Voiko painoa lisäämällä keventää - Pyöräkuormien hallinta erilaisissa työtilanteissa

Yksittäisten pyörien pyöräkuormat ja niiden yhteisvaikutus ovat ratkaisevassa roolissa, kun pyritään vaikuttamaan traktorin vetokykyyn ja sitä kautta työsaavutukseen sekä maahan kohdistuvaan rasitukseen. Pyöräkuormiin puolestaan vaikuttavat akselipaino, pyörien ja renkaiden mitat, rengaspaineet sekä erittäin oleellisina tekijöinä traktoriin joko nostolaitesovitteisina tai hinattavina kytkettyjen työkoneiden massa ja vetovastus työtilanteessa tai kuljetuksessa. Pyöräkuormien optimoinnin kannalta ongelmallista on vaihtelu.

Pyöräkuormien hallinnan tavoitteena on kyetä optimoimaan pyöräkuormat siten, että saavutetaan mahdollisimman hyvä vetokyky mahdollisimman pienillä pyöräkohtaisilla maahan kohdistuvilla kuormilla ja optimaalisella luistolla. Pyöräkuorman hallinnan työkaluja ovat lisäpainotus, erilaiset painonsiirtotekniikat, pyörä- ja rengasvarustaminen sekä rengaspaineiden hallinta. Käyttöolosuhteiden vaihtelu ja erilaisten työkoneiden ja työkoneyhdistelmien moninaisuus tekee varustelun hankalaksi ja työlääksi (kuva 1).

Painojakauman hallinnan lähtökohdat

Työkoneella varustetun traktorin painojakauma on tavallisesti vahvasti taka-akselipainotteinen johtuen joko työkoneen painosta (nostolaitesovitteinen työkone kuljetuksessa) tai vetovoimasta joka tarvitaan työkoneen vetämiseen hinattavana tai nostolaitesovitteisena.

Työkoneen aiheuttama veto- tai työntökuorma vaikuttaa voimakkaasti pyöräkuormiin painonsiirron välityksellä. Kuinka paljon –ja miten se otetaan huomioon lisäpainotuksessa – onkin sitten vaikeammin määriteltävissä, varsinkin kun mukaan sekoittuu traktorin aktiivinen, vetovastustunnusteluun ja/tai luistonhallintaan perustuva painonsiirto.

Lisäpainotuksen mitoitus ja toteuttaminen

Vetokyvyn kannalta ihanteellinen paino/teho-suhde on 45–55 kg/hv. Jos taas kyse on esim. nurmirehun korjuusta, jossa moottoriteho on täysin käytössä, mutta vetokykyä tarvitaan vain maan pinnalla rullaavien tai liukuvien työkoneiden liikuttamiseen, puoletkin siitä riittää. Näin ollen varsinkin suuritehoisten monikäyttötraktoreiden lisäpainotuskapasiteetti on suuri. Esimerkiksi 360 hv:n traktorin paino tyhjänä on noin 10 500 kg, eli paino/teho-suhde on 29 kg/hv. Raskaassa muokkauskoneen vedossa lisäpainotusta tarvittaisiin 7 500 kg ihanteellisen paino/teho-suhteen saavuttamiseksi.

Painoa voidaan lisätä runkoon tai nostolaitteisiin kiinnitettävillä tai kytkettävillä lisäpainoilla, vannepainoilla tai rengastäytöksillä. Kun lasketaan tai arvioidaan painoja, pitää tietää traktorin ja sen työkoneiden ja varusteiden painot sekä painojakauma. Jotta painojen avulla voidaan laskea pyöräkohtaiset massat, pitää vielä olla jonkinlainen käsitys työkoneen ns. painopisteestä (oikeammin massakeskipiste) sekä sen etäisyydestä lähimpään traktorin akselilinjaan. Näillä tiedoilla pystytään määrittämään työhön varustetun traktori–työkoneyhdistelmän pyöräkohtaiset massat yhdistelmän seistessä paikoillaan tai työkoneet nostolaitekannatteisina kuljetusasennossa.

Työkoneen veto- ja työntökuormilla suuri vaikutus

Käytännössä on tärkeää varautua sekä kuljetuksen että veto- ja työntötyön aiheuttamiin akselipainon muutoksiin. Tavoitteena on säilyttää vetävien pyörien maahan kohdistamat voimat ja sitä kautta myös kuormitus mahdollisimman hyvin valmistajan suunnittelemaa akselipainojakaumaa myötäilevinä, vaikka eri tavoin eteen ja taakse kytkettävät työkoneet aiheuttavat muutoksia kuljetus- ja työtilanteissa. Lisäksi pitää huomioida valmistajan määrittämät rajoitukset maksimipainoista. Kuljetuksessa pitää olla riittävästi etuakselimassaa, niin että turvallinen ohjattavuus säilyy. Yleensä etusovitteinen työkone tarjoaa riittävästi lisäpainoa oman massansa ja massakeskipisteen etäisyyden ansiosta. Jos painotus toteutetaan lisäpainoilla, rajana kannattaa pitää painojakaumaa 50/50 % etu- ja taka-akseleiden kesken. Tällöin tuskin ylitetään etuakselin ja renkaiden kantokykyä ja toisaalta vetotilanteessa painojakaumaksi tulee jotain optimin ja lievän takapainotteisuuden väliltä.

Myös traktorin painopiste ja asento vaikuttaa

Traktorin kallistunut asento, esimerkiksi perinteisessä kynnössä, jossa traktorin toisen puolen pyörät kulkevat vaossa, muuttaa painopistettä sivuun keskilinjasta. Tällöin vaonpuoleisten pyörien pyöräkuorma ja siten myös maahan kohdistuva paine kasvaa suuremmaksi kuin sängen puolella. Sama vaikutus on esimerkiksi ajettaessa leikkuupuimurilla rinnepellolla. Vastaavasti, jos asento korjataan esimerkiksi siirtämällä kyntötraktori kokonaan sängelle, eri puolella olevien pyörien kuorma ja maapaineet tasoittuvat. Tällöin on lisäksi mahdollisuus käyttää levikepyöriä, jolloin paine edelleen alenee suuremman kosketuspinta-alan ansiosta, vaikka levikepyörien paino lisääkin akselimassoja.

Rengaspaineet myös sopeutettava

Ilman rengaspaineiden sopeuttamista vetokyvyn ja pyöräkuormien optimointi jää puolitiehen. Pelkkä lisäpainotus ilman rengaspaineen sopeuttamista voi jopa aiheuttaa luiston lisääntymistä ja sitä kautta vetovoiman alentumista aiheuttamalla pyörien vajoamista ja siten lisäämällä vierintävastusta. Vastaavasti esimerkiksi kuvan 6 tapauksissa sängeltä kynnöllä, levikepyörillä ja oikein sopeutetuilla rengaspaineilla saavutetaan parempi vetohyötysuhde, koska lisäpainotus lisää vetokykyä, tuottaa tasaisemmin jakautuneet pyöräkuormat, alhaisemman luiston sekä kaikista näistä syistä alhaisemmat ja tasaisemmat maapaineet. Rengaspaineiden sopeuttaminen ei kuitenkaan merkitse vain mahdollisimman alhaisia paineita, vaan nimenomaan työhön ja olosuhteisiin nähden sekä myös renkaan kestävyyden kannalta oikeita paineita. Renkaiden valmistajat antavat nykyisin rengasmallikohtaisia painesuosituksia ja -rajoituksia sekä tie- että peltoajoon. Niitä on hyvä noudattaa. Taulukossa 1 on havainnollistettu oikein sopeutettujen rengaspaineiden hyötyjä.

Kannattaako painojen ja paineiden kanssa painiminen?

Isot renkaat, levikepyörät ja lisäpainot maksavat. Lisäksi oikeiden painojen ja rengaspaineiden laskeminen vaikuttaa monimutkaiselta ja vekslaamisessa on kova työ. Takaisinmaksukin voi olla pitkässä kuusessa, sillä suoraa ja välitöntä sadonlisäystä tuskin tulee. Asiaa onkin ehkä lähestyttävä aluksi pienimmän pahan näkökulmasta ja sitten kehitettävä pyöräkuormien hallinta osaksi kaikkea pelloilla tehtävää konetyötä. Kannattaa muistaa, että uutta traktoria hankittaessa kaikki tässä puheena olevat varusteet ovat sellaisia jotka määritellään kauppaa tehtäessä, osa valinnaisvarusteina ja osa lisävarusteina. Traktoriin valitaan aina jokin pyörä- ja rengasvarustus ja lisäpainojakin yleensä hankitaan. Kyse on paljolti näiden määrittelemisestä siten, että ne sopivat omaan työkonekantaan ja käyttöolosuhteisiin. Sopimattomalla painojakaumalla ja epätasaisilla pyöräkuormilla on monia kielteisiä seurauksia:

• lisääntynyt polttoaineenkulutus

• lisääntynyt ja/tai epätasainen renkaiden kuluminen

• alentunut/huonompi vetokyky

• huonontunut ajovakaus tieajossa

• huonontunut etenemä (luisto lisääntyy)

• maan tiivistyminen

Apua automatiikasta

Rengaspaineiden ajon aikainen säätöjärjestelmä on sinänsä vanha keksintö, mutta muutaman alan pioneerivalmistajan rinnalle on viime vuosina tullut sekä traktorinvalmistajien että rengasvalmistajien paineensäätöjärjestelmiä sekä sovellutuksia, joilla voidaan laskea sopivat lisäpainotukset ja rengaspaineet eri työkoneyhdistelmille ja käyttöolosuhteille. Esimerkkeinä Trelleborg VIP -paineenhallintajärjestelmä (kuva 7) ja traktorin hallintaterminaalissa toimiva opastussovellutus Fendt Grip Assistant (kuva 8). Rengaspaineiden ajonaikainen hallinta mahdollistaa vaivattoman paineensäädön olosuhteissa, joissa tarvitaan tiheästi toistuvaa paineiden sopeuttamista (kuva 9).

Teksti ja kuvat: Tapio Riipinen, grafiikka: Jukka-Pekka Lindbäck

Liittyvät artikkelit
Kiinnostuitko aiheista?