Early bird - Sleva 10 % na Axial-Flow kombajn prodloužena do 20. 12. 2021
Dnes je 4.12. – svátek slaví Barbora

Současný stav v konstrukci traktorových pneumatik. Zvládnou vysoké zatížení i provoz při sníženém tlaku

Zveřejněno: 30. 12. 2020

Pneumatiky jsou u traktorů, jako u osobních a nákladních vozidel, jednou z nejdůležitějších konstrukčních součástí. Přenáší hnací i brzdné síly, svislé síly charakterizující zatížení i síly boční. Uvedené síly se přenáší stykem pneumatiky s podložkou. Konstrukčních řešení pneumatik je kvůli různým nárokům jednotlivých uživatelů více. Traktorové pneumatiky se dělí podle konstrukce na radiální a diagonální, rozdělují se též dle typu dezénu, rozměrů či dle povrchu, po kterém se bude souprava pohybovat.

Funkcí pneumatik je mnoho, na fotografii je lesní pneumatika

Pneumatika je jedním z nejdůležitějších prvků každého stroje. Svým kontaktem s podložkou nám slouží k přenosu svislých, podélných a bočních sil. Svislé síly charakterizují hmotnostní zátěž samotného vozidla, podélné síly zrychlení vozidla a brzdnou sílu, a boční síly charakterizují například průjezd vozidla zatáčkou. Funkcí pneumatik je mnoho, vedení v přímém směru nám udržuje vozidlo v požadované trajektorii, nosná funkce slouží nejen k nesení váhy vozidla, ale také nákladu či přídavného zařízení. Dalšími důležitými funkcemi jsou přenos hnacího výkonu a brzdné síly a v neposlední řadě tlumící funkce. Tlumicí funkce pneumatiky hraje jednu z předních rolí v provozu. Díky tomu, že je naplněna vzduchem o určitém tlaku, dokáže pohlcovat nerovnosti a zvyšovat tím jízdní komfort obsluhy.

Konstrukce pneumatik

Pneumatika se skládá z několika dílčích částí, které postupnou vulkanizací tvoří jeden celek. Základní částí každé pneumatiky je nosná kordová vložka (jak název napovídá, jedná se o nosnou část pneumatiky). Podle konstrukce rozdělujeme kordové vložky neboli kostry na diagonální a radiální. U diagonální kostry její textilní vlákna vedou od patky k patce a kříží se pod úhlem mezi 30 až 40°. Radiální pneumatiky, dnes více rozšířené než diagonální, mají vlákna ložena ve dvou vrstvách. Zatímco spodní vrstva je vedena kolmo na podélnou osu pneumatiky, tak vrchní vrstva se opět kříží, a to pod úhly mezi 10 až 30°. Radiální pneumatiky jsou používanější nejen u osobních a nákladních vozidel, ale také u traktorů. Dosahují vyššího kontaktu pneumatiky s podložkou a díky lepšímu záběru pneumatiky docílí efektivnějšího přenosu hnacích sil a snížení prokluzu.

Konstrukce pneumatiky
Konstrukce pneumatiky

Na kordové vložce se nachází nárazníkový kord, který je tvořen vrstvami pryže a ocelových lan. U pneumatik pro těžší vozidla jde až o čtyři vrstvy. Nárazníkový kord neboli nárazník, se nachází mezi kordovou vložkou a běhounem pneumatiky. Jeho úkolem je stabilizace běhounu a zvyšování odolnosti pláště proti průrazu. Pohlcuje vznikající deformace při jízdě vozidla přes nerovnosti. Jak již bylo zmíněno, na nárazníku pneumatiky se nachází běhoun. Na běhounu se nachází dezén, který je vždy specifický pro dané použití pneumatiky. Typů dezénů je hned několik, hlavní rozdělení je symetrický, asymetrický a šípový. Běhoun je jako jediná část pneumatiky v přímém kontaktu s podložkou, při pohybu i při stání vozidla. Z obou boků pneumatik se nachází bočnice, hlavním úkolem bočnic je ochrana před poškozením pneumatiky, především pak kordové vložky. Bočnice se nejčastěji vyrábí z kaučuku. Uvnitř pneumatiky je po celé ploše tzv. vnitřní guma, ta má za úkol utěsnit vzduch uvnitř pneumatiky, a bránit tak postupnému úniku tlaku nahuštění. U starších konstrukcí se používala tzv. duše. Poslední z hlavních konstrukčních částí pneumatik je patka s ocelovým lanem uvnitř. Ocelové lano slouží k upevnění vláken kostry na každé straně pneumatiky a také k dosednutí pneumatiky do ráfku a utěsnění tohoto spoje. Lano se nejčastěji vyrábí z vysokopevnostních ocelí. Samotná patka má za úkol nejen utěsnění pneumatiky na ráfku, ale také přenos sil z ráfku na pneumatiku tak, aby nedošlo k vzájemnému protáčení těchto dvou součástí.

Pneumatika jako celek, tvořený z výše uvedených částí, se skládá ze tří hlavních složek. Až 85 % pneumatiky tvoří pryž. Další složkou jsou vlákna, ať už textilní či ocelová, jež představují průměrně 12 až 16 % produktu. Třetím komponentem je ocelový drát v patce pneumatiky, kterému připadají přibližně 2 až 3 %. Současně může být konstrukce pneumatiky provedena jako zpevněný kompozitní celek. Ten se povětšinou skládá z polymerů, dále ze sazí, olejů, lan a různých textilních materiálů.

Samotná výroba pneumatiky je celkem složitý proces. Hlavní suroviny jako pryž, saze, oleje apod. se mísí při teplotě přibližně 120 °C. Smíšením jednotlivých surovin ve správném podílu se docílí požadované směsi. Výběrem surovin lze ovlivnit výsledek, tedy zda půjde o pneumatiku letní nebo zimní, či další funkční vlastnosti pneumatiky. Výsledná směs je po ochlazení nařezána na pruhy, které jsou základním stavebním kamenem pneumatik. Následuje vložení všech dílčích částí, které zde byly popsány, do speciálního stroje, polotovar je nafouknut, načež proběhne vulkanizace v lisovacím zařízení. Jednotlivé dílčí součásti jsou prudce stlačeny a pneumatika získá svůj výsledný tvar včetně dezénu. Následuje pečlivá kontrola, jelikož poškození pneumatiky v provozu může vést ke vzniku dopravní nehody.

Rozměry pneumatik a ráfků

Rozměry jsou pro nás důležité z hlediska použití správné pneumatiky. Každá pneumatika má příslušnou velikost ráfku, která musí být pro zachování určité provozní spolehlivosti a splnění požadované funkce dodržena.

Vnější průměr určuje i hodnotu celkového průměru nahuštěné pneumatiky na předepsaný tlak. Šířka profilu pneumatiky se rovná rozměru její nahuštěné verze, který se měří vně bočnic pneumatiky. Výška profilu je hodnotou udávající výšku pneumatiky od patky až po nejvyšší bod pneumatiky, kterým je většinou dezén. Statický poloměr při zatížení nám udává vzdálenost od středu pneumatiky k podložce, na které se nachází zatížená pneumatika. Mezi hodnoty charakterizující rozměry ráfků patří tyto rozměry: šířka ráfku (vzdálenost protilehlých okrajů), výška okraje ráfku (rozměr udávající převýšení od dosedací plochy ráfku po jeho okraj), jmenovitý průměr ráfku (průměr dosedacích ploch pro pneumatiku). Poslední jmenovaný údaj je důležitý z hlediska správné volby pneumatiky. Nejčastěji je udáván v palcích.

Značení pneumatik

Jedním z nejdůležitějších parametrů pneumatiky je její rozměr. Jako příklad může posloužit rozměr 480/65 R28. Údaj 480 značí šířku pneumatiky v milimetrech, 65 je tzv. profilové číslo, které se udává v % a vyjadřuje, kolik procent ze šířky profilu je výška pneumatiky. Další údaj popisující vlastnosti pneumatiky je R, jež udává, zda je konstrukce pneumatiky R, tedy radiální, či diagonální, která se značí pomlčkou. Následující údaj 28 je informací o průměru příslušného ráfku v palcích. Často bývá toto označení doplněno například o znak TL (Tubeless) či TT (Tube type), což značí pneumatiku buď bezdušovou, či s duší. Mezi další často uváděná data patří rychlostní a hmotnostní indexy. Rychlostní index SS stanovuje nejvyšší rychlost, při které může být pneumatika zatížena hmotností danou indexem nosnosti LI. Doplňujícími údaji jsou pak směr rotace pneumatiky pro správnou montáž na disk či označení typu dezénu.

Značení bočnice traktorové pneumatiky
Značení bočnice traktorové pneumatiky

Různá konstrukční řešení traktorových pneumatik

Veškeré součásti traktorů včetně pneumatik prochází neustálým vývojem. Výrobci pneumatik vyvíjejí stále nová konstrukční řešení s cílem dosáhnout co nejlepších výsledků. Jde zejména o snahu snížení tlaku huštění pneumatik především kvůli pozitivnímu vlivu na výkonové vlastnosti traktoru a na jeho hospodárnost. Dalším důležitým záměrem, kvůli kterému dochází k neustálému vývoji, je snížení tlaku pneumatiky, kterým působí na půdu. Neustálé zhutňování půdy vede k nepříznivým následkům jako omezení vsakování vody do půdy a recirkulace živin v plodinách či zhoršení podmínek pro kořenový systém.

Hlavní důvodem, proč jdou výrobci směrem snížení tlaku vzduchu v pneumatikách je ten, že podhuštěná pneumatika má větší styčnou plochu s podložkou. Z toho plyne rozložení hmotnosti stroje či soupravy na větší ploše, čímž dochází ke snížení tlaku, jímž působí pneumatiky na podložku. Výsledkem není pouze nižší zhutnění půdy, ale také nižší prokluz pneumatik, který vede ke zvýšení tahového výkonu traktoru a zároveň ke snížení měrné tahové spotřeby.

Pneumatiky Michelin Xeobib a Axiobib

Výrobce Michelin má patentovanou technologii zvanou Ultraflex. Je založena na provozu při sníženém tlaku v pneumatice. Pneumatiky nesoucí označení Xeobib byly jedny z prvních opatřených touto technologií. Byla navržena pro traktory střední výkonové třídy, které mají výkon přibližně 200 koní. Její využití je univerzální, z čehož plyne, že se hodí jak na silnici, tak i na pole. Zvláštnost pneumatiky spočívá v tom, že maximální tlak, na který můžeme tuto pneumatiku nahustit, je pouhých 100 kPa.

Pro traktory vyšších výkonů jsou vyvinuty pneumatiky nesoucí označení AxioBib. Tyto pneumatiky využívají husticí tlak až 180 kPa. Jejich novější typ nese označení Axiobib2 a hlavním konstrukčním pokrokem je, že byly vyvinuty pro traktory o výkonu od 160 do 550 koní. Z faktu, že mohou být využívány i pro vyšší výkonové kategorie traktorů, plyne, že musela projít inovací veškerá konstrukce pneumatiky – nejen kostra, ale také samotný dezén. Podle průzkumu dokáží tyto pneumatiky oproti standardním typům zvýšit trakci mezi pneumatikou a podložkou až o 35 %. Hlavní dopadem tohoto výsledku je zvýšení styčné plochy, díky čemu se do záběru dostává větší část dezénu, což vede ke snížení prokluzu pneumatiky a nárůstu tahového výkonu traktoru.

Pneumatiky Mitas SFT (Super Flexion Tires)

Výrobce Mitas v roce 2019 představil novou řadu svých traktorových pneumatik označenou SFT. Je vyvinutá nejen pro traktory, ale také pro sklízecí mlátičky. Díky pružnější bočnici výrobce zaručuje vysokou nosnost pneumatiky, a to při nízkém tlaku huštění. Cílem je dosažení nižšího utužení půdy a zvýšení záběru pneumatik – i u těžké mechanizace. Plášť má maximální nosnost 12 750 kg při tlaku 280 kPa a rychlosti 10 km/h. Maximální rychlost s tímto pláštěm je 50 km/h.

Pneumatiky Continental Tractor70 a Tractor80

Pneumatiky Tractor70 a 80 se pyšní vysokou robustností a pružností. Inovace jako speciální provedení patního lana či použití nylonového materiálu při výrobě kostry vedou ke zlepšení jízdního pohodlí a vyšší schopnosti tlumení nerovností. Další pozitivní vlastností této pneumatiky jsou možnost snížení tlaku nahuštění (díky upravené patce) nebo vyšší záběr dosažený vetší šířkou samotné pneumatiky. Tyto konstrukční úpravy vedou k efektivnějšímu využití traktoru a k šetrnějšímu působení na podloží.

Pneumatika Continental Tractor70
Pneumatika Continental Tractor70

Centrální huštění pneumatik

Systém centrálního huštění pneumatik nám umožňuje měnit tlak v pneumatikách podle současné potřeby. Například v terénu či na poli se snažíme dosáhnout co nejlepších tahových vlastností traktorů a zároveň snížení intenzity utužení půdy. Toho docílíme redukcí husticího tlaku v pneumatikách, avšak pokud se má traktor pohybovat po silnici, je nutné tlak v pneumatikách opět navýšit, čímž dosáhneme snížené spotřeby paliva a zmírnění opotřebení dezénu. A právě o tyto úkony se stará systém centrálního huštění. Jeho ústřední součástí je zdroj stlačeného vzduchu, tedy kompresor či zásobník. Stlačený vzduch musí být vysokotlakým vedením přiveden až k ventilku příslušného kola. Jelikož se kola stále otáčí, tak je konstrukční řešení tohoto připojení o poznání složité. Nejčastější uspořádání spočívá v přívodu stlačeného vzduchu nábojem kola nebo z venkovní strany kola pomocí tlakového vedení.

Systém AirCell je schopen zvýšit tlak v pneumatice o 100 kPa přibližně za 30 s
Systém AirCell je schopen zvýšit tlak v pneumatice o 100 kPa přibližně za 30 s

Systém centrálního huštění pneumatik může být řízený, jako je tomu u systému CTIS+ Inside. Tento systém vyvinula společnost Trelleborg společně s firmou Dana. Nejen, že dochází k nahuštění pneumatik z pohodlí kabiny, ale systém zvaný Trelleborg Load Calculator (TLC) vypočítá doporučenou hodnotu tlaku pro dané provozní podmínky. Tím je obsluha jednoduše schopna dosáhnout zvýšení celkové výkonosti a hospodárnosti traktoru. Princip celého procesu je takový, že software z kabiny traktoru odešle provozní hodnoty do zařízení, kde proběhne zpracování v systému TLC. Řídící jednotka vyhodnotí doporučená data a dle potřeby ovládne systém centrálního huštění všech pneumatik. Připojení centrálního huštění z vnitřní strany ráfku zabraňuje jakémukoliv poškození vedení vzduchu.

Ke změně tlaku nahuštění pneumatiky nemusí dojít pouze pomocí kompresoru, který dodává stlačený vzduch až do pneumatiky. Konstrukce systému AirCell od společnosti Mitas je založena na zásobníku vysoce stlačeného vzduchu umístěného přímo uvnitř pneumatiky. Tlak stlačeného vzduchu v zásobníku je přibližně 800 kPa, díky tomu může být pomocí přepouštění vzduchu ze zásobníku regulován tlak samotné pneumatiky v rozmezí od 80 až do 180 kPa. Výhodou tohoto systému je jeho výhodné umístění, které zajišťuje rychlou změnu tlaku v pneumatice. Systém AirCell je schopen zvýšit tlak v pneumatice o 100 kPa přibližně za 30 s.

Autor: Josef Janák
Foto: Mitas, Continental, Michelin, Nokian