Kołowy czy gąsienicowy? Badania jednoznacznie wskazują, co jest lepsze

W zeszłym roku studenci Koła Naukowego Instytutu Inżynierii Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu wykonali porównanie zagęszczenia gleby wywoływane przejazdami rozrzutników obornika – klasycznego z osią tandemową do modelu z dużymi pojedynczymi kołami. Idąc za ciosem, zwrócili się do firmy Claas Polska z pytaniem, czy byłaby możliwość, aby wykonać podobne badania porównując tym razem ciągnik gąsienicowy z kołowym. Wybór nie był przypadkowy, wszak niemiecki producent ma w ofercie model Axion 960 o mocy 445 KM, który jest oferowany z dwoma różnymi układami jezdnymi. Firma podjęła wyzwanie i na początku marca br. dostarczyła na pole w Niepruszewie obie maszyny.

– Te traktory mają identyczne silniki, skrzynie biegów i układy hydrauliczne. Nawet ważyły podobnie, bo w granicach 18,5 tony, choć w przypadku modelu kołowego wagę podbijały obciążniki – przedni o masie 2600 kg oraz tylny o masie 1700 kg. Natomiast drugi traktor ze względu na wysoką masę własną gąsienic, nie potrzebował dociążania tylnej osi. Wyposażony był jedynie w przedni obciążnik o masie 900 kg. Różnica była też w powierzchni styku układów jezdnych z podłożem i rozłożeniu masy, bo – jak wyjaśnia dr inż. Barbara Raba-Przybylak, manager produktu ds. ciągników w Claas Polska – w kołowym Axionie powierzchnia przylegania kół sięga 2,5 m², a w półgąsienicowym modelu wynosi dokładnie 3,14 m². A ze względu na to, że gąsienice przylegają na powierzchni prawie 2,5 m² to na oś tylną tego traktora przypadało prawie 12 ton masy własnej traktora (64 proc.). Natomiast przednia oś Axiona 960 Terra Trac była obciążana masą ok. 6,7 tony (36 proc.). W kołowym Axionie 960 nacisk na przednią oś sięgał prawie 10,3 tony (56 proc.). Pozostałe ponad 8,2 tony (44 proc.) przypada na tylne koła. Takie rozłożenie ciężaru wpłynęło też na różnicę w ciśnieniach opon. Przednie koła w Axionie 960 Terra Trac o rozmiarze 710/60R34 napompowane zostały do 1 bara, natomiast przednie koła o identycznym rozmiarze w kołowym Axionie 960 otrzymały wyższe ciśnienie, bo 1,4 bara. Ciśnienie powietrza w tylnych kołach tego traktora 900/60R42 wynosiło dokładnie 1 bar.

Pomiar nacisków układów jezdnych na glebę
Porównania były przeprowadzone na polu z glebą piaszczystą przygotowaną do siewu. Pierwsze badanie polegało na zmierzeniu nacisków układów jezdnych na glebę. W tym celu wykorzystano specjalną gumową poduszkę pomiarową z kordem aramidowym Vetter V5 o wymiarach 28x28 cm, która jest używana m.in. przez strażaków do otwierania zakleszczonych drzwi samochodów czy do podnoszenia ciężkich elementów. Poduszka była wypełniona płynem niezamarzającym i połączona przewodem hydraulicznym z manometrem. Dodatkowo za pomocą trójnika do układu wpięty został czujnik ciśnienia, który podłączono z hydrotesterem. Dzięki temu możliwe stało się mierzenie z bardzo dużą dokładnością co 1/1000 sekundy zmian ciśnienia panujących w poduszce. Pomiar wykonywany był dynamicznie, czyli traktory przejeżdżały nad poduszką, która była zakopana na głębokości 10 cm. Każdy pomiar nacisku na glebę wykonywany był trzykrotnie, a wynik ostateczny ustalono na podstawie średniej z uzyskanych pomiarów. Ciągniki przejeżdżały po poduszce bez zaczepionego narzędzia towarzyszącego. Najpierw ciągnik kołowy z przednim obciążnikiem, następnie gąsienicowy, a na końcu jeden przejazd bez obciążnika przedniego.

– Pierwsze badanie i już zaskakujące wyniki, bowiem – jak mówi dr inż. Mirosław Czechlowski z Instytutu Inżynierii Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu – o ile naciski dla osi przednich obu ciągników były wręcz identyczne biorąc pod uwagę błąd pomiarowy, bo wynosiły średnio 1,76 bara dla ciągnika gąsienicowego i 1,80 bara dla kołowego Axiona (1,65 bara bez obciążnika), to różnica w nacisku tylnych kół w porównaniu do gąsienic była znaczna. W przypadku przejazdów z obciążnikiem kołowego Axiona nacisk tylnej osi wynosił średnio 0,61 bara, natomiast po zdemontowaniu obciążnika automatycznie dociążona została oś tylna i ta wartość wzrosła do 1,25 bara. W przypadku gąsienicy oddzielnie mierzone były naciski jej elementów, czyli koła napinającego, rolek oraz koła napędowego. I tak, dla koła napinającego naciski na glebę były najmniejsze bo wynosiły średnio 0,12 bara. W przypadku rolek wartość średnia nacisków wyniosła 0,19 bara. Natomiast największy nacisk na glebę na poziomie 0,37 bara wywierało koło napędowe, co jest zrozumiałe ze względu na rozkład sił na gąsienicy, ponieważ wywołując siłę uciągu gąsienica dociska swoją tylną część. Tak więc generalnie nacisk tylnej osi z napędem gąsienicowym był mniejszy aż o 63 procent w porównaniu z wersją wyposażoną w kołowy układ jezdny. Oczywiście powodowane jest to rozkładem masy i większą powierzchnią kontaktu w ciągniku gąsienicowym.

Pomiar zagęszczenia gleby…
W kolejnym etapie wykonano pomiary zagęszczenia gleby dla dwóch różnych układów jezdnych. Do tego zadania wykorzystano penetrometr marki Eijkelkamp, który podczas pionowego wbicia w glebę rejestrował opór oraz głębokość. Ciekawostką było to, że na głębokości ok. 30 cm odczuwalna była podeszwa płużna. Po wynikach badań można było jednak stwierdzić, że przejazd ciągnika gąsienicowego powodował o ok. 15–20 procent mniejsze zagęszczenie gleby w warstwie uprawnej 0–25 cm. Natomiast porównując kołowego Axiona 960 z i bez przedniego balastu, okazało się, że rezygnacja z tego elementu pozwalała na zmniejszenie zagęszczenia wierzchniej warstwy gleby (0–15 cm) o ok. 20–30 procent.

– Dalsze wyniki wykazały jednak, że w przypadku ciężkich prac uprawowych, wykorzystujących maksymalną siłę uciągu, nie należy rezygnować z przedniego obciążnika, bo bez niego średnie wartości poślizgu zbliżały się do tych, których nie powinniśmy przekraczać. Ale już w przypadku lżejszych prac, czasami warto zastanowić się nad zasadnością zdjęcia przedniego balastu, mając na uwadze zarówno strukturę gleby, jak i niższe spalanie paliwa – dodaje dr inż. Mirosław Czechlowski.

…i poślizgu
Ostatni etap badań obejmował pomiar poślizgu. Sprawdzane było też obciążenie i prędkość obrotowa silnika oraz prędkość jazdy mierzona radarem. Dane były pozyskiwane przez system telemetryczny Telematics, który pobierał je z sieci CAN ciągnika. Do obu traktorów był podczepiany kultywator Väderstad Opus 400 ustawiony na głębokość 30 cm, którego efektywna szerokość robocza wyniosła 3,75 m. Narzędzie ma 14 zębów i podwójny wał SoilRunner. Waży 5200 kg. Każdy zestaw był prowadzony po polu równolegle z wykorzystaniem nawigacji satelitarnej GPS działającej z dokładnością do 2 cm. Przerwy między przejazdami wynosiły 10 cm, a to ograniczało możliwość ingerencji w siłę uciągu każdego z ciągników. Tempomat był ustawiony na 12 km/h, a ustawienia skrzyni i docisku były na takim samym poziomie.

– Byliśmy zaskoczeni wartościami poślizgu, bo o ile ciągnik kołowy pracował ze średnim poślizgiem na poziomie 11 proc., a przez pewien krótki czas ta wartość dochodziła nawet do 30 procent, to dla ciągnika wyposażonego w gąsienicowy układ jezdny średnia wartość poślizgu wynosiła zaledwie 2 procent, czyli 5–6- krotnie mniej. Natomiast maksymalne wartości poślizgu w Axionie 960 Terra Trac zbliżały się do wartości 8 procent – podaje wyniki dr inż. Mirosław Czechlowski. – Różnica jest kolosalna, ale potwierdza, że pracując traktorem z gąsienicami zyskujemy na wydajności, która przekłada się na zmniejszenie zużycia paliwa, zwiększenie wydajności i zmniejszenie czasu pracy na polu. Czyli takim samym ciągnikiem tylko ze zmienionym układem jezdnym możemy zrobić znacznie więcej.

Firma Claas Polska informuje, że podobne porównania układów jezdnych były też wykonywane w innych krajach np. w Niemczech. Wykazały podobne wyniki odnośnie nacisków i zagęszczenia gleby. W przypadku poślizgu różnice nie były aż tak duże, jak w przypadku badań przeprowadzonych w Polsce, ale – jak dodaje dr inż. Barbara Raba-Przybylak – w tym przypadku wynikały one z warunków występujących na polu.

– Gleba była piaszczysta, a na głębokości ok. 30 cm, na którą zagłębiał się też kultywator, występowała podeszwa płużna. I w takich warunkach mocno zyskiwał układ gąsienicowy. W innych krajach, z tego co wiem, badania były wykonywane na glebach zwięzłych, na których tak dużych różnic w poślizgu nie da się po prostu uzyskać – ocenia dr inż. Barbara Raba-Przybylak. – Ale za to kołowy Axion zyskuje w transporcie. Co prawda traktorem na gąsienicach też można jeździć 40 km/h, ale jeżeli często jeździmy po drogach, to o wiele szybciej zużyje się napęd gąsienicowy od kołowego. I to jest argument przemawiający na korzyść kół, poza oczywiście niższą ceną takiego traktora.

Przemysław Staniszewski