTÝ RYCHLOSTNÍ ROZSAH PŘEVODOVKY 26 5.4 MOŽNOSTI NASTAVENÍ POJEZDU 27 6.0 MĚŘENÍ A VYHODNOCENÍ TRAKTORŮ CASE CVX V DOPRAVĚ 30 6.1 EKONOMIKA PRÁCE 30 6.2 CÍL ZKOUŠEK 31 6.2.1 CHARAKTERISTIKA MĚŘENÍ TRAKTOROVÉ SOUPRAVY 32 6.3 CHARAKTERISTIKA TRAKTORU CASE IH 33 6.4 CHARAKTERISTIKA NÁVĚSU ANNABURGER 35 6.5 MĚŘÍCÍ OKRUH 37 6.6 VÁŽENÍ TRAKTOROVÉ SOUPRAVY 38 6.7 METODIKY POUŽITÉ PŘI MĚŘENÍ 40 6.7.1 METODIKA ZÍSKÁVÁNÍ OTISKU PNEUMATIK 40 6.8 METODIKA MĚŘENÍ V TRAKTOROVÉ DOPRAVĚ 41 6.9 POUŽITÁ MĚŘÍCÍ ZAŘÍZENÍ 42 7.0 POUŽITÉ VÝPOČTY 43

7.1 VÝPOČTY PRO VYHODNOCENÍ DOPRAVY 43 8.0 VÝSLEDKY NAMĚŘENÝCHÝCH HODNOT A VYHODNOCENÍ 44 8.1 VÝSLEDKY MĚŘENÍ OTISKU PNEUMATIK 44 8.2 VYHODNOCENÍ ZMĚNY TLAKU 46 8.3 VYHODNOCENÍ EKONOMICKÝCH PARAMETRŮ 49 8.4 ANALÝZA NAMĚŘENÝCH VÝSLEDKŮ 56 8.5 SESTAVENÍ A VÝPOČET OTÁČKOVÉ CHARAKTERISTIKY 56 8.6 VLIV HUŠTĚNÍ PNEUMATIK V ÚPLNÉ CHARAKTERISTICE 56 8.7 VLIV RŮZNÉHO NASTAVENÍ POTENCIOMTERU ZÁTĚŽE 56 9.0 ZÁVĚR 61 10 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 63 11 SEZNAM OBRÁZKŮ 64 12 SEZNAM TABULEK 65

1.0 ÚVOD V současné době se zemědělství projevuje jako velmi důležitý resort národního hospodářství, který spotřebuje výrazné množství energie. Právě proto můžeme i v tomto odvětví pozorovat velmi výraznou snahu o optimalizací procesů, zvyšování účinnosti a snižování spotřeby energie ve všech jejích formách. V zemědělství si můžeme všimnout mnoha strojů. Tyto stroje nám výrazně pomáhají zlepšovat a urychlovat práci. Stále se setkáváme s novějšími a dokonalejšími stroji, které jsou neustále zdokonalovány. Mezi jedny z nejpoužívanějších a vůbec nejdůležitějších zemědělských strojů patří univerzální traktor, který v soupravě se zemědělskými stroji významně ovlivňuje výkonnostně-energetické parametry prováděných operací. Stále častěji je obracena pozornost na snižování energetické náročnosti rostlinné a živočišné výroby a na činnosti s nimi souvisejícími. V české republice se zemědělství podílí na celkové spotřebě motorové nafty více než 15% při celkové roční spotřebě 525 mil. litrů. Tato hodnota představuje v současné době více než 20 mld. Kč a v přepočtu na hektar zemědělské půdy se jedná o sumu 3800 Kč. V rostlinné výrobě se přitom spotřebuje 74% motorové nafty z celkového objemu spotřebovaného v zemědělství. Z toho vyplývá, že značnou část motorové nafty vynaložené na jeden ha, spotřebovávají traktory a podílí se tak významnou měrou na nákladech hlavních zemědělských produktů. Náklady na energii tvoří 42 až 63 % variabilních nákladů a 14 až 46 % celkových nákladů vynaložených na hodinu práce energetických prostředků a samojízdných strojů používaných v zemědělství. (www.mze.cz) Trendy dnešních moderních výrobních technologií jednoznačně směřují k růstu výkonnosti prováděných operací při zvyšování produktivity práce s cílem využití agrotechnických lhůt. Takové požadavky vyžadují od uživatelů znalosti o možnostech využití jednotlivých funkčních uzlů traktorů a strojů, bez kterých nelze dosáhnout efektivity jejich provozu. V současnosti se traktor již stal univerzálním zdrojem mechanické energie vhodné pro pohon, nesení nebo tažení, což vytváří možnosti pro jeho nasazení jak v rostlinné tak živočišné výrobě a v posledních letech má své místo také v oblasti dopravy, což z něj dělá nejvíce požívaný mobilní energetický prostředek. V 21. století tvoří nepostradatelnou součást pro všechny velikosti zemědělský farem a podniků a proto je i určitým symbolem technického pokroku v zemědělství. 9

Konstrukce a provedení traktorů se v dnešní době výrazně změnily. Zejména pak převodová ústrojí dosáhla výrazných změn a je jednou z nejdůležitějších částí traktoru. Převodové ústrojí traktoru slouží k přenosu točivého momentu motoru na hnané nápravy a k pohonu zadního vývodového hřídele. Převodová ústrojí pro přenos výkonu motoru zaznamenala v několika posledních letech velký pokrok v oblasti rozvoje, jehož výsledkem je několik koncepcí přizpůsobených požadavkům praxe. Dnešní převodová ústrojí jsou ovládány pomocí elektroniky, která nám pomáhá udržet motor v nastavených otáčkách s měnícím se zatížením. Aby byla regulace jednotlivých skupin efektivní, je nutné zajistit komunikaci mezi řídícími jednotkami. Řídící jednotky získávají informace nutné pro efektivní řízení u interních snímačů, kterými je traktor vybaven. 10

2.0 CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce bylo provést analýzu naměřených a vypočtených hodnot traktorové soupravy v dopravě. Byl zvolen traktor Case IH CVX a návěs Annaburger HTS22B. Celá zkouška probíhala na vybraném zkušebním okruhu a dle navržené metodiky. Souprava pracovala v různých režimech zatížení spalovacího motoru a také při změně tlaku huštění pneumatik u traktorového návěsu. Dalším cílem byl detailní popis vybrané převodovky značky Case IH CVX s plynulým převodem a zároveň byl vypracován celkový rozbor funkčních vlastností. Práce obsahuje i vyhodnocení úplné otáčkové charakteristiky na vybraném modelu traktoru. Závěr diplomové práce byl zaměřen na vyhodnocení realizovaných měření a diskuzi na téma faktorů ovlivňující spotřebu paliva a ekonomiku traktorové soupravy. 11

3.0 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY Traktory jsou předmětem stálého vývoje, jehož výsledkem jsou rozsáhlé možnosti nastavení a přizpůsobení funkčních skupin pro konkrétní pracovní nasazení, což má vést k efektivnějšímu využívání energie paliva zvýšení kvality prováděných prací. Vzhledem k tomu, že se traktor pohybuje v prostředí s rozmanitými pracovními podmínkami, jejichž silové účinky se přenáší hnacímu ústrojím na spalovací motor, mění se tak režim práce a s ním i spotřeba paliva. Proto došlo za poslední desetiletí v konstrukci k výraznému nárůstu regulačních uzlů řízených elektronikou, která dokáže automatizovat řízení např. spalovacího motoru, převodových ústrojí, regulační hydrauliky. V posledním období se setkáváme u moderních konstrukcí traktorů také s nárůstem jejich pojezdové rychlosti. To předurčuje využití traktorů nejen pro jejich tahové práce, ale umožňuje jejich širší a ekonomický výhodnější nasazení v dopravě. Významné technické změny u traktorů se týkají zejména těchto oblastí: společný management spalovacího motoru a převodového ústrojí, úprava spalin nebo recirkulace výfukových plynů, diferenciální hydrostatické převodovky, souvraťový management traktoru, dvě výkonové křivky spalovacího motoru, satelitní řízení, souvraťový management na souvratích, odpružená přední náprava, pojezdová rychlosti až 60km/h, brzdové systémy ABS, snižování hlučnosti a zvyšování komfortu kabiny, záznam a přenos provozních informací traktoru a rotorových souprav. 12

Obr.3.0.1 Traktor CASE IH (www.vobosystem.cz) 3.1 DOPRAVA V ZEMĚDĚLSTVÍ V zemědělství se průměrné přepravní vzdálenosti ve vnitropodnikové dopravě pohybují mezi 3,5 až 6,2 km(čr), V Německu mezi 1,9-7 km, dle územního uspořádání. Pro zemědělství jsou charakteristické jednosměrné materiálové toky, kvůli kterým nelze využít zpětné jízdy dopravních prostředků, a jejich intenzita právě podle toho, kde se zrovna nachází sezónní období. Průměrné rychlosti dosahované dopravními prostředky v zemědělství jsou nižší, než je u ostatních odvětví hospodářství. Je to dáno jednak, převažujícím druhem dopravních prostředků v zemědělství(traktorové dopravní soupravy), tak krátkými přepravními vzdálenostmi, velkým podílem jízd po polních cestách a v terénu. Dalším význačným charakterem zemědělské dopravy je podíl jízd ujetých v terénu. Například v Německu dopravní prostředky v průběhu svého nasazení ujedou v terénu 40 %, na zpevněných polních cestách 20 % a na veřejných komunikacích 40 % z celkové ujeté vzdálenosti. Zemědělství patří mezi největší dopravce v národním hospodářství a disponuje značnou dopravní kapacitou. V České republice podle údajů z roku 2006 je roční objem přepravy v zemědělství dokonce větší než u železniční dopravy. V zemědělství se jedná o 100 mil. tun naproti 82 mil. tun v železniční dopravě. Objem přepravy u silniční dopravy byl pouze 4,4krát vyšší než objem přepravy v zemědělství. V přepočtu na hektar zemědělské půdy se jedná o množství 23 tun. 13

Na samotné dopravní operace (ložné operace a přepravu) se v zemědělských podnicích spotřebovalo více než 118 mil. litrů motorové nafty za rok, v ceně asi za 3,6 mld. Kč, v přepočtu na hektar zemědělské půdy to představuje 831 Kč. Na přepravu a ložné operace se v podnicích zemědělské prvovýroby České republiky náklady pohybovaly ve výši 10,5 mld. Kč přímých nákladů, to je zhruba 2500 Kč na hektar zemědělské půdy. Podstatná část dopravního procesu v zemědělství se uskutečňuje v rámci dopravy vnitřní neboli vnitropodnikové, kde se ročně přepraví 81 mil. tun materiálu. Na tuto dopravu se spotřebuje 68 mil. litrů motorové nafty a vynaloží 6,2 mld. Kč přímých nákladů. V dopravě vnější, mimo zemědělský podnik se ročně přepraví 17 mil. tun materiálu, to odpovídá spotřebě 49,6 mil. litrů motorové nafty a 4,3 mld. Kč přímých nákladů. (Syrový a kol., 2008) 4.0 FUNKČNÍ ČÁSTI TRAKTORŮ 4.1 SPALOVACÍ MOTOR Spalovací motor je od svého počátku předmětem stálého zájmu konstruktérů a to umožňuje jejich přizpůsobování novým požadavkům, které vyplývají z rostoucích nároků kladených jak ze strany mezinárodních norem, ze strany uživatelů, tak i omezující vlivy na životní prostředí. Dále se jedná o legislativní požadavky limitující obsah škodlivin ve výfukových plynem. Množství emisí, které motor vyprodukuje je závislá na složení spalované směsi, chemickém složení paliva, na konstrukci motoru a na okamžitých provozních podmínkách. V současnosti se výrobci vznětových motoru snaží vyrábět výkonný a přitom energeticky přijatelný motor, jehož koncepce bude vhodná pro celou modelovou řadu. Největší modernizace se dnes provádí v oblasti aplikování elektroniky v řízení, přípravě palivové směsi a ovládání motoru. U traktorů se používají vznětové motory, čtyřdobé motory přeplňované, spalovací motory s přímým vstřikem paliva, které jsou charakterizovány vysokým převýšením točivého momentu, konstantním průběhem výkonu nebo navýšením výkonu. Na spalovací motory jsou v současnosti kladeny následující požadavky: provoz při maximálním výkonu motoru, provoz při maximálním zatížení, vysoké převýšení točivého momentu, startovatelnost při nízkých teplotách, 14

splnění emisních požadavků, nízká spotřeba paliva, motor musí pracovat v širokém rozmezí otáček, nízká hladina hluku v kabině a i ve vnějším prostředí rychlá a jednoduchá diagnostika poruch, dlouhé servisní intervaly, vysoká životnost motoru. Obr.4.1.1 Motor CASE IH (www.agrics.cz) 15

4.2 PŘEVODOVÁ ÚSTROJÍ TRAKTORŮ Předmětem diplomového práce bylo provést analýzu naměřených hodnot u traktoru Case CVX, který je vybaven převodovkou umožňující plynulou změnu převodového poměru, tudíž je nutné se podrobně věnovat právě této problematice, která má na výsledky měření značný vliv. Převodové ústrojí traktoru slouží k přenosu točivého momentu motoru na hnané nápravy a k pohonu zadního vývodového hřídele. Převodová ústrojí pro přenos výkonu motoru zaznamenala v posledních letech velký pokrok v oblasti rozvoje, jehož výsledkem jsou koncepce přizpůsobené požadavkům praxe. Převodová ústrojí musí umožňovat krátkodobě i trvale přerušit přenos výkonu na hnací kola nebo připojený stroj. Zároveň musí umožnit změnu převodových poměrů tak, aby se uvedly při rozmanitých provozních situacích do souladu rychlostní a silové režimy motoru a traktoru. Musí tedy měnit v poměrně širokém rozsahu hnací sílu na kolech a rychlost jízdy traktoru při relativně malé změně točivého momentu a otáček motoru. Převodová ústrojí jsou vzájemně spojována do společných celků, které mohou být samostatné konstrukce, nebo uloženy v rámu podvozkové skupiny traktoru. Bloková koncepce odpovídá požadavkům sériové výroby. Současný trend je ve znamení aplikace řídicí elektroniky na převodová ústrojí. Vytváří se tak podmínky pro společné řízení spalovacího motoru a převodových ústrojí, směřující ke zlepšení ekonomických a výkonnostních parametrů traktorových souprav. Ovládání jednotlivých částí převodových ústrojí probíhá buď mechanicky nebo v současné době nejčastěji elektrohydraulické. V některých případech jsou navzájem propojeny skříně převodovky, spojky i hydrauliky a mají tak společnou olejovou náplň. Ovládání podléhá ergonomickým požadavkům, které nutí výrobce ke slučování ovladačů do jednoho nebo dvou míst, umístěných v přirozeném dosahu rukou řidiče. Cílem je zjednodušit ovládání jednotlivých skupin a zejména pak těch, které obsluha používá nejčastěji. Zavedením elektrohydraulického ovládání dochází i ke snížení fyzické námahy přináší možnost snížit náklady na pohonné hmoty. 16

4.3 POUŽITÍ PŘEVODOVKY Traktory pracují v rozmanitých podmínkách, při kterých se pohybují v různých pojezdových rychlostech a tahových silách. Proto jsou převodovky velmi důležité, mění převodový poměr a využívá se tak lépe vlastností motoru, dosahuje se lepších výkonností a ekonomických parametrů. Kdyby někdo dokázal vytvořit spalovací motor, který by měl ideální otáčkovou charakteristiku, nepotřebovali by jsme u traktorů převodovku viz obr.4.3.1. To znamená, že průběh točivého momentu by musel být ve tvaru hyperboly. V podstatě, jestliže by jsme traktor vybavili jen dvěma převody př. základní a maximální převod, nebylo by možné v širokém rozsahu hnacích sil a pojezdové rychlosti využít dostatečně výkon motoru. Proto je nutné využít další převody, pomocí kterých se zlepší využití výkonu motoru ve střední oblasti hnacích sil. Tzn., že dostaneme ideální rozdělení hnacích sil. Ideálního rozdělení lze dosáhnout převodovkou s plynulou změnou převodového poměru, protože nabízí nekonečný možný způsob převodových poměrů mezi základním a maximálním převodem. Obr.4.3.1 Počet převodových stupňů a jejich vliv na ztrátové plochy a dva převodové stupně, b deset převodových stupňů ( Bauer a kol.,2006) 17

5.0 PŘEVODOVKA CASE IH CVX 5.1 ZÁKLADNÍ POPIS PŘEVODOVKY Jedná se o převodovku s plynulou změnou převodového poměru, která disponuje pro traktory, novou koncepcí bezstupňové technologie s využitím principu dvoutoké převodovky, na které se experimentálně pracuje již 20 let v automobilovém průmyslu u mechanických stupňovitých převodovek. Převodovky využívající tohoto principu nesou označení DSG (Direkt Schalt Getriebe). Princip DSG převodovky je založen na tom, že k řazení převodových stupňů dochází v okamžiku, kdy není daný převod v záběru, tzn. snižuje se výrazně opotřebení třecích segmentů. Zapnutí daného převodu pro přenos výkonu motoru se pak uskutečňuje prostřednictvím dvou spojek, jejichž ovládání je řešeno elektrohydraulicky. 5.2 KONSTRUKCE PŘEVODOVKY Příkladem DSG(dvou-spojkové) převodovky z automobilového průmyslu je vidět na obr.5.2.1. Právě některé technické prvky z této převodovky jsou součástí převodovky traktorů CASE IH. Převodovku tvoří na vstupu dvojitá lamelová spojka, kterou se spíná pohon pro dutý (zeleně označený) nebo plný (červeně označený) hřídel. Na obou hřídelích jsou uložena ozubená kola, která jsou ve stálém záběru s koly na výstupním hnaném hřídeli. 18

Obr.5.2.1 Koncepce DSG převodovky z osobních automobilů, 1-Pohon od motoru, 2-Vstupní hřídel do převodovky, 3-Výstupní soukolí k pohonu diferenciálu, 4-Soukolí pro jízdu vzad, 5- Vstupní hřídel do převodovky, 6-Šestý převodový stupeň, 7-Pátý převodový stupeň, 8-Druhý převodový stupeň, 9-Čtvrtý převodový stupeň, 10-Třetí převodový stupeň, 11-První převodový stupeň, A, B-lamelové spojky (technické materiály Case) 19

Zapojování jednotlivých převodů do záběru se uskutečňuje prostřednictvím synchronizačních spojek, jejichž synchronizační objímky jsou ovládány elektrohydraulicky. Na obr. 5.2.1 je zachycen provozní stav, při kterém je pro rozjezd vozidla z klidu předřazen první rychlostní stupeň. V okamžiku, kdy řidič sešlápne pedál plynu dojde k plynulému sepnutí spojky, přenosu výkonu motoru na červeně značený hřídel, soukolí prvního převodového stupně, a vozidlo se plynule rozjíždí. V tento okamžik mechatronický systém automaticky předřazuje druhý převodový stupeň, tím že přesune synchronizační objímku tohoto stupně do záběru. Jakmile je dosaženo rychlosti pro přeřazení na druhý stupeň, dojde k postupnému uvolňování tlaku ve spojce A a k zaplňování spojky B tlakovou kapalinou. Při plném sepnutí spojky se předřazuje třetí převodový stupeň a celý proces bude probíhat stejně jako předchozím případě. Stejně pracuje převodovka při podřazování. Celý proces řazení je plně automatizován a řidič přesouvá volící páku převodovky do pozic pro různé režimy řazení např. standardní, sportovní, jízda ve městě, nebo může řadit pomocí tlačítek jednotlivé stupně. DSG převodovka v případě koncernu Volkswagen byla původně koncipována jako šestirychlostní s dvojitou lamelovou spojkou a dnes je nabízena jako sedmi rychlostní se dvěma kotoučovými spojkami a vypínacími ložisky. Tímto řešením došlo ke snížení provozního tlaku hydrauliky, snížení příkonu a zvýšení účinnosti převodovky. 20

Nová převodovka CVX obsahuje některé technické prvky z výše uvedené moderní automobilové převodovky. Dvojspojková technologie umožňuje hladkou změnu rozsahu bez přerušení toku výkonu. Výsledkem je lepší akcelerace a nižší spotřeba paliva. Je vybavena 4. převodovými stupni pro jízdu vpřed a 2. převodovými stupni pro jízdu vzad až do 30 km/h. Hydrogenerátor disponuje výtlakem 110cm 3 pro zajištění přenosu nejvyššího zatížení, naproti tomu neregulační hydromotor s 90cm³. Konstrukce převodovky pro traktory CVX je založena na kombinaci mechanické a hydraulické části, jejichž výstupní členy jsou přivedeny do slučovacího planetového převodu, viz obr. 5.2.2. Obr.5.2.2 Schéma traktorové převodovky CVX A-Spojka A, B-Spojka B, 1-Setrvačník s hydraulickým tlumičem torzních kmitů, 2-Unašeč satelitů, 3-Planetové kolo, 4-Satelit, 5-Planetové kolo, 6-Korunové kolo, 7-Pohon korunového kola, 8-Soukolí F1 (první převodový rozsah),9-synchronizační spojka (Převody F1/F3), 10- Soukolí F3 (Třetí převodový rozsah), 11(23)-Soukolí pro jízdu vzad R1, 12(21)-soukolí F2 (druhý převodový rozsah), 13-Soukolí R2 (druhý stupeň pro jízdu vzad), 14-Synchronizační spojka (Převody F4/R2), 15-Soukolí F4 (čtvrtý převodový rozsah), 16-kryt, 17-Oddělovací deska, 18-vývodový hřídel, 19-Hnaný hřídel (spojka B), 20-Hnaný hřídel (spojka A), 22- Synchronizační spojka F2/R1 (technické materiály Case) Mechanickou část tvoří stupňovitá, tří-hřídelová převodovka s trojicí synchronizačních spojek pro řazení čtyř rozsahů pro jízdu vpřed a dvou rozsahů pro jízdu vzad. Řazení probíhá 21

prostřednictvím řadících vidliček, ovládaných elektrohydraulicky. Do mechanické části patří dále dvě lamelové spojky, kterými se zapne dané soukolí rozsahu do aktivního záběru. Hydrostatická část se skládá z regulačního pístového hydrogenerátoru a neregulačního pístového hydromotoru. Pohon hydrogenerátoru je řešen od průběžné hřídele, poháněné přímo od spalovacího motoru. Hydrogenerátor a hydromotor jsou uloženy ve společné skříni tzv. Back to Back, kdy je spojovací potrubí mezi oběma prvky nejkratší, což snižuje tlakové ztráty a zmařený výkon. Regulace geometrického objemu hydrogenerátoru je řešena sklonem desky, o kterou se opírá 9 pístků, které jsou schopny vytlačit až 110 cm 3. Sklon regulační desky lze měnit do obou směrů +-10 0. Hydromotor pracuje trvale s geometrickým objemem 90 cm 3. Konstrukce převodovky dovoluje rychlost až 70 km/h, která je elektronicky omezena (sklon regulační desky hydrogenerátoru) na 50 nebo 40 km/h při otáčkách 1550 nebo 1450 1/min. Výkon z mechanické a hydrostatické části je přiveden do slučovacího převodu viz obr.5.2.3, který je umístěn na vstupu převodovky. Od spalovacího motoru se pohání centrální kolo (2) a od hydromotoru korunové kolo (1). Do mechanické části převodovky pak vede unašeč satelitů (6) a hřídel s planetovým kolem (5). Princip funkce převodovky lze stejně jako v případě všech CVT a IVT převodovek popsat prostřednictvím diagramu obvodových rychlostí. Obr.5.2.3 Slučovací planetový převod, 1-korunové kolo, 2/5-planetová kola, 3/4-satelit, 6- unašeč (technické materiály Case) 22

5.3 PRACOVNÍ REŽIMY PŘEVODOVKY 5.3.1 Aktivní klidový stav a první rychlostní rozsah (0 12,5 km/h) Jako první je popsán aktivní klidový stav, který je charakterizován stojícím traktorem bez nutnosti aktivace ruční brzdy. Při stání traktoru je aktivovaný první převodový stupeň. Aby se dosáhlo tohoto stavu, musí se zajistit, aby unašeč satelitů, který je výstupní částí, zůstal v klidu a neotáčel se (bod 4), viz obr.5.3.1.1 To je možné pouze při otáčení korunového kola (1) a centrálního kola (2) do vzájemně opačného směru (bod 1). Aby se traktor rozjel, musí dojít k otáčení unašeče. Za předpokladu konstantních otáček centrálního kola (2) dojde ke snižování otáček korunového kola (1) prostřednictvím poklesu geometrického objemu hydrogenerátoru. V okamžiku, kdy bude rychlost korunového kola nulová, pak je veškerý výkon motoru přenášen pouze mechanicky (bod 2). Regulační deska se postupně sklání, až na úroveň max. sklonu, což představuje 80 (bod 3). V tomto okamžiku se traktor pohybuje max. rychlostí na první rozsah 0 12,5 km/h. 3 2 4 1 Obr.5.3.1.1 Aktivní klidový stav a první rychlostní rozsah (technické materiály Case) 23

Obr.5.3.1.2 Aktivní klidový stav a první rychlostní rozsah, F1 - první převodový rozsah, F3 - třetí převodový rozsah, R1 - soukolí pro jízdu vzad, F2 - druhý převodový rozsah, R2 - druhý stupeň pro jízdu vzad, F4 - čtvrtý převodový rozsah, A,B spojka,hnaný hřídel (technické materiály Case) 5.3.2 Druhý rychlostní rozsah (12,5 19 km/h) Následně je popsán druhý pracovní režim. Při zařazeném prvním rychlostním rozsahu se automaticky předřazuje druhý rychlostní rozsah, který ale není aktivní, dokud není dosaženo max. rychlosti v prvním rozsahu. Jakmile je dosáhnuto tohoto stavu, dojde k plynulému sepnutí lamelové spojky (B obr.5.2.2 řez převodovkou) a výstupní částí z planetového převodu viz. obr.5.3.2.1 se stává centrální kolo (5). Pro zvýšení pojezdové rychlosti musí dojít k poklesu otáček korunového kola (1), které se realizuje snižováním geometrického objemu hydrogenerátoru. V momentě zastavení korunového kola (bod 2), je sklon regulační desky hydrogenerátoru roven α = 00, pak je veškerý výkon motoru přenášen jen mechanickou částí převodovky, viz obr.5.3.2.1. Dalším skloněním regulační desky hydrogenerátoru do opačného směru se otáčky centrálního kola (5) dále urychlí, a tím se ještě zvýší pojezdová rychlost. Sklon regulační desky zde dosahuje přibližně α = 10. Při tomto sklonu je rychlost traktoru 19km/h ve druhém převodovém rozsahu. 24

3 2 1 4 Obr.5.3.2.1 Druhý rychlostní rozsah (technické materiály Case) 5.3.3 Třetí rychlostní rozsah (19 38 km/h) Jako další stav je popsán třetí rychlostní rozsah v rozmezí 19-38km/h. Další zrychlování nastane zařazením třetího rozsahu, při kterém se výstupní částí stává unašeč slučovacího převodu. Aktivátorem třetího rychlostního převodu je lamelová spojka (A) viz obr.5.2.2. Regulační deska hydrogenerátoru začíná snižovat svůj sklon, což má za následek zvyšování otáček unašeče. Jakmile je sklon regulační desky nulový, bod 2 viz. obr.5.3.3.1, pak dochází k přenosu výkonu motoru pouze mechanickou částí převodovky, viz obr.5.3.3.1. 25

3 2 1 4 Obr.5.3.3.1 Třetí rychlostní rozsah (technické materiály Case) 5.3.4 Čtvrtý rychlostní rozsah (38 70 km/h) Posledním rychlostním rozsahem je rychlost v rozmezí 38-70km/h. Poslední rozsah se zařadí lamelovou spojkou B, viz obr.5.2.2. Výstupní částí z převodu je centrální kolo (5) viz. obr.5.3.4.1. Regulační deska hydrogenerátoru je vykloněna do krajní polohy a otáčky korunového kola dosahují svého maxima, bod (3). Následným snižováním sklonu regulační desky dochází ke zpomalení korunového kola a zvyšení otáček centrálního kola, viz obr.5.3.4.1. Při dosažení sklonu nulové hodnoty, dojde k přenášení výkonu motoru pouze mechanicky. Rychlost až 70 km/h dosáhneme, jakmile sklon desky dosáhne svého maxima. 26

3 2 1 4 Obr.5.3.4.1 Čtvrtý rychlostní rozsah (technické materiály Case) 5.4 MOŽNOSTI NASTAVENÍ POJEZDU Pojezd traktoru je možné ovládat jak pedálem tak pomocí páky. Není zde nutné přepínat mezi způsobem ovládání, ale závisí pouze na tom, který z ovládacích členů je nastaven na vyšší hodnotu rychlosti. Pedálem pojezdu nebo pákou pojezdu lze měnit rychlost v rozsahu, vymezeném max. rychlostí jedné ze tří hodnot, kterou vidíte na panelu před sebou a samozřejmě si každou z nich libovolně nastavit. Sešlápnete-li pedál pojezdu na podlahu, pak bude mít management motoru a převodovky snahu uvedenou rychlost dosáhnout a otáčky 27

motoru přitom budou ležet v rozmezí vymezené ručním plynem. Pomocí ručního plynu obr.5.4.1 můžete nastavit tři režimy práce řízení spalovacího motoru a převodovky. Tímto způsobem lze nastavit tři režimy řízení spalovacího motoru a převodovky: Levou polovinou se nastaví dolní hranice otáček a druhou max. otáčky resp. horní mez obr.5.4.1. V tomto rozsahu budou udržovány otáčky motoru během práce. Otáčky motoru budou automaticky udržovány na spodní hranici. Při zvyšujícím zatížení, kdy již nebude možné udržet minimální otáčky, management převodovky začne řadit, zvyšovat převodový poměr a tím kompenzovat zvýšené zatížení. Tato situace je schematicky znázorněna na obr.5.4.2 viz hodnoty 1-na obrázku zvýrazněno červenou barvou. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, který se přenese na hnací kola traktoru. Tím však dochází k poklesu rychlosti traktoru. Proto společný management zvýší otáčky motoru a pomůže udržet zvolenou rychlost na tempomatu. Zvyšování otáček motoru může probíhat až do hodnoty, vymezené pozicí B. Nastavit konstantní otáčky motoru pro práci s PTO, obě poloviny jsou naproti sobě obr.5.4.1 Tato situace je schematicky znázorněna na obr.5.4.2 2-znázorněno černou barvou. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A = B, tyto body jsou v oblasti maximálního zatíženi, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, který se přenese na hnací kola traktoru. Zvyšováním převodového poměru znamená pokles rychlosti, priorita je udržet konstantní otáčky PTO. Levá polovina ručního plynu pro nastavení dolní hranice otáček se posune nad pravou polovinu obr.5.4.1. Při práci pak dochází k tomu, že otáčky motoru jsou udržovány na horní hranici otáček (obvykle otáčky motoru pro PTO) a při zvýšení zatížení dojde k jejich poklesu na dolní hranici bez zásahu převodovky tzn. až při spodní hranici otáček začne převodovka zvětšovat převodový poměr. Tento režim je vhodný např. při lisování, kdy malý pokles otáček motoru nemá velký vliv na kvalitu prováděné práce. V podstatě se jedná o nastavení poklesu otáček, než začne společný management zvyšovat převodový poměr. Tato situace je schematicky znázorněna na obr.5.4.2-3-znázorněno zelenou barvou. Jakmile zatížení motoru dosáhne bodu A viz obr.5.4.2, převodovka začíná zvyšovat převodový poměr a tím i hnací točivý moment, 28

Obr.5.4.1 Nastavení jednotlivých režimů spalovacího motoru a převodovky (technické materiály Case) Obr.5.4.2 Vnější otáčková charakteristika spalovacího motoru 1,2,3 - vyznačení rozsahu otáček motoru v rozmezí 1500-2100min -1 A,B - vyznačené body znázorněny v oblasti maximálního zatížení motoru (technické materiály Case) 29

6.0 MĚŘENÍ A VYHODNOCENÍ TRAKTORŮ CASE CVX V DOPRAVĚ S NÁVĚSEM ANNABURGER HTS 22.79 6.1 EKONOMIKA PRÁCE V dnešní době je největší část provozních nákladů na provoz traktorových souprav tvořena spotřebou paliva, kterou ovšem může ovlivnit obsluha. Náklady na nákup nafty tvoří tedy největší část nákladu na provoz traktoru a je tedy výhodné při tahovém zatížení traktoru snížit spotřebu nafty. U dnešních traktorových motorů je možné vysoké převýšení točivého momentu ve velice širokém rozmezí otáček, při kterých motor vykazuje téměř konstantní výkon, díky tomu můžeme u traktoru nastavit tzv. ekonomický režim, kde motor pracuje s nízkou měrnou spotřebou a s vysokou účinností. Ovšem udržet motor v ekonomickém režimu při měnícím se zatížení vyžaduje od obsluhy stálou pozornost. Stálá pozornost vede k únavě a v tom případě není obsluha schopna dodržet pozornost po celou dobu směny. Je taky důležité, aby uživatel věděl, jak může ekonomického režimu dosáhnout. Proto jsou moderní traktory vybaveny automatickým řazením s možností nastavení režimu, ve kterém má motor pracovat. Automatické řazení spolu s elektronikou zajistí i při měnícím se zatížení ekonomický režim motoru. Lze taky nastavit úroveň maximálních otáček, kterou elektronika nedovolí překročit. 30

6.2 CÍL ZKOUŠEK Terénní měření traktoru CASE IH CVX s návěsem Annaburger HTS 22.79. Zkoušky probíhaly na komunikacích v okolí Hustopečí u Brna. Cílem zkoušek bylo: změřit základní parametry traktorové soupravy změřit základní parametry traktorové soupravy v dopravě při změně tlaku huštění u traktorového návěsu, změřit základní parametry traktorové soupravy v dopravě při různém režimu práce spalovacího motoru(různé nastavení potenciometru zátěže), změřit kontaktní plochu pneumatik traktorového návěsu 31

6.2.1 CHARAKTERISTIKA MĚŘENÍ TRAKTOROVÉ SOUPRAVY V DOPRAVĚ Pro vyhodnocení traktorové dopravy byla vytvořena souprava traktoru CASE IH CVX 195, s návěsem ANNABUGER HTS22B.79 s nákladem zeminy. Trasa, na které se měření uskutečnilo vedla z Hustopečí do obce Křepice. V této obci se souprava otočila a vrátila se zpět do Hustopečí. Délka celého zkušebního okruhu byla 20,9km s největším převýšením 74m. Jmenovitě byly hodnoceny úseky 1 viz. obr.6.5.1, 2 viz. obr.6.5.1 a celý úsek. U uvedeného traktoru byly vyzkoušeny varianty s automatickou regulací i ručním řazením. Dopravní souprava tvořená traktorem CASE 195 a návěsem Annaburger HTS, projela měřící úsek na různé nastavení potenciometru zátěže. Obr.6.2.1 Dopravní souprava CASE IH CVX 195 s návěsem Annaburger HTS 32

6.3 CHARAKTERISTIKA TRAKTORU CASE IH Tab.6.3.1 Technické údaje traktoru Case CVX CASE IH CVX 195 Identifikační číslo: Z7EBA7074 Vyroben: Austria Typ: CNH 620.64 Číslo motoru: C23 256 Rok výroby: 2006 Počet motohodin: 31,3 Motor Jmenovitý výkon (bez navýšení) (ECE R120): [kw] 145 Max. výkon (s navýšením) (ECE R129) : [kw] 157 Jmenovité otáčky: [min -1 ] 2100 Volnoběžné otáčky: [min -1 ] 925±50 Počet válců: 6 Vrtání: [mm] 108 Zdvih: [mm] 120 Objem válců: [dm 3 ] 6,6 Kompresní poměr: 18,5 : 1 Objem pal. nádrže: [dm 3 ] 310 Chlazení motoru: kapalinové tlakové Přeplňování: turbodmychadlo s mezichladičem Vstřikovací systém: vysokotlaký Common Rail, řízený elektronicky Počet ventilů na válec: 4 Motor traktoru je opatřen elektronickým řízením s navýšením výkonu při dopravě a při práci se stroji poháněnými přes vývodový hřídel Vývodový hřídel Otáčky: [min -1 ] 540/540E / 1000/1000E Spojka: lamelová v olejové lázni, elektrohydraulické ovládání 33

Tab.6.3.2 Technické údaje traktoru Case CVX Převodovka Typ: Bezstupňová převodovka Počet převodových stupňů: plynule (0-50 km.h -1 ) Pohon pojezdu: 4K4 s nezávislým zavěšením kol Základní rozměry Šířka: [mm] 2650 Délka: [mm] 4766 Výška: [mm] 3042 Rozvor: [mm] 2832 Hydraulický systém Regulace závěsu: Kategorie: EHR III Max. zdvihací síla (dle OECD) : [kn] 110 Max. tlak: [bar] 210 ± 5 Max. průtok: [l/min] 120 Vnější okruhy: [ks] 4 Pneumatiky Přední: Zadní: Mitas Contract AC 65 velikost 520/60 R30 Mitas Contract AC 65 velikost 650/65 R42 Další výbava Závaží: Nosný rám, čelní závaží 15 kusů 34

6.4 CHARAKTERISTIKA NÁVĚSU ANNABURGER Tab.6.4.1 Technické údaje návěsu Annaburger Typ: Provedení: Výrobní číslo: HTS22B.79 podvozek s nástavbami T00B3781 Rok výroby: 2007 Podvozek Max. rychlost: [km.h -1 ] 43(60) Nápravy-výrobce/druh: BPW/vlečné tandem Pneumatiky: Aliance 600/55 R22.5 Zadní náběžná a blokovaná náprava: Přední zvedatelná náprava: Provozní brzdy výrobce/druh: Závěs-typ: Parkovací brzda: Odpružení závěsu: hydraulicky hydraulicky vzduchotlaké-dvouokruhové horní oko 40 mm, koule 80 mm mechanická hydraulicky Pracovní tlak hydrauliky: [MPa] 19 Odstavná noha - ovládání: mechanické Elektroinstalace napětí: [V] 12 Zatížení závěsu: [kg] 4000 35

Obr.6.4.1 Návěs Annaburger HTS 22.79 Tab.6.4.2 Technické údaje návěsu Annaburger Nástavba Typ: korba Užitečný objem: [m 3 ] 28,32 Zvedací zařízení: Ovládání zadního čela: hydromotor teleskopický jednočinný hydraulické Úhel vyklopení do zadu (do strany): [ 0 ] 55 (30) Počet stupňů: 5 Zatížení Dovolené zatížení první nápravy: [kg] 11 000 Dovolené zatížení druhé nápravy: [kg] 11 000 Dovolené zatížení na háku: [kg] 4 000 Dovolená celková hmotnost: [kg] 22 500 36

6.5 MĚŘÍCÍ OKRUH Měření proběhlo po zvolené trase mezi obcemi Hustopeče a Nikolčice. Měřící trasa byla z Hustopeč přes Velké Němčice, Křepice do Nikolčic a zpět. Zkušební okruh byl rozdělen na více dílčích úseků, mezi obcemi z toho důvodu, aby se předešlo případným vlivům dopravní situace. Měřený úsek byla vždy vzdálenost mezi začátkem a koncem níže uvedených obcí. Dopravní souprava tvořená traktorem CASE 195 a návěsem Annaburger HTS, projela zvolenou trasu na různé nastavení potenciometru zátěže. U traktoru Case IH CVX 195 byly vyzkoušeny varianty s automatickou regulací i ručním řazením. Během měření se zaznamenávala nadmořská výška a aktuální poloha. Obr.6.5.1 Zkušební měřící okruh Hustopeče-Nikolčice 37

6.6 VÁŽENÍ TRAKTOROVÉ SOUPRAVY Vážení traktorové soupravy proběhlo v areálu firmy ZVOS Hustopeče. Pro vážení byla využita úrovňová silniční váha. Nejprve byl zvážen samostatný traktor bez návěsu, poté následovalo vážení s návěsem bez zatížení a se zatížením. Během zkoušky byl traktor vybaven stejným příslušenstvím jako při vážení. Charakteristika vah Výrobce: Vážní systém: Max. hmotnost: Min hmotnost: Váživost: Wesico s.r.o Silniční 62 500 kg 350 kg 25 kg Z výsledků měření vyplývá, že návěs byl zatížen 15,4t a jeho celková hmotnost dosáhla 23,64t. Naměřené hmotnosti jsou uvedeny v tab.6.6. Obr.6.6.1 Úrovňová váha (technické materiály Lesak) 38

Tab.6.6 Hmotnosti traktoru Case CVX a soupravy(návěs Annaburger) CASE IH CVX 195 Přední Zadní Náprava 4160 4000 Celkem 8160 CASE IH CVX 195 + NÁVĚS ANNABURGER (NALOŽENÝ) Prázdný Naložený Přední náprava traktoru 3900 3260 Traktor celkem 9040 12520 Traktor + návěs 16400 31800 Návěs 7540 19420 Návěs + zadní náprava traktoru Traktor + přední náprava návěsu - 28660-22140 Hmotnost samotného návěsu = 8 420 kg Hmotnost nákladu návěsu = 15 400 kg Hmotnost návěsu + náklad = 23 640 kg 39

6.7 METODIKY POUŽITÉ PŘI MĚŘENÍ 6.7.1 Metodika získávání otisku pneumatiky U traktorové soupravy CASE IH 195 CVX a naloženého návěsu Annaburger HTS 22.79 bylo provedeno měření otisků pneumatik. Návěs byl nahuštěn na tři různé tlaky 1,6 a 2,4 bar, se kterými bylo provedeno měření a pro jednotlivé tlaky byly zjištěny otisky pneumatik. U traktoru byl proveden otisk při jednom tlaku huštění tzn. 2 bar u zadní a pření nápravy. Návěs byl přitom spojen stále s traktorem. U pneumatiky návěsu se natřela její část červenou barvou a po spuštění se obtiskla plocha, kterou je pneumatika v kontaktu s povrchem. U pneumatik traktoru bylo natřeno několik záběrových figur, které se po spuštění traktoru otiskly na podložený karton. Tím se získala plocha styku hnacích kol. Výsledná plocha se pomocí programu pro analýzu obrazu změřila v biometrické laboratoři. Z plochy otisku a tíhy připadající na kolo se vypočte střední kontaktní tlak. Obr.6.7.1.1 Otisk pneumatiky návěsu Annaburger HTS 22.79 40

6.8 METODIKA MĚŘENÍ V TRAKTOROVÉ DOPRAVĚ Měření traktorových souprav bylo provedeno za účelem porovnání základních ukazatelů přepravy tzn. spotřeby paliva na tunu přepraveného materiálu, dopravní výkonnosti, průměrné rychlosti a dalších měrných jednotek zohledňujících také zatížení motoru. U měřeného traktoru byl použit návěs ANNABURGER HTS 22.79 se stejným zatížením. Provedená měření jsou rozděleny do dvou skupin: změřit základní parametry traktorové soupravy v dopravě při různém nastavení potenciometru zátěže, změřit vliv tlaku huštění pneumatik návěsu na základní ukazatele přepravy u soupravy. Trasa celého měření, po které projížděla sledovaní souprava se skládala ze čtyř úseků o celkové délce 20,9 km. Na konci čtvrtého úseku se souprava v obci Nikolčice otočila a vrátila se po stejné trase zpět do Hustopečí. Tlak huštění pneumatik u návěsu byl nastaven na 2 bar, tato hodnota byla stále stejná, pokud nebude uvedeno jinak. U traktoru byl tlak huštění pneumatik nastaven na hodnotu 2 bar pokud nebude uvedeno jinak. Při měření traktorové soupravy byly provedeny níže uvedené zkoušky: Souprava CASE IH CVX 195 + ANNABURGER HTS 22.79, změna nastavení potenciometru zátěže CVX1 potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 1, CVX2 potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 10, CVX3 potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 5. 41

Souprava CASE IH CVX 195 + ANNABURGER HTS 22.79, změna tlaku huštění u pneumatik návěsu CVX4 - potenciometr zátěže nastaven na 1, snížen tlak huštění u pneumatik návěsu na 1,8 bar, CVX5 - potenciometr zátěže nastaven na 1, zvýšení tlaku huštění u pneumatik návěsu na 2,4 bar. Obr.6.8.1. Nastavení potenciometru zátěže traktoru Case CVX (technické materiály Agrics) 6.9 POUŽITÁ MĚŘÍCÍ ZAŘÍZENÍ Pro měření jednotlivých údajů byla používána data interních snímačů traktoru snímaná pomocí sběrnice CAN-Bus. Takto získaná data byla zpracována při použití softwaru a ukládána do paměti měřícího počítače. U samotných zkoušek byly sledovány a měřeny následující hodnoty: teplota chladící kapaliny, teplota paliva, čas jízdy, otáčky motoru, tlak plnění, teplota plnění, okamžitá rychlost soupravy, zatížení motoru, aktuální hodinová spotřeba paliva, poloha soupravy a nadmořská výška. GPS přístroj - Garmin s datovým výstupem na RS 232. CAN - sběrnice zkoušeného traktoru je kompatibilní se standardem SAE J1939. Software měřícího počítače umožňuje snímání hodnot ze sítě traktoru. Komunikační rychlost je 250 kbps a analýzou rámců zpráv byly vybrány relevantní kanály. Ze sítě CAN-BUS se odečítala teplota paliva, zatížení motoru, otáčky motoru, teplota chladící kapaliny, spotřebu paliva, aktuální moment a další měřené veličiny. 42

Obr.6.9.1 Traktor CVX (www.agrics.cz) 7.0 POUŽITÉ VÝPOČTY 7.1 VÝPOČTY POUŽITÉ PŘI VYHODNOCENÍM DOPRAVY Z naměřených hodnot byly vypočítány následující parametry, jak pro jednotlivé úseky tak pro celou trasu. Výpočet efektivního výkonu: π n Pe = Mt 30 kde: Mt točivý moment motoru 10 3 [kw] [Nm] n otáčky motoru [min -1 ] Výpočet hodinové spotřeby v kg.h -1 : Q kg = Pe*m pe [kg.h -1 ] kde: m pe měrná spotřeba paliva [kg.kw -1.h -1 ] Výpočet hodinové spotřeby v l.h -1 : Q kg Q 1 = [l.h -1 ] ρ 43

8.0 VÝSLEDKY NAMĚŘENÝCH HODNOT A VYHODNOCENÍ 8.1 VÝSLEDKY MEŘENÍ OTISKU PNEUMATIK Výsledky měření plochy styku pneumatik na tvrdé podložce jsou uvedeny v tab.8.1.1 a na obr.8.1.1. Z výsledků měření vyplývá, že snížením tlaku huštění u pneumatik návěsu z 2,4 bar na 1,8 se plocha styku zvýší u jedné pneumatiky o 144 cm 2 nebo-li o 10,4 %. U všech pneumatik návěsu dosáhne rozdíl 576 cm 2. Ze známé plochy a hmotnosti byl vypočítán kontaktní tlak pneumatik návěsu za předpokladu stejného zatížení obou náprav. Při tlaku huštění 1,8 bar dosáhl střední kontaktní tlak návěsu 309,34 kpa a při tlaku huštění 2,4 bar 366,64 kpa. Tab.8.1.1 Hodnoty otisku pneumatik Pneumatika Traktor, přední levá Continental 540/65 R30 Traktor, zadní levá Continental 650/65 R42 Annaburger, Alliance 600/55-26,5 Annaburger, Alliance 600/55-26,5 Tlak huštění [bar] Plocha otisku [cm 2 ] Poznámka 2 335,64 připojený návěs 2 861,12 připojený návěs 1,8 1529,76 2,4 1385,98 Při srovnání naměřených hodnot z dopravy u stejné soupravy mezi tlaky huštění pneumatik návěsu 1,8 bar a 2,4 bar v prvním měřeném úseku byl rozdíl ve spotřebě 2,5 l za hodinu provozu. Z výsledků měření ztrátových odporů vyplývá, že tlak huštění podstatným 44

způsobem ovlivňuje spotřebu paliva, což se potvrdilo také měřením spotřeby paliva v dopravě. tlak hušt ní 2,4 bar, náv s tlak hušt ní 1,8 bar, náv s Obr.8.1.1 Porovnání velikosti otisků návěsu při různém tlaku huštění pneumatik 45

8.2 VYHODNOCENÍ ZMĚNY TLAKU VZDUCHU V PNEUMATIKÁCH U NÁVĚSU ANNABURGER HTS22B.79 Traktorová souprava se pohybovala na stejné okruhu jako při měření výkonnostně ekonomických parametrů zkoušených souprav. Pro měření se použila souprava tvořená traktorem CASE IH CVX 195 a návěsem ANNABURGER HTS22B.79. Nastavení potenciometru zátěže bylo na hodnotu 1. Docházelo pouze ke změnám v nastavení tlaku huštění pneumatik návěsu a to na 1,8 a 2,4 bar. Hodnotil se celý okruh i úsek 1 a 2. Naměřené výsledky na celém měřícím úseku byly následně vyhodnoceny. Jako první byla hodnocena měrná spotřeba paliva (Q t,km). Na obrázku 8.2.1 a tabulce 8.2.1 jsou uvedeny vypočtené hodnoty pro měrnou spotřebu paliva. Rozdíl v naměřených hodnotách činí 2,6 ml.t -1.km -1, vezmeme-li za základ hodnotu naměřenou při huštění pneumatik návěsu na 240 kpa, dosáhly úspory nafty 5,6 %. V prvním případě byl tlak v pneumatikách návěsu 180 kpa při spotřebě 49,1 ml.t -1.km -1 a v druhém měření byl tlak v pneumatikách návěsu 240 kpa při měrné spotřebě 46,5 ml.t -1.km -1 Dále jsme vypočítali hodinovou spotřebu (Q h) viz obr.8.2.2 a tab.8.2.2. Rozdíl v hodinové spotřebě je 1.09 litrů za hodinu. Tato hodnota odpovídá úspoře nafty 3,89 %. Měření bylo provedeno rovněž na různé nastavení tlaku, tlak v pneumatikách návěsu byl 180kPa a spotřeba 29,13 l.h -1. P i tlaku v pneumatikách návěsu 240 kpa byla spotřeba 28,04l.h -1. Další sledovaná veličina byla přepravní výkonnost viz. obr.8.2.3 a tab. 8.2.3. Rozdíl v naměřených hodnotách činí 0,4 t.h -1 ve prospěch tlaku v pneumatikách 230 kpa. Vezmeme-li za základ hodnotu přepravní výkonnosti při tlaku 230 kpa, potom můžeme konstatovat, že přepravní výkonnost se zvýšila o pouhých 1,4 %. Jednotlivě jsou uvedeny hodnoty pro různé huštění pneumatik. Pro tlak 180 kpa odpovídá výkonnost 28,36 t.h -1, a pro tlak v pneumatikách návěsu 240 kpa činní výkonnost 28,78 t.h -1. Je nutné uvést, že změna v huštění pneumatik návěsu ovlivňuje především spotřebu paliva. Hodina provozu soupravy se tak může prodražit o 1,1 l nafty, tedy 4 % ze spotřeby paliva. 46

Tab.8.2.1 Měrná spotřeba M rná spot eba, Q t,km [ml.t -1.km -1 ] Tlak huštění 1,8 bar Tlak huštění 2,4 bar Přeprava po rovině, úsek 1 39,63 33,76 Přeprava do kopce, úsek 2 91,55 86,49 Přeprava po celém okruhu 49,06 46,48 Tab.8.2.2 Hodinová spotřeba Hodinová spotřeba, Mp [l. h -1 ] Tlak huštění 1,8 bar Tlak huštění 2,4 bar Přeprava po rovině, úsek 1 25,25 22,78 Přeprava do kopce, úsek 2 42,72 42,27 Přeprava po celém okruhu 29,13 28,04 Tab.8.2.3 Přepravní výkonnost Přepravní výkonnost, W t,h [t. h -1 ] Tlak huštění 1,8 bar Tlak huštění 2,4 bar Přeprava po rovině, úsek 1 85,14 85,16 Přeprava do kopce, úsek 2 42,38 42,63 Přeprava po celém okruhu 338,76 339,16 47

49,5 49,0 Měrná spotřeba (ml/t.km) 48,5 48,0 47,5 47,0 46,5 46,0 45,5 45,0 1,8 2,4 Měrná spotřeba 49,06 46,48 Tlak (bar) Obr.8.2.1 Měrná spotřeba při různém huštění na celém okruhu, traktorová souprava 29,4 29,2 Hodinová spotřeba Mp [l.h -1 ] 29,0 28,8 28,6 28,4 28,2 28,0 27,8 27,6 27,4 1,8 2,4 Hodinová spotřeba 29,13 28,04 Tlak (bar) Obr.8.2.2 Hodinová spotřeba při různém huštění na celém okruhu CASE IH CVX 195 a Annaburger HTS22B.79 48

30 Přepravní výkonnost (t/h) 25 20 15 10 5 0 1,8 2,4 Přepravní výkonnost 28,6 28,78 Tlak (bar) Obr.8.2.3 Přepravní výkonnost při různém tlaku huštění na celém okruhu 8.3 VYHODNOCENÍ VÝKONNOSTNĚ-EKONOMICKÝCH PARAMETRŮ SOUPRAVY Měřící okruh o celková délce 20,9 km s převýšením 74 m, byl rozčleněn na dílčí měřící úseky, které budou zvlášť vyhodnoceny. Hodnoceny byly tyto úseky: 1. rovný úsek, 2. úsek do kopce, 3. celá trasa viz obr.6.5.1. Dopravní souprava tvořená traktorem CASE IH CVX 195 a návěsem Annaburger HTS22B.79 projela výše uvedené měřící úseky na různé nastavení potenciometru zátěže viz obr. 8.3.1. V prvním případě byl potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 1(motor traktor pracuje na maximální výkon). V druhém byl nastaven na hodnotu 5 (motor pracoval s výkonem pohybující se při plné dodávce paliva v rozmezí otáček 1650 1750min -1 ). V třetím případě byl potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 10 (motor a převodovka pracoval v ekonomické oblasti-oblast maximálního točivého momentu). 49

a b c Obr.8.3.1 Různé režimy nastavení potenciometru zátěže u traktoru CASE IH CVX 195 a automatický režim, motor pracuje na maximální výkon b potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 5 c potenciometr zátěže nastaven na hodnotu 10 Výsledky měření jsou rozděleny na 3 části, hodnoty viz tab.8.3.1, tab.8.3.2, tab.8.3.3. Na měřícím úseku 1, tedy na rovném úseku jsme měrnou spotřebu paliva Q t, km vyhodnotili takto: Při nastavení automatického režimu 1 jsme dosáhli měrné spotřeby paliva 35,4 m1.t -1.km -1. Při nastavení automatického režimu 10 jsme dosáhli měrné spotřeby paliva 33,3 m1.t -1.km -1. Rozdíl ve spotřebě tedy činil 2,1 m1.t -1.km -1, vyjádřeno procenticky úspora nafty 5,9% (základ u všech výpočtů tvořila hodnota naměřená při řežimu 10 - ekonomický režim motoru). Dále jsme v úseku 1, měřili přepravní výkonnost W th. Přepravní výkonnosti 127,86t.h -1 jsme dosáhli při použití automatického režimu na hodnotu 5(motor pracuje s výkonem při plné dodávce paliva v rozmezí otáček 1650-1750min -1 ), s automatickým režimem na 10 jsme dosáhli přepravní výkonnosti 125,94t.h -1. Rozdíl v naměřených hodnotách činí 1,92 t.h -1 ve prospěch automatickému režimu na hodnotu 5. Můžeme konstatovat, že přepravní výkonnost se snížila o 1,5%. Jako poslední, jsme v měřícím úseku 1, měřili hodinovou spotřebu Q h. Rozdíl v hodinové spotřebě je 3,52 litrů za hodinu jízdy. Docílená úspora nafty se pohybuje ve výši 16,1%. Pro upřesnění: při použití automatického režimu 1 jsme naměřili hodinovou spotřebu 25,18.h -1 a při použití automatického režimu 10 jsme naměřili 21,67 1.h -1. 50

Tab.8.3.1 Spotřeba měrná M rná spot eba, Q t,km [ml.t -1.km -1 ] Potenciometr zátěže 1 Potenciometr zátěže 5 Potenciometr zátěže 10 Přeprava po rovině, úsek 1 35,40 34,53 33,30 Přeprava do kopce, úsek 2 87,20 83,12 79,86 Přeprava po celém okruhu 49,3 47,1 46,8 Tab.8.3.2 Spotřeba hodinová Hodinová spotřeba, Mp [l. h -1 ] Potenciometr zátěže 1 Potenciometr zátěže 5 Potenciometr zátěže 10 Přeprava po rovině, úsek 1 25,18 23,36 21,67 Přeprava do kopce, úsek 2 43,01 38,82 33,67 Přeprava po celém okruhu 28,9 26,1 25,5 Dále jsme měřili úsek 2, tedy úsek jízdy do kopce. Jako první jsme opět hodnotili měrnou spotřebu paliva. Dosáhli jsme těch to výsledků: Při nastavení automatického režimu na 1 jsme dosáhli měrné spotřeby paliva 87,2 m1.t -1.km -1. Měrné spotřeby paliva 79,86 m1.t -1.km -1 jsme dosáhli při automatickém režimu 10. 51

Rozdíl v naměřených hodnotách tedy činil 7,34 m1.t -1.km -1, tato hodnota odpovídá úspoře nafty 9,1%. Při měření přepravní výkonnosti W th v úseku 2 jsme dosáhli těchto výsledků: Automatický režim 5 - výkonnost 178,78 t.h -1, automatický režim 10 - výkonnost 159,26 t.h -1. Rozdíl v naměřených hodnotách tedy dosáhl 18,49 t.km ve prospěch automatického režimu 5. Vyjádřeno procenticky - přepravní výkonnost klesne o 11,1%. Jako poslední jsme v 2 úseku vypočítali hodinovou spotřebu. Při nastavení automatického režimu na 1 jsme dosáhli spotřeby 43,01 l.h -1, při automatickém režimu na 10 je spotřeba 34,88 1.h -1. Rozdíl ve spotřebě tedy činí 8,13litrů za hodinu jízdy. Tato hodnota odpovídá úspoře nafty ve výši 23,3%. Na závěr jsme se zaměřili na vyhodnocení celého měřícího úseku a dosáhli následujících výsledků: Při měření měrné spotřeby paliva Q t,km při použití automatického režimu na hodnotu 1 jsme dosáhli spotřeby 49,3 m1.t -1.km -1, při nastavení automatického režimu na10 jsme dosáhli 46,8m1.t -1.km -1. Rozdíl v naměřených hodnotách měrné spotřeby paliva činí 2,5m1.t -1.km -1, dosáhli jsme úspory nafty 5,65%. Na celém měřícím úseku při měření hodinové spotřeby jsme dosáhli těch to výsledků: při nastavení automatického režimu na 1 činila spotřeba 28,9 1.h -1, při použití automatického režimu na 10 byla spotřeba 25,5 1.h -1. Rozdíl v hodinové spotřebě činí 3,4litrů za hodinu jízdy, úspora nafty dosahuje 13,3%. Jako poslední jsme měřili přepravní výkonnost W th. Rozdíl v naměřených hodnotách činí 1,20 th -1 ve prospěch automatickému režimu na maximální výkon. Pro upřesnění: Při použití automatického režimu 1 jsme naměřili přepravní výkonnost 27,29 t.h -1 a při použití automatického režimu 10 jsme dosáhli přepravní výkonnosti 27,25 t.h -1. Tab.8.3.3 Přepravní výkonnost Přepravní výkonnost, W th [t. h -1 ] Potenciometr zátěže 1 Potenciometr zátěže 5 Potenciometr zátěže 10 Přeprava po rovině, úsek 1 126,31 127,86 125,94 Přeprava do kopce, úsek 2 178,43 177,78 159,26 Přeprava po celém okruhu 27,29 27,37 26,09 52