Työkoneiden renkaiden koot kasvavat suhteessa enemmän kuin koneiden muut mitat – rengaskoon kasvattamisellekin on selkeitä käytännön rajoja

”Fysiikan lait asettavat selkeitä rajoja sille, kuinka suuria koneita voi rakentaa”, kirjoittaa Timo Oksanen. Kuvituskuva.  Kuva: Michel Velderman

Maatalous|Koneet ja kulkuneuvot

18.7.202508:00

Kolumni

Timo Oksanen

Sama kehitys on jatkunut kaikissa maatalouskoneissa. Suuremmat koneet tuovat monia etuja: ne pystyvät vetämään leveämpiä äkeitä ja kylvökoneita, työ sujuu yhdellä kuljettajalla nopeammin, ja polttoainetta kuluu suhteessa vähemmän pinta-alaa kohden.

Miksi traktorin kokoa ei voisi kasvattaa rajattomasti? Miksi emme näe pellolla 100-tonnisia traktoreita? Fysiikan lait asettavat selkeitä rajoja sille, kuinka suuria koneita voi rakentaa. Kun traktorin mittoja kasvatetaan, sen massa kasvaa kolmannessa potenssissa. Esimerkiksi, jos traktorin kaikki mitat (pituus, leveys, korkeus) kaksinkertaistetaan, sen massa kasvaa peräti kahdeksan kertaa suuremmaksi. Tämä johtuu siitä, että massa riippuu tilavuudesta.

Samaan aikaan traktorin renkaiden kosketuspinta-ala maahan kasvaa vain neljä kertaa suuremmaksi. Tämä tarkoittaa, että maahan kohdistuva pintapaine kasvaa kaksinkertaiseksi. Traktori uppoaa pehmeään maahan, ellei renkaita kasvateta suhteessa enemmän kuin muita mittoja. Sama ongelma on tunnettu esimerkiksi laivanrakennuksessa vuosisatojen ajan: telineet kuivatelakalla pitää olla suhteessa huomattavasti jykevämmät, kun tehdään entistä isompia laivoja. Galileo Galilein neliö-kuutiolaki pätee kaikkiin suuriin rakenteisiin pyramideista lähtien.

Ratkaisu ongelmaan on kasvattaa renkaiden kokoa suhteessa enemmän kuin traktorin muita mittoja. Renkaat täytyy tehdä leveämmiksi tai halkaisijaltaan suuremmiksi – tai laittaa paripyörät vakiovarusteeksi. Tämä auttaa jakamaan painoa suuremmalle pinta-alalle, mutta tämäkään ratkaisu ei toimi loputtomasti. Jossain vaiheessa renkaat tulevat niin suuriksi, että ne eivät enää mahdu maantielle tai peltotielle.

Traktorien koon kasvattamiselle on olemassa selkeitä käytännön rajoja. Tieliikennesäännöt rajoittavat ajoneuvojen leveyttä, maasta riippuen esimerkiksi kolme tai neljä metriä. Tieliikenteessä on rajoituksia myös akselipainolle ja kokonaismassalle. Raskaat koneet rikkovat teitä ja siltoja. Pellolla liian raskas kone tiivistää maaperää.

Yksi vaihtoehto renkaiden kasvattamiselle on telat. Ne jakavat painoa suuremmalle pinta-alalle kuin renkaat. Telatkaan eivät muuta fysiikan lakeja; nekin täytyy tehdä suhteessa suuremmiksi kuin koneen muut osat, pidemmiksi tai leveämmiksi.

Traktorien kehitys keskittyy nykyisin muuhun kuin pelkkään koon kasvattamiseen. Fysiikan lait eivät rajoita automaation kehittämistä samalla tavalla kuin pelkkää koon kasvattamista. Esimerkiksi tekoälyn laskentamallien kasvattamisessa ei ole vielä löydetty ylärajaa.

Kirjoittaja toimii maatalouskoneautomaation professorina Münchenin teknillisessä yliopistossa.

Joko sinulle tulee Koneviestin uutiskirje? Tilaamalla maksuttoman uutiskirjeen saat noin kerran kuukaudessa sähköpostiisi toimituksen valitsemia kiinnostavimpia juttuvinkkejä. Tilaa uutiskirje