VL ieci) PPA 1 03400 VIHTI (90)224 6211 VALTION MAATALOUSTEKNOLOGIAN TUTKIMUSLAITOS STATE RESEARCH INSTITUTE OF ENGINEERING IN AGRICULTURE AND FORESTRY JUKKA MÄKELÄ - HANNU LAUROLA LEIKKUUPUIMURIN KULKUKYKY VAIKEISSA OLOSUHTEISSA COMBINE HARVESTER MOBILITY IN MUDDY CONDMONS TUTKIMUS SELOSTUS 58 VIHTI 1990 ISSN 0782-0054 JUKKA MÄKELÄ - HANNU LAUROLA LEIKKUUPUIMURIN KULKUKYKY VAIKEISSA OLOSUHTEISSA COMBINE HARVESTER MOBILITY IN MUDDY CONDMONS TUTKIMUS SELO STUS 58 VIHTI 1990 Julkaisija VAIDLA KUVAILULEHTI Julkaisun päivämäärä 4.4.1990 Tekijät (tolmielimestä: toindelimen nimi, puheenjohtaja, sihteeri) Jukka Mäkelä Hannu Laurola Julkaisun laji TUtkimusselostus TM~Mantaja VAKOLA Toimielimen asettamispym Julkaisun nimi (myös ruotsinkielinen) Leikkuupuimurin kulkukyky vaikeissa puintioloissa Julkaisun osat Tilvistelmä Vaikeissa puintioloissa lendampubrnurin =istumisen perusedellytys. Tavoitteena hyvä kulkukyky on on renkaan kosketuspinnan on alhainen. maan muodonmuutoksista ei siirry tarpeettoman joustoa, joka suurentaa kantava pohjamaa, jalka pintamaan. Tällaisella pehmeän pintamaan kohtuullisen suuri renkaiden uppouma pysyisi esiintyy ns. puskuvastusta, suomailla pdntapaine tällöin parantaa tulee olla rakenteen mahdollisimman jos takapyörät kulkevat on lievää haittaa. asentamalla leveälle pyörät, jatka ovat kulkukykyä voidaan sadcmkorjuun kohtuul- Jos rengas aiheutuva leveältä linen leveys ja suuri kuitenkin uppoaa pehmeällä kulk~uksen osa pituus, jolloin pdntapaine pellolla, niin jää pieneksi, koska maata ilmanpaine lisää renkaiden renkaan puhdistuvuutta. pintakerroksen alla on suurempi kuin pehmeän alueelta. Alhainen tuspinta-alaa ja parantaa Savimailla pehmeän lujuus on selvästi liikkuminen edellyttää pohjamaahan. Renkaiden tävät pdntapainetta lisena. Liian leveitä suurentaa kulkuvastusta koske- leikkaus- alustalla läpi kovaan leveys pienen- kohtuul- joka ratkaisee myös levike- mahdollisim- kevyt. etupyöri- Leikkuupuimu- taka-akselil- ripakuvioiset. parantaa huo- renkaan tunkeutumista suuri halkaisija ja riittävästi, jotta renkaita käytettäessä jyrkästi. Upattavilla Puimurin kulkua voidaan puimurin kulkukyvyn. pyörien tai leveiden man edessä vetävillä renkaiden avulla. Painopisteen pyörillä ja puimurin on hyödyllistä, suamailla tästä Kovapohjaisilla savimailla en polante~a. Upattavilla rin kulkukykyä voidaan le halkaisijaltaan Taka-akseliltaan painavan mattavasti hydrostaattisen parantaa selvimmin mahdollisimman suuret leikkuupuimurin takavedon avulla. Avalnsanat (aslasanat) Iikkuupu_imurit, kulkukyky, renkaat Muut tiedot Saatavissa Valtimmaatalausteknalogian tutkimuslaitokselta (VAKOLA) puh. (90) 224 6211, telekopio (90) 224 6210 Sarjan nimi ja numero Vakolan tutkimusselostus n:o 58 ISSN 0782-0054 ISBN Kokonaissivu määrä 86 Kieli Suomi,tiiv.engl,ruotsi Hinta 25 mk Luottamuksellisuus Jakaja Kustantaja Komitealomake 9 ESISANAT Leikkuupuimurin kulkukyky vaikeissa puintioloissa -tutkimus on osa laajempaa Maatilatalouden kehittämisrahaston rahoitta- maa ja Työtehoseuran tekemää Käytännön puintityön kehittämi- nen -tutkimusta. Tutkimustuloksia on jo aikaisemmin julkaistu Työtehoseuran ja VAKOLAn julkaisusarjoissa. Kiitän ylitarkastaja Jaakko Kiviniemeä ja prof. Aarne Pehkos- ta useista hyödyllisistä neuvoista ja kommenteista sekä dipl.ins. Jukka Ahokasta saamistani neuvoista ja korvaamatto- masta avusta koelaitteiston rakentamisessa sekä mittausohjel- mien ohjelmoinnista. Lisäksi haluan kiittää Rosenlew Oy:tä koepuimurin lainaa- misesta ja Partek Oy/Sisu Hydraulicsiä hydrostaattisesta takavoimansiirrosta, Kesko Oy:tä, Nokia Oy:tä, Rengas Steiner Oy:tä ja Suomen Michelin Oy:tä koerenkaiden lainaamisesta. Jukka Mäkelä YDIN Vaikeissa puintioloissa leikkuupuimurin hyvä kulkukyky on sadonkorjuun onnistumisen perusedellytys. Kulkukyky määräytyy kulkuolosuhteiden, leikkuupuimurin rakenteen ja rengasvarus- tusten mukaan. Upottavilla suomailla pintapaine ratkaisee puimurin kulku- kyvyn. Puimurin painopisteen tulee olla mahdollisimman edessä vetävillä pyörillä ja rakenteen mahdollisimman kevyt. Renkai- den suuri halkaisija ja kohtuullisen suuri leveys pienentävät pintapainetta riittävästi, jotta renkaiden uppouma pysyisi kohtuullisena. Liian leveitä renkaita käytettäessä esiintyy ns. puskuvastusta, joka suurentaa kulkuvastuskerrointa jyr- kästi. Savimailla pehmeän pintakerroksen alla on kantava pohjamaa, jonka leikkauslujuus on selvästi suurempi kuin pehmeän pinta- maan. Tällaisella alustalla liikkuminen edellyttää renkaan tunkeutumista pehmeän pintamaan läpi kovaan pohjamaahan. Savimailla leikkuupuimurin massa ei haittaa liikkumista niin selvästi kuin turvemailla. Painava kone vaurioittaa kuitenkin aina maan rakennetta. Alhainen ilmanpaine lisää renkaiden joustoa, joka pienentää kulkuvastusta ja parantaa renkaan puhdistuvuutta. Vyörenkaan kosketuspinta on muodoltaan pidempi ja kapeampi kuin vastaa- van ristikudosrenkaan kosketuspinta. Vyörenkaan kosketuspin- nan muoto on kulkuvastuksen kannalta edullisempi kuin risti- kudosrenkaan kosketuspinnan muoto. Kovapohjaisilla savimailla on hyödyllistä, jos takapyörät kulkevat etupyörien polanteessa. Upottavilla turvemailla tästä on lievää haittaa. Leikkuupuimurin kulkukykyä voidaan parantaa selvimmin asentamalla leveälle taka-akselille hal- kaisijaltaan mahdollisimman suuret pyörät, jotka ovat ripaku- vioiset. Painavan leikkuupuimurin kulkukykyä voidaan parantaa huomattavasti hydrostaattisen takavedon avulla. Takaveto on tarpeellinen kuitenkin vain eräissä erikoistapauksissa, sillä olosuhteisiin sopivat eturenkaat ja taka-akseliston parannuk- set varmentavat puimurin kulkua usein riittävästi. SUMMARY As far as successful harvesting is concerned, good mobility of the combine harvester is one of the most important things. The mobility is based on the harvesting conditions, the construction of the combine and the tire properties. In soft peat soil the ground pressure of the tires is the most dominating factor of mobility. The total weight of the combine and the rear axle load in comparision with the front axle load should be low. Large diameter and relatively wide tires decrease ground pressure enough in order to reduce sinkage of the wheels. When using too wide tires there is a possibility of bulldozing effect. Bulldozing effect can increase motion resistance radi- cally. On clay fields there is a firm soil layer with high shear strength under the soft top soil. The mobility on this kind of soil structure depends on the penetration through the soft top soil to the firm bottom layer. On clay fields the weight of the combi- ne does not affect the mobility as strongly as it does on peat soil. A heavy vehicle does always damage soil structure, though. Low inflation pressure increases the flexibility of the tires which decreases motion resistance and improves the cleaning ability of the tires. The contact area of radial tires is longer and narrower in comparison with cross-ply tires. The oblong shape of the contact area is advantageous as far as the motion resis- tance is concerned. On clay soils it is beneficial for the rear wheels to follow strictly the wheel tracks of the front wheels. On peat soil this is slightly disadvantageous. The most obvious improvements of the mobility can be made by installing large diameter V-tread tires to the rear axle. Hydrostatic rear wheel drive can offer a significant improvement in mobility in the case of heavy combi- ne. Rear wheel drive is, however, necessary only in certain conditions, because the most significant improvements can be made by using suitable tires and equal track width of the front and rear axle. SANMANFATTNING SKÖRDETRÖSKANS RÖRELSEFÖRMAGA I SVÄRA SKÖRDEFÖRHÄLLANDEN I svåra förhållanden med mjuk mark är god framdrivningsförmå- ga hos skördetröskan grundförutsättningen för att få skörden bärgad. Framdrivningsförmågan bestäms av markförhållandena, tröskans konstruktion och däckutrustningen. På mjuka torvjordar avgör däckens marktryck skördetröskans framdrivningsförmåga. Tröskans tyngdpunkt bör vara så långt fram nära drivhjulen som möjligt och dess totalvikt så liten som möjligt. Stor diameter och relativt stor bredd på däcken minskar marktrycket tillräckligt för att däckens nedsjunkning skall hållas rimlig. Alltför breda däck åter ökar rullnings- motståndet radikalt genom att det anhopas en jordvall framför däcken. På lerjordar finns det under ett uppblött ytskikt ett bärande bottenskikt, vars skjuvhållfasthet är klart större än det mjuka ytskiktets. På ett sådant underlag förutsätter god framdrivning att däcket tränger igenom ytskiktet till det hårda bottenskiktet. På lerjordar är tröskans massa inte lika tydligt till förfång för framdrivningsförmågan som på torv- jordar. En tung maskin skadar dock alltid jordstrukturen. Lågt lufttryck i däcken ökar deras flexibilitet, vilket minskar rullmotståndet och gör att jord inte fastnar lika lätt på dem. Radialdäcks kontaktyta mot marken är längre och smalare än motsvarande diagonaldäcks. Kontaktytans form är med tanke på rullmotståndet bättre på radialdäck än på diagonaldäck. På lerjordar med bärande bottenskikt är det fördelaktigt, om bakhjulen går i framhjulens spår. På mjuka torvjordar är detta däremot aningen menligt. Tröskans framdrivningsförmåga kan bäst förbättras genom att montera bakhjul med V-ribbmöns- ter och så stor diameter som möjligt, och så att de går i framhjulens spår. En tung tröskas framdrivningsförmåga kan förbättras märkbart med hydrostatisk bakhjulsdrift. Bakhjuls- drift är dock nödvändig bara i vissa specialfall, ty lämpliga däck och lika spårvidd fram och bak förbättrar ofta tröskans framdrivningsförmåga tillräckligt. S I SÄLLY S ESISANAT YDIN SUMMARY SAMMANFATTNING Johdanto 1 Käsitteet 2 Fyöräajcneuvon kulkukykyyn vaikuttavat tekijät 3 3.1. Olosuhteiden vaikutus kulkukykyyn 3 3.2. Kehävoima ja siihen vaikuttavat tekijät 4 3.3. Fyöräajoneuvon kulkua vastustavat voimat 5 3.4. Kulkuvastuksen ennustemallit 7 3.5. leikkuupuimurin renkaiden vaikutus kulkukykyyn 9 3.5.1. Renkaiden leveyden ja halkaisijan vaikutus kulkukykyyn 9 3.5.2. Renkaan ilmanpaineen vaikutus kulkukykyyn 11 3.5.3. Renkaan jouston vaikutus kulkukykyyn 12 3.5.4. Renkaan aiheuttama pdntapaine ja sen vaikutuskilklikykyyn 13 3.6. Takapyörien raideleveyden vaikutus kulkukykyyn 15 3.7. Hydrostaattisen takavedon vaikutus kulkukykyyn 15 3.8. Yhteenveto kirjallisuusosasta 17 Tutkimuksen kokeellinen osa 18 4.1. Tutkimusmenetelmät 18 4.2. Koelaitteisto 19 4.2.1. Mittaustekniikka syksyllä 1985 19 4.2.2. Mittaustekniikka syksyllä 1986 22 4.3. Koeolosuhteiden tarkkailu 27 4.4. Kbejäsenet ja koealueet 28 4.4.1. Syksyn 1985 koejäsenet 30 4.4.2. Syksyn 1986 koejäsenet 32 Ajokokeiden tulokset 35 5.1. Eturengaskokeiden tulokset 35 5.1.1. Rengastyyppien vertailu tasaisella savimaalla 35 5.1.2. Rengastyyppien vertailu rinnepellolla 38 5.1.3. Rengastyyppien vertailu eloperäisellä maalla 43 5.2. Taka-akseliston vaikutus leikkuupuimurin kulkukykyyn 46 5.2.1. Takapyörien raidevälin vaikutus kulkuvastuskertoimeen 46 5.2.2. Takapyörien koon vaikutus kulkuvastuskertoimeen 48 5.2.3. Hydrostaattisen takavedon vaikutus lendcuupuimurin kulkukykyyn 50 5.2.3.1. Takavedon vaikutus kokonaiskullawastukseen 50 5.2.3.2. Takavedon vaikutus kulkukykyyn rinnepellolla 52 5.2.3.3. Takavedon vaikutus kulkukykyyn tasaisella savamaalla 56 5.2.3.4. Takavedon vaikutus kulkukykyyn suomalla 57 5.3. Leikkuupuimurin painonsiirto 59 5.3.1. Taka-akselin työntövoiman vaikutus painonsiirtoon 59 Tulosten tarkastelu 61 6.1. Mittaustekniikka 61 6.2. Ajokokeiden tulosten tarkastelu 63 6.3. Leikkuupuimurin ohjattavuus 67 6.3.1. Takapyörien raidevälin ja renkaiden koon vaikutus ohjattavuuteen 67 6.3.2. Hydrostaattinen takavedon vaikutus ohjattavuuteen 68 6.4. Leikkuupuimurin kulkukyvyn parantaminen 68 6.5. Yhteenveto tulosten tarkastelusta 69 Tiivistelmä 71 Lähteet 73 Liitteet 74 1 1. JOHDANTO Suomen ilmastossa sateet haittaavat usein sadonkorjuutöitä. Satoa korjataan sateiden välisinä lyhyinä poutakausina, jotka ovat usein vain päivän mittaisia tai jopa lyhyempiä. Viljakas- vusto kuivuu suotuisissa olosuhteissa puintikuivaksi jopa muuta- massa tunnissa. Sateen jäljiltä pahoin pehmennyt pelto sitä vastoin vaatii kuivuakseen useita perättäisiä poutapäiviä, joita syksyllä ei useinkaan ole. Pellon kuivumista hidastavat enti- sestään haihduttavan kasvuston puuttuminen ja syksyn viileä sää. Sateiden jälkeiset lyhyet poutajaksot on käytettävä hyväk- si, tai muutoin korjattavan sadon arvo saattaa laskea huomat- tavasti kasvuston ränsistymisen vuoksi. Varsinkin leipäviljojen optimaalinen puintiaika on lyhyt. Leikkuupuimurin kulkukyky tarkoittaa leikkuupuimurin kykyä liikkua syyspellolla ja kuljettajan mahdollisuuksia vaikuttaa puimurin kulkuun puintityön aikana. Kun kulkukyky on hyvä, huonotkaan kulkuolosuhteet eivät vaikeuta puintityötä merkittä- västi. Huono kulkukyky puolestaan vaatii kohtuuttoman paljon kuljettajan huomiota, jolloin puintitulos huononee tai puinti kokonaan keskeytyy. Leikkuupuimurin kulkukyky voi olla vaikeana korjuusyksynä koko viljanviljelyn avaintekijä. Pahimmillaan kaikki satoa varten käytetyt tuotantopanokset ovat turhia, jos sato jää kokonaan korjaamatta. Tutkimuksen päätavoitteena oli sadonkorjuuvarmuuden parantaminen suomalaisissa pelto-olosuhteissa. Tutkimuksessa selvitettiin leikkuupuimurin kulkukykyyn vaikuttavia tekijöitä ja kuinka kulkuominaisuuksia voitaisiin parantaa erilaisten rengasvarus- tusten ja apuvoimansiirron avulla. Tutkimus liittyy Maatilata- louden kehittämisrahaston rahoittamaan tutkimuskokonaisuuteen "Käytännön puintityön kehittäminen puintioppaan laatimiseksi". Tutkimuksen tavoitteeseen pyrittiin etsimällä kirjallisuudesta tietoa kulkuominaisuuksiin vaikuttavista tekijöistä sekä kokeel- lisen osan kenttäkokeiden avulla. Tutkimusaihe on hyvin käytän- nönläheinen. Tämän vuoksi tutkimus painottuu kokeelliseen osaan. 2 2. KÄSITTEET Kulkukyky voidaan määritellä lyhyesti ajoneuvon kulkuteknisten ominaisuuksien ja kulkuolosuhteiden väliseksi suhteeksi, jota voidaan mitata useiden eri muuttujien, esimerkiksi pyörien kulkuvastuskertoimen, luiston sekä subjektiivisten muuttujien, kuten ohjattavuuden avulla. Leikkuupuimurin liikkumista tarkas- teltaessa joudutaan käyttämään käsitteitä, jotka voidaan määri- tellä yksinkertaisilla matemaattisilla lausekkeilla. Kehävoimakerroin on kitkakertoimen luonteinen kerroin. Se mää- räytyy maanpinnan laadun, luiston ja renkaiden perusteella: Fn Po (1) Rn Luisto määritellään seuraavasti: n-no v-v0 s= • 100 , s = • 100 (2) tai kuljetun matkan avulla: So -S 100 (3) So Vierimisvastusvoima, -kerroin: Ev. = — r Rn f = (4) Pintapaine: Pi= A =rxb (5) s = Lauseke 5 on voimassa, kun pyörä on uponnut tai litistynyt 15 % säteestään. vahva pinta, heikko pohja 2 0 3 vaihteleva /vahva pohja, heikko pinta 3 3. PYÖRäAJONEUVON KULKURYKYYN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 3.1. Olosuhteiden vaikutus kulkukykyyn Maan kosteuden lisäksi maalaji ja kerrostuneisuus vaikuttavat ratkaisevasti, millaisia liikkumisongelmat ovat märällä pellolla ja miten puimurin liikkumista voidaan helpottaa (kuvio 1): Savi- ja hiesumaille (kuvio 1, käyrä 1) muodostuu kosteissa oloissa maan pintaan n. 5-10 cm:n paksuinen hyvin pehmeä ja liukas kerros. Sen alapuolella on kova ja usein myös melko kuiva pohjamaa. Jos maassa on riittävästi humusta, niin pehmeä kerros voi ulottua aina kyntöanturaan asti. Kulkua haittaa pääasiassa renkaiden ripavälien tukkeutuminen ja suuri luisto sekä maan nouseminen renkaiden mukana haittaamaan puimurin toimintaa. Eloperäisten maiden (kuvio 1, käyrä 2) pinnassa on melko ohut kasvien juurien sitoma kantava maakerros. Pintakerroksen alapuo- lella on vettynyt pohjamaakerros, jonka leikkauslujuus ja kuor- mankantokyky ovat lähes olemattomat. Puimurilla ei voi ajaa toistuvasti samasta kohtaa, ja se saattaa pahimmassa tapauksessa upota peltoon akseleitaan myöten. Hienot hietamaat (kuvio 1, käyrä 3) ovat ominaisuuksiltaan edel- listen ryhmien välimuoto. Saves- ja humuspitoisuus määräävät, kumman ryhmän ominaisuudet tulevat selvimmin esille. Pintapaine 0 0 0 Kuvio 1. Pintapaineen vaikutus neliönmuotoisen testilevyn uppoumaan erityyppisillä mailla (BEKKER 1969, s. 50). 4 3.2. Kehävoima ja siihen vaikuttavat tekijät Maan leikkauslujuus määrää vetävän pyörän suurimman mahdollisen kehävoiman arvon. Maksimikehävoima (Fmax) voidaan laskea, kun tiedetään maan koheesiovakio (c), sisäinen kitkakulma (0) sekä kosketuspinta-ala ja pintapaine. Couloumbin kaava saa muodon (INNS ja KILGOUR Ref. DANFORS 1980, s. 13): Fmax = ATMax = Ac + Aa tan 0 (6) Etuakselikuorman aiheuttama normaalijännitys kirjoitetaan muo- toon: Rn 3 — --- ( 7 ) Maksimikehävoiman yhtälö saa muodon: = FmaxAc + Rn tan 0 (8) Hyvin kantavilla kitkallisilla mailla kehävoimakerroin pysyy kuormasta riippumatta lähes vakiona. Hyvin kantavilla koheesio- mailla, esim. savimailla, kehävoimakerroin kasvaa kuormituksen kasvaessa (KLIEFOTH Ref. AHOKAS 1974, s. 64-65). Kuormituksen vaikutus voidaan selittää seuraavan yhtälön avulla: Po = -- • c + tan 0 Fn ( 9 ) Rn Rn Kitkamaalla yhtälön hallitsevana osana on termi tan 0, jolloin yhtälön alkuosa ei vaikuta kehävoimaan paljonkaan. Koheesio- mailla tan 0 arvo on pieni ja kerroin c on hallitseva. Tällai- silla mailla vetävän pyörän kuorman lisääminen suurentaa kehä- voimakerrointa. Huonosti kantavilla mailla c ja tan 0 ovat molemmat vaikuttaviä tekijöitä. Kuormituksen kasvaessa Rn kasvaa nopeammin kuin A, ja tämän seurauksena po pienenee. Kehävoima- kertoimen pieneneminen kuormanlisäyksen seurauksena ei kuiten- kaan välttämättä johda kehävoiman pienentymiseen (lauseke 8). Vetävän pyörän kehävoimaa Fn ei kokonaisuudessaan saada vetovoi- maksi Fa, sillä renkaan liikettä vastustavat kulkuvastusvoimat Fv pienentävät käytettävissä olevaa vetovoimaa Fa: 5 Fa = Fn - Fv (10) Vetovoimakerroin määritellään seuraavasti: Fa P = po f Rn Huonosti kantavilla mailla vetovoimakerroin pienenee kuorman kasvaessa, koska kuorman lisäys suurentaa uppoumaa ja edelleen kulkuvastusvoimia nopeammin kuin kehävoimaa. Peltomailla leikkausluj uuteen vaikuttavat sekä maan koheesio että sisäinen kitkakulma. Kosteissa oloissa pellon pinnan olles- sa liettynyt pohjamaan leikkauslujuus ratkaisee kulkukyvyn suurelta osin. Savimaiden adheesio-ominaisuudet aiheuttavat usein ongelmia märissä olosuhteissa. Renkaiden ripojen välin umpeen muurautuminen vaikeuttaa pellolla liikkumista, koska rengas ei pysty käyttämään hyväkseen syvempien maakerrosten suurempaa leikkausluj uutta. 3.3. Pyöräajoneuvon kulkua vastustavat voimat Pyöräajoneuvon kulkua vastustavat voimat aiheutuvat renkaan ja maan muodonmuutoksista. Muodonmuutoksista aiheutuvia voimia kutsutaan vierimisvastusvoimiksi. Upottavissa olosuhteissa puskuvastuksella ja renkaiden sivujen aiheuttamana hankaus- vastuksella on myös merkitystä. Nämä esitetään yleensä yhdessä vierimisvastuskertoimen osana, koska niiden erikseen mittaaminen on hankalaa. Selvyyden vuoksi kulkua vastustavia voimia kut- sutaan jatkossa kulkuvastusvoimiksi. Kulkuvastuskerroin f saa- daan jakamalla kulkuvastus Fv renkaan kuormituksella Rn (kuva 1). Fv f - (12) Rn •••••• ••••••• R b 6 k = Fv « r = —r B = renkaaseen kohdistuvan voiman resultanttipiste Kuva 1. Jäykkä hinattu pyörä ja siihen pehmeällä alustalla vaikuttavat voimat (MÖLLER 1980, s. 6 ja 12). Kulkuvastusvoima suurenee renkaan kuormituksen kasvaessa. Koval- la maalla kuorman lisääminen kasvattaa renkaan sisäistä kulku- vastusta eli hystereesi-häviötä. Pehmeällä maalla puolestaan renkaan uppouma maahan kasvaa. Vapaasti pyörivän renkaan kulku- vastus muodostuu osakulkuvastuksista seuraavasti (kuvio 2): cd › R =+ Rb + Rt , jossa R = kokonaiskulkuvastus Rc = vertikaalista maan muodon- muutoksesta aiheutuva kulkuvastus Rb = horisontaalista maan muodonmuutoksesta tai puskusrastuksesta aiheutuva kulkuvastus Rt = renkaan hysteri-häviö Maan kovuus kova Kuvio 2. Kulkuvastuksen komponentit maan kovuuden funktiona (BEKKER ja SEMONIN Ref SIöLAND 1986, s. 7) 7 3.4. Kulkuvastuksen ennustemallit Ilmakumirenkaan ja kovan pyörän kulkuvastuksesta on yritetty muodostaa matemaattisia malleja, joiden avulla kulkuvastus voitaisiin määrittää mitattujen maaparametrien avulla. Tällaisia ennustemalleja on käytetty erityisesti sotilasajoneuvoteknii- kassa, josta ne myöhemmin ovat levinneet siviilikäyttöön. Renkaan vetovoiman ja kulkuvastuksen ennustamiseen käytetään yleisimmin kartioindeksiä eli ns. cone-indeksiä. Kartioindeksin ja renkaan mittojen avulla voidaan määrittää ns. liikkuvuusluku, joka korreloi varsin hyvin renkaan kulkuvastuksen ja vetovoiman kanssa. FREITAG (Ref. PLACKET 1985, s. 12) muodosti renkaan liikkuvuusluvun lausekkeen savimaalla: , jossa ci = renkaan painuma h = renkaan poikki- (13) leikkauskorkeus C = cone-arvo (kPa) W = pyöräkuorma (N) TURNAGE (Ref. GUPTA 1982, s. 12) kehitti Freitagin lauseketta ja lisäsi siihen termin kuvaamaan ilmakumirenkaan leveyden ja hal- kaisijan suhdetta, jolloin lauseke saa muodon: 1 Cbd ci M = M = Cbd [0. W h 1 1 + b/2d (14) Turnagen liikkuvuusluvun määritelmä kuvaa tarkemmin renkaan jousto-ominaisuuksia ja renkaiden ilmanpaineen vaikutusta kuin Freitagin aikaisempi malli. WISMER ja LUTH (Ref. PLACKETT 1985, s. 12-13) käyttivät Freitagin lauseketta määrittäessään kulku- vastuksen lausekkeen. He tosin jättivät termin (o/h)1 pois, jolloin lauseke sai yksinkertaisemman muodon, eli M = Cbd/W. Vastaavasti he muodostivat vapaasti pyörivän pyörän kulkuvastuk- sen lausekkeen: Crr = (1.2/M) + 0.04 (15) • • • 4.• . • o • •• « • • ;to 0 •If o o 17 • ...4% • .0%.* .0 . cP • • ristikudos • • % • •• vyökudos ° K u l k u v a s t u s k e r r o i n olo 0 20 050 8 McALLISTER (1983, s. 132-133) käytti Turnagen liikkuvuuslukulau- seketta määrittäessään ristikudosrenkaiden (1.) ja vyörenkaiden (2.) kulkuvastuskerroinmallit. 1. Crr = (0.323/M) + 0.054 (16) 2. Crr = (0.321/M) + 0.037 (17) McAllister kokeili mallin soveltuvuutta menestyksekkäästi laajo- jen kenttäkokeiden avulla (kuvio 3). Molemmat lausekkeet sopivat aineistoon merkitsevästi, kun luottamusväli on 99.9 %. 4 liikkuvuusluku .Ristikudosrengas oVyörengas Kuvio 3. Vapaasti pyörivän ilmakumirenkaan kulkuvastuskerroin/ liikkuvuusluku Kun olosuhteet vaikeutuvat, niin kulkukyvyn ennustettavuus huononee. Tämä heikentää ennustemallien käyttökelpoisuutta käytännön oloissa. Ajoneuvon kulkukelpoisuutta voidaankin paran- taa varmimmin ottamalla huomioon eri tekijöiden vaikutussuunnat kulkukelpoisuutta parhaiten kuvaavaan muuttujaan nähden. Tällai- sia tekijöitä ovat esimerkiksi renkaiden leveys/halkaisija, joustavuus, pyöräkuorma ja renkaiden ilmanpaine. Kulkuvastusker- roin puolestaan kuvaa parhaiten ajoneuvon kulkukykyä käytännön oloissa. 9 3.5. Leikkuupuimurin renkaiden vaikutus kulkukykyyn 3.5.1. Renkaiden leveyden ja halkaisijan vaikutus kulkukykyyn Hyvissä ja vielä vaikeahkoissakin oloissa voidaan renkaan le- veyttä suurentamalla parantaa leikkuupuimurin kulkukykyä. Koska pintapaine pienenee kasvaneen kosketuspinta-alan vuoksi, niin uppouma ja kulkuvastus pienenevät. Sitä vastoin äärimmäisen vaikeissa pelto-oloissa löysä maa-aines siirtyy paikaltaan melko alhaisenkin pintapaineen ansiosta. Renkaan leventämisestä huolimatta pintapainetta ei saada niin pieneksi, että uppouma pienenisi pehmeällä pinnalla. Kosketus- pinnan muodolla on ratkaiseva vaikutus kulkuvastukseen. Mitä suurempi renkaan kosketuspinnan leveys on, sitä suurempi on luonnollisesti siirtyvä maamäärä sekä siirtymään tarvittava voima. Upottavilla kitkamailla horisontaalinen maakerrosten muodonmuutos aiheuttaa maakerrosten kasaantumista renkaan eteen puskuvastukseksi. Koheesiomailla maan horisontaalinen muodonmuu- tos aiheuttaa puolestaan maakerrosten siirtymistä pääasiassa renkaan sivuille ns. uravalliksi. Koska kosketuspinnan leveydel- lä on selvä vaikutus siirtyvän maakerroksen määrään, niin renkaan leveys vaikuttaa koros- tuneesti kulkuvastuksen syntyyn upottavilla mailla (kuva 2). Kulkuvastuksen syntymekanismit poikkeavat kuitenkin toisistaan koheesio- ja kitkamailla (GEE-GLOUGH 1985, s. 282). Kuva 2. Leveille renkaille ominainen puskuvastusilmiö pehmeissä olosuhteissa. 200 Ku lk u va s tu s 100 4 6 8 10 12 14 16 6 v 4 9 3 0 p. P.. 2 c.) 4 6 8 .10 12 14 16 oo 10 Yleensä renkaan leveydestä on hyötyä, jos uppoaminen voidaan välttää sen avulla. Jos uppoamista ei voida kuitenkaan välttää, niin kosketuspinnan leveydestä on haittaa, koska kulkuvastus kasvaa tällöin renkaan leveyden suhteessa (BEKKER 1969, s. 458). b • kz11+1 Fv = (18) n + 1 GEE-GLOUGHin (1985, s. 283) mukaan kulkuvastuskerroin voidaan laskea upottavilla koheesiomailla riittävän tarkasti kaavasta: Zo (0.63 + 0.34 • b/d) (19) Pelkästään renkaan leveyttä lisäämällä ei kulkuvastusta voida pitää riittävän alhaisena vaikeissa oloissa, koska kulkuvastus- kerroin ja renkaan uppouma kasvavat kuorman lisäyksen vuoksi, vaikka pintapaine pysyisikin ennallaan (kuvio 4). Renkaan leveys (cm) Renkaan leveys (cm) Kuvio 4. Renkaan leveyden vaikutus kulkuvastuskertoimeen ja uppoumaan kostealla savimaalla (GUPTA Ref. GEE-GLOUGH 1985, s. 281). Pyöräkuorma on vakio 39 N/cm renkaan leveysyksikköä kohden. Pituus Leveys a Leveys 11 McALLISTERin (1983, s. 137) mukaan renkaan leveyttä tulee lisätä huonoissa olosuhteissa pintapaineen alentamiseksi. Puskuvastusta ei kuitenkaan saa esiintyä. Gee-Gloughin tapaan McAllister piti halkaisijan suurentamista parempana keinona kulkuvastuksen pienentämiseksi kuin renkaan leventämistä. BEKKERin -(1956, s. 214) mukaan renkaan kosketuspinnan tulee olla pitkä ja kapea. Nykyisten vyörenkaiden kosketuspinnan muoto on Bekkerin esittä- män mallin kaltainen (kuva 3). ristikudosrengas (1.0 bar) vyörengas (1.0 bar) Kuva 3. Renkaan kosketuspinnan muoto Halkaisijaltaan pienehköjen renkaiden korvaaminen suuremmilla mahdollistaa renkaiden ilmanpaineiden alentamisen, josta varsin- kin huonoissa olosuhteissa seuraa alhaisempi kulkuvastuskerroin ja pienempi renkaan uppouma (McALLISTER 1983, s. 134-135). 3.5.2. Renkaan ilmanpaineen vaikutus kulkukykyyn Renkaan ilmanpaineen alentaminen suurentaa kulkuvastusta kovalla maalla ja pienentää pehmeällä maalla. Kovalla maalla kulkuvas- tuksen suureneminen johtuu renkaan sisäisten kitkatekijöiden eli hystereesi-häviöiden suurenemisesta. Pehmeällä maalla kosketus- pinta-alan kasvu pienentää uppoumaa ja sitä kautta kulkuvastus- ta. Renkaan ilmanpaineen vaikutus kulkuvastukseen vaihtelee ren- gaskoon ja pyöräkuorman mukaan (kuvio 5). K u l k u v a s t u s k e r r o i n 12 5 1 2 3 4xn Rengaspaine (Pa) Renkaat D (13-16) I (20-22.5) F (12-38) Kuormat Wl (15 kN) W2 (25 kN) Kuvio 5. Renkaan ilmanpaineen vaikutus kulkuvastukseen (PERDOK 1978, s. 382). 3.5.3. Renkaan jouston vaikutus kulkukykyyn Kudoksen jäykkyys vaikuttaa renkaan käyttäytymiseen. Kun ilman- paine on korkea ja kudos jäykkä, renkaan ominaisuudet lähenevät jäykän pyörän ominaisuuksia (PERDOK 1978, s. 375). PLACKETTin (1985, s. 4) mukaan renkaan kudosjäykkyyttä (T) ja maan kovuutta (S) vastaava ren- kaan uppouman ja jouston suuruus noudattavat kolmiota, jonka sivut ovat ominaisuuk- sien akseleina, kuva 4. Painuma- ja uppouma-asteikon kohta määrätään piirtämällä kohtisuora viiva S ja T arvojen leikkauspisteestä. Kuva 4. Periaatepiirros renkaan kudosjäykkyyden (T), maan kantavuuden (S), uppouman ja renkaan painuman välisistä suhteista. 13 Renkaan jäykkien sivujen vuoksi pintapaine keskittyy kulutus- pinnan reunoille. Pehmeissä oloissa maa ei ole riittävän kovaa, jotta rengas joustaisi kosketuspinnan etuosasta. Tämän vuoksi rengas alkaa käyttäytyä jäykän pyörän lailla (PLACKETT, 1985, s. 4). Joustavaa rengasta vastaava kova pyörä voidaan määrittää ns. muovautumisvakion c avulla. Muovautumisvakion määrittäminen voidaan tehdä joko kokeellisesti vertaamalla ilmakumirenkaan ja samankokoisen kiinteän pyörän kulkuvastuksia toi- siinsa tai laskennallisesti. Menetelmän perusoletus on, että joustava rengas käyt- täytyy samalla tavalla kuin kova rengas, jolla on suu- rempi halkaisija (kuva 5). Kuva 5. Joustava ilmakumirengas ja vastaava kiinteä pyörä. Halkaisija D* riippuu renkaan nimellishalkaisijasta D ja renkaan muovautumisesta, johon vaikuttavat renkaan rungon jäykkyys, pyörän kuormitus, ilmanpaine ja maaperän kantavuus. Näiden teki- jöiden yhteisvaikutusta kuvaa kerroin c, jolloin: D* = c • D (20) 3.5.4. Renkaan aiheuttama pintapaine ja sen vaikutus kulkukykyyn Turve- ja multamailla, joissa maan kantavuus on huono, renkaalta vaaditaan kelluntaominaisuutta. Pintapaine vaikuttaa ratkaise- vasti leikkuupuimurin liikkumiseen, sillä pinnan alaista kovaa kantavaa maakerrosta ei ole. Kosketuspinta-alan tulee olla mahdollisimman suuri, koska maasta renkaaseen kohdistuva vasta- paine on pieni maan huonon kantavuuden takia. Tämän vuoksi renkaan ilmanpaineen tulee olla alhaisempi kuin kovalla alus- talla (PLACKETT 1985, s. 4). Kova pinta L- 2̂d/4 Pehmeä pinta 1-2 L=d/2 14 Tarkkaa kaavaa renkaan maahan aiheuttaman pintapaineen laskemi- seksi ei ole. Renkaan rakenteen ja ilmanpaineen lisäksi maan kimmoisuus vaikuttaa pintapaineeseen. Tämän vuoksi joudutaan käyttämään eri tilanteisiin soveltuvia likimääräiskaavoja. SöHNEn (1969, s. 11) mukaan renkaan kosketuspinta-ala kovalla pinnalla voidaan laskea seuraavasti: A = 2B J-1"W , jossa A = kosketuspinta-ala (21) B = kulutuspinnan leveys D = halkaisija f = renkaan painuma HERMANSSONin (1974, s. 52) mukaan renkaan kosketuspinta-ala lasketaan kaavalla: A = R • B , jossa A = kosketuspinta-ala (22) R = kuormittamaton renkaan säde B = renkaan leveys Kaavaa voidaan käyttää, kun renkaan uppouma on n. 15 % renkaan säteestä (kuva 6). Kovalla pinnalla kaava saa muodon: A =1•R• B (23) Kuva 6. Renkaan kosketuspituuden määrittäminen kovalla ja peh- meällä pinnalla BEKKERin ja WONGin (Ref. ANON. 1985, s. 135) •mukaan renkaan kosketuspinnan pituus pehmeällä alustalla voidaan laskea seuraa- vasti: L = 2(dat oi)1 (24) 15 Pyörän kuorma ei jakaannu tasaisesti koko kosketuspinnan alalle. Renkaan leveys, ilmanpaine ja kudoksen jäykkyys vaikuttavat kuormituksen jakautumiseen kosketuspinnalla (APEELS 1982, s. 91). PLACKETTin (1983, s. 43) mukaan nykyisten maatalousrenkai- den runkopaineet ovat 0.1-0.5 bar. Vyörenkaan runkopaine on yleensä ristikudosrenkaan painetta alhaisempi. Runkopaine vai- kuttaa renkaan pintapaineeseen ja erityisesti pintapaineen jakaumaan kosketuspinnalla. Käytännössä keskimääräisestä pinta- paineesta voidaan muodostaa lauseke (BEKKER 1969, s. 443). P = Pi + Pc , jossa P = pintapaine Pi = renkaan ilmanpaine Pc = runkopaine (25) Joustavien rengastyyppien kuten terra-renkaiden ja vyörenkaiden aiheuttama keskimääräinen pintapaine on lähes yhtä suuri kuin renkaan ilmanpaine. 3.6. Takapyörien raideleveyden vaikutus kulkukykyyn Leikkuupuimurin taka-akselilla käytetään yleisimmin kahdenlaista raideleveyttä. Etu- ja takapyörät kulkevat samassa ajourassa, polanteessa, tai molemmat takapyörät kulkevat etupyörien raide- leveyden sisäpuolella. Polaantumisella tarkoitetaan pyörien alla tapahtuvaa maan tiivistymistä, eli polanteen muodostumista. Yleensä polanteessa liikkuminen on helppoa, jos pehmeän pinnan alla on kova pohja, kuten liejusavilla ja yleensä savimailla (SONNEN Ref. AHOKAS 1974, s. 43, McALLISTER 1983, s. 133). Jos vetävä pyörä kulkee polanteessa, •sen kehävoimakerroin on suu- rempi kuin pehmeällä koskemattomalla alustalla (TAYLOR ym 1982, s. 1229). Leikkuupuimurin takapyörien raideleveyden suurentami- nen etuakseliston raideleveyden suuruiseksi mahdollistaa myös halkaisijaltaan suurten takapyörien käytön. 3.7. Hydrostaattisen takavedon vaikutus kulkukykyyn Kulkukykyä voidaan parantaa merkittävästi asentamalla veto puimurin takapyöriin (kuvio 6). Leikkuupuimurikäytössä takaveto on yleensä hydrostaattinen, tosin muutamia mekaanisia vetojakin on rakennettu kokeilunomaisesti. 500 700 1000 Cone-arvo kPa 50- 40- d30- 4.1 Kaksipyörävetoinen puimuri Nelivetopuimuri 20 10 16 Kuvio 6. Vetävän taka-akselin vaikutus etupyörien luistoon (VOGELAAR ym. 1977, s. 8). Hydrostaattinen takavetojärjestelmä toteutetaan joko avoimen tai suljetun hydraulipiirin periaatteella. Avoin painekompensoitu järjestelmä säätää tilavuusvirtaa automaattisesti siten, että työpaine pysyy likipitäen vakiona olosuhteiden tai ajonopeuden muutoksista huolimatta. Tämän vuoksi kehävoima on kulkuolosuh- teiden ja nopeuden vaihteluista huolimatta lähes vakio. Leikkuu- puimureihin mekaanisen päävoimansiirron yhteyteen asennettu apuvoimansiirto on yleensä ns. painekompensoitu hydrostaattinen avoin järjestelmä. Puimureihin, joissa on suljettu hydrostaattinen päävoimansiir- tojärjestelmä, takaveto voidaan periaatteessa asentaa kytkemällä takapyörien hydraulimoottorit rinnan etupyörien hydraulimootto- reiden kanssa. Suljetussa järjestelmässä käyttäjä säätää tila- vuusvirtaa ja järjestelmän työpaine määräytyy kehävoimavaatimuk- sen mukaan. Lopullinen takapyörien työntövoima määräytyy kulku- alustan pidon ja luiston mukaan. 17 3.8. Yhteenveto kirjallisuusosasta Kostealle peltomaalle on ominaista maan lujuusominaisuuksien suuri ja nopea vaihtelu. Peltomaa on usein lisäksi voimakkaasti kerrostunut pystysuuntaisiin lujuusvyöhykkeisiin, jotka vaikut- tavat ratkaisevasti käytettävään kulkutekniikkaan. Käytännössä on olemassa kaksi eri kulkumenetelmää. Ensimmäisessä pinta- painetta yritetään pienentää mahdollisimman paljon, jotta pysyt- täisiin ylimmän maakerroksen pinnalla. Toinen vaihtoehto on tunkeutua pehmeän pintakerroksen läpi kovaan pohjakerrokseen, jossa leikkauslujuus on suurempi kuin pintakerroksessa. Tällöin joudutaan usein hyväksymään kohtuullinen uppouma. Varsinkin kovapohjaisilla savimailla polanteessa liikkuvan pyörän kulku- vastus on pienempi kuin koskemattomalla maalla. Kulkuvastuskertoimen suuruuteen voidaan käytännössä vaikuttaa renkaan leveyttä, halkaisijaa ja joustoa muuttamalla. Savimailla tavoitteena on kapeahko, mutta mahdollisimman pitkä kosketus- pinta, jolloin maan muodonmuutoksesta aiheutuva kulkuvastuksen osa on mahdollisimman pieni. Eloperäisillä maalajeilla koske- tuspinnan tulee olla myös leveä, koska pintapaine ratkaisee kulkukyvyn. Renkaan suuri jousto pienentää kulkuvastuskerrointa upottavissa oloissa, koska suuren jouston vuoksi kosketuspinta ja eteenkin kosketuspituus kasvavat. Halkaisijaltaan pienen joustavan pyörän kosketuspinta voi olla yhtä suuri kuin halkaisijaltaan suuren jäykän pyörän (ks. kuva 5. s. 13). Lisäksi renkaan puhdistuvuus paranee samanaikaisesti kun jousto kasvaa. Renkaan tulee olla sitä joustavampi mitä pehmeämpi kulkualusta on. 18 4. TUTKIMUKSEN KOKEELLINEN OSA Kenttäkokeiden tavoitteena oli kerätä mahdollisimman vertailu- kelpoinen mittausaineisto leikkuupuimurin kulkukykyyn vaikut- tavista tekijöistä suomalaisissa pelto-olosuhteissa. Tutkimus kohdistui pääasiallisesti eri koejäsenten käyttäytymiseroihin samankaltaisissa oloissa. Koeajot ajettiin Valtion maataloustek- nologian laitoksen VAKOLAn koekentillä syksyjen 1985 ja 1986 aikana. Ensimmäisen koejakson aikana oli tarkoitus selvittää pääpiirteittäin erilaisten leikkuupuimurin rengas- ja taka- akselivaihtoehtojen soveltuvuus maalajeittain. Syksyllä 1986 koeohjelmaan sisällytettiin myös puimuri, jossa oli hydrostaat- tinen takaveto. Lisäksi ensimmäisen koeajosyksyn kokeita täyden- nettiin osittain, kun haluttiin tarkempia tuloksia. 4.1. Tutkimusmenetelmät Leikkuupuimurin kulkukyvyn tutkiminen perustuu pääasiallisesti renkaiden luistojen ja kulkuvastusten vertailuun käytännön oloissa. Etupyöriä kokeiltiin kolmella erityyppisellä maalla: savimaalla, rinnemaalla ja eloperäisellä maalla. Lisäksi taka- akselikoe on oma erillinen kokeensa. Takapyörien kokeissa ver- tailu perustuu taka-akselin työntö- ja kulkuvastusvoiman sekä kulkuvastuskertoimen tarkasteluun. Muutamissa kokeissa on myös esitetty taka-akselin työntövoiman vaikutus etupyörien luistoon. Painonsiirron avulla tarkastellaan leikkuupuimurin sisäistä voimadynamiikkaa eri ajotilanteissa. Olosuhdemuuttujana on maan kovuutta ilmaiseva cone-arvo, jonka luotettavuus puimurin kul- kuolosuhteiden kuvaajana vaihtelee eri kokeissa. Erityisesti rinnekokeissa cone-arvo ei kuvaa riittävän hyvin kulkuolosuhtei- ta, sillä myös rinteen kaltevuus vaikuttaa leikkuupuimurin kulkuun. Koska rinteen kaltevuutta ei pystytty mittaamaan luo- tettavasti, niin olosuhdemuuttujat jätettiin rinnekokeissa pois aineistosta. Eturenkaiden luistoja ja taka-akselin työntövoimaa vertaillaan kulloisenkin ajokaistan sisällä, jonka kulkuolosuh- teet oletetaan vakioiksi. Tulokset esitetään pylväsdiagrammien ja käyrästöjen avulla. Tilastollinen tarkastelu on liitetty tulosten esittelyn yhtey- 19 teen. Käytetyt tilastolliset menetelmät ovat yksi- ja kaksisuun- tainen varianssianalyysi sekä Student-Neuman-Keuls -testi. Aineistolle on ominaista vertailtavien menetelmien varianssien erisuuruus. Tämä huonontaa tilastollisen käsittelyn luotettavut- ta, koska analyysimenetelmien perusolettamukset eivät täysin toteudu. Mahdollinen virhe on eliminoitu ilmoittamalla merkitse- vyyserot 5 % riskillä, 1 % tai 0.1 % riskin sijaan. 4.2. Koelaitteisto 4.2.1. Mittaustekniikka syksyllä 1985 Koepuimurina oli Sampo Rosenlew 460 -leikkuupuimuri, jossa oli hydrostaattinen voimansiirto. Mittauslaitteiston (kuva 7) avulla määritettiin koeajokohtaisesti seuraavien muuttujien keskimää- räiset mittausarvot (taulukko 1). Taulukko 1. Mittausaineiston muuttujat MUuttuja Nittaustapa Mittauspiste 1. Ajcnopeus Induktiivinen pulssianturi Seuraajapyörä Ajonopeus Optinen pulssianturi _ H _ Etupyörien kehä- Induktiivinen pulssianturi Vaihdelaatikko nopeus Etuvoimansiirron Induktiivinen pulssianturi _ H _ tilavuusvirta Venymäliuskapaineanturi Pumpun paine- Etuvoimansiirron nettopaine linja Taka-akselin Venymäliuska-anturi Taka-akselisto kulkuvastus 6.1 Kaltevuus Heiluri - potentiometri- anturi Chjaamo 7. Cone-arvo Cone-index -penetrametri - Ajonopeus optisella menetelmällä, etuvoimansiirron tilavuusvirta ja nettopaine sekä taka-akselin kulkuvastus mitattiin automaat- tisen tiedonkeruulaitteiston avulla. Mittausohjelman mittaus- kierroksen taajuus oli n. 2.5 kertaa/sekunti. Sharp MZ-721 mikrotietokone HP-9000/300 mikrotietokone AINEISTON KÄSITTELY HP:n tilasto- ohjelma Käyrästöt Varianssi- analyysi 20 Ajonopeus induktiivinen järjestelmä optinen järjestelmä Etupyörien kehänopeus Etuvoimansiirron nettopaine Taka-akselin kuikuvastus Kaltevuus F/V-muunnin Mittausvahvistin Pulssilaskin Pulssilaskin (F/V-muunnin) L_I ohjaussignaali Tiedonkeruulaitteisto (EP-3421A) Piirturi Cone-arvo Ajopöytäkirja (taltiointi) HP-71 mikrotietokone Kulkuolosuhteet Tulosten tarkastelu Käytäntöön soveltaminen Kuva 7. Tiedon keruu- ja käsittelykaavio (1985) Jokaisen koeajon päätyttyä taulukon 1 muuttujien keskimääräiset arvot kirjattiin muistiin lomakkeille. Aineiston laskentavai- heessa muuttujien arvot syötettiin Sharp MZ-721 -mikrotietoko- 21 neeseen. Koeajokohtaisia kulkualustan kaltevuuden mittausarvoja ei voitu liittää mittausaineistoon mittausvaikeuksien vuoksi. Kaltevuuden mittaustulokset ovat vain viitteellisiä. Sharp MZ-721 -mikrotietokoneen laskentaohjelma laski mittaus- aineistosta edelleen lisämuuttujia, joista muodostettiin lopul- linen havaintoaineisto tilastollista käsittelyä varten. Havain- toaineisto siirrettiin edelleen manuaalisesti HP-9000/300 tieto- koneelle. Aineiston käsittelyä jatkettiin HP:n tilasto-ohjelmis- ton ja Valtion maatalousteknologian tutkimuslaitoksella kehite- tyn kuvanpiirto-ohjelmiston avulla. Ajonopeuden mittaaminen perustui ns. seuraajapyörän kulkemaan matkaan aikayksikköä kohden. Seuraajapyörä oli asennettu puimu- rin taakse siten, että se kulki takapyörien raidevälin keskellä ja pääsi kääntymään puimuriin nähden sekä sivu- että pystysuun- nassa. Ajonopeus mitattiin induktiivisen anturin avulla, joka laski pyörän pinnoja. Ajonopeus saatiin seuraavan kaavan mukai- sesti: k yo - 8.4 • t jossa k = seuraajapyörältä tullut pulssien määrä mittausaikana t = mittausaika (s) vakio 8.4 = seuraajapyörän lähettämä pulssimäärä/metri Seuraajapyörä kalibroitiin koeoloissa ajamalla toistuvasti 50 metrin mittamatka, jolla matkalla se lähetti keskimäärin 420 pulssia eli 8.4 pulssia/metri. Kalibrointimatka oli mitattu mit- tanauhalla. Optinen mittausjärjestelmä mittasi ajonopeuden hajontaa. Seuraajapyörän luiston vaikutus mittaustuloksiin eli- minoituu osittain kalibroinnissa, koska luisto vaikuttaa osal- taan pulssivakion suuruuteen. Nopeista olosuhteiden muutoksista johtuva seuraajapyörän luiston vaihtelu ei puolestaan eliminoi- du, koska vastaavia olosuhdevaihteluja ei sisälly kalibrointi- matkaan. Tällaisia tekijöitä voivat olla esimerkiksi suurehkot maakokkareet, olkikasat, vesilätäköt, poikittaiset vesivaot tai muut vastaavat pellon epätasaisuudet. Koeolot valittiin kuiten- kin siten, että kalibrointiajojen ja koeajojen olosuhteet olisi- vat mahdollisimman samankaltaiset. 22 Taka-akselin kulkuvastus mitattiin puimurin takimmaisen runko- korvakkeen ja keinuakselin välistä. Voima-anturin nollakohdat ja kalibrointiarvot oli määrätty rasituspenkissä, jossa anturia voitiin kuormittaa tunnetulla voimalla. Anturi osoittautui lämpötilaherkäksi, jonka vuoksi se jouduttiin toistuvasti kalib- roimaan koeajojen aikana. Mittausvahvistimen syöttöjännite pidettiin kytkettynä ympäri vuorokauden. Tällä tavoin anturin toiminta vakaantui jonkin verran. Taka-akselin runkokorvakkeet, voimanmittausanturi ja keinuakseli oli puristettu yhteen n. 5000 N voimalla. Esijännityksen tarkoituksena oli parantaa anturin toimintaa. Esijännitys nopeutti kuitenkin vastinpintojen kulu- mista. Määräajoin toistuvat kalibroinnit olivat tarpeellisia. Lukitustappi ja vastinpinnat voideltiin päivittäin voiteluras- valla. Anturin lukema nollattiin sileällä asfaltilla ajamalla puimuria vuoroin eteen- ja vuoroin taaksepäin. Mittausvahvisti- men näytön lukeman tuli olla itseisarvoltaan yhtä suuri ajosuun- nasta riippumatta. Tyypillinen lukemapari oli eteenpäin ajetta- essa -700 N ja taaksepäin ajettaessa 700 N. Kun puimurin annet- tiin pysähtyä asfaltilla vapaasti rullaten, näytön tuli olla ± 100 N. 4.2.2. Mittaustekniikka syksyllä 1986 Koeajopuimurina oli sama Sampo Rosenlew 460 leikkuupuimuri kuin syksyllä 1985. Puimurissa oli erilliset hydrostaatiset voiman- siirtojärjestelmät sekä etupyörille että takapyörille. Etupyöri- en päävoimansiirtojärjestelmä muodostuu muuttuvatilavuuksisesta aksiaalimäntäpumpusta, johon on kytketty kiinteätilavuuksinen aksiaalimäntämoottori. Aksiaalimäntämoottori on kytketty kol- minopeuksisen vaihdelaatikon kytkinakselille. Puimurin ajo- nopeutta muutetaan suoraan pumpun tuottoa säätämällä. Työpaine määräytyy kehävoimavaatimuksen mukaan. Apuvoimansiirron pumppu on toimintaperiaatteltaan ns. painekompensoitu muuttuuvatila- vuuksinen aksiaalimäntäpumppu, joka saa ensiövedon etuvoiman- siirron tapaan suoraan moottorin kampiakselilta. Pumpun tuotto säätyy automaattisesti siten, että järjestelmän työpaine on ajonopeudesta riippumatta ajon aikana vakio. Kolmiasentoinen (on-off-on) sähköisellä esiohjauksella oleva suunnanvaihtovent- 23 tiili on kytketty pumppuun, jolloin virtauksen suuntaa ja samal- la takapyörien pyörimissuuntaa voidaan muuttaa ilman, että pumpun läpi kulkevan tilavuusvirran suuntaa muutetaan. Venttiili saattoi olla myös off-asennossa, jolloin takapyörät pyörivät vapaasti. Suunnanvaihtoventtiilin sähköinen ohjaussignaali saatiin päävoimansiirron suunnanvaihtovivun rajakytkimeltä. Takavoimansiirron nestemoottorit olivat säteismäntämoottoreita, jotka oli rakennettu pyörän keskiöihin ilman mekaanista alennus- vaihdetta, eli ne olivat ns. napamoottoreita. Työpainetta voi- tiin säätää 3.5-20.0 MPa pelto-olosuhteiden mukaan ajon aikana puimurin ohjaamosta käsin. Tämä oli välttämätöntä leikkuupuimu- rin kokonaiskulkuvastuksen minimoimiseksi. Mittauslaitteistoa oli parannettu syksyn 1985 kokemusten pohjal- ta. Mittauskanavia oli myös lisätty edellisestä vuodesta, koska puimurissa oli hydrostaattinen takaveto. Tiedonkeruulaitteiston mittauskierroksen taajuus oli n. 1.2 kertaa/sekunti. Tiedon- keruuohjelman mittausmatriisin kooksi oli määritetty 100 havain- toa • 10 muuttujaa. Tämän vuoksi jokaisesta koeajosta saatiin mittausarvot 0.83 sekunnin välein korkeintaan 83 sekunnin ajan. Koeajon päätyttyä mikrotietokone antoi jokaisen mittauskanavan keskimääräiset ajonaikaiset mittausarvot ja niiden hajonnat. Keskiarvot kirjattiin muistiin lomakkeelle. Maan kovuus eli cone-arvot liitettiin mittausaineistoon. Tämän lisäksi mittaus- järjestelmä taltioi hetkelliset mittausarvot levykkeille, joilta ne myöhemmin purettiin tulosten käsittelyä varten (kuva 8). AINEISTON KÄSITTELY Varianssianalyysi Käyrästöt HP-9000/300 tilasto-ohjelmisto Käytäntöön soveltaminen Tulosten tarkastelu Sharp MZ-721 mikrotietokone HP-9000/300 muunnosohjelma Piirturi Kuva 8. Tiedon keruu- ja käsittelykaavio (1986) 24 Taka-akselin Taka-akselin Takavedon Painonsiirto Päävoimansiirron - työntövoima kulkuvastus työpaine työpaine Takapyörien kehänopeus ja tilavuusvirta Mittausvahvistin Pulssilaskin (F/V-muunnin) Etupyörien kehänopeus ja tilavuusvirta Ajonopeus TIEDONKERUULAITTEISTO (HP-3421A) Penetrometri Maan kovuus HP-71 mikrotietokone Kulkuolosuhteet Ajopöytä- Taltiointi Kaltevuus kirja levykkeelle 25 Kahden rinnakkaisen ta 1 t io i nt imenetelmän tarkoituksena oli var- mentaa ja kontrolloida mittausjärjestelmän toimintaa (kuva 9). Ilman muistiinkirjaamis- ta mahdollinen toiminta- häiriö olisi ilmennyt vasta mittaustietojen purkuvaiheessa. Lomakkeilta keskimääräi- set mittaustiedot syö- tettiin Sharp MZ-721- mikrotietokoneeseen, joka laski keskiarvoista edelleen varsinaiset kulkukykyä kuvaavien muuttujien arvot. Näin muodostettu havaintoai- neisto syötettiin Hew- lett-Packard -mikro- tietokoneeseen, jossa se edelleen taltioitiin levykkeelle. Kuva 9. Mittauslaitteisto leikkuu- puimuriin asennettuna Taka-akselin työntövoima- ja kulkuvastusanturit oli asennettu taka-akselistoon runkokorvakkeiden ja keinuakselin väliin (kuva 10). Työntövoimaa mittaava anturi oli asennettu keinuakselin etupuolelle ja kulkuvastusta mittaava anturi vastaavasti keinu- akselin takapuolelle. Lukitusakseli oli pintakromattu, ja keinu- akseliin oli asennettu öljykyllästetyt pronssiholkit. Laake- ripinnoille oli järjestetty rasvavoitelu. Keinuakselin ja runko- korvakkeiden vastinpinnat oli lisäksi hiottu lukitusakselin suhteen suoraan tasoon. Runkokorvakkeiden ja antureiden välissä oli ohjainholkit, jotka olivat vastinpinnoiltaan yhdensuuntaiset 26 keinuakselin vastinpintojen kanssa. Voima-anturit olivat venymä- liuska-antureita, jotka kalibroitiin rasituspenkissä. Koetilan- teessa antureita kuormitettiin n. 1000-1500 N voimalla, jolloin keinuakseli liikkui herkemmin lukitusakselilla kuin ilman esi- jännitystä. Koeajojen aikana antureiden nollakohdat tarkistet- tiin vapauttamalla esijännitys ja säätämällä mittausvahvistimen näyttämä nollaksi. Kuva 10. Taka-akselin (1) painonsiirto-, (2) työntö- ja (3) kulkuvastusvoima-anturit Tulosten laskentavaiheessa työntövoima-anturin voima-arvosta vähennettiin kulkuvastusanturin voima-arvo, jolloin saatu erotus oli taka-akseliin vaikuttava lopullinen voima. Koska esijännitys vaikutti molempiin antureihin tasaisesti, sen muutoskaan ei vaikuta voimien erotukseen. Painonsiirtoanturi oli valmistettu liimaamalla venymäliuskoja keinuakselin ylä- ja alapinnalle. Anturin paikka määrättiin kokeilemalla pyrkien välttämään kotelorakenteen sisäisiä jänni- tyshuippuja (kuva 10). Venymäliuskat mittasivat akselipalkin (100mm.100mm.5mm) taipumaa. Kalibrointivaiheessa määritettiin anturin epäherkkyys puimurin kulkusuuntaisille vääntymille sekä akselipalkin kiertojännitykselle. Mittaustarkkuuden rajoissa (10 N) anturi todettiin vakaaksi häiritseviltä voimakomponenteilta. 27 Painonsiirtoanturi kalibrointiin seuraavasti. Leikkuupuimurin takapyörät ajettiin autovaa'alle, jonka luentatarkkuus on 10 kg. Mittausvahvistimen näyttö nollattiin. Puimurin kohlinkammion päälle taka-akselin kohdalle nostettiin n. 600 kg. Taka-akseliin kohdistuva lisämassa luettiin autovaa'an näytöstä. Tämän jälkeen mittausvahvistimen vahvistuskerroin asetettiin niin, että vah- vistimen näytön lukema oli yhtä suuri kuin punnittu lisäkuorma. Tämän jälkeen nollaus tarkistettiin nostamalla lisäpaino ylös kohlinkammion päältä. Korjausten jälkeen tehtiin tarkistuspunni- tuksia eri suuruisilla painoilla (400 kg, 200 kg), kunnes nol- laus ja punnitut asetusarvot pysyivät paikoillaan. 4.3. Koeolosuhteiden tarkkailu Koeolosuhteet määritettiin ns. cone-arvon avulla. Cone-arvo on se keskimääräinen paine, joka tarvitaan kun teräväkärkinen kartio (30°), jonka halkaisija on 2 cm, työnnetään vakionopeu- della (3 cm/s) maahan 10 cm syvyyteen (ASAE S313.1). Jokaisen painalluksen jälkeen kierrejousen avulla toimiva cone-penetro- metri näytti painamiseen tarvitun suurimman voiman. Tämä maksi- mivoima jaettiin kahdella, jolloin saatiin painamiseen tarvittu keskimääräinen voima. Keskimääräisen voiman määrittäminen maksi- mivoiman avulla ei täysin vastaa standardia. Standardin mukainen mittaus olisi edellyttänyt tiedonkeruulaitteistolla varustetun mekaanisen cone-penetrometrin käyttöä, jolloin keskimääräinen voima määritetään eri syvyyksiltä saatujen lukuisten voimaluke- mien keskiarvona. Syksyn 1985 ajokokeissa maan kovuus määritet- tiin ennen jokaista koeajoa 10:stä eri kohdasta koeajomatkalta (kuva 11). 28 Kuva 11. Maan kovuuden mittaukseen käytetty cone-index-penetro- metri Syksyn 1985 koeajojen aikana koealueiden kosteusolot määritet- tiin ottamalla alueelta keskimäärin noin 8 kpl kosteusnäytteitä aamuin ja illoin (taulukko 2). Ennen punnitusta näytteet sekoi- tettiin muovipussissa. Sekoitetusta maasta otettiin pieninä erinä satunnaisnäyte kuivausastiaan punnitusta ja kuivausta varten. Näytteitä kuivattiin 105 °C:n lämmössä noin 24 tuntia, minkä jälkeen ne punnittiin uudelleen. Maan kosteuspitoisuus laskettiin seuraavan kaavan avulla: Mm - Mk Kosteus-% - 100 , jossa Mm Mm = märän maan massa ja Mk = kuivan maan massa 4.4. Koejäsenet ja koealueet Koealueet oli jaettu eri kokeissa 3-15 ajokaistaan. Ajokaistojen leveys puolestaan vaihteli koejäsenten lukumäärän mukaan. Jos oli ilmeistä, että olosuhteet muuttuisivat koealueen reunasta leveyssuunnassa läpi koko koealueen, ajokaistat erotettiin toisistaan suoja-alueella. Jokaisen koeajon mittaus aloitettiin > Jarrutus- ja käännösalue (6-10 m) Käännös- ja kiihdytysalue (6-12 m) Ajosuunta Mittauksen aloituslinja Mittauksen lopetuslinja Mittausmatkan pituus 30...120 m 1 Ajokaista 1 2 4 5 Ajokaista 2 Ajokaista 3 Ajokaista 4 29 tarkoin merkkitolpilla koelueelle merkityltä linjalta. Aloitus- linjaan mennessä koepuimurin nopeus oli tasaantunut alkukiihdy- tyksen jälkeen. Vastaavasti mittaus lopetettiin täsmällisesti lopetuslinjan kohdalla (kuva 12). Cone-arvo mittaukset aloitet- tiin jokaisessa koeajossa samasta kohdasta kuin tiedonkeruulait- teisto aloitti toimintansa. Kaikki koeajot ajettiin sänkipellol- la leikkuupuimurin puintikoneisto sammutettuna. Kuva 12. Periaatepiirros koekentästä ja ajojärjestelystä 30 4.4.1. Syksyn 1985 koejäsenet Vetopyörien kulkuominaisuuksia mitattiin kolmella eri maalajil- la: hiesusavella, liejusavella ja eloperäisellä savella, jonka humuspitoisuus vaihteli suurimmassa osassa aluetta 13.4-21.2 %. Eloperäisestä savesta käytetään jatkossa nimitystä järvimuta. Koealueista otettiin maanäytteet, jotka analysoitiin Viljavuus- palvelussa eri maalajien osuuksien selvittämiseksi (liite 2). Kaikissa kokeissa ajonopeus oli n. 3 km/h, joka vastaa käytännön ajonopeutta vaikeissa oloissa. Koeajojen pituus oli n. 50 m, paitsi ns. rinneajojen, jotka olivat n. 120 m ja n. 70 m pitkiä (liite 3a). Koealueet valittiin siten, että ajojen mittaustu- lokset olisivat mahdollisimman vertailukelpoisia. Renkaiden käyttäytymistä rinteessä tutkittiin tasaisesti nouse- vassa rinnemaastossa, jonka maalaji oli hiesusavi. Koeajokaisto- jen kaltevuus oli keskimäärin n. 60 ja suurimmillaan n. 100. Olosuhdemuutosten vaikutusta mittaustuloksiin pienennettiin jakamalla kokeet kahteen eriaikaiseen koejaksoon. Rinneajoja ajettiin yhteensä 36 kpl, joista 20 ajoa oli 120 m ja 16 ajoa 70 m pitkiä. Lyhyissä ajoissa kaltevuus oli pienempi kuin pidem- missä koeajoissa, n. 50 (taulukko 2). Renkaiden kantavuusominai- suuksia tutkittiin upottavilla tasaisilla pelloilla, joiden maalaji oli pääosin järvimutaa (koelueet D ja F liejusavea). Koe koostuu 69:sta koeajosta, jotka ajettiin 5 osassa. Tähän koeloh- koon sisältyvät renkaiden ilmanpainekoe, kuormakoe ja rengas- tyyppien välinen maalajikoe. Renkaiden puhdistuvuutta ja maahan tunkeutumiskykyä pehmeän pintakerroksen (5-10 cm) läpi kovempaan pohjamaahan tutkittiin tasaisella sänkipellolla, jonka maalaji oli liejusavi. Takapyörien kulkuvastuskoe muodostuu 39:stä n. 35 m pitkästä koeajosta. Kaikki koeajot ajettiin samalla alueella, jonka maalaji oli järvimuta. Kokeessa käytettiin kahta eri raideväliä. Kapeampi raideväli oli 119 cm, eli 5 cm kapeampi kuin kokeen leikkuupuimurin alkuperäinen takapyörien raideväli. Kun raidevä- li oli kapea, takapyörät kulkivat kokonaisuudessaan etupyörien pyöränjälkien sisäpuolella. Leveitä takapyöriä varten jouduttiin raideleveyttä lisäämään 119 cm:stä 123 cm:iin. Tällöin leveät renkaat saattoivat ajoittain kulkea etupyörien tekemässä uraval- 31 lissa. Leveämpi takaraideväli oli yhtä suuri kuin etupyörien raideväli, eli 207 cm. Kokeen vertailurengas oli puimurin alku- peräinen pitkittäisurakuvioinen takarengas (11.5/80-15.3 6PR). Taulukko 2. Ajokokeiden yhdistelmät syksyllä 1985 Koealue Cone-arvo (kPa) Kosteus (%) Etupyörät Rengaspai- neet (kPa) Etuakseli paino (kN) Takapyörät Taka-akseli paino (kN) Raide- väli , Savirinne 462 24.2 18.4-26 125 48.7 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4226 a 125 49.9 11.5-15.3 13.9 kapea .. 99 .. " " 18.4226 b 125 49.7 11.5-15.3 13.9 kapea 600/60-30.5 160 . 51.1 11.5-15.3 13.9 kapea Järvimuta 281 37.4 18.4-26 115 48.7 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4-26 125 48.7 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4-26 125 54.3 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4-26 125 58.2 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4226 85 49.9 11.5-15.3 13.9 kapea " 99 18.4226 125 49.9 11.5-15.3 13.9 kapea 18.4226 125 55.3 11.5-15.3 13.9 kapea " 99 18.4226 125 59.3 11.5-15-3 13.9 kapea 600/60-30.5 80 51.1 11.5-15.3 13.9 kapea 600/60-30.5 160 51.1 11.5-15.3 13.9 kapea - " - 600/60-30.5 160 56.5 11.5-15.3 13.9 kapea 600/60-30.5 160 60.6 11.5-15.3 13.9 kapea . " pa. 14.9-28 * 70 51.4 11.5-15.3 13.9 kapea pa. 14.9-28 * 70 56.8 11.5-15.3 13.9 kapea . II pa. 14.9-28 * 70 60.9 11.5-15.3 13.9 kapea - " - 18.4226 125 49.9 11.5-15.3 12.1 kapea - " - 18.4226 125 49.9 11.5-15.3 13.9 kapea " " 18.4226 125 49.9 11.5-15.3 16.9 kapea " " 18.4226 125 49.9 400/55-17.5 12.5 kapea 18.4226 125 49.9 400/55-17.5 14.3 kapea - " - " " 18.4226 125 49.9 400/55-17.5 17.3 kapea - " - 18.4226 125 49.9 11.5-15.3 14.2 leveä . " 18.4226 125 49.9 12.5-18* 12.85 leveä ' _ " _ " 11 18.4226 125 49.9 12.5-18* 14.65 leveä - " - 18.4226 125 49.9 12.5-18* 17.65 leveä _ .. _ . " 18.4226 125 49.9 12.5-18 12.85 leveä - " - " " 18.4R26 125 49.9 12.5-18 14.65 leveä - - " " " 18.4226 125 49.9 12.5i-18 17.65 leveä Liejusavi 290 31.9 18.4-26 125 48.7 11.5-15.3 13.9 kapea _ 9, 260 18.4226 a 125 49.9 11.5-15.3 13.9 kapea 320 " 18.4226 b 125 49.7 11.5-15.3 13.9 kapea _ . _ 290 600/60-30.5 " 100 51.1 11.5-15.3 13.9 kapea 290 16.9-34 " 90 50.3 11.5-15.3 13.9 kapea Pa. 14.9-28 on paripyörävarustus jossa on renkaat 18.4-26 ja 14.9-28. Renkaiden välinen etäisyys on 6 cm. Rinteen kaltevuus vaihteli 5.-10*. 32 Matalaprofiilirenkaan (LP 400/55-17.5 8PR) halkaisija oli 6 cm suurempi ja leveys 13.7 cm suurempi kuin vertailurenkaan. Kulu- tuspinnan kuvio oli samantyyppinen. Kokeessa tutkittiin myös takapyörien ripakuvion vaikutusta kulkuvastuksen ja puimurin ohjautumiseen. Vertailtavien renkaiden kokomerkinnät olivat samanlaiset (12.5/80-18 8PR). Pintakuvio oli toisessa renkaassa ripakuviollinen ja toisessa pitkittäisurainen, lähes sileä kuvio. Halkaisija oli 19.5 cm suurempi ja leveys 3.5 cm suurempi kuin verta ilurenkaan. 4.4.2. Syksyn 1986 koejäsenet Takavoimansiirron rakenteen vuoksi takapyörille siirrettävää voimaa voitiin helposti säätää koeolosuhteiden ja tutkimusta- voitteiden mukaisesti. Renkaan kehälle siirretty voima jakaantuu lopulliseksi vetovoimaksi ja toisaalta kulkuvastusvoimiksi. Vetovoimalla tarkoitetaan yleisesti renkaan vetovoimakertoimen ja pyöräkuorman tuloa. Renkaan vetovoiman määritys edellyttää aina voimamittausta. Lisäksi kulkuvastuksen vaihtelu tekee siitä käytännössä varsin vaihtelevan suureen. Sitä vastoin renkaan kehälle siirretyn kehävoiman suuruus ei vaihtele kulkuolosuh- teiden mukaan, koska se on vetovoiman ja kulkuvastuksen summa. Renkaan kehävoima voidaan laskea renkaan kehänopeuden, tilavuus- virran, nettopaineen ja hydraulimoottorin hyötysuhteen avulla. Koska kehävoiman vakioiminen koeajon ajaksi oli mahdollista, se soveltui vetovoimaa paremmin kuvaamaan takavedon käyttöastetta. Puimurin kulkukykyä savimaalla selvittävässä kokeessa eturengas- vaihtoehtoina olivat 18.4-26 ristikudosrengas, 18.4R26 vyören- gas ja 600/60-30.5 matalaprofiilinen rengas. Hydrostaattisen voimansiirron avulla takapyörille siirrettävät kehävoimat oli- vat: 0 kN, 1.6 kN, 4.6 kN ja 9.1 kN. Kapea taka-akseli oli lisäksi yhtenä koejäsenenä. Koeajojen pituus oli n. 50 m (liite 3b). Etupyörien kehänopeus oli 3.6 km/h. Etuakselikuorma oli 5020 kg, ja taka-akselikuorma oli 1640 kg (taulukko 3). Rinteessä tutkittiin eri eturengasvaihtoehtojen ja takavedon vaikutusta puimurin liikkumiseen. Kokeen eturengasvaihtoehdot olivat 18.4-26 ristikudosrengas ja 18.4R26 vyörengas ja 600/60- 33 30.5 matalaprofiilinen rengas. Hydrostaattisen takavedon avulla takapyörille siirretyt kehävoimat olivat: 0 kN, 2.5 kN, 5.0 kN ja 8.5 kN. Etupyörien kehänopeus oli n. 3.6 km/h. Etuakseli- kuorma oli 5020 kg, ja taka-akselikuorma oli 1640 kg. Suomaalla ajetuissa kokeissa oli mukana matalaprofiilinen rengas (600/60-30.5) ja ristikudosrengas (18.4-26). Taka-akselin kehä- voimaa lisättiin asteittain 0 kN:sta aina n. 9 kN:iin asti. Vyörenkaita ei voitu kokeilla lainkaan koeolojen muuttumisen vuoksi. Leikkuupuimurin akselikuormia oli pienennetty tuntuvasti tyhjentämällä viljasäiliö. Etuakselikuorma oli kokeessa 3800 kg ja taka-akselikuorma 1350 kg. Etupyörien kehänopeus oli n. 3.6 km/h, mutta todellinen ajonopeus oli suuren luiston vuoksi selvästi alempi (2.0-3.0 km/h). Taulukko 3. Ajokokeiden yhdistelmät syksyllä 1986 Koealue Cone-arvo (kPa) Etypuörät , Rengaspai- neet (kPa) Etuakseli- paino (kN) Takapyörät Taka-akseli paino (kN) Raide väli Takapyörien kehävoima Savirinne 287 18.4-26 115 50.3 11.5-15.3 14.0 kapea 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 • leveä 0 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 2.5 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 5.0 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 8.5 kN " 600/60-30.5 55 52.7 12.4-24 16.4 leveä 0 kN - " - " 18.42.26 90 51.5 12.4-24 16.4 leveä 0 kN Suomaa 18.4-26 115 36.8 12.4-24 13.5 leveä 0 kN 18.4-26 115 36.8 12.4-24 13.5 leveä 2.3 kN 18.4-26 115 36.8 12.4-24 13.5 leveä 5.5 kN 18.4-26 115 36.8 12.4-24 13.5 leveä 8.8 kN 600/60-30.5 55 39.2 12.4-24 13.5 leveä 0 kN .. _ _ - 600/60-30.5 55 39.2 12.4-24 13.5 leveä 2.3 kN - 600/60-30.5 55 39.2 12.4-24 13.5 leveä 5.8 kN - 600/60-30.5 55 39.2 12.4-24 13.5 leveä 7.3 kN Liejusavi 320 18.4-26 115 50.3 11.5-15.3 14.0 kapea - - " - 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 0 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 1.6 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 4.6 kN " 18.4-26 115 50.3 12.4-24 16.4 leveä 9.1 kN _ " _ " 600/60-30.5 55 52.7 12.4-24 16.4 leveä 0 kN " 18.4R26 90 51.5 12.4-24 16.4 leveä 0 kN Jokaisena koeajopäivänä ajettiin ennalta suunniteltu koesarja. Joskus koeosarjat olivat niin suuria, että niitä ei pystytty ajamaan kokonaisuudessaan yhtenä päivänä. Muutamia koeajoja uusittiin seuraavina koeajopäivinä. Tällä tavoin oli mahdollista 34 kytkeä yhteen esimerkiksi kahden peräkkäisen päivän koeajojen tulokset. Monimutkaisen koerakenteen vuoksi suuri osa päivittäi- sestä työajasta kului koelaitteiston huoltoon ja valmistelutöi- hin (kuva 13). Kuva 13. Taka-akselin vaihto. Nelivetoinen koeajopuimuri muute- taan normaaliksi puimuriksi. Hydraulimoottorit ja keinuakselin jatkeet irrotetaan ja puimurin alkuperäi- set takapyörät asennetaan paikalleen. Syksyn 1986 kokeissa maan kosteutta ei määritetty, koska se ei kuvannut riittävän hyvin maan kulkuolosuhteita. Sitä vastoin cone-arvon määrityksiä tarkennettiin lisäämällä mittauspisteitä. Kovuusmittaus tehtiin jokaisesta koeajosta 2 m:n välein siitä paikasta lähtien, kun puimurin tiedonkeruulaitteisto aloitti mittauksensa. Tämän vuoksi cone-arvojen liittäminen havainto- matriisiin olisi ollut mahdollista. Poikkeuksellisen kuiva kesä oli muodostanut pohjamaahan sitkeän maakerroksen. Kerroksen paksuus ja etäisyys maanpinnasta vaihteli. Tämä vaikeutti maan kovuuden määrittämistä. Syksyn 1986 cone-arvot eivät kuvaa kulkuoloja niin hyvin kuin syksyn 1985 mittausten perusteella osattiin odottaa. Suomaan kokeissa cone-arvoa ei määritetty lainkaan, koska mittalaite ei antanut mitään voimanäyttåmää. 35 5. AJOKOKEIDEN TULOKSET 5.1. Eturengaskokeiden tulokset 5.1.1. Rengastyyppien vertailu tasaisella savimaalla Liejusavella maan leikkauslujuus on kerrostunut voimakkaasti syvyyssuuntaisesti. Maan pintakerros (5-10 cm) on varsin pehmeä ja liukas. Muokkaussyvyydestä alaspäin maa muuttuu selvästi kuivemmaksi ja myös kovemmaksi. Tällaisella alustalla liikkumi- nen edellyttää renkaan tunkeutumista pehmeän pintakerroksen läpi kovempaan pohjamaahan. Kokeen aikana mitattiin renkaiden uppoumat ja pohjamaan kovuus. Pohjamaan kovuusmittauksessa seurattiin koeolosuhteita kunkin renkaan kohdalta. Koeolosuhteet ovat pysyneet riittävän vakiona kokeen aikana (taulukko 4). Yksisuuntaisen varianssianalyysin perusteella cone-arvot eivät poikkea toisistaan 5 prosentin riskitasolla. Taulukko 4. Liejusavikokeen renkaiden ilmanpaineet, uppoumat ja pohjamaan cone-arvo Rengas Renkaiden ilman- paine (kPa) vasen oikea Uppouma (cm) Pohjamaan (10 cm) cone-arvo (kPa) Ristikudosrengas 140 110 8 580 (18.4-26) Vyörengas A 140 110 8.5 520 (18.4R26) Vyörengas B 140 110 9.5 640 (18.4R26) Matalaprofiili- rengas(600/60-30.5) 110 90 7 580 Ristikudosrengas 100 80 6 580 (16.9-34) Uppouma on mitattu maan pinnasta rivan painanteen pohjaan. 36 Vyörenkaat käyttäytyivät johdonmukaisesti jokaisessa koeajossa. Renkaiden kuviot pysyivät puhtaina. Tällöin tunkeutuvuus oli riittävä ja luisto samanaikaisesti kohtuullinen, minkä vuoksi pellolle jäävät raiteet olivat selvästi matalammat kuin vertai- lurenkaan. Ristikudosrengas (16.9-34) menestyi kokeessa selvästi parhaiten. Todennäköisimmät syyt ovat alhaisesta ilmanpaineesta johtuva hyvä puhdistuvuus, muita renkaita suurempi vierintäsäde ja renkaan kapeus. Renkaan puskuvastus on muita renkaita pienem- pi, mikä näkyy myös alhaisena kulkuvastuskertoimen arvona. Suh- teellisen alhainen renkaan ilmanpaine paransi selvästi matala- profiilirenkaan kuvion puhdistuvuutta. Ajoraiteet olivat mata- lammat kuin vyörenkaiden ja ristikudosrenkaiden. Ajojen välillä on kuitenkin enemmän hajontaa kuin esimer- kiksi vyörenkailla. Tämä saattoi johtua leveän renkaan puut- teellisesta tunkeutu- vuudesta. Rengas oli alttiimpi pehmeän maa- kerroksen paksuuden vaihteluille kuin ko- keen kapeammat ren- kaat. Levikepyöristä oli selvästi haittaa lie- jusavella. Rengas levikepyörineen muu- rautui täysin umpeen. Kaikki neljä koeajoa päättyivät kiinnijää- miseen (kuva 14). Tämän vuoksi levike- pyörien luisto- ja kulkuvastuspylväitä ei voida esittää lain- kaan (kuvio 7). Kuva 14. Levikepyörät eivät sovellu upotta- ville savimaille, sillä pariren- kaiden väli tukkeutuu helposti. 31 IVAI HTE LUALUE .4 .35 1- (1) .3 .25 .2 .15 .1 == == —= = .05 0 1 2 K.vast.k. p = 5 % W5 = 0.05 Ristikudosrengas Rengaskoko Ilmanpaine,kPa 18.4-26 125 Vyörengas a 18.4 R 26 125 Vyörengas b 18.4 R 26 125 Matalaprofiilirengas 600/60-30.5 100 Ristikudosrengas 16.9-34 90 3 4 5 Renkaiden välillä on merkitseviä eroja luiston (p = 0.1 %, F = 26.4734) ja kulkuvastuskertoimen suhteen (p = 0.1 %, F = 14.9792) . Merkitsevyysraja 0.1 % riskillä F = 8.25 ,df = 15. Kuvio 7. Puimurin etupyörien luisto ja kulkuvastuskerroin liejusavella (1985). Koesarjan luisto- ja kulkuvas- tusarvot ovat useiden kokeiden keskiarvoja. Etuakse- likuorma on 5020 kg ja taka -akselikuorma on 1640 kg. Maan kosteus 31.9 %. Cone-arvo 290 kPa. 30 0 Y2 25 20 15 10 5 Luisto p = 5 % W5 = 6.585 38 Levikepyörävarustusta lukuun ottamatta ristikudosrengas (18.4- 26) oli liejusavella selvästi muita huonompi. Riittävä tunkeu- tuvuus saavutettiin vasta, kun luisto oli n. 25 % (kuvio 7). Suuren luiston vuoksi pellolle jäi syvähköt raiteet. Kulku oli myös paikoitellen nykivää. Suuresta luistosta johtuu myös sel- västi korkein kulkuvastuskerroin. Kun luisto oli yli 20 %, myös suuntavakavuus alkoi huonontua. Puimuri siirtyi paikoitellen sivuttain. Etupyörien nostattaman uravallin vuoksi ohjaaminen oli vaikeaa. Kokeen aikana takapyörien raideväli oli kapea, eli n. 119 cm. 5.1.2. Rengastyyppien vertailu rinnepellolla Eri renkaat käyttäytyivät rinteisessä maastossa hyvin vaihtele- vasti. Ne jakautuivat selvästi kahteen ryhmään: vyörenkaat ja ristikudosrenkaat. Renkaan rakenteen joustavuudella ja kuvion puhdistuvuudella näytti olevan ratkaiseva merkitys. Lisäksi renkailta vaadittiin tunkeutumiskykyä. Koesarjassa oli 7 koeajo- kaistaa, joiden kaltevuus vaihteli (ks. s. 30). Koeajokaistat 5,6 ja 7 poistettiin aineistosta tulosten laskennan aikana, koska niiden olosuhteet olivat liian helpot, jotta koejäsenten erot olisivat olleet käytännössä merkittäviä. Taulukko 5. Rinnekokeen renkaat (syksy 1985). Rengas PR Ilmanpaine, kPa V. säde, mm R. leveys, mm vasen oikea Ristikudosrengas 6 140 110 665 463 (18.4-26) Vyörengas A, 8 140 110 674 453 (18.4R26) Vyörengas B .. 140 110 675 460 (18.4R26) Matalaprofiilirengas* 8 160 160 714 585 (600/60-30.5) * matalaprofiilirenkaan rakenne on ristikudostyyppinen 39 Ristikudosrengas (18.4-26) oli matalaprofiilista (600/60-30.5) rengasta lukuunottamatta selvästi muita renkaita huonompi. Sen puhdistuvuus ja tunkeutuvuus olivat kuitenkin melko johdonmu- kaisia. Erot johtunevat pääosin matalasta rivasta (taulukko 5). Kokeessa oli mukana kaksi vyörengasta, vyörengas A ja vyörengas B. Merkittävin ero vyörenkaiden välillä oli kulutuspinnassa (liite 4). Vyörengas A:n kulutuspinnan ripojen leveys (35 mm) oli pienempi kuin vyörengas B:n (44 mm). Vyörengas B:n ripamää- rä oli 18 ja vyörengas •A:n 17. Renkaan rivan maahantunkeutu- misessa kapeasta rivasta on hyötyä. Nämä erot tulivat osittain esiin koeajokaistoissa 1-4, jotka olivat vaikeimmat osuudet. Vyörengas A:n kuvion vahvikerivat eivät haitanneet puhdistuvuut- ta. Kokeiltujen vyörenkaiden väliset erot ovat kuitenkin hyvin pienet ja käytännössä merkityksettömät rinneolosuhteissa. Molem- pien renkaiden maahantunkeutuvuus ja kuvion puhdistuvuus olivat erinomaiset. Luiston sieto kuvion tukkeutumatta oli parempi kuin ristikudosrenkaan ja selvästi parempi kuin leveän matalaprofii- lirenkaan (kuvio 8). Matalaprofiilirengas käyttäytyi kokeessa ajoittain epäjohdon- mukaisesti. Suurin syy oli leveän renkaan huono kuvion puhdistu- vuus. Korkea renkaiden ilmanpaine huononsi entisestään tilan- netta. Renkaan kosketuspinta-alan leveyden takia maahan tunkeu- tuminen ei ollut riittävää, vaikka ripa oli varsin kapea (liite 4). Luiston sieto kuvion tukkeutumatta oli huono. Kasvanut vierintäsäde, jolloin luisto-% on todellista pienempi, selittää osittain poikkeuksellisen hyvin sujuneet ajot. Rinnekokeen tuloksia ei voida tarkastella tilastollisesti, koska lukuisten kiinnijäämisten suhteuttaminen muihin, hyvin mennei- siin koeajoihin on mahdotonta. Luiston hajonta on ainoa tilas- tollinen tunnusluku, jota voidaan käyttää (taulukko 6). Pieni hajonta osoittaa renkaan käyttäytyneen tasapainoisesti koetilan- teessa. Hajontaan on laskettu mukaan ainoastaan sellaiset ajot, jotka on ajettu loppuun saakka ilman kiinnijääntiä. 40 J U U T T U I K I I N N I . • J U U T T U I K I I N N I J U U T T U I K I I N N I - ,—, ,—. „ •• ,...::::;::. '.i0-•-. ••• • o .... , --K.:.. ""/: '6: ... ..› a• ...~..7 ..... ..—/M:!- , .. ..... '':::}::W::::: ::::::)—j ::::::!••• .-~. ,......., ;:: ... ...,:::.:.:::!—.:.... ......... M E.--:.... o. s—C ‘—t ^ :::::::: '' • :,--1 ... .. ,.....».., >•-•,., .... 1 2 3 611 2 3 4 LU I STO 100 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 1 2 3 4 RISTIKUDOSRENGAS 1 VYÖRENGAS A 18. 4 -26 18.4-2 6R VYÖRENGAS 18.4- 26R MATALAPRO F I 11_1- REN6 AS 600/60 -30.5 KOE AJOKAISTAN NUMERO Kuvio 8. Vetävien pyörien luisto rinnemaastossa syksyn 1985 kenttäkokeiden mukaan. Maalaji on hiesusavi. Kosteus 24.4 %. Koealueen keskimääräinen cone-arvo 428 kPa. Rinteen kaltevuus 5°-10°. Taulukko 6. Rinnekokeiden tuloksia (syksy 1985). Maalaji on hiesusavi. Rengas Kiinnijäänti Ajokaista No Luisto-% haj. Ristikudosrengas 2 5.0 (18.4-26) Vyörengas A - 2.8 (18.4R26) Vyörengas B - 4.1 (18.4R26) Matalaprofiilirengas 2,3 5.0 (600/60-30.5) Luisto % ka. 30 — IVaihtelualue Liikkuminen 25 20 15 10 5 0 Luisto p = 5 % W3= 6.711 Vaikeaa Vaikeahkoa Vaivatont 1 2 41 Rinnekokeiden tulosten hajonta on suuri (kuviot 8,9). Hajonta kertoo omalta osaltaan renkaan herkkyydestä olosuhteiden vaihte- lulle. Syksyllä 1986 rinnekokeita jatkettiin osin samoilla koejäsenillä. Ristikudosrengas (18.4-26) Matalaprofiilirengas (600/60-30.5) Vyörengas a (18.4 R 26) Kuvio 9. Parittaisen t-testin mukaan vyörenkaan ja matalapro- fiilirenkaan välillä on myös merkitsevä ero (t=4.583, df=14). Merkitsevyysraja 0.1 % riskillä t=4.14). Etupyörien keskimääräinen luisto rinnekokeessa (syksy 1986). Maalaji on hiesusavi. Kaltevuus 5°-10°. Koe- alueen keskimääräinen cone-arvo 287 kPa. Mittaustulosten laskentavaiheessa aineistosta poistettiin kulku- olosuhteiltaan 6 helpointa koeajokaistaa, koska niiden ei kat- sottu vastaavan ns. vaikeita puintioloja. Tulokset perustuvat jokaisen renkaan kahdeksan koeajon keskiarvojen ja hetkellisten mittausarvojen tarkasteluun. Ristikudosrengas Vyörengas 50 100 150 200 250 3(5) 350 JO MITTAUSKERTA 42 Syksyn 1985 koejaksoon verrattuna selvin muutos oli matalapro- fiilirenkaan johdonmukaistunut käytös. Renkaan ilmanpaineen alentaminen 160 kPa:sta 55 kPa:n lisäsi renkaan joustoa sel- västi. Renkaan puhdistuminen ja luistonsietokyky paranivat ratkaisevasti. Vyörenkaan käyttäytyminen oli aikaisempaan kokee- seen nähden varsin samankaltaista. Kuvion puhdistuvuus ja ren- kaan kyky tunkeutua kovaan pohjamaahan olivat erinomaiset. Ristikudosrengas käyttäytyi myös edellisen vuoden kokeen kaltai- sesti. Kuvion puhdistuvuus ei ole yhtä hyvä kuin vyörenkaan. Lisäksi matalahkon ripakorkeuden takia renkaan ote ei aina pitänyt liukkaalla pinnalla. Seuraus oli kiinnijääminen. Renkaiden käyttäytymistä voidaan tarkastella koeajokohtaisesti vertaamalla eri renkaiden etupyörien luiston ääriarvoja. Seuraa- vissa kuvioissa (kuviot 10a ja 10b) neljä koesarjojen vaikeinta ajokaistaa on yhdistetty yhdeksi luistodiagrammiksi. Kunkin alkuperäisen koeajon kesto on n. 100 mittausta. Kuvio 10a Leikkuupuimurin etupyörien hetkelliset luistoarvot rinnekokeen aikana. Ristikudosrengas (18.4-26) ja vyörengas a (18.4 R 26). Havaintoväli on 0.83 s. 400 106 50 300 350 100 150 200 250 MITTAUSKERTA Matalaprofiili- rengas Vyörengas E T U P YÖ R I E N L U I S T O ( . %) 4a 35- 25-- 15- 10 5 0- -5- 43 Kuvio 10b Leikkuupuimurin etupyörien hetkelliset luistoarvot rinnekokeen aikana. Matalaprofiilirengas (600/60- 30.5) ja vyörengas a (18.4R26). Havaintoväli 0.83 s. Diagrammista voidaan erottaa koeajokaistan jyrkin rinteen osa käyrän huippukohtana. Kaikista korkeimmat huiput (luisto 100 %) osoittavat kiinnijääntiä. Ristikudosrenkaan luistokäyrästä nähdään selvimmin luiston nopea kasvu yli 30 % luistotasolta lähtien. Jos renkaan luisto lähestyy 30 %, pintakuvion tukkeu- tuminen voi aiheuttaa nopean kiinnijäämisen. 5.1.3. Rengastyyppien vertailu eloperäisellä maalla Kokeet tehtiin neljällä eri peltolohkolla kuutena koesarjana. Maalajien humuspitoisuus vaihteli peltolohkoittain (liite 2). Valtaosa koealueista oli hyvin pehmeäpohjaisia maita. Yhdellä koesarjan peltolohkolla (D,F) humuspitoisuus oli kuitenkin alhaisempi kuin muissa lohkoissa, jolloin myös pohjamaa oli selvästi kovempaa. Humuspitoisella maalla kuvion täyttyminen ei yleensä ole ongelma. Lisäksi ripakuvion merkitys on vähäisempi kuin savimailla. 44 Kuvion 11 koe on alueilta D,F,E ja H (liite 3a), jolloin kerran- teiden määrä ilman aineiston rajausta on 18 kpl. Aineistoa karsittiin tulosten laskentaa varten siten, että luistoarvoltaan kahden alhaisimman ajokaistan mittaustulokset poistettiin ai- neistosta. Näin ei kuitenkaan tehty levikepyörien mittaustulok- sille, koska poistettavat ajot olivat ajokaistoilla, joita ei ajettu levikepyörillä lainkaan. Koeajojen määrä väheni rajauksen takia 66:sta ajosta 60:een ajoon. Näin saatu aineisto vastasi paremmin tutkimuksessa tavoiteltuja olosuhteita. 36.0 Luwo°4 30 VAIHTELU ALUE - 25 ••••••••••••••••• '•••••••••••••••• ....•••• ......... "••••" ••••••••• :•••:••••••••••••••••: ........ •••••••••••••••• ........ ........ ........ •••••••• •••.•... ........ ...••••••••••••• ........ ........ •••••••• •••••••• ........ ........ •••••••• •••••••• •••••••••••••••••••••••• ........ ........ ••••••••••••••.• ........ ........ ........ ........ ........ "•••••• •••••••••••••••• ........ ........ ........ •••••••••••••••• •••••••• •••••••••••••••• ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ •••••••• ........ ........ •••••••• •••••••••••••," ........ ........ ........ ........ • 1 2 3 4 20 15 10 5 Luisto 0 p = 5 % W4= 5.665 rengaskoko ilmanpaine (kPa) Ristikudosrengas 18.4-26 125 Ristikudosrengas 18.4-26 115 + levikepyörä 14.9-28 70 Måtalaprofiilirengas 600/60-30.5 160 Vyörengas b 18.4 R 26 125 Kuvio 11. Puimurin etupyörien luisto järvimudalla (1985). Koesar- jan luistoarvot ovat useiden kokeiden keskiarvoja. Etu- akselikuorma 5030 kg ja taka-akselikuorma 1450 kg. 45 Ristikudosrenkaan (18.4-26) kosketuspinta-ala oli pehmeällä pel- lolla liian pieni. Rengas upposi liian syvälle ennen kuin koske- tuspinta-ala kasvoi riittävän suureksi. Tämän vuoksi syntyi liian suuri puskuvastus. Renkaan edustan puhdistamiseen tarvittiin suhteellisen paljon luistoa. Vyörenkaan kosketuspinta on pidempi kuin samankokoisen ristikudosrenkaan. Kosketuspinnan leveys on kuitenkin likipitäen sama, minkä vuoksi renkaan eteen kertyvän maakerroksen puskuvastus pysyy samana tai pienenee. Puskuvastuksen suuruuteen vaikuttavat pääasiassa renkaan uppouma ja ennen kaikkea renkaan leveys. Matalaprofiilirenkaan kosketuspinta-ala oli ver- tailurengasta selvästi suurempi, mikä johtuu renkaan selvästi suuremmasta leveydestä, eikä kuten vyörenkailla, kosketuspinnan pituudesta. Leveän renkaan puhdistumisominaisuudet ovat yleensä huonot. Tämä tuli kokeen aikana esille kosteikkopaikoissa, joissa renkaan luisto ja uppouma lisääntyivät ja aiheuttivat tulosten hajontaa. Maahantuojan suosittelema 160 kPa renkaan ilmanpaine vaikutti selvästi liian korkealta (ks. s. 58). Levikepyörien käyttö pienensi keskimääräistä luistoa vain vähän. Toisaalta ajojen välinen hajonta oli huomattavasti pienempi kuin yksittäis- asennetuilla renkailla. Levikepyörien puhdistuminen on humuspitoi- sellakin maalla selvästi huonompaa kuin yksittäisasennettujen renkaiden. Levikepyörän erisuuruisesta säteestä (3-4 cm) johtuva renkaiden kehänopeuksien ero on saattanut vaikuttaa hieman luiston suuruuteen. Kokonaisuutena levikepyörät käyttäytyivät yllätykset- tömästi järvimudalla. Kuvion 12 kenttäkokeet ovat koealueelta E ja H (liite 3a), jolloin kerranteiden määrä on kuusi. Renkaiden luistot ovat pysyneet suun- nilleen samoina kuin aikaisemmissa koetilanteissa (vrt. kuvio 11). Ainoastaan levikepyörien luisto on vähentynyt selvästi. Muutos kuvastaa levikepyörän tukkeutumisherkkyyttä savespitoisella maal- la. Ainoastaan hyvin humuspitoisilla mailla (kuvio 12) levike- pyörät pysyvät puhtaina ja niistä on hyötyä. Renkaiden väliset erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä. Kulkuvastuskerroin pysyi kaikilla renkailla 0.2 alapuolella. Vaihteluväli oli 0.17- 0.2. Kulkuvastuskertoimet eivät poikenneet merkitsevästi toisis- taan. Ristikudosrengas Eistikudosrengas + levikepyörä Matalaprofiilirengas Vyörengas b 18.4-26 18.4-26 14.9-28 600/60-30.5 18.41426 125 115 70 160 125 46 - 35,5 Luisto % ka 30 Vaihtelualue 25 20 15 10 Liikkuminen Vaikeaa Vaikeahkoa ä Vaivatonta Luisto 1 2 3 4 p = 5 % 144= 15.349 rengaskcko ilmanpaine (kPa) Kuvio 12. Puimurin etupyörien luisto multamaalla (syksy 1985). Luistoarvot ovat kuuden kerranteen keskiarvoja. Etuak- selikuorma 5030 kg ja taka-akselikuorma 1450 kg. 5.2. Taka-akseliston vaikutus leikkuupuimurin kulkukykyyn 5.2.1. Takapyörien raidevälin vaikutus kulkuvastuskertoimeen Taka-akselin leveyden vaikutus kulkuvastuskertoimeen vaihtelee olosuhteiden mukaan. Suhteellisen hyvissä olosuhteissa, kun maan pintakerroksen (0...10 cm) cone-arvo on yli 250 kPa:n, kapea taka-akseli on edukkaampi kuin leveä (kuvio 13). Tällöin takapyörät kulkevat koskemattomalla ja melko kovalla maaperällä, jolloin kulkuvastuskerroin on alhainen. Kun taka-akseli on leveä, pyörä kulkee polanteessa ja kulkuvastuskerroin kasvaa eturenkaiden ripakuvion aiheuttaman epätasaisuuden vuoksi. Käytännössä pienillä takapyörien kulkuvastuseroilla ei ole suurtakaan vaikutusta leikkuupuimurin kulkuun, kun kulkuolosuh- teet ovat hyvät. Kuvion 13 kulkuvastuskäyrien sijainnilla onkin merkitystä vasta, kun maan cone-arvo on alle 250 kPa. Leveä raideväli Kulkuvastuskerroin 47 .6 .55 5 .45 .4 .35 .3 .25 2 .15 1 .05 q60 180 200 220 240 260 280 300 320 340 Cone-arvo KPa Kuvio 13. Takapyörien raideleveyden vaikutus kulkava~certoimeen lie- jusavella (1985). Maan humuspitoisuus 19.5 %, kosteus 42.5 %. Takapyörien koko on 11.5-15.3. Taka-akselikuorma on n. 1400 kg. Tilastollisesti eri raideleveyksien kulkuvastuskerrointen erot eivät ole merkitseviä. Kun olosuhteet vaikeu- tuvat, pehmeän maan muodonmuutosten osuus kulkuvastuksen aiheutta- jana kasvaa ratkaisevas- ti. Kun taka-akseli on kapea, pyörä on alttiim- pi olosuhteiden muutok- selle, jonka vuoksi myös kulkuvastus kasvaa jyr- kästi cone-arvon piene- tessä (kuva 15). Kuva 15. Koeloissa puimurin ohjaami- nen oli hyvin vaikeaa, kun takaraideväli oli kapea. 48 Polanteessa kulkevan pyörän kulkuvastus kasvaa hitaammin, koska etupyörät ovat poistaneet muovautuvan maakerroksen takapyörien edestä (kuva 16). Leveästä raidevälistä hyödytäänkin eniten, kun etupyörien uppoaminen pysähtyy kovaan pohjaan, jota syvemmälle takapyörätkään eivät uppoa. Koealue oli paikoitellen varsin pehmeäpohjainen, jolloin takapyörät upposivat vielä polantees- sakin. Tämä lienee pienentänyt menetelmien välistä eroa. Kuva 16. Leikkuupuimurin suuntavakavuus parani selvästi, kun taka-akselin raideväli oli leveä. Takarenkaiden levey- den tulisi olla noin puolet eturenkaiden leveydestä ja renkaiden tulisi olla ripakuvioiset. Polaantumisesta saatavan hyödyn lisäksi raideleveyden muutos mahdollistaa usein myös halkaisijaltaan suurempien pyörien asentamisen taka-akselille, jonka vuoksi kulkuvastus edelleen pienenee. 5.2.2. Takapyörien koon vaikutus kulkuvastuskertoimeen Leveiden matalaprofiilirenkaiden kulkuvastus oli suurempi kuin kokeen muiden renkaiden. Leveämmästä kosketuspinta-alasta huoli- matta rengas upposi silmämääräisesti yhtä syvälle kuin vertailu- rengas. Syntyneen ajouran poikkipinta-ala sitä vastoin kasvoi leveämmän kosketuspinta-alan vuoksi. Tämän takia syrjäytettävä 49 maamäärä kasvoi ja suurensi kulkuvastuskerrointa. Lisäksi ohjat- tavuus ja puimurin suuntavakavuus huononivat oleellisesti ren- kaiden pyörimisen loppuessa. Renkaiden ajoittainen pysähtyminen selittänee korkeahkot kulkuvastuskerroinarvot. Takarenkaiden raideväli oli kapea. Ripakuviollinen rengas oli asennettu taka- akselille vetävän pyörän tavoin. Tämän vuoksi ripavälit täyttyi- vät osittain. Koemenettelystä huolimatta ripakuvio pienensi selvästi kulkuvastusta (kuvio 14). Takarenkaiden halkaisijan suurentaminen paransi puimurin suuntavakavuutta ratkaisevasti (ks. 6.3.). Etupyörien suuri uppouma vaikeutti kuitenkin ohjaa- mista, koska suurehko suunnan muutos olisi edellyttänyt pyörän nousemista etupyörien ajoittain melko syvästä jäljestä. Kulkuvastuskerroin _ _ t‘ _ 0 _ •• N '....• •• x x N. X N.,.. X • ...... G. . Liikkuminen Vaikeaa * _ ...e * 0 ..•. ................ . •• 4.--...„... * „ , ''' •,. .4 . • ••••• -.---- --- • Vaivalloista _ _ - ,1 • --..--- • . . -..,.... -- .... ---,.......... 1 ... ..„ 1 - .......... Vaivatonta ----1.- ... *- ..... ;0 1 1 180 260 300 340_ , 380. Cone-arvo .(kPa) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Kulkuvast.k. 1 2 3 4 p= 5% W4= 0.111 Raideväli Rengaskoko Rengaskuvio kapea 400/55-17.5 pitkittäiskuvio X kapea 11.5-15.3 pitkittäiskuvio 0 leveä 12.5-18 pitkittäiskuvio • leveä 12.5-18 ripakuvio • Koejäsenten välillä on merkitseviä eroja kullcuvastuskertoimen (p = 1 %, F = 8.7217) suhteen. Merkitsevyysraja 1 % riskillä F = 5.29, df = 16. Kuvio 14. Takapyörien koon ja raidevälin vaikutus kulkuvastus- kertoimeen liejusavella. Maan humuspitoisuus 19.5 %, kosteus 42.5 %. 50 Tilastollista tarkastelua varten aineistoa rajattiin maan kanta- vuuden eli cone-arvon mukaan. Aineistosta poistettiin koeajot, joiden cone-arvo oli yli 250 kPa. Tämän takia 36 ajon aineisto supistui 20 koeajoon. Supistettu aineisto vastasi paremmin olosuhteita, joissa takapyörien rengasvarustuksella on todellis- ta merkitystä leikkuupuimurin kulkuun. 5.2.3. Hydrostaattisen takavedon vaikutus leikkuupuimurin kulkukykyyn Kokeen takavetojärjestelmän hydraulipiiri oli avoin. Hydrauli- pumppu oli ns. paineohjattu muuttuvatilavuuksinen aksiaalimäntä- pumppu. Pumpun tuotto säätyy järjestelmän paineen muuttuessa siten, että hydraulipiirin paine on käytännössä likipitäen vakio. Tämän vuoksi myös takapyörien työntövoima pysyy lähes vakiona ajonopeudesta riippumatta. Työpainetta voidaan säätää ajon aikana puimurin ohjaamosta käsin. Jos paine on säädetty selvästi liian suureksi ja joudutaan liukkaalle alustalle, niin takapyörien ote irtoaa ja pyörän luisto kasvaa nopeasti. Saman- aikaisesti hydraulipiirin paine alkaa laskea ja pumpun tuotto alkaa nousta aina maksimituottoon asti. 5.2.3.1. Takavedon vaikutus kokonaiskulkuvastukseen Koska takapyöriin siirrettävää kehävoimaa voitiin säätää por- taattomasti, kuljettaja pystyi halutessaan vaikuttamaan taka- akselin työntövoiman suuruuteen. Läheskään kaikki takapyörien kehävoima ei kuitenkaan muunnu taka-akselin työntövoimaksi. Valtaosa kehävoimasta kuluu taka-akselin oman kulkuvastuksen voittamiseen sekä takapyörien luistoon (kuvio 15). työntää työntövoima (kN) 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 1 jarruttaa 0 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 51 Taka-akseli Kehävoima (kN) Rengaskoko edessä takana Tasainen savimaa Rinteinen savimaa Tasainen suomaa Tasainen suomaa 18.4-26 12.4-24 18.4-26 12.4-24 600/60-30.5 12.4-24 18.4-26 12.4-24 Kuvio 15. Takapyöriin siirretyn kehävoiman ja lopullisen työn- tövoiman suhde eri pelto-olosuhteissa. Taka-akseli- kuorma on savimaiden kokeissa n. 1600 kg. Suomaalla taka-akselikuorma on n. 1350 kg. Takapyörien kehävoimaa säätämällä voidaan minimoida leikkuupui- murin kokonaiskulkuvastus (kuvio 16). Kokonaiskulkuvastusker- roinkäyrien minimit (amin,bmin,cmin) määrättiin derivoimalla käyrien yhtälöt ja määräämällä derivaattojen nollakohdat. Kent- täkokeiden perusteella takapyörien tulisi työntää puimuria kevyesti eteenpäin. Jos takapyöriin siirretään liikaa kehävoi- maa, luisto luonnollisesti kasvaa liian suureksi ( >20 % ), jolloin peltoon jää syvät raiteet. Takapyörät muuttuvat liian hakeutuviksi, ja samalla ohjaaminenkin vaikeutuu. Vastaavasti liian pieni kehävoima kasvatti etupyörien luistoa. Molemmissa tapauksissa puimurin kokonaiskulkuvastus kasvaa optimitilan- teeseen verrattuna korkean luiston takia. 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 bm j 1 1 *44 t4 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 TAKA-AKSELIN TYÖNTÖVOIM A (kN / 52 KULKUVASTUSKERROIN 1.0 KEHÄVOIMA (cN 10.0 0.1 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 SUO PELTO 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 TASA I NEN SAVIMAA RINNE- PELTO SUOPELTO RINNE PELTO TASANEN SAVI MAA Kokonaiskulkuvastuskerroinkäyrien yhtälöt: F2 - 0.00599 • F + 0.42334 0 F2 - 0.00277 • F + 0.27125 x • F2 - 0.00749 • F + 0.15995 # Kuvio 16. Leikkuupuimurin kokonaiskulkuvastuksen minimointi takavedon kehävoimaa säätämällä eri puintioloissa Taka-akselikuorma oli 1350 kg suomaalla. Rinnemaas- tossa ja tasaisella savimaalla se oli n. 1600 kg. Eloperäisillä suomailla takapyöriin siirrettävän kehävoiman pitää olla jopa kaksi kertaa niin suuri kuin tasaisilla savi- mailla tai rinnepelloilla (kuvio 16). Leikkuupuimurin takavedon tulee kuitenkin avustaa eikä liikuttaa puimuria pääasiallisesti. 5.2.3.2. Takavedon vaikutus kulkukykyyn rinnepellolla Rinnekokeissa eturenkaiden luistoa tutkittiin ns. hetkellisten mittausarvojen avulla (ks. s. 42). Takavedon osalta voidaan käyttää samaa menetelmää. Etupyörien kehänopeus oli koko ajan sama eli n. 3.6 km/h. Takapyörien kehänopeus puolestaan vaihteli takapyörien luiston ja ajonopeuden mukaan. Luisto-diagrammista nähdään, kuinka jo 2.5 kN:n kehävoiman siirto takapyörille on pienentänyt etupyörien luistoa koko koejaksossa (kuviot 17a, 17b ja 17c). Suomaa f = 0.00131 • Rinnenaasto f = 0.00205 • Tasa•inen savimaa f = 0.00411 • tfil I 00 90- 80- o 7G_ 1-1 60- 50- '4 4O- 3G 20- 4-1 1 100 150 200 250 300 350 MITTAUSKERTA Ristikudosrengas Ristikudosrengas + takaveto 5.0 kN 50 100 150 200 250 53 Ristikudosrengas Ristikudosrengas + taaveo 2.5 kN Kuvio 17a. Leikkuupuimurin etupyörien hetkelliset luistoarvot rinnekokeen aikana. Maalaji on hiesusavi. MITTAUSKERTA Kuvio 17b. Leikkuupuimurin etupyörien hetkelliset luistoarvot rinnekokeen aikana. Maalaji on hiesusavi. dP .1 Luisto % 40 -10 -5M -4M -3A -2M 4M 00 +1M +2M +3M +4M Jarruttaa Työntää Taka-akselin työntövoima (kN) -5 20 35 30 25 10 15 0 5 . _ . _ _. . i ,Hydraulista takavetoa lisätty asteettain I _ _ ... . . . •• — + _ . ++ + + . + . + 4++ + + + I I + • 1 1 I 1 I Etuluisto Takaluisto 54 Ristikudosrengas Ristikudosrengas + takaveto 8 . 5 kN I5 2i0 250 3& 350 400 MITTAUSKERTA Kuvio 17c. Leikkuupuimurin etupyörien hetkelliset luistoarvot rinnekokeen aikana. Maalaji on hiesusavi. Takapyörien työntövoima vaikuttaa liukkaalla savirinteellä etupyörien luistoon tilastollisesti merkitsevästi, kun riski on 0.1 % (F = 10.67***). Kuvio 18. Taka-akselin työntövoiman vaikutus puimurin etu- ja takarenkaiden luistoon liukasta savirinnettä ylös ajettaessa. Kaltevuus 50-100. Etuakselikuorma on 5030 kg, ja taka-akselikuorma on 1640 kg. Eturenkaiden koko on 18.4-26, ja takarenkaiden koko on 12.4-24. 55 Rinnettä ylöspäin kivuttaessa takapyörien luisto ei ollut liian korkea, kun kehävoima oli 8.5 kN (kuvio 18). Käytännössä n. 5.0 kN:n kehävoima osoittautui kuitenkin jatkuvassa käytössä ylä- rajaksi (ks. kuvio 21), koska muutoin tasaiselle tai erityisesti alaspäin viettävälle pellon osalle siirryttäessä takapyörien luisto nousi liian suureksi. Koepuimurin painojakauma oli koeajokunnossa tasaisella alustalla 75:25 ja rinnepellolla koeajotilanteessa n. 70:30 - 60:40. Tämän vuoksi etupyörien ominaisuuksilla oli painonsiirrosta huolimatta suuri merkitys myös rinnepellolla (kuvio 19). Luisto% 30,7 ka 30 IVaihtelualue Liikkuminen Vaikeaa 25 20 15 10 5 0 Vaikeahkoa 1 I Vaivatont Luisto 3 4 5 6 P = 5 % W6= 6.8 Ilmanpaine, kFu Rengaskoko Ristikudosrengas 18.4-26 115 Natalaprofiilirengas 600/60-30.5 55 Vyörengas 18.4R26 90 Ristikudosrengas 18.4-26 115 + takaveto 2.5 kN 12.4-26 80 Ristikudosrengas 18.4-26 115 + takaveto 5.0 kN 18.4-26 80 Ristikudosrengas 18.4-26 115 + takaveto 8.5 kN 12.4-26 80 Kuvio 19. Puimurin eturenkaiden luisto liukasta savirinnettä ylös ajettaessa (1986). Neljännestä ajosta lähtien takavedon tehoa on lisätty asteittain. Etuakseli- kuorma 5030 ja taka-akselikuorma 1640 kg. Kaltevuus 5°-10°. Koealueen keskimääräinen cone-arvo 287 kPa. Liikkuminen Vaikeaa Vaikeahkoa Luisto ) 30 ka. 25 20 15 10 5 0 Luisto p = 5 % W5= 3.18 IVaihtelualue Vaivatonta 1 2 3 4 5 56 Kokeen olosuhteissa vyörenkaan luisto oli samantasoinen, kuin ristikudosrengas/hydrostaattisen takavedon luisto. Matalapro- fiilirenkaan luisto ja luiston vaihtelualue oli pienentynyt selvästi vuoden 1985 rinnekokeeseen verrattuna (vrt. 5.1.2.). Alhainen renkaan ilmapaine paransi matalaprofiilirenkaan puhdis- tuvuutta selvästi vuoden 1985 kokeeseen verrattuna. 5.2.3.3. Takavedon vaikutus kulkukykyyn tasaisella savimaalla Tasaisella savimaalla ajetuissa kenttäkokeissa koeolosuhteet olivat liian helpot. Yksikään koejäsen ei ole yltänyt missään koeajossa yli 20 % luiston (kuvio 20). Vaikeammissa olosuhteissa koejäsenten väliset erot olisivat suuremmat. Taka-akseli Takarengaskoko Työntövoima, kN kapea 11.5-15.3 leveä 12.4-24 leveä 12.4-24 leveä 12.4-24 leveä 12.4-24 1.6 kN 4.6 kN 9.1 kN Kuvio 20. Puimurien eturenkaiden luistot ja vastaavat taka-akselin työntö- voimat savimaalla. Takapyörien kehänopeus oli rh 3.6 km/h. Etu- renkaat 18.4-26. Etuakselikuonna on 5030 kg ja taka-akselikuorma 1640 kg. Koealueen keskimääräinen cone-arvo 320 kPa. 57 Takaraidevälin suurentaminen ja takarenkaiden vaihtaminen riit- tävän suuriksi ja ripakuvioisiksi alensi eturenkaiden luistoa jo niin paljon, että takavedon antama lisäapu ei enää merkinnyt kovinkaan paljon. Savimaan olosuhteissa tehonsiirtomahdollisuus takapyörille on hyvin rajallinen, koska takapyörien luisto kohoaa helposti liian korkeaksi (kuvio 21). L.UISTO % 40 35 30 25 20 Takaluisto 15 10 5 0 -5 Etuluisto 40 10 2.0 1.0 0.0 1.0 2.0 10 4.0 TAKA-AKSELIN TYÖNTÖVOIMA (kN) Kuvio 21. Taka-akselin työntövoiman vaikutus puimurin etu- ja takarenkaiden luistoon taisella savimaalla. Etuakselikuorma on 5030 kg ja taka-akselikuorma on 1640 kg. Eturenkaiden koko on 18.4-26 ja takarenkaiden koko on 12.4-24. Koealueen keskimääräinen cone-arvo 320 kPa. Tasaisilla savimailla takaveto soveltuu parhaiten puimureihin, joiden takapyörien kulkuvastus on vaikeissa puintioloissa liian korkea epäedullisen painojakauman vuoksi. 5.2.3.4. Takavedon vaikutus kulkukykyyn suomaalla Suomaalla leikkuupuimurin kokonaiskulkuvastus on selvästi suu- rempi kuin esimerkiksi tasaisella savimaalla, koska pyörien uppouma on usein varsin suuri. Suurin osa takapyörien kehävoi- masta kuluu takapyörien oman kulkuvastuksen voittamiseen (ks. 58 kuvio 15). Vain pieni osa välittyy työntämään puimuria eteen- päin. Eturenkaiden luistoarvot ovat varsin korkeat (kuvio 22), ja koeolosuhteissa käytännön puintityö olisi ollut hyvin vaikeaa ilman takavedon apua. Liikkuminen Hydraulista takavetoa lisätty asteettain Vaikeaa x x x x_ x _ x . Vaikeahkoa . x .— x Vaivatonta i 1 1 1 1 1 — x i Jarruttaa I Työntää Taka-akselin työntövoima (kN) ristikudosrengas 18.4-26 matalaprofiilirengas 600/60-30.5 Kuvio 22. Taka-akselin työntövoiman vaikutus etupyörien luis- toon suomaalla. Taka-veto on kytketty päälle -5 kN:n kohdalla ja sen tehoa on lisätty asteittain. Etuakse- likuorma on 3800 kg ja taka-akselikuorma 1350 kg. Tuloksia käsiteltiin tilastollisesti kaksisuuntaisen varianssi- analyysin avulla. Rengastyypin etupyörien luistoero on merkit- sevä, kun riski on 5 % (F*=7.245, df=27). Taka-akselin työntö- voiman vaikutus eturenkaiden luistoon on merkitsevä, kun riski on 1 % (F**=12.484, df=27). Luisto % 40 35 30 25 20 15 10 5 q80 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 +1.0 59 5.3. Leikkuupuimurin painonsiirto Etu- ja takapyörille siirretty vääntömomentti ja puimurin asen- nosta johtuva kaltevuuspinnan suuntainen normaalivoiman kom- ponentti aiheuttavat leikkuupuimurin painonsiirron. Rinnepel- lolla koeajot tehtiin rinnettä ylöspäin ajaen. Tämän vuoksi painonsiirtoarvot etuakselilta taka-akselille ovat rinnemaas- tossa selvästi suurempia kuin tasamaalla (kuvio 23). Renkaiden jättämää urasyvyyttä ei voitu mitata suomaalla, koska maan muodonmuutos oli osittain kimmoinen. Tämän vuoksi renkaan up- pouman vaikutusta puimurin asentoon ja edelleen painonsiirtoon ei voitu selvittää, koska etu- ja takapyörien luisto vaihteli. 5.3.1. Taka-akselin työntövoiman vaikutus painonsiirtoon Rinnepellolla painonsiirtokäyrä on lähes lineaarinen tasaisesti laskeva suora. Suurehko hajonta johtuu koeajorinteiden kalte- vuuseroista. Etu- ja takapyörien luistot olivat melko alhaisia rinnekokeissa. Tämän vuoksi käyrän muoto on suora. Tasaisella savimaalla painonsiirtokäyrä on rinnepellon painonsiirtokäyrän suuntainen, mutta käyrän vakiotermin takia huomattavasti alempa- na. Rinnepellolla vakiotermin ero johtuu maaperän kaltevuudesta. Suomaan ajokokeiden painonsiirtokäyrät ovat muodoltaan kuperia, mikä johtunee etu- ja takapyörien momenttisuhteiden muutoksista, kun taka-akselin työntövoima kasvaa minimiarvosta maksimiarvoon (kuvio 23). Suomaan kokeista on kaksi käyrää, koska ristikudos- renkaan luisto oli huomattavasti suurempi kuin matalaprofiili- renkaan luisto (kuvio 22). Eturenkaiden luistoarvo oli ajoittain niin korkea, että vetovoiman ja vääntömomentin huippukohta ohitettiin. Tämän vuoksi myös etuakselin kehävoimakäyrä taka- akselin työntövoiman funktiona on muodoltaan lievästi kupera (kuvio 24). Käyrän lievä kuperuus ei kuitenkaan selitä painon- siirtokäyrän muotoa. cp ci c) 0 0 0 CD ci 11- 0 T CS3 Painonsiirto 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5. 0 4.0 - 3.0 o- 2. 0 1.0 60 (kN) Taka-akselin työntö (kN) Rinmpelto 18.4-26 Tasainen savimaa 18.4-26 Suamaa 600/60-30.5 Suamaa 18.4-26 Kuvio 23. Taka-akselin työntövoiman vaikutus leikkuupuimurin painonsiirtoon eri maasto-oloissa. Rinteen kaltevuus 5°-10°. .Etupyörien kehävoima (kN) 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 Taka-akselin työntövoima (kN) Kuvio 24. Taka-akselin työntövoiman vaikutus etupyörien kehä- voimaan suomaalla. Rengaskoko on 18.4-26 61 6. TULOSTEN TAREASTELU 6.1. Mittaustekniikka Tiedonkeruujärjestelmän havaintoväli (0.83 s) oli vakio jokaisen koeajon aikana. Ajonopeus ja luisto eivät vaikuttaneet havainto- jen aikaväliin. Tämän vuoksi havaintomäärä kasvoi kuljettua matkaa kohti luiston kasvaessa. Koska lopullinen havaintoaineis- to muodostettiin jokaisen koeajon hetkellisten mittausarvojen aritmeettisista keskiarvoista, mittausaineisto painottui niihin koeajojen kohtiin, joissa luisto oli suuri. Tämän vuoksi laske- tut keskiarvot edustavat mittaussuureiden keskimääräisiä arvoja koeajojen mittausaikana, mutta eivät keskimääräisiä arvoja koeajomatkalla. Koeajon vaikea kohta vaikutti lopullisiin tulok- siin todellista enemmän. Tämä mittauslaitteiston piirre pyrki lisäämään hyvin ja huonosti menestyneiden koejäsenten välisiä mittaustulosten eroja. Etupyörien kehänopeuden mittausta häiritsi ajoittain renkaiden ripavälien täyttyminen, jonka takia myös vierintäsäde kasvoi ja lisäsi kehänopeutta sekä alensi luistoa. Jotkut koeajot joudut- tiin uusimaan, koska luisto-% saattoi olla lähes nolla tai jopa negatiivinen. Tällainen oli tyypillistä, kun muutoin helpolla koeajokaistalla oli yksi lyhyt ja vaikea osuus, jolloin renkai- den kuvio täyttyi ja häiritsi mittausta koeajokaistan loppuvai- heen ajon aikana. Vierintäsäteen kasvu pyrki latistamaan eroja hyvin ja huonosti menestyneiden koejäsenten kesken (vrt. edell. kappale). Koealueiksi valittiin olosuhteiltaan mahdollisimman