• Articles
• admin

obsah

Předmluva, poděkování, shrnutí
1.0 Úvod
2.0 rozhraní venkovského/městského provozu
3.0 federální a státní předpisy
4.0 traktory s vyšší rychlostí
5.0 Přeprava pracovníků na veřejných silnicích s zemědělskou technikou
6.0 návrhy do budoucna
7.0 reference
8.0 Seznam členů Výboru pro výzkum a rozšíření bezpečnosti a ochrany zdraví v zemědělství

4.0 traktory s vyšší rychlostí

4.1 problémy, které jsme identifikovali:

• ve Spojených státech zemědělské traktory, samohybná a tažená zařízení často nespadají do legislativních požadavků silničních vozidel.
• rychlost traktoru se v posledních letech zvýšila. Za účelem ochrany ostatních účastníků silničního provozu musí být traktory a tažená zařízení zkonstruovány tak, aby řidič mohl za všech podmínek udržet kontrolu nad traktorem i taženým zařízením.
• mezi klíčové bezpečnostní systémy, které mohou být problémem při vyšších rychlostech, patří řízení, brzdy, odpružení, pneumatiky, zarovnání, součásti zavěšení, ochranné konstrukce pro převrácení traktoru (ROPS), znak SMV a symbol ukazatele rychlosti (SIS).

4.2 CO VÍME O TĚCHTO PROBLÉMECH?

4.2.1 OTÁČKY TRAKTORU.

historicky byla většina traktorů ve Spojených státech navržena tak, aby cestovala maximální rychlostí přibližně 20 mph (30 km/h). Tato vozidla obvykle představovala tuhé zadní nápravy a přední nápravy namontované na čepu s plnými technickými standardy dostupnými pro konstrukční a výrobní procesy. V 80. letech se začaly navrhovat Evropské traktory, zejména traktory o výkonu 100 koní (75 kW) s maximální pozemní rychlostí přesahující 25 km / h (40 km/h). Fyzicky jsou tyto traktory podobné strojům 20 mph (30 km/h) S výjimkou převodů a brzd. Normy traktoru uznaly jejich přítomnost a byly upraveny tak, aby zahrnovaly příslušné brzdné normy. Traktory s vyšším poměrem ozubení a zavěšení předních náprav byly představeny v roce 1994; tyto traktory byly schopny cestovat 32 mph (50 km / h). V roce 2005 byla norma ASABE s390 „definice a klasifikace zemědělských polních zařízení“ revidována tak, aby zahrnovala Kategorie pozemní rychlosti. Norma, schválená také americkým Národním normalizačním Institutem (ANSI), rozdělila zemědělské polní zařízení na 5 klasifikací rychlosti země (Tabulka 3) na základě jejich jmenovité maximální rychlosti země v původní konfiguraci zařízení, jak bylo navrženo a specifikováno výrobcem. I když v této normě neexistuje žádná konkrétní definice traktoru s vyšší rychlostí, pro naše účely, když je nejvyšší rychlost traktoru hodnocena jako rovna nebo vyšší než 25 mph (40 km/h), traktor je považován za traktor s vyšší rychlostí.

Tabulka 3. Agricultural equipment ground speed classes

		Ground Speed (km/h)
Agricultural Field Equipment Group	sym	25	40	50	65	>65
Agricultural tractor	ATR	ATR25	ATR40	ATR50	ATR65	ATR65 Plus
vlečné nářadí	ATI	ATI25	ATI40	ATI50	ATI66	ATI65 Plus
zadní montáž	MER	Neuplatňuje se
zadní montáž	MER	Neuplatňuje se
zadní polořadovka-montáž	SMR	SMR25	SMR40	SMR50	SMR65	SMR65 Plus
přední polořadovka-montáž	SMF	SMF25	SMF44	SM 50	SM 65	SMF65 Plus
samohybný stroj	SPM	SPM25	SPM40	SPM50	SPM65	SPM65 Plus
Bulk carrier/agricultural trailer	ABC	ABC25	ABC40	ABC50	ABC65	ABC65 Plus

Source: ASAE Standard 390.4 (2005)

přezkum souhrnných zpráv o zkouškách traktorů Nebraska ukazuje, že z více než 500 testovaných traktorů (Grisso, 2007) se v posledních pěti letech zvýšila rychlost silničního rychlostního stupně testovaných traktorů (Obrázek 1). V současné době se mezi 40-45% testovaných traktorů rovná nebo překračuje 25 mph (40 km / h). Ve srovnání s traktory testovanými za posledních 20 let a za posledních pět let (Obrázek 2) dochází k nárůstu zkoušených traktorů při rychlostech rovných nebo vyšších než 25 mph (40 km / h). Výsledky ukazují, že jsou k dispozici traktory, které mohou překročit 25 mph (40 km / h).

Obrázek 1. Četnost traktorů testovaných podle roku, že high-gear povoleno pro cestovní rychlosti vyšší nebo rovna 25 mph.

Obrázek 2. Procento vysoké rychlosti traktoru pro silniční dopravu bylo testováno za posledních 20 let a testováno za posledních pět let.

4.2.2 ŘÍZENÍ TRAKTORU.

traktory historicky obsahují: a) čisté mechanické řízení; b) hydraulicky podporované mechanické řízení; a c) plné hydrostatické systémy řízení. Zatímco mnoho starších traktorů, které se stále používají, má mechanické řízení, většina současných traktorů používá hydrostatické řízení. Vlastnosti hydrostatického řízení jsou:

• nízká síla řízení
• vysoký točivý moment řízení
• omezená nebo žádná zpětná vazba od silničních kol k volantu
• omezená nebo žádná schopnost naklápění a
• omezené řízení v případě poruchy motoru nebo hydrauliky.

ztráta řízení během poruchy motoru byla problémem, ale zkoušky ukazují, že během těchto situací nedochází k úplné poruše systému řízení (Grisso, 2007). Řidič je schopen řídit traktor v určeném poloměru a má čas vhodný pro zastavení traktoru. Zkušenosti ukazují, že hydraulické systémy řízení náhle selhávají. Některé systémy jsou navíc samonastavitelné a jsou navrženy s dostatečnou hydraulickou rezervou, aby řidič mohl vhodně reagovat a udržovat kontrolu nad traktorem.

reakce vozidla na vstup z volantu je rozhodující pro pocit a chování vozidla. Pokud je čas příliš krátký, bude traktor citlivý na provoz a bude vyžadovat nepřetržitou korekci, aby byl udržován v přímé linii. Naopak, pokud je čas příliš dlouhý, traktor bude pomalý reagovat a může řidiči způsobit problémy s řízením. V extrémním případě, pokud řidič nejprve řídí doprava a poté rychle doleva (jako při řízení automobilu), může řidič otáčet volantem doleva, zatímco se vozidlo začalo pohybovat doprava nebo dokonce dříve. Nebo může řidič pokračovat v odbočování doprava, což má za následek odbočení příliš doprava. V obou případech se volant stává mimo fázi pohybem silničních kol a při pokusu o nápravu se může zdát, že sloupek řízení má elastické vlastnosti. V praxi je cílová doba odezvy pro vytvoření maximální síly v zatáčkách mezi 0,6 A 0,8 sekundy.

4.2.3 BRZDĚNÍ TRAKTORU.

brzdy v zásadě slouží funkci snižování kinetické energie vozidla přeměnou na tepelnou energii. V závislosti na čtverci rychlosti vozidla se kinetická energie rychle zvyšuje. Například traktor jedoucí rychlostí 50 mph (80 km / h) rozptyluje přibližně sedmkrát energii pro brzdění než traktor jedoucí rychlostí 20 mph (30 km / h). Tuto situaci ještě zhoršuje zákonný požadavek, aby rychleji jedoucí vozidla zpomalovala při vyšších rychlostech. Například, 20 mph (30 km / h) traktory byly historicky nutné mít brzdové systémy schopné zpomalení na 9.3 ft / s2 (2.8 m/s2). Když traktory dosáhnou rychlosti 30 mph (50 km / h), jsou povinny zpomalit rychlostí 16,4 ft / s2 (5 .0 m/s2), což je stejné jako přepravní průmysl.

při kombinaci vyšší energetické hladiny a rychlejšího zpomalení jsou vyžadovány brzdové systémy s vynikajícími vlastnostmi odvádění tepla. Konvenční traktory se obvykle spoléhaly na kotoučové brzdy ponořené do sucha nebo oleje zabudované do zadní nápravy traktoru. Použitý olej je společný s olejem používaným pro mazání náprav, mazání převodovek a jako externí přívod hydraulického oleje do nářadí. Znečištění tohoto oleje nečistotami s brzdovým obložením může vést k vážným funkčním problémům v hydraulických nebo převodových systémech traktoru. Porucha vlastností mazání olejem může také nastat, pokud je olej vystaven vysokým teplotám, což vede ke zhoršení trvanlivosti součástí.

rozložení hmotnosti a velké zadní pneumatiky konvenčních traktorů umožnily traktorům vytvářet dostatečnou brzdnou sílu pouze ze zadních kol; tyto traktory obvykle nemají namontované přední brzdy. Přechod na traktory 25 mph (40 km / h) v Evropě se shodoval s téměř univerzálním přijetím náprav poháněných pomocí předních kol. To dalo výrobcům příležitost zapojit pohon přední nápravy při brzdění. Tato technologie byla také provedena do modelů traktorů 32 mph (50 km / h), S přidáním začlenění nějaké formy kotoučových brzd na přední pohonný systém, který napomáhá brzdnému úsilí.

podle normy ANSI / ASAE, S365.8,“ zkušební postupy brzdového systému a kritéria brzdného výkonu pro zemědělská polní zařízení“, požadavky na brzdový systém pro zemědělské přívěsy a tažené zemědělské stroje jsou rozděleny do dvou oblastí :jedna týkající se taženého zařízení bez brzd a druhá s brzdami:

1. u taženého zařízení bez brzd musí být uvedeny tyto informace: netahejte zařízení bez brzd:
   • při rychlostech nad 20 mph (32 km / h) nebo
   • při rychlostech vyšších, než je doporučená výrobcem; nebo
   • , které při plném zatížení mají hmotnost (hmotnost) vyšší než 3300 lb (1,5 t) a více než 1,5 násobek hmotnosti (hmotnosti) tažné jednotky.

1. u taženého zařízení s brzdami musí být uvedeny tyto informace: netahejte zařízení s brzdami:
   • při rychlostech nad 32 mph (50 km / h) nebo
   • při rychlostech vyšších než je doporučená výrobcem nebo
   • , které mají při plném zatížení hmotnost (hmotnost) vyšší než 4,5 násobek hmotnosti (hmotnosti) tažné jednotky.
   • při rychlostech nad 25 mph (40 km / h) má při plném zatížení hmotnost (hmotnost) více než 3,0 násobek hmotnosti (hmotnosti) tažné jednotky.

4.2.4 ZAVĚŠENÍ NÁPRAVY TRAKTORU.

traktory Spojených států se tradičně nevyrábějí s odpruženými systémy. Plně zavěšený podvozek, tj. systém odpružení přední i zadní nápravy, však může zlepšit ovladatelnost při všech rychlostech. U konvenčního traktoru bez zavěšení může hmotnost při jízdě přes náraz vypadnout z kol, což při použití brzd poskytuje minimální trakci. Hmotnost se také přenáší dopředu na přední nápravu, ale většina brzdné síly je v zadní nápravě. Tyto faktory se kombinují, aby omezily brzdnou schopnost konvenčního traktoru. S plným odpružením, jak kola přecházejí přes hrboly na silnici, se kolo a náprava mohou pohybovat nahoru z cesty nerovného terénu, zatímco rozložení hmotnosti zůstává podobné. Při plném odpružení jsou kola vhodnější zůstat v kontaktu se zemí, což maximalizuje součinitel trakce kol během brzdění a při trakci. Například plná konstrukce podvozku umožňuje, aby hmotnost stroje „vznášela“ celé zavěšení, zatímco nápravy sledují obrysy země.

obecně lze výhody systému plného odpružení shrnout následovně:

• větší jízdní komfort a izolace od vibrací celého těla, a to jak v terénu, tak na silnici.
• lepší ovládání vozidla řidičem prostřednictvím minimalizovaných změn pozemní síly kol.
• lepší jízdní vlastnosti vozidla pro bezpečnější použití na silnici, zejména při vyšších rychlostech
• , zvýšená trakce konstantní pozemní silou na kolech.
• potenciál pro větší cestovní rychlosti umožněné minimalizovaným zrychlením karoserie.

požadavky na optimální systém úplného odpružení traktoru, ať už vyšší nebo konvenční, jsou:

• pneumatiky udržovány tak, že síla, kterou vyvíjejí na povrchu země zůstává téměř konstantní.
• traktory schopné zaznamenat velké rozdíly v zatížení buď v rozvoru (jako u naloženého kamionu), nebo konzolové v zadní nebo přední části vozidla při přepravě namontovaného nářadí.
• během operací s vysokým výkonem a vysokým tahem je výkon přenášen hnacími koly s nízkou rychlostí a vysokým točivým momentem. Tento točivý moment musí reagovat mechanismem umístění nápravy bez vertikální reakce součásti.
• významného pojezdu nápravy, aby se zabránilo vytváření vysokých pozemních sil při řešení nárazů
• předvídatelných a kontrolovatelných charakteristik zatáčení je nejsnadněji dosaženo při stejných velikostech pneumatik na přední i zadní nápravě.

4.2.5 PNEUMATIKY TRAKTORU/TAŽENÉHO ZAŘÍZENÍ.

Silniční doprava je jedním z extrémních použití zemědělské pneumatiky, protože nejhorším nepřítelem pneumatiky kromě tvrdého chodníku je teplo. Doporučený tlak závisí nejen na zatížení pneumatiky (nesené nápravou), ale bude záviset na maximální rychlosti. Pro maximální rychlost stroje jsou vyvinuty různé tabulky zatížení/inflace. Datové knihy pneumatik uvádějí hmotnostní kapacity a doporučené tlaky vzduchu spolu s maximálními rychlostmi pojezdu.

podle normy ANSI/ASAE, S430.1, „zatížení pneumatik zemědělských zařízení a tlaky na nafukování“, nejsou pneumatiky zemědělského typu konstruovány pro použití dálničních vozidel nebo pro provoz při rychlostech vyšších než 25 mph (40 km / h)S výjimkou pneumatik F1 označených jako použití na dálnici. U pneumatik zemědělských traktorů jsou podle SAE J709 podobná označení zaručena pro vyšší rychlost jízdy.

4.2.6 ROPS NA TRAKTORECH S VYŠŠÍ RYCHLOSTÍ.

ochranná konstrukce při převrácení (Rops), jak je popsáno ve standardu společnosti automobilových inženýrů (SAE) J2194 „ochranné konstrukce při převrácení (ROPS) pro kolové Zemědělské traktory“, je ochranná konstrukce navržená tak, aby minimalizovala četnost a závažnost zranění obsluhy v důsledku náhodného převrácení traktoru. Ropy jsou navrženy tak, aby absorbovaly energii vyplývající z nárazu traktoru s povrchem země během převrácení traktoru. Záměrem normy a zkušebních postupů je podle SAE J67 „ochrana proti režii zemědělských traktorů—zkušební postupy a požadavky na výkon“ chránit provozovatele během provozu v terénu, nikoli při haváriích vozidel. Současná zkušební norma ROPS omezuje zkušební rychlosti traktoru na 3-5 mph (5-8 km / h) pro převrácení dozadu a minimální rychlost 10 mph (16 km/h) pro boční převrácení.

Liu a Ayers (2007) informovali o následujících obavách o ROPS na traktoru s vyšší rychlostí: 1) kolik více energie by měl Rops pro traktor s vyšší rychlostí absorbovat; 2) Jak odlišné jsou nárazové síly, které traktor s vyšší rychlostí vytvoří, pokud se převrátí; 3)Jak rychlost vpřed ovlivňuje energii absorbovanou ROPS v podélném a svislém směru; a 4) pokud jsou současná kritéria pro test ROPS kompatibilní nebo dostatečně silná pro ROPS traktoru s vyšší rychlostí. Nezabývaly se bezpečnostními kompromisy, které může silnější ROPS zavést, jako je snížená viditelnost obsluhy (zejména při vjezdu do vozovek), potenciál snížené stability z vyššího těžiště nebo zvýšené riziko pro ostatní účastníky silničního provozu z traktorů s vyšší hmotností.

4.2.7 TAŽNÉ ZAŘÍZENÍ.

severoamerické Tažné zařízení je jedinečně navržené a nemusí být vhodné pro traktory s vyšší rychlostí. Konfigurace oje a závěsného čepu může poskytnout příliš velkou flexibilitu pro stabilní řízení při vyšší rychlosti. Kulový závěs (80 mm je považován za standard) by byl účinným řešením, ale umístění koule vzhledem k zadní nápravě traktoru je kritické. Čím dále dopředu je závěs připojen, tím stabilnější bude tažené zařízení během provozu na silnici. Posunutí místa zavěšení vpřed bohužel snižuje poloměr otáčení, což omezuje operace během práce v terénu.