• Articles
• admin

INHALTSVERZEICHNIS

Vorwort, Anerkennungen, Zusammenfassung
1.0 Einführung
2.0 Die Schnittstelle zwischen ländlichem und städtischem Verkehr
3.0 Bundes- und Landesvorschriften
4.0 Hochgeschwindigkeitstraktoren
5.0 Beförderung von Arbeitnehmern auf öffentlichen Straßen6.0 Vorschläge für die Zukunft
7.0 Referenzen
8.0 Liste der Mitglieder des Ausschusses für Sicherheit und Gesundheitsschutz in der Landwirtschaft Forschung und Erweiterung

4.0 TRAKTOREN MIT HÖHERER GESCHWINDIGKEIT

4.1 VON UNS FESTGESTELLTE PROBLEME:

• In den Vereinigten Staaten fallen Ackerschlepper, selbstfahrende und gezogene Geräte häufig außerhalb der gesetzlichen Anforderungen für Straßenfahrzeuge.
• Die Traktorgeschwindigkeiten haben in den letzten Jahren zugenommen. Um andere Verkehrsteilnehmer zu schützen, müssen Zugmaschinen und gezogene Geräte so konstruiert sein, dass der Fahrer unter allen Bedingungen die Kontrolle über Zugmaschine und gezogene Geräte behalten kann.
• Zu den wichtigsten sicherheitsrelevanten Systemen, die bei höheren Geschwindigkeiten ein Problem darstellen können, gehören Lenkung, Bremsen, Federung, Reifen, Ausrichtung, Kupplungskomponenten, Traktorüberrollschutzstrukturen (ROPS), SMV-Emblem und das Geschwindigkeitsanzeigesymbol (SIS).

4.2 WAS WISSEN WIR ÜBER DIESE PROBLEME?

4.2.1 TRAKTORGESCHWINDIGKEITEN.

Historisch gesehen waren die meisten Traktoren in den Vereinigten Staaten für eine Höchstgeschwindigkeit von ungefähr 20 mph (30 km / h) ausgelegt. Diese Fahrzeuge verfügten normalerweise über starre Hinterachsen und zapfenmontierte Vorderachsen mit vollständigen technischen Standards für Design- und Fertigungsprozesse. In den 1980er Jahren wurden europäische Traktoren, insbesondere solche mit 100 PS (75 kW), mit einer Höchstgeschwindigkeit von mehr als 25 mph (40 km / h) entwickelt. Physikalisch sind diese Traktoren ähnlich wie 20 mph (30 km / h) Maschinen außer in Getriebe und Bremsen. Die Traktornormen bestätigten ihre Anwesenheit und wurden geändert, um geeignete Bremsnormen aufzunehmen. Traktoren mit höherem Übersetzungsgetriebe und Federung ihrer Vorderachsen wurden 1994 eingeführt; Diese Traktoren konnten 32 mph (50 km / h) fahren. Im Jahr 2005 wurde die ASABE-Norm S390, „Definitionen und Klassifikationen landwirtschaftlicher Feldgeräte“, überarbeitet, um Kategorien der Bodengeschwindigkeit aufzunehmen. Die Norm, die auch vom American National Standards Institute (ANSI) genehmigt wurde, unterteilte landwirtschaftliche Feldgeräte in 5 Geschwindigkeitsstufen (Tabelle 3), basierend auf ihrer nominalen maximalen Geschwindigkeit in einer Originalausrüstungskonfiguration, wie sie vom Hersteller entworfen und spezifiziert wurde. Obwohl es in dieser Norm keine spezifische Definition für einen Traktor mit „höherer Geschwindigkeit“ gibt, wird der Traktor für unsere Zwecke als Traktor mit höherer Geschwindigkeit betrachtet, wenn die höchste Geschwindigkeit eines Traktors gleich oder mehr als 25 mph (40 km / h) ist.

Tabelle 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
Abgeschlepptes Gerät	ATI	MODELL: ATI25	MODELL: ATI40	ATI50	ATI66	ATI65 Plus
Hinten montiertes Gerät	MER	Nicht anwendbar
Hinten montiertes Gerät	MER	Nicht anwendbar
Heckaufsattelgerät	SMR	Modell: SMR25	Modell: SMR40	MODELL: SMR50	Modell: SMR65	SMR65 Plus
Frontaufsattelgerät	SMF	Modell: SMF25	MODELL: SMF44	Modell: SMF50	Modell: SMF65	SMF65 Plus
Selbstfahrende Maschine	SPM	Modell: SPM25	SPM40	MODELL: SPM50	SPM65	SPM65 Plus
Bulk carrier/agricultural trailer	ABC	ABC25	ABC40	ABC50	ABC65	ABC65 Plus

Source: ASAE Standard 390.4 (2005)

Eine Überprüfung der Nebraska Tractor Test Summary Reports zeigt, dass von über 500 getesteten Traktoren (Grisso, 2007) die Fahrgeschwindigkeit der getesteten Traktoren in den letzten fünf Jahren zugenommen hat (Abbildung 1). Derzeit sind zwischen 40-45% der getesteten Traktoren gleich oder überschreiten 25 mph (40 km / h). Im Vergleich zu den Traktoren, die in den letzten 20 Jahren bis zu den letzten fünf Jahren getestet wurden (Abbildung 2), gibt es eine Zunahme der Traktoren, die bei Geschwindigkeiten von mindestens 25 mph (40 km / h) getestet wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass Traktoren verfügbar sind, die 25 mph (40 km / h) überschreiten können.

Abbildung 1. Die Häufigkeit der von Jahr zu Jahr getesteten Traktoren, dass der Hochgang Fahrgeschwindigkeiten von mehr als oder gleich 25 mph zuließ.

Abbildung 2. Der Prozentsatz der Traktor hohe Ganggeschwindigkeit für den Straßenverkehr in den letzten 20 Jahren getestet und die letzten fünf Jahre getestet.

4.2.2 LENKUNG DES TRAKTORS.

Historisch gesehen haben Traktoren Folgendes eingebaut: a) reine mechanische Lenkung; b) hydraulisch unterstützte mechanische Lenkung; und c) vollhydrostatische Lenksysteme. Während viele ältere Traktoren, die noch im Einsatz sind, eine mechanische Lenkung haben, verwenden die meisten aktuellen Traktoren eine hydrostatische Lenkung. Die Eigenschaften der hydrostatischen Lenkung sind:

• Geringer Lenkaufwand
• Hohes Lenkmoment
• Begrenzte oder keine Rückkopplung von den Straßenrädern zum Lenkrad
• Begrenzte oder keine selbstausrichtende Fähigkeit und
• Begrenzte Lenkung im Falle eines Motor- oder Hydraulikausfalls.

Der Verlust der Lenkung während eines Motorschadens war ein Problem, aber Tests zeigen, dass in diesen Situationen keine totale Fehlfunktion des Lenksystems auftritt (Grisso, 2007). Der Fahrer ist in der Lage, den Traktor innerhalb eines bestimmten Radius zu lenken und hat eine angemessene Zeit, um den Traktor anzuhalten. Die Erfahrung zeigt, dass hydraulische Lenksysteme nicht abrupt ausfallen. Darüber hinaus sind einige Systeme selbstausrichtend und verfügen über eine ausreichende hydraulische Reserve, damit der Fahrer angemessen reagieren und die Kontrolle über den Traktor behalten kann.

Die Reaktion des Fahrzeugs auf Eingaben vom Lenkrad ist entscheidend für das Fahrzeuggefühl und -verhalten. Wenn die Zeit zu kurz ist, ist der Traktor empfindlich zu bedienen und erfordert eine kontinuierliche Korrektur, um ihn in einer geraden Linie zu halten. Umgekehrt, wenn die Zeit zu lang ist, reagiert der Traktor träge und kann Lenkprobleme für den Fahrer verursachen. Im Extremfall, wenn der Fahrer zuerst nach rechts und dann schnell nach links lenkt (wie beim Autofahren), kann der Fahrer das Rad nach links drehen, während oder sogar bevor das Fahrzeug begonnen hat, sich nach rechts zu bewegen. Oder der Fahrer kann weiter nach rechts abbiegen, was dazu führt, dass er zu weit nach rechts abbiegt. In beiden Fällen gerät das Lenkrad mit der Bewegung der Straßenräder außer Phase, und beim Versuch, dies zu korrigieren, kann die Lenksäule elastische Eigenschaften aufweisen. In der Praxis liegt die angestrebte Ansprechzeit zur Entwicklung der maximalen Kurvenkraft zwischen 0,6 und 0,8 Sekunden.

4.2.3 BREMSEN DES TRAKTORS.

Grundsätzlich haben Bremsen die Funktion, die kinetische Energie des Fahrzeugs durch Umwandlung in Wärmeenergie zu reduzieren. Als Funktion des Quadrats der Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt die kinetische Energie schnell zu. Beispielsweise verbraucht ein Traktor, der mit 80 km / h (50 mph) fährt, ungefähr das Siebenfache der Bremsenergie als ein Traktor, der mit 30 km / h (20 mph) fährt. Diese Situation wird durch die gesetzliche Anforderung verschärft, dass schneller fahrende Fahrzeuge mit höheren Geschwindigkeiten abbremsen müssen. Zum Beispiel sind Traktoren 20 mph (30 km/h) historisch angefordert worden, Bremssysteme zu haben, die zur Verzögerung an 9.3 ft/s2 (2.8 m/s2) fähig sind. Wenn Traktoren eine Geschwindigkeit von 30 mph (50 km / h) erreichen, müssen sie mit einer Geschwindigkeit von 16,4 ft / s2 (5.0 m/s2), die ist die gleiche wie die lkw-industrie.

Mit der Kombination aus höherem Energieniveau und schnellerer Verzögerung sind Bremssysteme mit hervorragenden Wärmeableitungseigenschaften erforderlich. Herkömmliche Traktoren haben sich normalerweise auf trockene oder ölgetauchte Scheibenbremsen verlassen, die in die Hinterachse des Traktors integriert sind. Das verwendete Öl ist mit dem zur Achsschmierung, Getriebeschmierung und als externe Hydraulikölversorgung von Arbeitsgeräten verwendeten Öl identisch. Eine Verunreinigung dieses Öls mit Bremsbelagrückständen kann zu schwerwiegenden Funktionsproblemen innerhalb der Hydraulik- oder Getriebesysteme des Traktors führen. Ein Ausfall der Ölschmiereigenschaften kann auch auftreten, wenn das Öl hohen Temperaturen ausgesetzt ist, was zu einer Beeinträchtigung der Haltbarkeit von Komponenten führt.

Die Gewichtsverteilung und die großen Hinterreifen herkömmlicher Traktoren haben es Traktoren ermöglicht, allein mit ihren Hinterrädern eine ausreichende Bremskraft zu erzeugen. Die Umstellung auf 25 mph (40 km / h) -Traktoren in Europa fiel mit der nahezu universellen Akzeptanz von vorderradgetriebenen Achsen zusammen. Dies hat den Herstellern die Möglichkeit gegeben, den Vorderachsantrieb beim Bremsen einzuschalten. Diese Technologie ist auch in die Traktormodelle 32 mph (50 kph), mit dem Zusatz des Integrierens irgendeiner Form von Scheibenbremsen auf das Frontantriebssystem getragen worden, um die bremsende Bemühung zu unterstützen.

Nach dem ANSI/ASAE Standard, S365.8, „Prüfverfahren für Bremssysteme und Kriterien für die Bremsleistung landwirtschaftlicher Feldgeräte“, die Anforderungen an das Bremssystem für landwirtschaftliche Anhänger und gezogene landwirtschaftliche Maschinen sind in zwei Bereiche unterteilt: einer betrifft gezogene Geräte ohne Bremsen und der zweite mit Bremsen:

1. Für gezogene Geräte OHNE Bremsen sind folgende Angaben zu machen: Keine Geräte ohne Bremsen schleppen:
   • bei Geschwindigkeiten über 20 mph (32 km/h); oder
   • bei Geschwindigkeiten über der vom Hersteller empfohlenen; oder
   • , das bei voller Beladung eine Masse (Gewicht) über 3300 lb (1,5 t) und mehr als das 1,5-fache der Masse (Gewicht) der Zugeinheit aufweist.

1. Bei gezogenen Geräten MIT Bremsen sind folgende Angaben zu machen: Keine Geräte mit Bremsen schleppen:
   • bei Geschwindigkeiten über 32 mph (50 km/h); oder
   • bei Geschwindigkeiten über der vom Hersteller empfohlenen; oder
   • , die bei voller Beladung eine Masse (Gewicht) von mehr als dem 4,5-fachen der Masse (Gewicht) der Zugeinheit aufweisen.
   • bei Geschwindigkeiten über 25 mph (40 km / h), wenn voll beladen hat eine Masse (Gewicht) mehr als das 3,0-fache der Masse (Gewicht) der Zugeinheit.

4.2.4 ACHSAUFHÄNGUNG DES TRAKTORS.

Traktoren in den Vereinigten Staaten werden traditionell nicht mit Federungssystemen hergestellt. Ein vollgefedertes Fahrwerk, d. H. Ein Federungssystem für Vorder- und Hinterachse, kann jedoch das Handling bei allen Geschwindigkeiten verbessern. Bei einem herkömmlichen Traktor ohne Federung kann sich das Gewicht beim Überfahren einer Unebenheit von den Rädern lösen, wodurch beim Bremsen nur minimale Traktion entsteht. Das Gewicht wird ebenfalls nach vorne auf die Vorderachse übertragen, der größte Teil der Bremskraft befindet sich jedoch in der Hinterachse. Diese Faktoren begrenzen zusammen die Bremsfähigkeit des herkömmlichen Traktors. Bei einer Vollfederung können sich Rad und Achse, wenn die Räder über Unebenheiten auf der Straße fahren, aus dem unwegsamen Gelände herausbewegen, während die Gewichtsverteilung ähnlich bleibt. Bei einer Vollfederung bleiben die Räder eher in Bodenkontakt, wodurch der Traktionskoeffizient der Räder beim Bremsen und unter Traktion maximiert wird. Zum Beispiel ermöglicht eine vollständige Fahrwerkskonstruktion, dass die Masse der Maschine über die Vollfederung schwebt, während die Achsen den Konturen des Bodens folgen.

Im Allgemeinen lassen sich die Vorteile eines Vollfederungssystems wie folgt zusammenfassen:

• Mehr Fahrkomfort und Isolation von Ganzkörpervibrationen, sowohl im Feld als auch auf der Straße.
• Bessere Kontrolle des Fahrzeugs durch den Fahrer durch minimierte Bodenkraftschwankungen der Räder.
• Bessere Fahreigenschaften des Fahrzeugs für einen sichereren Einsatz auf der Straße, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten
• Erhöhte Traktion durch konstante Bodenkraft an den Rädern.
• Potenzial für höhere Fahrgeschwindigkeiten durch minimierte Körperbeschleunigungen.

Die Anforderungen an ein optimales Vollfederungssystem an einem Traktor, ob mit höherer Geschwindigkeit oder konventionell, sind:

• Reifen gehalten, so dass die Kraft, die sie auf der Bodenoberfläche ausüben nahezu konstant bleibt.
• Traktoren, die entweder innerhalb des Radstands (wie bei einem beladenen LKW) oder an der Rückseite oder Vorderseite des Fahrzeugs freitragend beladen werden können, wenn sie Anbaugeräte tragen.
• Bei hoher Leistung und hohem Zug wird die Kraft mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment über die Antriebsräder übertragen. Dieses Drehmoment muss durch den Achsortungsmechanismus ohne vertikale Komponentenreaktion umgesetzt werden.
• Erheblicher Achsweg zur Vermeidung hoher Bodenkräfte bei Unebenheiten
• Vorhersehbare und kontrollierbare Kurveneigenschaften werden am einfachsten mit gleichen Reifengrößen an Vorder- und Hinterachse erreicht.

4.2.5 TRAKTOR / GEZOGENE AUSRÜSTUNG REIFEN.

Der Straßentransport ist eine der extremen Anwendungen für einen landwirtschaftlichen Reifen, da der schlimmste Feind eines Reifens neben der harten Fahrbahn die Hitze ist. Der empfohlene Druck hängt nicht nur von der Reifenlast (getragen von der Achse) ab, sondern auch von der Höchstgeschwindigkeit. Für die maximale Geschwindigkeit der Maschine werden verschiedene Last- / Fülltabellen entwickelt. Reifendatenbücher listen Gewichtskapazitäten und empfohlene Luftdrücke zusammen mit maximalen Fahrgeschwindigkeiten auf.

Gemäß dem ANSI / ASAE-Standard, S430.1, „Reifenlast- und Inflationsdruck landwirtschaftlicher Geräte“, sind landwirtschaftliche Reifen nicht für den Einsatz auf der Autobahn oder für den Betrieb mit Geschwindigkeiten von mehr als 25 mph (40 km / h) ausgelegt, mit Ausnahme der F1-Reifen, die für den Einsatz auf der Autobahn bestimmt sind. Für landwirtschaftliche Traktorreifen sind gemäß SAE J709 ähnliche Bezeichnungen für Fahrten mit höherer Geschwindigkeit gerechtfertigt.

4.2.6 ROPS AUF TRAKTOREN MIT HÖHERER GESCHWINDIGKEIT.

Die Rollover Protective Structure (ROPS), wie in der Norm J2194 „Roll-Over Protective Structures (ROPS) for Wheeled Agricultural Tractors“ der Society of Automotive Engineers (SAE) beschrieben, ist eine Schutzstruktur, die entwickelt wurde, um die Häufigkeit und Schwere von Verletzungen des Bedieners durch versehentliches Umkippen des Traktors zu minimieren. ROPS absorbieren Energie, die beim Aufprall des Traktors auf die Bodenoberfläche während eines Traktorkippens entsteht. Die Absicht der Norm und der Prüfverfahren gemäß SAE J67 „Overhead Protection for Agricultural Tractors-Test Procedures and Performance Requirements“ besteht darin, den Bediener während des Feldeinsatzes und nicht bei Fahrzeugunfällen zu schützen. Die aktuelle ROPS-Prüfnorm begrenzt die Traktorprüfgeschwindigkeiten auf 3-5 mph (5-8 km / h) für den hinteren Überschlag und eine Mindestgeschwindigkeit von 10 mph (16 km / h) für den seitlichen Überschlag.

Liu und Ayers (2007) berichteten über die folgenden Bedenken hinsichtlich ROPS bei einem Traktor mit höherer Geschwindigkeit: 1) Wie viel mehr Energie sollte ein ROPS für einen Traktor mit höherer Geschwindigkeit aufnehmen; 2) wie unterschiedlich sind die Aufprallkräfte, die der Traktor mit höherer Geschwindigkeit erzeugt, wenn er umkippt; 3) wie die Vorwärtsgeschwindigkeit die vom ROPS in Längs- und Vertikalrichtung absorbierte Energie beeinflusst; und 4) ob die aktuellen Kriterien für den ROPS-Test für das ROPS des Traktors mit höherer Geschwindigkeit kompatibel oder stark genug sind. Sie gingen nicht auf Sicherheitsabwägungen ein, die ein stärkeres ROPS mit sich bringen kann, wie z. B. eine geringere Sicht des Bedieners (insbesondere beim Einfahren in Fahrbahnen), das Potenzial einer verringerten Stabilität durch einen höheren Schwerpunkt oder das erhöhte Risiko für andere Verkehrsteilnehmer durch Traktoren mit höherer Masse.

4.2.7 ANHÄNGERKUPPLUNG.

Die nordamerikanische Deichselkupplung ist eine einzigartig gestaltete Anhängevorrichtung und möglicherweise nicht für Traktoren mit höherer Geschwindigkeit geeignet. Die Konfiguration der Deichsel und des Kupplungsbolzens bietet möglicherweise zu viel Flexibilität für eine stabile Steuerung bei höherer Geschwindigkeit. Eine Kugelkupplung (80 mm als Standard) wäre eine effektive Lösung, aber die Position der Kugel relativ zur Hinterachse des Traktors ist kritisch. Je weiter vorne die Anhängevorrichtung angeschlossen ist, desto stabiler ist das gezogene Gerät während des Straßenbetriebs. Leider verringert das Vorwärtsbewegen der Anhängestelle den Wenderadius, was den Betrieb während der Feldarbeit einschränkt.