Manipulace s materiálem je velmi důležitá pracovní operace. Často je spojována s dopravou, ale v tomto spojení má manipulace výsostné postavení, neboť vždy stojí na počátku dopravního cyklu a najdeme ji i na jeho konci. Manipulace je přemisťování materiálu, pokud možno co největšího množství najednou, beze ztrát a jeho uložení na přesně vymezené místo bez poškození jak materiálu, tak okolí místa uložení.
Velmi rozšířené jsou traktorové čelní nakladače, které jsou vhodné spíše do menších podniků s menšími celkovými objemy nakládaného materiálu. Pro svou jednoduchou konstrukci a především cenovou výhodu mají na těchto farmách budoucnost zajištěnu, a proto jsou a budou ve výrobních programech mnoha firem.
Pokud množství materiálu, který je potřeba v zemědělském podniku naložit, přepravit, složit a uskladnit, se dostává do takových rozměrů, že traktor pracuje většinu dne s čelním nakladačem, je účelnějším řešením pořízení teleskopického manipulátoru. Pokud bychom stále používali čelní nakladač na traktoru, nejsme potom schopni plně využít výkon motoru – nepotřebujeme vývodový hřídel, množství převodů či velkou tahovou sílu traktoru. Výhodnějším řešením je pořídit si specializovaný manipulátor, který je konstruován pro využití v zemědělském provozu. To znamená, že má nejen výborné manévrovací schopnosti, dostatečnou výšku zdvihu, ale v neposlední řadě samozřejmě také odpovídající sílu při zasunutém i vysunutém rameni výložníku.
Podvozek a motor
Důležitou podmínkou pro práci v zemědělství jsou dobré trakční schopnosti, které zaručují bezpečný pohyb po poli, dvoře i stáji - prostě všude tam, kde ho zemědělec právě potřebuje. Tyto podmínky splňují teleskopické manipulátory, které jsou ve výrobním programu mnoha firem vyrábějících manipulační a zemědělské stroje, např. John Deere, Claas, Bobcat, Merlo, Manitou, JCB a mnohé další.
Základem úspěchu a dlouhé životnosti těchto strojů je robustní a kvalitní podvozek. Rám stroje tvoří monoblok svařovaný z podélných ocelových nosníků, které jsou pro dosažení tuhosti a nosnosti doplněny příčnými nosnými prvky, jež umožňují velmi vysoké provozní zatížení a namáhání. Na tento rám se připevňují nápravy, kabina, nádrže provozních kapalin, motor a výložník. Dvoustupňový výložník vyrobený ze svařovaných vysokopevnostních ocelových desek je navržen pro vysoké provozní zatížení a velkou životnost díky kluznému uložení odolnému proti otěru. Přímočarý hydromotor vysouvající výložník je uložen uvnitř ramene, čímž je chráněn proti mechanickému poškození. Maximální nosnost manipulátoru je až 4500 kg a maximální zvedací výška 9 m i větší.
V závislosti na výrobci je stroj poháněn motory různých značek. John Deere používá své vlastní motory, jinak v manipulátorech často najdeme motor značky Perkins. Výkon motoru se pohybuje od 80 do 90 kW. Umístění motoru může být buď vpravo vedle kabiny, nebo za kabinou. Motor umístěný za kabinou přináší řadu výhod, především zlepšení stability stroje díky možnosti umístit otočný bod výložníku před zadní nápravu a využití hmotnosti motoru jako protizávaží. Zvýšená stabilita umožňuje manipulátorům dosáhnout maximálně možnou využitelnou délku zdvihu při plném dosahu dopředu. Umístěním motoru vzadu se také dosáhlo menšího rozvoru a tím mnohem lepší ovladatelnosti.
Pohon kol
Další zajímavostí je pohon pojezdových kol. Celkem jsou zde na výběr tři možnosti:
1. měnič točivého momentu s manuální převodovkou,
2. měnič točivého momentu s převodovkou řazenou pod zatížením,
3. kompletní hydrostatický pojezd.
Ve většině případů se jedná o hydromechanický přenos točivého momentu, tzn. hydrodynamický měnič točivého momentu ve spojení s mechanickou synchronizovanou převodovkou pro pohyb vpřed a vzad. Právě toto spojení mechanické převodovky a hydroměniče dává stroji velkou flexibilitu. Kromě nejčastěji používané čtyřstupňové převodovky je možné v těchto strojích nalézt pětisťupňovou převodovku Powershift (Manitou), která je řízena pomocí systému ECU (Elektronic Control Unit). Tato převodovka má pět stupňů vpřed, přičemž pátý stupeň je automatický režim, a tři stupně vzad. Na přání je možno převodovku vybavit dalšími dvěma plazivými rychlostmi (vhodné zejména při nastýlání stájí). Kromě již zmíněných hydromechanických převodů mohou být manipulátory osazeny hydrostatickým pohonem s mikropojezdem (Bobcat), který umožňuje plynulý přenos síly bez řazení a velice přesné ovládání. Teleskopické manipulátory mají hydrostatické řízení s třemi volitelnými možnostmi řízení přepínatelné z kabiny: řízení jedné nápravy, řízení všech kol a tzv. krabí chod, který umožňuje stranový pojezd. Tato skutečnost dává manipulátorům vysokou manévrovatelnost v jakémkoliv terénu a prostoru. Vnější poloměr otáčení pak může být i 2,99 m. Nastavení způsobu řízení je přehledně znázorněno na displeji v zorném poli obsluhy.
Hydraulická soustava a elektronika
Flexibilní a přesná práce stroje je dána především díky výkonné hydraulické soustavě stroje. Čerpadla hydraulické soustavy jsou poháněna přímo od spalovacího motoru a mohou být buď zubová s průtokem 107 l/min a tlakem 23,5 MPa, nebo pístová axiální s tlakem 24 MPa a průtokem 144 l/min. Součástí hydraulické soustavy je LS systém (Load Sensing) pro snížení ztrát. LS systém najdeme u většiny manipulátorů, které využívají regulační pístová axiální čerpadla. LS systém přispívá ke zvýšení komfortu a vyšší efektivitě práce. Ovládání hlavních funkcí teleskopu je pomocí jednoho joysticku, kde se kolébkovým spínačem ovládá vysouvání a zasouvání teleskopu a dvěma tlačítky pomocné funkce výložníku.
Jelikož jsou tyto stroje navrženy pro maximální využití, pamatovali konstruktéři na pohodlí obsluhy, aby i po dlouhém pracovním dni nebyl řidič příliš unaven. Uložení kabiny na silentblocích a tichý chod motoru minimalizují hluk a vibrace, maximální zasklená plocha a minimální tloušťka sloupků zajišťují dokonalý výhled na všechny strany stroje. Velký prostor na podlaze a nízký schod usnadňují vstup a výstup z kabiny. Únavu řidiče také eliminuje stavitelný volant a opěrky pro ruce. Pro ještě větší komfort je možné do kabiny nainstalovat klimatizaci a rádio.
Bez elektroniky to nejde ani u manipulátorů, a proto i zde nalezneme integrovanou elektronickou jednotku, která usnadňuje obsluhu a pomáhá řešit vzniklé problémy při případné poruše. Firma Merlo využívá ve svých manipulátorech systém MERlin. Tento systém ve své řídicí jednotce ukládá všechna důležitá data od motoru, převodovky, snímače zatížení a jejich hodnoty zobrazuje na displeji, tak aby o nich měla obsluha dokonalý přehled. Současně funguje i jako tzv. černá skříňka, neboť v ní jsou uloženy i všechny úkony obsluhy a v případě potřeby je možná jejich rekonstrukce podle údajů v řídicí jednotce. Zároveň systém funguje i jako imobilizér, čímž se zvyšuje zajištění majitele proti krádeži a samozřejmě je tento systém velice propracovaný diagnostický nástroj umožňující rychlou a dokonalou kontrolu stroje.
Pravidelnou údržbu zvládne obsluha bez velké námahy. Prostoje stroje tak mohou být co nejmenší. Záměrem konstruktérů je umožnit volný přístup ke všem nejdůležitějším komponentům – čističi motorového oleje, vzduchovému a palivovému filtru, plnicímu a vypouštěcímu otvoru motorového oleje, akumulátoru atd. Všechny tyto komponenty jsou přístupné bez demontáže po otevření kapoty motoru uložené na plynových vzpěrách. Nejdůležitější mazací místa jsou soustředěna do centrálního mazacího portu.
Příslušenství
Závěrem je třeba se zmínit o přídavných pracovních nástrojích, které jsou klíčem k univerzálnosti těchto strojů.
Patří sem několik typů lopat, vidle paletizační, vidle na nakládání kulatiny, drapák pro nakládku slamnatého hnoje, adaptéry pro manipulaci s válcovými balíky zabalenými i nezabalenými do fólie, adaptér pro manipulaci s hranolovými balíky, jeřábový hák, dálkově ovládané pracovní plošiny a mnohé další příslušenství.
Velkou skupinu tvoří právě lopaty, které se používají pro manipulaci se sypkými hmotami – bezzubá lopata (pro horniny a zeminy do objemové hmotnosti 2 t/m3, u kterých nehrozí poškození řeznou hranou lopaty), lopata se zuby, roštová lopata (většinou pro nakládání brambor a řepných bulev).
Širokou škálu příslušenství nabízejí výrobci především pro manipulaci se siláží. Nejjednodušší jsou silážní vidle, které mají zadní pevnou stěnu a dno je tvořeno jehlami, které snadno vniknou do vrstvy siláže. Další možností jsou kleště na siláž, které se konstrukčně podobají drapáku a posledním řešením je vyřezávač siláže, kdy pohyblivý nůž objede profil spodních vidlic a odřízne tak ze stěny blok siláže. Po doříznutí zůstává čistá stěna, s minimálním porušení, což vede ke snížení kvalitativních i kvantitativních ztrát krmiva.
Dále je možné na rameno výložníku přichytit různé typy rotačních kartáčů (válcový s horizontální osou rotace nebo kotoučový s vertikální osou rotace) určených pro úklid jednak komunikací, jednak třeba i stájových prostor. Díky rychloupínacímu systému se mohou adaptéry připojovat a odpojovat bez vystupování řidiče z kabiny. U teleskopických manipulátorů firmy Merlo nalezneme i zadní tříbodový závěs s nosností 4300 kg s elektronickým proporcionálním ovládáním, který je plně srovnatelný s traktorovými závěsy. Díky elektronickému řídicímu systému lze velmi snadno předprogramovat nastavení horní a dolní hranice zvedací síly a rychlosti, nastavit zvedací sílu, tedy využít všechny přednosti regulační hydrauliky. Pro zvýšení možnosti použití manipulátoru lze u některých typů nalézt i vývodový hřídel, díky kterému se ještě více rozšiřuje oblast použití manipulátorů. Samozřejmostí je zadní závěs (nebo agrohák), díky kterému lze manipulátor využít i jako tahač přívěsů (návěsů).
Široká paleta přídavných adaptérů předurčuje tyto stroje nejen pro práci v zemědělství, ale i ve stavebnictví a mnoha dalších oborech.
Ing. Jiří Mašek
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, katedra zemědělských strojů
