Opony rolnicze w praktyce – ciśnienie, zastosowanie i eksploatacja

O oponach rolniczych napisano już wiele, jednak element ten ulega ciągłym zmianom i modyfikacjom, co wymusza aktualizowanie wiedzy. Niemałe znaczenie ma też fakt, iż opony są jednym z najbardziej kosztownych elementów eksploatacyjnych.

Opony rolnicze – budowa i zastosowanie w gospodarstwie

Opony przeznaczone do ciągników, przyczep i maszyn rolniczych mają bardziej skomplikowaną konstrukcję niż typowe opony drogowe. Wynika to ze skrajnie odmiennych warunków użytkowania. Opony drogowe przeznaczone są do długotrwałej jazdy po twardych podłożach, natomiast opony rolnicze są eksploatowane zarówno na podłożach odkształcalnych, jak i utwardzonych. Ponadto w przypadku opon rolniczych występują dużo większe siły pionowe wynikające chociażby z ciężaru pojazdu czy maszyny, a także z oddziaływania sił zewnętrznych. To wszystko sprawia, że struktura tych opon oraz zastosowane materiały są bardziej zaawansowane niż w oponach samochodowych.

Budowa opony rolniczej – radialna czy diagonalna?

Jeśli mówimy o strukturze, to główna różnica dotyczy układu warstw nośnych, które odpowiadają za sztywność i wytrzymałość opony. W konstrukcji diagonalnej warstwy te się krzyżują, co zapewnia dużą sztywność, zaś w oponach radialnych warstwy ułożono są do siebie równolegle, co z kolei skutkuje elastycznością większą niż oponach diagonalnych. Przyjęło się, że opony diagonalne są tańsze i gorsze niż radialne, jednak nie jest to do końca prawdą – wyjaśnienie tej kwestii zawarte zostanie w dalszej części artykułu. Przy podejmowaniu decyzji o zakupie opon kluczowe znaczenie odgrywa oczywiście cena. Obecnie producenci opon rolniczych oferują trzy klasy opon: ekonomiczną, średnią oraz premium. Wybór wariantu cenowego będzie miał wpływ nie tylko na żywotność samej opony, ale również na jej właściwości, takie jak chociażby osiąganie maksymalnej siły przyczepności czy wielkość oporów toczenia.

Opony rolnicze w pracy polowej – trakcja i ugniatanie gleby

Przy pracach polowych opona na ogół pracuje na podłożu o małej zwięzłości, co przekłada się na tendencję do zagłębiania w podłoże. To właśnie z tego powodu opony rolnicze mają bieżnik w postaci wysokich klocków ustawionych pod kątem. Klocki bieżnika mogą się bowiem zagłębiać w podłoże i przenosić siłę trakcyjną, zaś skośne ich ustawienie sprzyja oczyszczaniu opony z cząstek gleby. Jednak to nie sam bieżnik odpowiada za sprawne poruszanie się ciągnika czy maszyny po polu.

Kluczem jest tu sztywność opony. I tu powracamy do dwóch głównych odmian konstrukcyjnych. Opony diagonalne z racji większej sztywności gorzej dopasowują się do podłoża, przez co ich trakcja będzie gorsza, a tendencja do ugniatania będzie większa. W przypadku opon radialnych uzyskujemy większą elastyczność. Bieżnik takich opon w dużo większym stopniu przylega do podłoża glebowego, co ogranicza poślizg kół i ugniatanie gleby. Dlatego właśnie opony radialne są dziś standardem w ciągnikach, chociaż ich cena jest wyższa. Jednak opony diagonalne, oprócz niższej ceny, mają jedną istotną zaletę – większą odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Jak dobrać obciążenie i jakie ciśnienie w oponie rolniczej?

Prawidłowa eksploatacja opon w warunkach polowych polega przede wszystkim na świadomym doborze obciążenia pionowego (balastu) oraz ciśnienia napompowania. Parametry te są ściśle określone przez producenta.

Jeśli chodzi o obciążenie pionowe, to wpływa ono na wielkość sił działających na oponę, a zatem ma wpływ chociażby na „pracę” ścian bocznych opony. Przeciążanie opon będzie na pewno wpływać na możliwość przedwczesnego ich zużycia. Producent podaje maksymalne wartości obciążeń pionowych w postaci indeksów nośności.

Natomiast ciśnienie pompowania to parametr, który w ostatnich latach stał się bardzo modny chociażby za sprawą systemów centralnego pompowania. Współcześnie panuje tendencja obniżania ciśnienia przy pracach polowych, bowiem to zapewnia większą powierzchnię przylegania opony, umożliwiając uzyskanie maksymalnej trakcji przy minimalnym ugniataniu gleby. To właśnie z tego powodu coraz popularniejsze stają się opony o oznaczeniach IF oraz VHF, które są przystosowane do ciągłej pracy przy niskim ciśnieniu.

Zmiany ciśnienia powinny jednak być zgodne z zaleceniami producenta. Jazda na zbyt niskim ciśnieniu na oponach do tego nieprzystosowanych będzie po prostu prowadzić do ich przedwczesnego zużycia, zwłaszcza w bocznych częściach. Z kolei przepompowywanie opon eksploatowanych na glebie będzie prowadzić do zmniejszenia ich elastyczności, redukcji powierzchni kontaktu z glebą, a w rezultacie do pogorszenia przyczepności, zwiększenia poślizgu oraz większego zużycia paliwa.

Dlaczego opony rolnicze szybciej się zużywają?

W ciągnikach o dużych mocach dodatkowym problemem stają się zjawiska towarzyszące przenoszeniu największych obciążeń. Zjawiska te mogą, niestety, przyczynić się do szybszego zużywania ogumienia.

Pierwszym z nich jest odkształcanie ścian bocznych podczas przenoszenia dużego momentu obrotowego. Newralgiczny punkt umieszczony jest wówczas z przodu względem miejsca styku opony z podłożem. W punkcie tym dochodzi do tzw. spiętrzenia naprężeń, działają tam bowiem jednocześnie siły wynikające z ciężaru oraz z przyłożonego momentu obrotowego.

Drugim z niekorzystnych zjawisk jest charakterystyczne podskakiwanie ciągnika zwane z angielskiego power hop. Ze zjawiskiem tym mamy do czynienia głównie w przypadku ciężkich ciągników o dużych mocach, z napędem na obie osie. Polega ono na wprawieniu całego ciągnika w pionowe drgania na skutek przenoszenia dużych sił i chwilowego uginania bocznych ścian opon. Jednym z niekorzystnych skutków występowania tych drgań będzie nadmierne dynamiczne obciążanie opon (chwilowe obciążenia są znacznie wyższe niż wartości dopuszczalne), co może skutkować ich szybszym zużyciem, a w skrajnych przypadkach nawet nagłym uszkodzeniem.

W warunkach polowych niemałe znaczenie dla tempa zużycia opon będzie też miał rodzaj gleby, na jakiej będą eksploatowane opony. Jeśli większość pól, po których jeździmy, stanowiona jest przez gleby kamieniste, to oczywiście większe będzie ryzyko szybszego zużycia bieżnika, a nawet uszkodzeń mechanicznych opony. W takim przypadku korzystniejszy będzie zakup opon o specjalnej wzmocnionej konstrukcji. Niekoniecznie muszą to być opony diagonalne. Na rynku dostępny jest szereg opon radialnych wzmocnionych, które oferują większą wytrzymałość mechaniczną przy zachowaniu dużej elastyczności i powierzchni przylegania do podłoża.

Opony rolnicze w transporcie – eksploatacja na drodze

Współczesne ciągniki są bardzo często wykorzystywane do prac transportowych po drogach utwardzonych. To stawia nowe wymagania dla producentów opon. Typowe opony rolnicze są projektowane głównie z myślą o użytkowaniu na glebie i uzyskiwaniu tam maksymalnej przyczepności. Jednocześnie gleba nie sprzyja szybkiemu zużyciu opon na skutek ścierania. Na powierzchniach o małej odkształcalności (asfalt, beton, kostka) opona będzie ulegała szybszemu zużyciu na skutek tarcia. Ponadto jazda po drogach publicznych na ogół odbywa się z dużo większymi prędkościami niż na polu, co sprzyja bardziej intensywnej pracy boków opony na skutek działania sił wynikających z ciężaru.Systematycznie uginane ściany boczne będą zatem narażone na szybsze zużycie.

Oczywiście, trudno sobie wyobrazić sytuację, kiedy musielibyśmy ograniczyć liczbę przejazdów po drodze utwardzonej, jednak przestrzegając kilku podstawowych zasad, przedłużymy żywotność opon. Po pierwsze, podobnie jak w przypadku prac polowych, należy zwrócić uwagę na dopuszczalne obciążenie pionowe przenoszone przez oponę. Przekraczanie dopuszczalnego ciężaru z pewnością skróci żywotność opony. Producenci opon podają dopuszczalne obciążenie, wiążąc je jednocześnie z dopuszczalną maksymalną prędkością, co ma szczególne znaczenie podczas jazdy po drogach publicznych.

Obie wartości znajdziemy w indeksie nośności i prędkości, np. „144 A8” oznacza kolejno:

• 144 – maksymalna nośność 2800 kg,
• A8 – maksymalna prędkość 40 km/h – jest to prędkość, przy której opona jest w stanie przenosić obciążenie określone wcześniej indeksem nośności.

Jakie ciśnienie w oponie na drodze i w polu?

Przy eksploatacji opon na drogach utwardzonych kluczowe znaczenie będzie miało też ciśnienie pompowania. Czasy, gdy jeżdżono na jednym (zazwyczaj za wysokim) ciśnieniu na polu i drodze, już praktycznie minęły. Jak już wspomniano, podczas prac polowych ciśnienie powinno się obniżać, jednak na drogach utwardzonych zbyt niskie ciśnienie będzie powodowało zwiększenie oporu przetaczania (a zatem zwiększone zużycie paliwa), a na dłuższą metę – szybsze zużywanie opon na skutek bardziej intensywnego uginania ścian bocznych i większego nagrzewania się opon. Z kolei zbyt duże ciśnienie napompowania będzie skutkowało wybrzuszeniem opony w czołowej części bieżnika, co spowoduje szybsze ścieranie bieżnika w tej części.

Dzisiejsze ciągniki są w stanie osiągać duże prędkości w transporcie, co też ma wpływ na charakter zużycia opon. Jazda z dużą prędkością powoduje większe ryzyko poślizgów, zwłaszcza podczas pokonywania łuków (tzw. znoszenie boczne). Rzecz jasna, wpływa to na bezpieczeństwo jazdy, ale jednocześnie powoduje, oczywiście, szybsze zużywanie opon na skutek zwiększonego ścierania. Podobna sytuacja ma miejsce podczas zbyt gwałtownego ruszania bądź hamowania.

Geometria i napęd a zużycie opon rolniczych

Podobnie jak to ma miejsce w przypadku pojazdów samochodowych, niemałe znaczenie dla zużycia opon ma poprawność ustawienia geometrii kół. Przede wszystkim dotyczy to osi przedniej. Producent w instrukcji serwisowej podaje wymagane ustawienia zbieżności kół przednich, a także kąta pochylenia kół. Oba te parametry mają niebagatelny wpływ na szybkość zużywania się opon. Zbyt duża lub zbyt mała zbieżność będzie skutkowała nierównomiernym zużyciem bieżnika. W niektórych przypadkach będzie to odczuwalne w trakcie prowadzenia ciągnika (ściąganie ciągnika na bok po puszczeniu kierownicy, zbyt duża hałaśliwość).

W przypadku ciągników z napędzaną przednią osią dodatkowe ryzyko nadmiernego zużywania przednich opon wiąże się z faktem korzystania z przedniego napędu. We współczesnych ciągnikach załączanie i odłączanie napędu przodu odbywa się automatycznie, jednak w starszych konstrukcjach z mechanicznym załączaniem napędu przedniej osi długotrwała jazda na asfalcie przy załączonym przednim napędzie mogła skutkować szybkim zużyciem przednich opon. Działo się tak dlatego, iż przełożenia między silnikiem a przednią i tylną osią niekoniecznie były dokładnie takie same. Jeśli dodamy do tego różnice w promieniach tocznych przednich i tylnych kół (plus wpływ ciśnienia napompowania), to otrzymamy sytuację, w której przednie koła osiągają inne prędkości obwodowe niż tylne, a to prowadzi do poślizgu i szybszego ścierania bieżnika.

Kiedy wymienić opony rolnicze i jak rozpoznać uszkodzenia?

Bez względu na to, jakiej klasy opony ma zamontowane nasz ciągnik, może dojść do sytuacji nagłego uszkodzenia opony. Jednym z przykładów uszkodzeń doraźnych jest przebicie opony przez ostry element. Jest to uszkodzenie punktowe, z którym warsztaty wulkanizacyjne w wielu przypadkach będą w stanie sobie poradzić. Gorsza sytuacja będzie miała miejsce wtedy, gdy bieżnik lub boczna powierzchnia ulegnie przecięciu, wówczas naprawa nie zawsze będzie możliwa.

Należy również nadmienić, że uszkodzenia mechaniczne nie zawsze ujawniają się w postaci utraty ciśnienia. Niekiedy na bocznych powierzchniach opon dochodzi do miejscowego osłabienia materiału lub uszkodzenia struktury wewnętrznej. Objawiać się to będzie charakterystycznymi wybrzuszeniami. Takie uszkodzenia należy diagnozować jak najszybciej, ponieważ mogą one prowadzić nawet do rozerwania opony.

Jeśli chodzi o określanie maksymalnego zużycia opon rolniczych, to można je rozpatrywać w dwóch kwestiach i co ciekawe żadna z nich nie dotyczy przepisów prawnych (w Polsce praktycznie nie ma prawnie określonej minimalnej wysokości bieżnika opon ciągnika rolniczego). Pierwszy aspekt związany jest z wytrzymałością mechaniczną opony. Guma, która przepracowała już kilka tysięcy godzin, z pewnością nie będzie zachowywała pożądanych właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość czy elastyczność. Eksploatując stare opony, narażamy się zatem na nagłe uszkodzenie opony, które eliminuje maszynę z eksploatacji i wymaga naprawy.

Drugi aspekt jest związany z trakcją. Opona o nadmiernie zużytym bieżniku dużo gorzej zagłębia się w glebę i nie tworzy już sprawnej „przekładni” glebowej. Większość producentów jako graniczne wartości zużycia bieżnika podaje zakres 65–75%. Po przekroczeniu górnego zakresu opona jest już bardzo podatna na poślizg, co oczywiście wiąże się z obniżeniem wydajności prac, zwiększeniem zużycia paliwa i negatywnym oddziaływaniem na glebę. Jeśli ciągnik pracuje w transporcie, to górna granica zużycia może być podniesiona nawet do 80%, ponieważ na drodze utwardzonej siła trakcyjna jest przenoszona poprzez tarcie, a do tego nie potrzeba wysokiego bieżnika. Nie możemy jednak zapominać o wspominanej wcześniej kwestii zmian właściwości gumy.