Słabsze i mocniejsze KM

Porównanie liczby koni mechanicznych (KM) określających moce ciągników to wbrew pozorom bardzo trudne zadanie. Dlaczego? Po prostu można pogubić się w zależnościach pomiędzy rodzajami mocy i jej różnymi normami. Ponadto nie można zapominać o tak ważnym parametrze silnika, jakim jest jego moment obrotowy.

 

Na początek spójrzmy prawdzie w oczy i od razu wyjaśnijmy, że moc podawana w danych fabrycznych ciągników jest zawsze wyższa od tej, jaką uzyskujemy na ich kołach. Jest to bowiem moc silnika nieuwzględniająca strat powstających m.in. w skrzyni biegów. W sumie straty pomiędzy silnikiem a mocą użyteczną mogą wynieść od kilku do kilkudziesięciu procent! Niezależnie od tego faktu podawanie samej mocy silnika w kilku różnych normach i tak wprowadza spore zamieszanie.

 

Moc brutto i netto

 

Przede wszystkim należy pamiętać o podziale norm mocy silnika na brutto i netto. Pierwsze informują o wyniku pracy silnika nieobciążonego dodatkowym osprzętem, takim jak: pompa wody, alternator, filtr powietrza, tłumik i przede wszystkim wentylator chłodnic. Nie oznacza to oczywiście pracy silnika „na sucho”, bo w tym czasie jest on chłodzony z urządzenia zewnętrznego. Norm mocy brutto jest kilka, m.in.:

– ECE R120,

– ISO TR14396,

– SAE J1995,

– 97/68 EC lub 97/68 EG,

– 2000/25 EC.

 

Wśród wymienionych niektóre są do siebie bardzo podobne (wręcz identyczne jak ECE R120 i ISO TR14396), a inne różnią się znacznie, co przedstawia tabela nr 1. Nie ulega jednak wątpliwości, że chociażby z powodu nieuwzględniania poboru mocy przez wentylator chłodnic normy te są zawyżone. Procentowo moc pochłaniana przez wentylator wynosi najczęściej kilka procent, co w jednostkach napędowych – zależnie od ich mocy – przekłada się na pobór od kilku do nawet kilkunastu KM! Jeżeli praca wentylatora zależna jest od faktycznych potrzeb chłodzenia (wentylator wiskotyczny), to pobiera on mniej mocy niż wentylator tradycyjny pracujący zależnie od obrotów silnika. Podsumowując, ocenianie mocy ciągnika poprzez normy brutto nie jest najlepszym rozwiązaniem.

 

 

 

– ECE R24,

– DIN70020,

– OECD.

 

Te normy są do siebie bardzo podobne, co przedstawia tabela nr 2. Wśród nich na uwagę zasługują zalecenia OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development), czyli organizacji współpracy gospodarczej i rozwoju wytyczającej standardy optymalnego działania w różnych dziedzinach gospodarki. W przypadku pomiaru mocy silnika można je zakwalifikować jako rodzaj normy najlepszej dla kupujących ciągniki rolnicze. To po prostu pomiar ich mocy na jego wałku odbioru mocy (WOM), do którego niezbędna jest hamownia. To bardzo popularny sposób oceny użytecznej mocy ciągnika rolniczego stosowany często przez firmy wykonujące tuning silnika lub działające na wyższym poziomie, które optymalizują pracę jednostki napędowej, biorąc pod uwagę szereg czynników. Podpowiadamy, że kupując nowy ciągnik, również można w ten sposób zweryfikować jego moc. Kwestią do ustalenia pozostaje, na jakiej hamowni i na czyj koszt – nasz, czy dilera. Uzyskany wynik będzie jednak najbardziej wiarygodny i pokaże, ile mocy z silnika dociera do końcówki WOM-u. Oprócz wykresu mocy uzyskamy również wykres maksymalnego momentu obrotowego. Ponadto – co bardzo ważne – informacje te podane będą w odniesieniu do prędkości obrotowej wału korbowego silnika.

 

 

Moc nominalna i maksymalna

 

W silnikach Diesla starszej konstrukcji podział mocy na nominalną i maksymalną nie istniał, bo jedna i druga były osiągane przy maksymalnych obrotach silnika. W nowoczesnych silnikach wysokoprężnych jest już inaczej i moc nominalna (uzyskiwana przy prędkości nominalnej silnika, czyli na jego maksymalnych obrotach) nie jest jednoznaczna z mocą maksymalną. Ta ostatnia jest teraz osiągana przy obrotach wału korbowego wynoszących najczęściej 1800-2000 na minutę. To nie koniec możliwości nowoczesnych silników Diesla, gdyż wiele z nich dysponuje jeszcze tzw. mocą dodatkową znaną powszechnie pod nazwą power boost. Jest ona dostępna najczęściej podczas pracy polowej z maszynami napędzanymi od WOM-u ciągnika oraz jazdy transportowej powyżej określonej prędkości, np. 20 km/h. Wtedy do cylindrów wtryskiwana jest wyższa niż standardowa dawka paliwa. Dzięki temu producenci mogą podawać jeszcze wyższą moc maksymalną swoich ciągników.

 

Niezależnie od rodzajów mocy i ich norm mogą one być podawane w różnych jednostkach. Oczywiście najczęściej jest to koń mechaniczny (KM), ale można spotkać również kilowaty (kW) będące oficjalną jednostką Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI). Wartość taka jest zapisana np. w dowodzie rejestracyjnym każdego pojazdu. Dlatego warto zapamiętać przeliczniki:

 

1 kW = 1,36 KM,

1 KM = 0,74 kW.

 

Przykładowo, jeżeli mamy podaną moc 131 kW, to mnożąc ją przez współczynnik 1,36, uzyskamy ok. 178 KM. Można również zapamiętać, że 100 kW to 136 KM, a 200 kW to 272 KM.

 

 

 

Z powyższych zależności wynika jasno, że producenci ciągników mają spore możliwości żonglowania normami i mocami. Korzystając z takiego potencjału, mogą przedstawiać swoje traktory w jak najlepszym świetle. Podpowiadamy więc, aby dane katalogowe producentów traktować jako orientacyjne. Korzystniejszym sposobem sprawdzenia mocy ciągnika jest pomiar jego mocy na WOM-ie, co – jak wspomnieliśmy – zaleca OECD. W tym przypadku możemy ocenić  konkretny ciągnik, który chcemy kupić, czyli w takiej specyfikacji, jaką zamówiliśmy. To najcenniejszy rodzaj mocy netto, którą można będzie wykorzystać podczas np. prac polowych.

 

– Po otrzymaniu wyników pomiaru mocy ciągnika na WOM-ie dokładnie przyjrzyjmy się powstałemu wykresowi charakterystyki pracy silnika. W ten sposób możemy łatwo ustalić, jaką dysponuje on mocą przy maksymalnym momencie obrotowym, który dla współczesnych wysokoprężnych jednostek napędowych uzyskiwany jest już przy 1300-1600 obrotach na minutę. Właśnie ta moc powinna być dla nas wyznacznikiem przy doborze do ciągnika maszyn. Pozwoli to wykonywać prace na niskich obrotach, czyli bezpiecznie dla silnika i ekonomicznie  podpowiada Robert Halicki z firmy 44tuning optymalizującej prace jednostek napędowych.

 

– Zakup ciągnika to często związanie się z nim na długie lata. Zatem tym bardziej powinien być on przemyślany, a jego walory techniczne, moc i moment obrotowy dopasowane z odpowiednim zapasem. Z pewnością przydałyby się szkolenia na ten temat dla sprzedawców ciągników. Często się zdarza, że dzwonią do mnie rolnicy po zakupie traktorów, że zapotrzebowanie maszyny na moc przewyższa seryjne możliwości silnika ciągnika. Tym samym rośnie zużycie paliwa i żywotność jest skracana. Dlatego dobry dobór użytecznej mocy silnika, o odpowiedniej sile uciągu (momencie obrotowym), jest źródłem sukcesu rolnika. Niestety wielu sprzedawców patrzy na własny sukces finansowy, a nie na dobro kupującego ciągnik – kontynuuje Robert Halicki.

 

Moment obrotowy – ważny tak jak moc

 

Poza mocą silnika ważny jest wspomniany moment obrotowy i należy zwracać uwagę na ten parametr. Oznacza się go w niutonometrach (Nm) odniesionych do obrotów silnika. Jaka zależność zachodzi pomiędzy mocą a momentem obrotowym?

 

W celu jej wyjaśnienia posłużmy się przykładem związanym z pracą wykonywaną przez dwóch  diametralnie różnych ludzi. Ładują oni ręcznie piasek na przyczepy, ale używają łopat nabierających go naraz po 2,5 i 5 kg. Narzędzia dobrali dobrze, bo z mniejszą łopatą pracuje osoba  ważąca 55 kg, a z większą o masie 105 kg. Przyjmijmy, że w ciągu godziny nasi teoretyczni pracownicy nie wykazywali oznak zmęczenia i pracując cały czas równo, załadowali na swoje przyczepy po 3,5 t piasku. Mniejszy człowiek wrzucał jednak łopatę piasku dwukrotnie częściej. Odnosząc to do parametrów silnika – miał mały moment obrotowy, ale pracował szybko (na dwukrotnie wyższych obrotach). Podsumowując, osoby te wykonały identyczną pracę w ciągu godziny (jednostki czasu), czyli mają identyczną moc. Co je różni? To moment obrotowy, jakim dysponują. Pozwala to wyciągnąć następujący wniosek: moc to informacja, ile momentu obrotowego generuje silnik przy określonej prędkości obrotowej jego wału korbowego.

 

Powyższe zależności mają na uwadze inżynierowie konstruujący silniki o różnej charakterystyce mocy i momentu obrotowego. Dlatego silnik ciągnika rolniczego nie spełni dobrze swojej roli w samochodzie sportowym i odwrotnie. Można to porównać do zamiany łopat u naszych teoretycznych pracowników.

 

Wykres powyżej. Ten silnik maksymalny moment obrotowy (297 NM) osiąga przy 1394 obr./min (czerwona linia). Natomiast maksymalna moc (74 KM) generowana jest przy 2152 obr./min. Według Roberta Halickiego z firmy 44tuning.pl do tego ciągnika należy jednak dobierać maszyny mające zapotrzebowanie na moc wynoszące maksymalnie ok. 55 KM, czyli moc dostępną przy maksymalnym momencie obrotowym. Pozwoli to wykonywać prace na niskich obrotach, czyli bezpiecznie dla silnika i ekonomicznie. Wykres pochodzi z artykułu "Nowy Ursus C-380", który ukazał się w RPT 3/2016.

 

 

 

Artykuł ukazał się w RPT 2/2019. Zapraszamy do prenumeraty – płatność elektroniczna.