Co znajdziesz w artykule?
Hamulce w ciągniku są jednymi z najważniejszych podzespołów w pojazdach, ponieważ wpływają wprost na bezpieczeństwo jazdy. Rozwój konstrukcji ciągników rolniczych nie ominął również modyfikacji w układach hamulcowych. Przyjrzyjmy się wybranym rozwiązaniom nowoczesnych hamulców w ciągnikach.
Jak działają hamulce w ciągniku?
Najważniejszym wymogiem stawianym hamulcom w ciągniku jest umożliwienie zmniejszenia prędkości jazdy lub całkowitego zatrzymania pojazdu. To właśnie ta funkcja jest realizowana poprzez tzw. zasadnicze hamulce w ciągniku, potocznie nazywane hamulcami nożnymi.
Inna ważna funkcja hamulców to unieruchomienie pojazdu podczas postoju (zabezpieczenie przed samoczynnym przetoczeniem). To zadanie jest realizowane przez hamulec postojowy, niekiedy nazywany również hamulcem parkingowym, a potocznie nazywany hamulcem ręcznym.
W wielu przypadkach hamulec postojowy pełni jednocześnie rolę hamulca awaryjnego w przypadku uszkodzenia hamulca zasadniczego
Zmiany konstrukcyjne hamulców w ciągniku
Obserwując rozwój konstrukcji ciągników w ostatnich 20–30 latach, można stwierdzić, że układy hamulcowe uległy znacznym modyfikacjom. Przede wszystkim jest to spowodowane ogólną tendencją panującą w rolnictwie, polegającą na dążeniu do maksymalnej wydajności zarówno przy pracach polowych, jak i transportowych.
Współczesne ciągniki są dużo cięższe i szybsze niż ich odpowiedniki sprzed trzech czy czterech dekad, a to z kolei wymaga bardzo wydajnych systemów hamulcowych w ciągnikach. Wraz ze wzrostem ciężaru ciągników wzrosły również gabaryty, masa i ładowność przyczep – to również sprawiło, że tak ciągniki, jak i przyczepy wymagają bardzo wydajnych i szybko działających układów hamulcowych.
Rodzaje hamulców ciągnikowych
Jeśli chodzi o hamulce w ciągnikach, to główne modyfikacje dotyczą zarówno samego mechanizmu hamulcowego, jak i sterowania hamulcem. W starszych konstrukcjach ciągników popularnym mechanizmem hamulcowym był układ szczękowo-bębnowy, jednak miał on pewne wady, takie jak utrudnione odprowadzanie ciepła powstającego w trakcie tarcia, utrudnione usuwanie produktów zużycia (pyłu z okładzin), utrudniona regulacja czy też wrażliwość na zaolejenie. Wady te sprawiły, że hamulce szczękowo-bębnowe zostały zastąpione hamulcami tarczowymi. Te z kolei można podzielić na dwie zasadnicze odmiany:
Hamulce tarczowe mokre
Proces hamowania w hamulcach tarczowych mokrych realizowany jest przez dociskanie do siebie tarcz zamontowanych we wspólnej obudowie wypełnionej olejem. W najprostszej postaci jedna z tarcz jest połączona kształtowo z elementem obrotowym (np. półosią), zaś druga jest połączona z nieruchomym elementem obudowy. W ten sposób wzajemne tarcie dociśniętych tarcz powoduje proces hamowania ciągnika. We współczesnych ciągnikach ten układ hamulcowy jest bardzo popularny i najczęściej występuje w wersji wielotarczowej. Zaletami hamulców tarczowych mokrych jest możliwość uzyskania dużych sił hamujących, brak konieczności okresowej regulacji oraz dobre odprowadzanie ciepła (przez olej).
Hamulce tarczowe suche
Ta odmiana konstrukcyjna została niejako zaadaptowana z pojazdów drogowych. W przypadku hamulców tarczowych suchych tarcza hamulcowa jest osadzona na piaście koła, natomiast jej hamowanie odbywa się poprzez dociśnięcie wkładek hamulcowych, zwanych potocznie klockami. Klocki osadzone są w zacisku hamulcowym, a ich docisk jest realizowany hydrauliczne poprzez wygenerowanie ciśnienia na tłoczki hamulcowe. Hamulce tarczowe suche w ciągnikach są mniej popularne od odmiany mokrej, ale pojawiają się np. w ciągnikach JCB Fastrac czy Deutz Fahr (model 9TTV).
Uruchamianie hamulców w ciągniku
Odrębną kwestią jest sposób uruchamiania hamulców. W starszych, najprostszych układach hamulcowych ciągników stosowano mechaniczne uruchamianie hamulców, w którym siła z pedału hamulca była przenoszona za pośrednictwem cięgien i dźwigni na element rozpierający szczęki lub dociskający tarcze. Ten sposób wymagał dużej siły nacisku na pedał. To właśnie z tego względu mechaniczne uruchamianie hamulców, zostało zastąpione przez inne sposoby.
Dziś najpopularniejszym rozwiązaniem w ciągniku, jest hydrauliczne uruchamianie hamulców. W systemie tym siła nacisku na pedał jest przenoszona na elementy układu hydraulicznego. Bardzo często hydrauliczne uruchamianie hamulców jest dodatkowo wyposażone we wspomaganie, którego zadaniem jest dodatkowe zwiększenie siły uruchamiania hamulców w ciągniku. Źródłem wspomagania może być np. ciśnienie z hydrauliki ciągnika.
Współczesne układy hamulcowe w ciągnikach
Jednym z głównych wyzwań konstrukcyjnych stawianych hamulcom w ciągnikach jest zapewnienie dużej siły hamowania przy możliwie niewielkim nacisku na pedał hamulca w ciągniku. W traktorach Deutz Fahr 9TTV oferowany jest układ PowerBrake, w którym cel ten osiągnięto dzięki zastosowaniu hydraulicznego układu wspomagania hamulców. Ponadto w tym modelu zastosowano układ rozdzielający siłę hamowania w ciągniku proporcjonalnie na przednią i tylną oś, a podczas hamowania osi przedniej automatycznie załączany jest jej napęd, co pozwala na dalsze zwiększenie skuteczności hamowania.
Hamulce w ciągniku wspomagane elektroniką
Obecnie w ciągnikach hamowanie jest osiąganie dzięki rozbudowanym systemom, w których do pomocy zaprzęgnięto oczywiście układy elektroniczne. Należy również pamiętać o odpowiednim sterowaniu hamulcami przyczep lub maszyn przyczepianych wyposażonych we własny układ hamulcowy. Pewne problemy mogą bowiem pojawić się przy jeździe zestawem, zwłaszcza z dużą prędkością (np. jazda transportowa). W tym przypadku istnieje ryzyko, że ciągnięta przyczepa lub zestaw przyczep spowoduje pchanie ciągnika i utratę stateczności oraz kierowalności.
W ciągnikach Claas Arion 500/600 CMatic dostępny jest system, który wykrywa pchanie ciągnika przez przyczepę (za pomocą czujników w przekładni napędowej). Na tej podstawie do kontrolera przekładni wysyłane są impulsy sterujące. W pierwszej fazie dochodzi do redukcji przełożenia i obrotów silnika, zaś w drugiej dopiero jest uruchamiany hamulec przyczepy. Traktorzysta w trakcie jazdy może dodatkowo wzmacniać efekt hamowania, używając joysticka lub dźwignię wielofunkcyjną.
Bardzo podobne działanie ma również system montowany w traktorach New Holland. Przykładowo w modelu T7 LWB z przekładnią AutoCommand dostępny jest tzw. system hamowania inteligentnego (ITBS). Odpowiednio steruje on pracą przekładni i silnika tak, aby uniknąć pchania ciągnika przez przyczepę. Ponadto w modelu tym producent opcjonalnie oferuje układ ABS SuperSteer, który oprócz zapobiegania blokowaniu kół pozwala na polepszenie zwrotności ciągnika (poprzez przyhamowanie tych kół, które toczą się po wewnętrznym łuku zakrętu).
System o podobnym działaniu jest również stosowany w ciągnikach z gąsienicowym układem jezdnym. Przykładowo w ciągniku Case IH Magnum AFS Connect, który na osi tylnej ma zamontowane gąsienice, a na przedniej klasyczny układ kołowy, producent zastosował system automatycznego uruchamiania hamulców podczas jazdy na uwrociach w celu zmniejszenia promienia skrętu
Hamulec przedniej osi w ciągniku
W wielu współczesnych ciągnikach rolniczych mamy do czynienia z typowym układem konstrukcyjnym, w którym koła tylne są napędzane stale, zaś koła przednie mają możliwość załączenia napędu. W takim przypadku oś przednia musi być wyposażona w układ hamulcowy. W starszych konstrukcjach hamulec przedniej osi był montowany przy elementach układu napędowego, natomiast obecnie panuje tendencja do montowania hamulców bezpośrednio przy kołach przedniej osi.
W ciągnikach John Deere serii 7R i 8R przednia oś jest wyposażona w hamulce tarczowe mokre (w kąpieli olejowej). Z kolei w traktorach JCB Fastrac na przedniej osi są montowane hamulce tarczowe suche. W przypadku hamulców osi przedniej w ciągnikach przystosowanych do jazdy z dużymi prędkościami bardzo przydatne może się okazać zastosowanie systemu ABS, który zapobiega blokowaniu kół podczas hamowania i tym samym zapewnia kierowalność.
Czy zawsze warto używać hamulców zasadniczych w ciągniku?
Hamowanie ciągnika może być realizowane na kilka sposobów w zależności od sytuacji panującej na drodze. Nie zawsze istnieje potrzeba używania hamulców zasadniczych. Przy niewielkim zmniejszeniu prędkości nie jest konieczne uruchamianie hamulców, gdyż niepotrzebnie powoduje to ich zużycie i nagrzewanie, a zatem stratę energii.
Korzystniejsze jest wówczas właściwe operowanie obrotami silnika oraz przełożeniem w skrzyni biegów. W ten sposób można osiągnąć korzystny efekt hamowania silnikiem. Umożliwi to płynne, niewielkie zmniejszenie prędkości, nie powodując grzania się hamulców. Wiele współczesnych ciągników jest również wyposażonych w hamulec silnika, zwany też hamulcem wydechowym, który zdławiając przepływ spalin z silnika, zwiększa opór mechaniczny, co w trakcie hamowania silnikiem pozwala na zwiększenie skuteczności hamowania. Hamulec wydechowy oferowany jest np. w ciągnikach New Holland T7, Case IH Magnum (jako opcja) czy Fendt 1000 Vario.
A co z hamulcem postojowym w ciągniku?
Modyfikacje układów hamulcowych nie ominęły również tzw. hamulca ręcznego w ciągniku. Na ogół hamulce te w ciągniku, uruchamiane są układami elektroniczno-hydraulicznymi (np. Valtra S4) lub elektroniczno-pneumatycznymi (np. Fendt 900 Vario, 1000 Vario). Coraz popularniejsze staje się montowanie systemów automatycznego hamulca postojowego w ciągniku. Działanie takiego systemu polega na automatycznym zablokowaniu kół, np. w sytuacji, gdy traktorzysta opuści kabinę ciągnika. Taki system jest oferowany chociażby w ciągnikach Deutz Fahr pod nazwą EPB.
W systemie tym hamulec postojowy w ciągniku można aktywować ręcznie przyciskiem lub automatycznie (poprzez opuszczenie fotela operatora). System ten zwalnia hamulec postojowy w ciągniku wtedy, gdy zostanie wybrane przełożenie oraz kierunek jazdy. W ciągnikach Claas Axion 800 automatyczne uruchamianie hamulca postojowego realizowane jest dzięki systemowi Park Lock – koła zostaną zahamowane, gdy system wykryje brak manipulowania pedałem gazu lub dźwignią CMotion lub w sytuacji, gdy operator opuści fotel. W niektórych rozwiązaniach hamulec postojowy w ciągniku wyposażony jest w funkcję ułatwiającą ruszanie pod górkę, np. system Hill Hold w ciągniku Valtra G5.
Autor: Dr inż. Marek Brennensthul
