• Articles
• admin

spis treści

wstęp, podziękowania, Streszczenie
1.0 Wprowadzenie
2.0 interfejs ruchu Wiejskiego/Miejskiego
3.0 przepisy federalne i Stanowe
4.0 Ciągniki o większej prędkości
5.0 transport pracowników na drogach publicznych drogi z urządzeniami rolniczymi
6.0 propozycje na przyszłość
7.0 referencje
8.0 lista członków komisji badań i rozwoju bezpieczeństwa i zdrowia w rolnictwie

4.0 Ciągniki o większej prędkości

4.1 zidentyfikowane przez nas problemy:

• w Stanach Zjednoczonych Ciągniki rolnicze, samobieżne i ciągnione urządzenia często wykraczają poza wymogi prawne dotyczące pojazdów drogowych.
• prędkość ciągnika wzrosła w ostatnich latach. W celu ochrony innych użytkowników dróg ciągniki i urządzenia ciągnione muszą być tak skonstruowane, aby umożliwić kierowcy zachowanie kontroli zarówno nad ciągnikiem, jak i urządzeniem ciągnionym w każdych warunkach.
• kluczowe systemy związane z bezpieczeństwem, które mogą stanowić problem przy wyższych prędkościach, obejmują układ kierowniczy, hamulce, zawieszenie, opony, wyrównanie, elementy zaczepów, konstrukcje zabezpieczające przed przewróceniem ciągnika (ROPS), symbol SMV i symbol wskaźnika prędkości (SIS).

4.2 CO WIEMY O TYCH PROBLEMACH?

4.2.1 PRĘDKOŚCI CIĄGNIKA.

historycznie większość ciągników w Stanach Zjednoczonych została zaprojektowana do jazdy z prędkością maksymalną około 20 mph (30 km/h). Pojazdy te miały zwykle sztywne tylne osie i przednie osie montowane na czopie, z pełnymi standardami inżynieryjnymi dostępnymi dla procesów projektowania i produkcji. W latach 80. zaczęto projektować europejskie Ciągniki o mocy 100 km (75 kW) z maksymalną prędkością przekraczającą 40 km/h (25 mph). Fizycznie Ciągniki te są podobne do maszyn o prędkości 20 mph (30 km/h), z wyjątkiem przekładni i hamulców. Normy ciągników potwierdziły ich obecność i zostały zmodyfikowane w celu uwzględnienia odpowiednich norm hamowania. W 1994 roku wprowadzono Ciągniki o większym przełożeniu i zawieszeniu osi przednich, które osiągały prędkość 50 km/h (32 mph). W 2005 roku zmieniona została norma S390 „definicje i klasyfikacje sprzętu rolniczego”, uwzględniająca kategorie prędkości jazdy na ziemi. Norma, również zatwierdzona przez American National Standards Institute (ANSI), podzieliła sprzęt rolniczy na 5 klasyfikacji prędkości gruntowych (Tabela 3) w oparciu o ich nominalną maksymalną prędkość gruntową w oryginalnej konfiguracji sprzętu zaprojektowanej i określonej przez producenta. Chociaż w tej normie nie ma konkretnej definicji ciągnika „wyższej prędkości”, dla naszych celów, gdy maksymalna prędkość ciągnika jest oceniana na równą lub większą niż 25 mph (40 km/h), traktowany jest jako ciągnik o większej prędkości.

Tabela 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
holowane narzędzie	ATI	ATI25	ATI40	ATI50	ATI66	ATI65 Plus
Osprzęt montowany z tyłu	MER	Nie dotyczy
Osprzęt montowany z tyłu	MER	Nie dotyczy
Osprzęt półautomatyczny Z Tyłu	SMR	SMR25	SMR40	SMR50	SMR65	SMR65 Plus
przedni półzaciskowy Osprzęt	SMF	SMF25	SMF44	SMF50	SMF65	SMF65 Plus
maszyna samojezdna	SPM	SPM25	SPM40	SPM50	SPM65	SPM65 Plus
Bulk carrier/agricultural trailer	ABC	ABC25	ABC40	ABC50	ABC65	ABC65 Plus

Source: ASAE Standard 390.4 (2005)

przegląd raportów podsumowujących Test ciągników z Nebraski pokazuje, że z ponad 500 przetestowanych ciągników (Grisso, 2007), prędkość przekładni drogowych testowanych ciągników wzrosła w ciągu ostatnich pięciu lat (Rysunek 1). Obecnie 40-45% badanych ciągników ma prędkość równą lub przekraczającą 40 km / h. W porównaniu z ciągnikami badanymi w ciągu ostatnich 20 lat do ostatnich pięciu lat (Rysunek 2) obserwuje się wzrost liczby ciągników badanych przy prędkościach równych lub większych niż 25 mph (40 km/h). Wyniki wskazują, że dostępne są ciągniki, które mogą przekraczać 40 km/h (25 mph).

Rysunek 1. Częstotliwość badania ciągników w ciągu roku, w odniesieniu do której silnik wysokoprężny pozwalał na osiąganie prędkości jazdy większej lub równej 25 mph.

Rysunek 2. Odsetek wysokiej prędkości biegu ciągnika w transporcie drogowym testowany w ciągu ostatnich 20 lat i testowany w ciągu ostatnich pięciu lat.

4.2.2 UKŁAD KIEROWNICZY CIĄGNIKA.

historycznie Ciągniki miały: A) czysto mechaniczny układ kierowniczy; b) wspomagany hydraulicznie mechaniczny układ kierowniczy; oraz C) pełne hydrostatyczne układy kierownicze. Podczas gdy wiele starszych ciągników nadal jest w użyciu ma układ kierowniczy mechaniczny, większość obecnych ciągników wykorzystuje układ kierowniczy hydrostatyczny. Cechy hydrostatycznego sterowania to:

• mała siła skrętu
• wysoki moment skrętu
• ograniczone lub brak sprzężenia zwrotnego z kół jezdnych do kierownicy
• ograniczone lub brak możliwości samonastawnego ustawiania oraz
• ograniczone sterowanie w przypadku awarii silnika lub układu hydraulicznego.

utrata układu kierowniczego podczas awarii silnika była problemem, ale testy wykazały, że w takich sytuacjach nie dochodzi do całkowitej awarii układu kierowniczego (Grisso, 2007). Kierowca jest w stanie kierować ciągnikiem w określonym promieniu i ma czas odpowiedni do zatrzymania ciągnika. Doświadczenie pokazuje, że hydrauliczne układy kierownicze nie zawodzą nagle. Ponadto niektóre systemy są samonastawne i są zaprojektowane z wystarczającą rezerwą hydrauliczną, aby kierowca mógł odpowiednio reagować i utrzymać kontrolę nad ciągnikiem.

reakcja pojazdu na wejście z kierownicy ma kluczowe znaczenie dla odczucia i zachowania pojazdu. Jeśli czas jest zbyt krótki, ciągnik będzie wrażliwy na działanie i będzie wymagał ciągłej korekty w celu utrzymania go w linii prostej. Z drugiej strony, jeśli czas jest zbyt długi, ciągnik będzie powolny, aby zareagować i może powodować problemy ze sterowaniem dla kierowcy. W skrajnym przypadku, jeśli kierowca najpierw skręca w prawo, a następnie gwałtownie w lewo (tak jak w czasie jazdy samochodem), kierowca może obracać koło w lewo, gdy lub nawet wcześniej pojazd zaczął poruszać się w prawo. Kierowca może też nadal skręcać w prawo, co skutkuje zbyt dużym skręceniem w prawo. W obu przypadkach koło kierownicy staje się poza fazą wraz z ruchem kół jezdnych i próbując to naprawić, Kolumna kierownicy może wydawać się mieć właściwości elastyczne. W praktyce czas reakcji celu na rozwinięcie maksymalnej siły pokonywania zakrętów wynosi od 0,6 do 0,8 sekundy.

4.2.3 HAMOWANIE CIĄGNIKA.

zasadniczo hamulce służą do zmniejszania energii kinetycznej pojazdu poprzez konwersję na energię cieplną. W funkcji kwadratu prędkości pojazdu energia kinetyczna gwałtownie wzrasta. Na przykład ciągnik poruszający się z prędkością 80 km / h rozprasza około siedem razy więcej energii na hamowanie niż ciągnik poruszający się z prędkością 30 km / h. Sytuację tę pogarsza prawny wymóg, aby szybciej poruszające się Pojazdy zwalniały w większym tempie. Na przykład w przeszłości Ciągniki o prędkości 20 km/h (30 km/h) musiały posiadać układy hamulcowe zdolne do hamowania z prędkością 9,3 stopy / s2 (2,8 m / s2). Gdy Ciągniki osiągają prędkość 30 mph (50 km/h), muszą zwalniać z prędkością 16,4 ft / s2 (5.0 m / s2), który jest taki sam jak w branży transportowej.

dzięki połączeniu wyższego poziomu energii i szybszego zwalniania wymagane są układy hamulcowe o doskonałych właściwościach rozpraszania ciepła. W ciągnikach konwencjonalnych zastosowano hamulce tarczowe suche lub olejowe wbudowane w tylną oś ciągnika. Stosowany olej jest wspólny z olejem stosowanym do smarowania osi, smarowania skrzyni biegów i jako zewnętrzny olej hydrauliczny do narzędzi. Zanieczyszczenie tego oleju resztkami okładzin hamulcowych może prowadzić do poważnych problemów funkcjonalnych w układach hydraulicznych lub przekładniowych ciągnika. Rozpad właściwości smarowania olejem może również wystąpić, gdy olej jest poddawany działaniu wysokich temperatur, co prowadzi do pogorszenia trwałości komponentów.

rozkład masy i duże tylne opony konwencjonalnych ciągników umożliwiły ciągnikom generowanie wystarczającej siły hamowania z samych tylnych kół; zazwyczaj takie Ciągniki nie mają zamontowanych przednich hamulców. Przejście na Ciągniki o prędkości 25 km / h (40 km / h) w Europie zbiegło się z niemal powszechną akceptacją osi napędzanych wspomaganiem przednich kół. Dało to producentom możliwość włączenia napędu przedniej osi podczas hamowania. Technologia ta została również wprowadzona do modeli ciągników o prędkości 32 km / h (50 km / h), z dodatkiem zastosowania hamulców tarczowych w przednim układzie napędowym, aby wspomagać hamowanie.

zgodnie ze standardem ANSI / ASAE, S365.8, „procedury badania układu hamulcowego i kryteria skuteczności hamowania dla sprzętu rolniczego”, wymagania dotyczące układu hamulcowego dla przyczep rolniczych i ciągnionych maszyn rolniczych są podzielone na dwa obszary: jeden dotyczący ciągnionych urządzeń bez hamulców i drugi z hamulcami:

1. w przypadku ciągnionych urządzeń bez hamulców należy podać następujące informacje: nie ciągnąć urządzeń bez hamulców:
   • przy prędkościach powyżej 20 mph (32 km / h); lub
   • przy prędkościach powyżej zalecanych przez producenta; lub
   • , który po pełnym załadowaniu ma masę (masę) ponad 3300 funtów (1,5 t) i ponad 1,5-krotność masy (masy) holownika.

1. w przypadku urządzeń holowanych z hamulcami należy podać następujące informacje: nie holować urządzeń, które mają hamulce:
   • przy prędkościach powyżej 32 mph (50 km / h); lub
   • przy prędkościach powyżej zalecanych przez producenta; lub
   • , które przy pełnym obciążeniu mają masę (masę) większą niż 4,5-krotność masy (masy) zespołu holowniczego.
   • przy prędkościach powyżej 25 mph (40 km / h), przy pełnym obciążeniu ma masę (masę) ponad 3,0 razy większą niż masa (masa) zespołu holowniczego.

4.2.4 ZAWIESZENIE OSI CIĄGNIKA.

ciągniki w Stanach Zjednoczonych nie są tradycyjnie produkowane z układami zawieszenia. Jednak całkowicie zawieszone podwozie, czyli system zawieszenia zarówno przedniej, jak i tylnej osi, może poprawić prowadzenie przy wszystkich prędkościach. W konwencjonalnym ciągniku bez zawieszenia ciężar może spadać z kół, gdy przejedzie przez zderzenie, co zapewnia minimalną przyczepność przy włączonym hamulcu. Ciężar przenoszony jest również do przodu na oś przednią, ale większość siły hamowania znajduje się na osi tylnej. Czynniki te łączą się w celu ograniczenia zdolności hamowania konwencjonalnego ciągnika. Dzięki pełnemu zawieszeniu, gdy koła poruszają się po wybojach na drodze, koło i oś są w stanie poruszać się z drogi w trudnym terenie, podczas gdy rozkład masy pozostaje podobny. Przy pełnym zawieszeniu koła są bardziej skłonne do pozostania w kontakcie z podłożem, co zmaksymalizuje współczynnik przyczepności kół podczas hamowania i pod trakcją. Na przykład pełna konstrukcja podwozia pozwala na to, aby masa maszyny „unosiła się” nad pełnym zawieszeniem, podczas gdy osie podążają za konturami podłoża.

ogólnie rzecz biorąc, zalety pełnego układu zawieszenia można podsumować w następujący sposób:

• większy komfort jazdy i izolacja od wibracji całego ciała, zarówno w terenie, jak i na drodze.
• lepsza kontrola pojazdu przez kierowcę poprzez zminimalizowane zmiany siły podłoża kół.
• lepsze właściwości jezdne pojazdu w celu bezpieczniejszego użytkowania na drodze, szczególnie przy wyższych prędkościach
• zwiększona trakcja dzięki stałej sile nacisku na koła.
• możliwość zwiększenia prędkości jazdy dzięki zminimalizowanym przyspieszeniom nadwozia.

wymagania dotyczące optymalnego systemu pełnego zawieszenia w ciągniku, czy to z większą prędkością, czy konwencjonalnym, są następujące::

• opony utrzymywane w taki sposób, że siła, jaką wywierają na powierzchnię ziemi, pozostaje prawie stała.
• Ciągniki mogą doświadczać dużych różnic w załadunku zarówno w rozstawie osi (jak w załadowanym samochodzie ciężarowym) lub wsporniku z tyłu lub z przodu pojazdu podczas przenoszenia zamontowanych narzędzi.
• podczas operacji o dużej mocy i dużym ciągu moc jest przekazywana przez koła napędowe przy niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym. Moment ten musi być reagowany przez mechanizm lokalizacji osi bez reakcji elementu pionowego.
• znaczny Przesuw osi, aby uniknąć generowania dużych sił na ziemi podczas pokonywania nierówności
• przewidywalne i kontrolowalne charakterystyki pokonywania zakrętów najłatwiej uzyskać przy równych rozmiarach opon zarówno na przedniej, jak i tylnej osi.

4.2.5 OPONY CIĄGNIKA/CIĄGNIKA.

transport drogowy jest jednym z ekstremalnych zastosowań opon rolniczych, ponieważ najgorszym wrogiem opony poza twardą nawierzchnią jest ciepło. Zalecane ciśnienie zależy nie tylko od obciążenia opony (przenoszonego przez oś), ale zależy od maksymalnej prędkości. Różne tabele obciążenia / inflacji są opracowywane dla maksymalnej prędkości maszyny. Książki danych o oponach zawierają informacje o obciążeniach i zalecanym ciśnieniu powietrza wraz z maksymalnymi prędkościami jazdy.

zgodnie ze standardem ANSI/ASAE, S430.1, „obciążenie opon sprzętu rolniczego i ciśnienie inflacji”, opony typu rolniczego nie są przeznaczone do użytku w pojazdach drogowych ani do pracy z prędkościami przekraczającymi 25 mph (40 km/h), z wyjątkiem opon F1 oznaczonych jako użytkowanie autostrad. W przypadku opon do ciągników rolniczych, zgodnie z SAE J709, podobne oznaczenia są uzasadnione dla jazdy z większą prędkością.

4.2.6 ROPS DLA CIĄGNIKÓW O WIĘKSZEJ PRĘDKOŚCI.

konstrukcja zabezpieczająca przed przewróceniem (ROPS), jak opisano w normie Society of Automotive Engineers (SAE) J2194 „konstrukcje ochronne przy przewróceniu (ROPS) dla kołowych ciągników rolniczych”, jest konstrukcją ochronną zaprojektowaną w celu zminimalizowania częstotliwości i stopnia obrażeń operatora wynikających z przypadkowego przewrócenia ciągnika. ROPS są przeznaczone do pochłaniania energii powstałej w wyniku uderzenia ciągnika o powierzchnię podłoża podczas przewrócenia się ciągnika. Celem normy i procedur testowych, zgodnie z SAE J67 „Ochrona napowietrzna ciągników rolniczych-procedury testowe i wymagania dotyczące wydajności” jest ochrona operatora podczas pracy w terenie, a nie w przypadku awarii pojazdów. Obecna norma testowa ROPS ogranicza prędkość testową ciągnika do 3-5 mph (5-8 km/h) W przypadku przewrócenia z tyłu i minimalną prędkość 10 mph (16 km/h) W przypadku przewrócenia z boku.

Liu i Ayers (2007) zgłosili następujące obawy dotyczące ROPS na ciągniku o większej prędkości: 1) o ile więcej energii powinien pochłaniać RoPS na ciągniku o większej prędkości; 2) Jak różne są siły uderzeniowe, które generuje ciągnik o większej prędkości, jeśli się przewróci; 3) Jak prędkość do przodu wpływa na energię pochłanianą przez ROPS w kierunku wzdłużnym i pionowym; oraz 4) czy obecne kryteria testu ROPS są kompatybilne lub wystarczająco silne dla ROPS ciągnika o większej prędkości. Nie uwzględniono w nich kompromisów w zakresie bezpieczeństwa, jakie może wprowadzić silniejszy ROPS, takich jak obniżona widoczność operatora (zwłaszcza przy wjeździe na jezdnię), możliwość zmniejszenia stateczności z wyższego środka masy lub zwiększone ryzyko dla innych użytkowników dróg wynikające z ciągników o większej masie.

4.2.7 ZACZEP DYSZLA.

Zaczep dyszla północnoamerykańskiego jest unikalnie zaprojektowanym zaczepem i może nie być odpowiedni dla ciągników o większej prędkości. Konfiguracja dyszla i sworznia zaczepu może dać zbyt dużą elastyczność dla stabilnej kontroli przy większej prędkości. Skutecznym rozwiązaniem byłby zaczep kulowy (standardowo 80 mm), ale krytyczne jest położenie kuli względem tylnej osi ciągnika. Im dalej do przodu jest podłączony zaczep, tym bardziej stabilny będzie ciągnięty sprzęt podczas pracy na drodze. Niestety przesunięcie miejsca zaczepu do przodu zmniejsza promień skrętu, co ogranicza operacje podczas pracy w terenie.