Základním mechanismem pro manipulační práce v zemědělství je nakládací mechanismus s velkým počtem rozmanitých pracovních nástrojů, které jsou vhodně konstrukčně uspořádány pro manipulaci s břemeny. Jedná se převážně o pracovní operace, které lze rozdělit do pěti obecných kategorií.
Pracovními operacemi jsou:
- manipulace zahrnující zdvihání a pokládání břemen nebo manipulačních jednotek (například nakládání a vykládání palet nebo vaků);
- horizontální nebo vertikální posunutí břemen na přesně určenou vzdálenost (například hrnutí, hrnutí s částečnou nakládkou);
- nakládání (skládání) se současným oddělením části břemena ze skládky;
- posunutí nebo krátká doprava břemena na určitou vzdálenost libovolnou rychlostí nebo přesně stanovenou rychlostí;
- zdvižení břemena se stanoveným časovým setrváním v určité poloze.
Rozmanitost břemen a manipulačních prací v zemědělství vyžaduje mnoho různých pracovních nástrojů.
Základním pracovním nástrojem je nakládací lopata, což je zpravidla polouzavřená nádoba rozmanitého provedení stěn, resp. zadní stěny (plná, roštová), která svojí konstrukcí umožňuje naložení sypkých hmot s variabilní velikostí jednotlivých částic (zrno, bulevniny, štěrk, okopaniny) nebo soudržných materiálů.
Nakládacích lopat je k dispozici několik variant, například lopaty na lehké materiály (objemová hmotnost do 800 kg/m3), žebrované lopaty, lopaty s přídržným drapákem, s bočním vyklápěním, víceúčelové lopaty s možností otevření přední části.
V zemědělství jsou kromě lopat využívány mnohé další pracovní nástroje pro manipulaci s břemeny. Například paletizační vidle na nesení palet se stavebními materiály, lopata se svěrným drapákem na uchopení tyčoviny, hák na uchycení velkoobjemových vaků, vidle s přidržovačem pro nakládání volně loženého sena a rozmanitých dřevin, svěrné čelisti pro manipulaci s balíky apod.
Mobilní kolové a pásové nakladače
Pro nesení břemen prostřednictvím lopat a dalších pracovních nástrojů jsou velmi dobře přizpůsobeny mobilní kolové nebo pásové nakladače. Nakladače jsou vybaveny nejen základním pracovním zařízením pro manipulaci, ale také variabilním přídavným zařízením pro provádění doplňkových prací (vrtací nástroj, mulčovač, rýhovač, hydraulické kladivo, sněhová fréza a další).
Přídavné zařízení je volitelná sestava částí, která může být namontována na základní stroj pro specifické použití. Nakladače montáží přídavných zařízení opouštějí své tradiční místo v oblasti manipulace se zemědělskými produkty, stavebními hmotami a horninami a stávají se univerzálními stroji pro vykonání rozmanitých pracovních operací.
Z praxe je patrné, že v poslední době do oblasti zemědělství pronikají zejména nakladače kompaktní kloubem řízené, nakladače teleskopické a nakladače řízené nezávislým otáčením kol (smykem řízené). K dispozici jsou nakladače rozmanitých velikostí (šířka, výška, délka), s čímž souvisí další důležité parametry, jak je patrné z tabulky 1.
Při manipulaci se zemědělskými produkty hrají důležitou roli následující faktory:
- pracovní nástroj, který se podílí na uchopení, držení a vyložení materiálu,
- konstrukce manipulačního prostředku (nosnost, velikost nástroje – lopaty, rozměry drapáku),
- vlastnosti manipulovaného materiálu (zda jsou materiály sypké nebo tuhé, tvar materiálu, hmotnost, objem),
- konstrukce odvozního zařízení (nosnost, průchodnost, velikost a tvar korby, rozměry plošiny),
- prostředí, ve kterém je materiál manipulován (přepravní trasa, legislativní omezení na trase dopravy, možnost optimálního pohybu manipulačního zařízení).
Volba nakladače
Při výběru nejvhodnějšího nakladače by se mělo vycházet z těchto hledisek:
1. technické možnosti stroje v závislosti na terénních podmínkách (svah, únosnost půdy, terénní zlomy, kolmé stupně, prohlubně, příkopy, pařezy, balvany, charakter a velikost manipulační plochy;
2. volba správného nakládacího nástroje (lopata vhodná pro daný druh materiálu nebo přídavný pracovní nástroj podle předpokládané činnosti);
3. ohleduplnost k životnímu prostředí a jiným objektům (nepoškození okolí, kde je manipulováno s břemeny (například příliš vysokou hmotností stroje), nepoškození komunikací (vyjeté koleje, devastace povrchů);
4. schopnost být v technologickém uzlu (provázanost prací, výkonnost, ekonomický počet cyklů);
5. kvalita provedené práce (schopnost dodržení stanovené technologie práce volbou správného pracovního nástroje, nepoškození a ztráta části břemen);
6. náklady na provedení práce (Kč/m3, m2, m);
7. čas na provedení práce, resp. výkonnost při nakládání (t/h, m3/h) – mnohdy souvisí s náklady, ale někdy je čas prioritní (podle toho je třeba volit velikost pracovního orgánu, resp. výkonnost stroje).
Farmáři si mohou zvolit konkrétní nakladač s vhodnými přídavnými adaptéry pro převládající práce v konkrétním prostředí. Například podle rozchodu kol, světlé výšky, maximální šířky, výšky a délky, podle velikosti výkonu motoru, podle hydraulické soustavy, provozní hmotnosti, provedení kabiny, vybavení klimatizací, filtrací, podle provedení kol (například se speciálními pneumatikami nebo pásy místo kol), pro ložné operace ve výškách (teleskopický výložník) a pro zajištění požadované výkonnosti při nakládání konkrétního materiálu.
Ne vždy musí být v zemědělské praxi veden boj za dosažení nejvyšší výkonnosti nakladačů, ale prioritní mohou být technické přednosti nebo užitné vlastnosti stroje.
Například možnost zajíždění do omezených profilů, do objektů s nízkou podjezdovou výškou, nosnost stroje v závislosti na délce vyložení, úroveň emisí výfukových plynů, hlučnost stroje, ergonomické vlastnosti ve prospěch operátora, délka intervalů údržby, spotřeba pohonných hmot v závislosti na hmotnosti manipulovaného materiálu a podobně.
Pro manipulační práce v zemědělství vyhovují nakladače s kloubovým řízením, protože se při manipulačních pracích mohou pohybovat na malé ploše, mohou manipulovat s pracovním nástrojem tzv. za rohem a jsou velmi obratné při jízdě dopředu i dozadu. Objem základní lopaty v zemědělství se pohybuje v rozmezí 0,3 až 3 m3. Výsypná výška se pohybuje nad hranicí 2,9 metru, což je dostačující pro všechny ložné operace do koreb motorových i nemotorových vozidel (přívěsy a návěsy). Přehled objemů lopat v závislosti na nosnosti kloubových nakladačů je uveden v tabulce 2.
Na malých farmách mohou být používány lopaty i pro menší objemy, protože není sledována výkonnost stroje, ale schopnost stroje zvládnout požadovanou práci v závislosti na limitujících faktorech prostředí.
Pracovní cyklus
O výkonnosti cyklicky pracujících strojů (objem nebo hmotnost břemen naložených nebo složených za jednotku času) rozhoduje velikost lopaty, resp. objem nebo hmotnost materiálu uchopeného pracovním nástrojem při jedné dílčí pracovní operaci (pracovní cyklus) a průměrný čas pracovních cyklů.
Čas pracovního cyklu je závislý na mnoha faktorech, zejména na faktorech prostředí (například povětrnostní podmínky, velikost manipulačního prostoru, povrch terénu na němž nakladač při manipulaci pojíždí).
Čas pracovního cyklu se skládá z času pro nabrání (uchopení) břemena, z času pro vykonání jízdy vzad (vyjetí ze skládky) s možností namíření k místu vykládky, pokud nebude provedeno až při jízdě vpřed, z času pro vykonání jízdy vpřed (k místu vykládky), z času pro vysypání (uložení břemena, vyprázdnění pracovního nástroje), z času pro vykonání jízdy vzad a času pro vykonání jízdy vpřed k novému nabrání nebo uchopení břemena.
Z uvedeného vyplývá, že dílčí časy závisí na délce dráhy, po které stroj vykonává jízdy vpřed a vzad a jak rychle je uchopeno a uloženo břemeno.
Z praxe je patrné, že při většině manipulačních operací jsou délky tras, na nichž se nakladač pohybuje, pevně dané a žádným organizačním opatřením nebo změnou technologického postupu nakládky nelze trasy zkrátit. Naopak mnohdy je důležité, aby byla správně provedena volba pracovního nástroje a byl vždy uchopen maximálně možný objem, resp. hmotnost břemene.
Na grafu 1 jsou uvedeny dílčí časy na vykonání pracovního cyklu při nakládání sypkého břemena do korby odvozního zařízení kloubovým nakladačem kategorie II. (viz tabulka 1). Celkový čas je 38,88 s.
Na grafu 2 jsou uvedeny dílčí časy na vykonání pracovního cyklu nakladače při nakládání sypkého břemena do korby odvozního zařízení řízeného nezávislým otáčením kol. Celkový čas je 32,73 s.
Obrázky jsou uvedeny pouze pro představu časů jednotlivých dílčích cyklů, nikoliv pro srovnání dvou nakladačů s rozdílným systémem řízení. Pro srovnání by musely být dodrženy shodné podmínky na pracovišti (například délky jízdní dráhy, charakter sypkého materiálu, charakter skládky) a také velikost lopaty a její skutečné naložení na jmenovitý objem. Časy cyklu se mohou měnit zejména vzhledem k dráze jízdy a mohou být i o 30 až 50 % kratší.
Vzájemná závislost hlavních parametrů nakladačů řízených nezávislým otáčením kol je uvedena v tabulce 3.
Smykem řízené nakladače
Také nakladače řízené nezávislým otáčením kol (smykem řízené) nacházejí uplatnění v zemědělství pro svoji obratnost, malé rozměry a vynikající schopnost při manipulaci s břemeny na malé ploše. Nakladače řízené nezávislým otáčením kol mohou manipulovat s rozmanitými břemeny, protože je pro ně k dispozici několik vhodných pracovních nástrojů.
Nakládací lopaty jsou dodávány v několika modifikacích (objem, šířka, tvar zubů). Šířka lopat se pohybuje v rozsahu 1500 mm až 2000 mm. Navršené objemy lopat jsou v rozmezí 0,35 až 0,6 m3. Univerzální lopata je určena pro hloubení v horninách snadno rozpojitelných, k nakládání sypkých materiálů, zemědělských produktů, k převážení břemen a materiálu v lopatě na krátké vzdálenosti, urovnávání povrchu a na provádění zpětných zásypů po položení inženýrských sítí. Lopata na lehký materiál je určena k nakládání a převážení materiálu, jako je obilí, chlévská mrva, seno, štěpka, hnojiva, sníh a další obdobné produkty.
Víceúčelová lopata je určena pro nakládání, shrnování a manipulaci s abrazivními horninami a stavební sutí. Výsypná výška se pohybuje v rozsahu 2300 až 2500 mm.
Nosič paletizačních vidlí je integrován s ochrannou mříží a je určen k manipulaci s materiálem uloženým na paletě, například pytlovaný materiál (hnojiva), stavební materiál a kusový materiál připevněný k paletě. Vidle jsou posuvné pro přizpůsobení manipulovaným břemenům. Délka vidlí se pohybuje v rozsahu 910 až 1220 mm. Nakladače mohou ukládat palety do výšky nad tři metry.
Lopata s přidržovačem je používána pro manipulaci s břemeny, která je nutné přidržovat z důvodů jejich objemu, tvaru a možnosti uchopení. Jedná se o břemena jako lisovaný papír, plasty, rostlinný odpad, nepravidelné kamenné bloky, nesvázané seno, podestýlka, vytěžené nálety dřevin, větve, balíky a kmeny stromů. K dispozici jsou různé šířky těchto lopat. Šířka se pohybuje v rozsahu 1500 mm až 1900 mm. Otevření čelisti se pohybuje v rozsahu 900 mm až 1100 mm. Délka spodní části lopaty je kolem 940 mm.
Dále jsou k dispozici kleště na kulatinu, kleště na kulaté zabalené balíky, vidle na kulaté balíky s možností bočního průpichu, vidlice na siláž a chlévskou mrvu o objemu 0,8 až 1 m3.
Samostatnou skupinu tvoří přídavná nakládací zařízení pro traktory a malotraktory. Tato zařízení se skládají z výložníku s montážními prvky, včetně hydraulického vybavení a pracovního nástroje. Pracovním nástrojem mohou být lopaty nebo pracovní nástroje, které jsou používané nakladači. Každé velikostní kategorii traktoru odpovídá velikost přídavného nakládacího zařízení. Například pro malotraktory je k dispozici lopata s objemem 0,12 až 0,22 m3, s nosností 320 až 570 kg a možností dosažení výšky zdvihu 2 až 2,2 metru. Pro traktory s výkonem motoru 30 až 45 kW je k dispozici nakládací zařízení s výškou zdvihu 2,95 až 3,2 m a nosností 1150 až 1950 kg.
Klíčové informace
- Současné nakladače jsou velmi pohyblivé z hlediska zrychlení, jízdy a i při samotné nakládce.
- Operátor má dobrý přehled o pracovním nástroji a díky snadnému ovládání splňuje všechny předpoklady pro vykonání manipulačních prací – tedy uchopení maximálně možného množství materiálu, jeho přemístění beze ztrát na přesně stanovené místo bez poškození přemísťovaného materiálu nebo jeho obalu a bez negativního ovlivnění místa a okolí.
- Využití nakladačů v zemědělství je všestranně výhodné vzhledem k možnostem variability pracovních adaptérů.
Ing. Ivo Celjak, CSc.
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
Zemědělská fakulta
katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
Ing. Miroslav Týma
nezávislý odborník v oblasti dopravy a manipulace
