Manipulace je obecný název pro veškerou práci s břemeny, například jejich zvedání, přemísťování na krátké vzdálenosti, skládání, skládkování a umísťování břemen na dopravní zařízení (automobil, návěs, pás dopravníku) a do manipulačních jednotek (kontejner, paleta), jejich fixace, ukládání na regály ve skladech, v dílnách, na vhodné místo ve stájích, na skládky na povrchu terénu (louky, pole), odebírání z rozmanitých míst (žlaby, silážní jámy) a podobně.
Při ruční manipulaci je přemísťování (nošení) břemene (i živého, tedy zvířete) po stanovené dráze jedním nebo současně více zaměstnanci, včetně jeho zvedání, pokládání, strkání, tahání, posunování nebo převalování (kutálení) kontaktním působením paží, nohou nebo jinou částí těla.
Při kombinované manipulaci se jedná o přemísťování břemene po stanovené dráze zaměstnancem, který pomocí rukou bezprostředně ovládá manipulační zařízení (například paletový vozík) a není v kontaktu s břemenem.
Při mechanizované manipulaci je realizováno přemísťování břemene po stanovené dráze využitím pracovního nástroje – adaptéru (lopata, koreček, hák, paletizační vidle, zametací kartáč, radlice apod.) vhodného manipulačního zařízení, včetně jeho zvedání, pokládání, strkání, tahání, posunování, hrnutí po podložce.
Manipulace se zemědělskými materiály je složitá a tato složitost roste zejména různorodou strukturou materiálu, značným rozsahem objemové hmotnosti, sezónností, ale také terénními a povětrnostními vlivy, ve kterých musí být manipulace realizována.
Při manipulaci s materiálem (břemeny) hrají důležitou roli následující faktory:
a) pracovní nástroj, který se podílí na uchopení, držení a vyložení materiálu (hák, drapák, ruce pracovníka);
b) způsob ovládání pracovního nástroje, včetně přenosu sil (pracovníkem přímo nebo zprostředkovaně ovladači a rozmanitým přenosem sil);
c) konstrukce mechanizačního zařízení (nosnost, průchodivost podvozku, pracovní adaptér – například lopata, vidle, svěrný drapák);
d) vlastnosti manipulovaného materiálu (konzistence, tvar, rozměry, hmotnost, objem);
e) prostředí, ve kterém je materiál manipulován (povrch, šířka uliček, nutnost překonávání nerovností, povětrnostní vlivy);
f) doplňková zařízení zajišťující bezpečnost práce a neporušenost materiálu (nutnost fixace materiálu na korbě, chlazení, ohřev);
g) prostředky a zařízení zajišťující návaznost prací (paleta, kontejner, podvozek se záchytnými oky pro lano jeřábu).
Následující manipulační operace jsou specifické při nakládce a vykládce v zemědělské výrobě:
1. nakládka kusového materiálu (břemen) na valník vozidla (automobil, přívěs, návěs), břemena pravidelného geometrického tvaru;
2. nakládka kusového materiálu (břemen) na valník vozidla (automobil; přívěs, návěs): břemena nepravidelného geometrického tvaru, desky (skla, plechy);
3. nakládka kusového materiálu (břemen) do korby automobilu;
4. nakládka kusového materiálu (břemen) do nákladního prostoru vozidla pick-up;
5. nakládka kusového materiálu (břemen) do nákladního prostoru vozidla typu skříň (furgon);
6. nakládka kusového materiálu (břemen) do nákladního prostoru kontejneru;
7. nakládka kusového materiálu (břemen) do nákladního prostoru speciálních nástaveb;
8. nakládka břemen na plošinová vozidla (návěsný nebo přívěsný podvalník);
9. nakládka sypkých břemen do velikosti zrna 0,5 mm do korby vozidla (automobil, přívěs, návěs, otevřený kontejner);
10. nakládka sypkých břemen do velikosti zrna 20 mm do korby vozidla (automobil, přívěs, návěs, otevřený kontejner);
11. nakládka sypkých břemen do velikosti zrna 150 mm do korby vozidla (automobil, přívěs, návěs, otevřený kontejner);
12. nakládka sypkých břemen do nákladního prostoru kontejneru;
13. plnění cisteren tekutými látkami;
14. nakládka materiálu nesouměrné povahy (chlévská mrva);
15. nakládka břemen umístěných v manipulačních jednotkách (paletách, kontejnery);
16. nakládka břemen v paketách;
17. nakládka – vkládání břemen do skladovacích regálů;
18. nakládka – stohování manipulačních jednotek (palety);
19. nakládka dlouhých břemen (například ocelových trubek, tyčí, hutního materiálu).
Z uvedeného výčtu vyplývá, že je vhodné zavést využívání vhodných mechanizačních zařízení pro manipulaci, optimálních systémů dopravy, skladování materiálu a využívaní manipulačních a přepravních jednotek.
Manipulační a přepravní jednotky usnadňují dopravu, manipulaci a skladování břemen. Umožňují manipulaci a ukládání více břemen ve větší objemově ucelenou jednotku, s níž se může manipulovat jako s jedním břemenem (kusem).
Pomocí manipulačních jednotek se fixují břemena do předem stanoveného tvaru. Tento tvar je optimalizován pro ukládání na dopravní zařízení (korby), pro stohování a pro manipulaci manipulačním zařízením (zdvižný vozík).
Je to například kontejner, paleta, zásobník na sypké hmoty, vak, nájezdové můstky, kartonové krabice, válečková trať, malé plastové kontejnery – uzavíratelné nádoby, plastové přepravky atd. Jsou to také prvky, které usnadňují vykonat dopravu (přepravu) břemen pomocí dopravních zařízení.
Manipulační jednotky jsou také dopravními prostředky (palety s uloženými břemeny, kusový materiál urovnaný na paletě) a skladovacími prostředky.
V paletách a velkoobjemových vacích je možné přepravovat veškeré materiály, se kterými lze manipulovat sypáním. Velkoobjemové vaky tvoří základní článek poměrně nového způsobu přepravy a skladování sypkých (kapalných) hmot. Vaky jsou šité z technických tkanin a zpravidla shora v rozích vybaveny čtyřmi popruhy k zavěšení či uchopení.
Vaky chrání přepravovaný materiál před poškozením a vnějšími vlivy, umožňují s ním manipulovat a přepravovat jej. S technickým rozvojem vaků a používaných tkanin se také zvyšuje počet druhů materiálů, které je možné tímto způsobem přepravovat.
Je patrné, že na každé farmě by měla být k dispozici vhodná strojní zařízení, se kterými by bylo možné zabezpečit výše uvedené manipulační operace.
Ideálním se jeví univerzální nosič nářadí, který s variabilními pracovními adaptéry vykoná více než polovinu operací.
Některé farmy se neobejdou bez nakladačů, vysokozdvižných vozíků, bez rozmanitých dopravníků (šnekových, pásových, pneumatických, korečkových a válečkových), bez jeřábů a nosičů kontejnerů.
Nakladače
Nakladače jsou samojízdné stroje pásové nebo kolové s integrovanou vpředu namontovanou nosnou konstrukcí zařízení, které umožňuje uchopit a nést břemeno (lopata, vidle, kleště na balíky).
Sypká břemena nabírá, těží anebo rozpojuje prostřednictvím pohybu stroje kupředu, kusová břemena může uchopit pohybem pracovního nosného zařízení. Břemena přepravuje na krátkou vzdálenost pohybem celého stroje a ukládá je jednorázově nebo postupně vysypává zdvižením výložníku nebo naklopením lopaty do stanoveného místa.
Z této definice vyplývá, že nakladač je určen především pro manipulaci s břemeny nebo sypkými hmotami.
Traktorové čelní nakladače
Konstrukce traktorových čelních nakladačů se skládá z konzoly připevněné k traktoru pro uchycení nakladače a vlastního nakladače tvořeného rameny (výložníkem) s přímočarým hydromotorem a dalšími komponenty hydraulického zařízení.
Jednotlivé typy se liší především velikostí nakladače, zdvihovou silou, výškou zdvihu a jejich vybavením. Pro činnost čelního nakladače se používá hydraulické zařízení traktorů. Traktorové čelní nakladače rozšiřují využití traktorů na zemědělské farmě, a tím i snižují jejich přímé náklady na hodinu provozu. Krátká doba jejich montáže a demontáže umožňuje operativně použít traktor podle potřeby.
Dvounápravové nosiče nářadí
Nosič nářadí je obecně samojízdné strojní zařízení, které je určeno k provozování více než tří rozmanitých pracovních adaptérů – nářadí. Nářadím se rozumí pracovní zařízení, jímž lze vykonat jednu nebo více pracovních operací zároveň.
Provozováním se rozumí využití nosiče ve prospěch zamýšlené činnosti (sečení, zametání, rozpojování hornin, vrtání apod.) a zahrnuje jízdu nosiče, nesení, ovládání, pohon a manipulaci s pracovním nářadím.
Nosič může být vybaven jedním výměnným pracovním nářadím pro jednu specifickou pracovní činnost, nebo může provozovat zároveň několik pracovních nářadí (různé druhy nářadí), jejichž pracovní činnosti mohou být rozmanité a v některých případech mohou být vykonávané současně, záleží na technologii pracovní činnosti.
Pokud je nosič vybaven několika druhy nářadí nebo přídavným zařízením, které je neseno v závislosti na pracovní činnosti, stává se univerzálním nosičem nářadí. Přídavné zařízení je volitelná sestava nářadí, která může být namontována na základní stroj pro specifické pracovní činnosti. Schopností připojení přídavných zařízení se nosič stává univerzálním strojem a záleží na uživateli, která přídavná zařízení ke stroji zakoupí.
Z uvedeného popisu vyplývá, že univerzálním nosičem nářadí se může stát jakékoliv mobilní energetické zařízení, které disponuje konstrukčními celky (závěsy, vývodové hřídele) a výkonovými parametry pro provozování specifického pracovního nářadí, pro něž jsou k dispozici více než dvě rozmanitá nářadí. Z toho vyplývá, že univerzální nosič může být nasazen alespoň pro tři rozdílné hlavní pracovní činnosti.
Paletové vozíky
Motorové paletové vozíky představují celou škálu vozíků používaných při ložných operacích a ve skladovém hospodářství. Jsou to nejrůznější typy nízkozdvižných vozíků pro horizontální přepravu palet a břemen s chodící obsluhou, trvale stojící obsluhou, sedící obsluhou podélně a příčně ve směru jízdy.
Vozíky se skládají z kolového podvozku, vidlic, mechanismu pro změnu polohy vidlic, ovládacího zařízení pro směrování jízdy vozíku, případně energetického zařízení, pokud je jím vozík poháněn.
Hlavním pracovním orgánem jsou stavitelné vidlice, které jsou v základní poloze ve stanovené výšce nad rovinou pojezdu a pracovní poloze je jejich výška variabilní. Operátor ovládá směr jízdy a výšku vidlic pomocí ovladačů. Je to mechanizační zařízení, které usnadňuje manipulaci především s paletovými manipulačními jednotkami.
Používají se zejména ve skladech, při ukládání paletových jednotek do regálů, při jejich stohování, při nakládání a vykládání paletových jednotek i jednotlivých břemen z dopravních zařízení a při manipulaci s břemeny uloženými na paletách.
Dopravníky
Jsou to dopravní zařízení pro dopravu kusových břemen nebo sypkých materiálů. Přeprava pomocí dopravníků je vedena po variabilních přepravních dopravníkových trasách předem zvolenou (stanovenou) konstantní rychlostí. Rychlost není závislá na prostředí, ve kterém přeprava probíhá, ale je závislá na technických a konstrukčních parametrech dopravníku a na charakteru přepravovaného materiálu.
Břemeno nebo materiál jsou vždy ve vazbě s určitou částí dopravníku, resp. s dopravním médiem, které tuto vazbu zprostředkovává.
Výkonnost dopravníků je zpravidla konstantní, pokud je zajištěn optimální přísun břemen nebo materiálu ve vstupní části a je zajištěn plynulý odběr materiálu nebo břemen na konci dopravníku. U některých dopravníků lze přepravní trasy křížit, odbočovat a lze také vkládat materiál nebo břemena na přepravní dopravníkové trase. Pomocí dopravníků lze přepravovat i manipulační jednotky.
Šnekové dopravníky
Dopravu materiálu zajišťuje otáčející se šnekovice přivařená na trubce. U šneků s plnou šnekovicí tvoří šnekovice s hřídelem jeden konstrukční celek. U šneků s obvodovou šnekovicí je šnekovice spojena s hřídelem držáky, takže mezi šnekovicí a hřídelem vzniká štěrbina.
Dopravní žlab, v němž je šnekovice uložena s určitou minimální vůlí (3–5 mm), je buď otevřený, nebo uzavřený, s průřezem kruhovým nebo tvaru U. Jeho konstrukční délka může činit až 40 m. Na spodní části bývá opatřen otvory s uzavíratelnými šoupátky pro vyprazdňování materiálu v libovolném místě. Šnekové dopravníky slouží k přepravě různých sypkých materiálů a drobných kusových směsí.
Dopravníky lze doplnit různými násypkami, výsypkami, mechanickými, nebo pneumatickými šoupátky, snímači hladin v násypce a míchadly v násypce. Činnost dopravníků je kontrolována a řízena elektronickým systémem řízení. Lze je použít pod jakýmkoliv úhlem sklonu – od vodorovných umístění až po svislá.
Šnekové dopravníky lze snadno prodlužovat, rozšiřovat nebo obměňovat, čímž poskytují variabilitu způsobů použití. Nevýhodou šnekových dopravníků je možnost poškozování částic přepravovaného materiálu (drcením a roztíráním) a při dopravě granulovaných směsí dochází k rozdružování částic.
Pásové dopravníky
Pásový dopravník se skládá z pohonné jednotky, což může být spalovací motor nebo elektrický motor, nosného a tažného prvku, který tvoří uzavřený pás (dopravní pás), a ze dvou bubnů.
Dopravní pás je poháněn prostřednictvím hnacího bubnu a udržován v napnutém stavu pomocí napínacího bubnu. Běžně používané šířky pásů jsou 400, 500, 650 a 800 mm. Osy bubnů jsou navzájem rovnoběžné a mezi bubny je pás zpravidla podpírán nosnými válečky nebo podélnými lištami.
Přepravní trať může být vodorovná, nebo mírně skloněná. Sklon trati závisí na druhu materiálu, ze kterého je pás vyroben, na specifickém provedení strany pásu, s níž je materiál v dotyku (na níž je ukládán), a na charakteru materiálu, který je dopravován.
Pásy jsou textilní, pryžové, ocelové, kombinace textilie a pryže, drátěné, ocelopryžové a z plastických hmot. Vzhledem k vlastnostem přepravovaných materiálů a povětrnostním vlivům, kterým jsou dopravníky vystaveny, se používají dopravní pásy z PVC, na které lze připevnit různé typy unášečů. Unášeče umožňují zvýšit jejich výkonnost a dopravní výšku. Pásové dopravníky slouží k dopravě materiálů s velmi rozdílnými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi, od jemných sypkých hmot až po jednotlivé, velmi hmotné kusy.
Pásové dopravníky s násypkami a příčkami jsou vhodné na přepravu různých sypkých a drobných kusových produktů do balicích strojů a dávkovačů. Na pásových dopravnících lze vykonávat pracovní operace spojené s čištěním, tříděním a separací produktů.
Prostřednictvím pásových dopravníků je zajišťována překládka mezi dopravními zařízeními a mezi manipulačními a dopravními zařízeními (uskladňování a vyskladňování).
Válečkové dopravníky
Válečkové dopravníky využívají pro dopravu lehce otočné válečky. Hnané válečkové dopravníky se používají pro vodorovný transport břemen. Břemeno musí mít alespoň jednu stranu rovnou a dostatečně tuhou.
Přepravované břemeno se posouvá po hnaných válečcích. Výběr druhu válečků (průměr) se odvíjí od specifických požadavků na přepravovaný materiál. Používají se válečky v provedení ocelové pozinkované, nebo nerezové. Pohon válečků je realizován elektrickým motorem s převodovkou, který může být doplněn frekvenčním měničem. Pro postranní vedení se používají vodicí lišty (L profil nebo trubka).
Osová rozteč válečků závisí na velikosti přepravovaných břemen. Břemeno by mělo ležet vždy alespoň na třech válečcích. Délku trati válečkových dopravníků lze snadno měnit, v určitém místě přerušit a uvolnit místo pro průchod nebo průjezd. Také křižovatky těchto dopravníků lze řešit prostřednictvím točnic. Směr dopravy lze snadno měnit zařazením oblouků.
Válečkových dopravníků se používá k přepravě kusových materiálů, břemen, sudů, barelů, beden, přepravek a podobně.
Korečkové dopravníky – elevátory
Korečkový dopravník se skládá z tažného elementu (z nekonečného řetězu, lana, dopravního popruhu, pásu), na kterém jsou v určité vzdálenosti od sebe připevněny korečky. Koreček je nádobka určitého objemu (rozměry korečků jsou normalizovány), která je k tažnému elementu připevněna tak, aby docházelo k plnění korečku dopravovaným materiálem.
Pohon tažného elementu zajišťuje hnací buben, s nímž je v ose vratný a napínací buben. Korečky při svém pohybu ve spodní části stroje naberou materiál a v horní části tento materiál vysypou.
Pneumatické dopravníky
Pneumatické dopravníky využívají pro dopravu materiálu jako pomocného nosného média vzduch. Výjimky jsou v případech, kdy dopravovaný materiál nesmí přijít do styku se vzduchem, například když je dopravován jiný plyn. Oproti mechanické dopravě má značnou provozní výhodu, že používá malý počet pohonů, převodů, ložisek a dalších pohyblivých dílů, což výrazně snižuje nároky na údržbu.
Pneumatický dopravník se skládá z rámu (podvozku), pohonné části (elektrický motor, vývodový hřídel traktoru), ventilátoru, nasávací části (sací hlavice, sací potrubí), sacího odlučovače, dávkovače a výtlačné části (výpustný odlučovač – cyklón). Odlučovače slouží k oddělení dopravovaného materiálu od vzduchu. Využívají ztráty rychlosti materiálu a setrvačných sil jeho částic.
Jeřáby
Jeřáby jsou cyklicky pracující mobilní nebo stacionární strojní zařízení přizpůsobená k manipulaci s břemeny. S břemeny manipulují s variabilní výškou zdvihu v určitém prostoru nad úrovní roviny, na které se jeřáb nachází, resp. s břemeny manipulují s variabilní hloubkou spuštění pod úroveň, na které se jeřáb nachází. Na konstrukci jeřábů závisí rozsah zdvihu a schopnost manipulovat s břemeny po určité dráze při pohybu jeřábu na podvozku.
Hydraulický jeřáb je tvořen rámem, otočným svislým sloupem (stožárem), na kterém je u některých modelů umístěna sedačka operátora, výložníkem, pracovním adaptérem s příslušenstvím a hydraulickým vybavením (hydromotory, rozváděč) a v poslední době lze spatřit i systémy dálkového ovládání.
Součástí hydraulických jeřábů jsou hydraulicky nastavitelné podpěry. Některé hydraulické jeřáby jsou vybaveny kabinou pro práci operátora umístěné na svislém sloupu. Pracovním adaptérem může být například dvoučelisťový drapák pro nakládání sypkých hmot, pro manipulaci s kulatinou a tyčovinou, hák pro zavěšování a manipulaci s břemeny, kleště pro vrstvení kamenů, jeřábové vidle, nožový drapák a vícečelisťový drapák pro nakládání šrotu.
Klíčové informace
– Doprava a manipulace jsou operace, které na sebe navazují a úzce spolu souvisejí. V zemědělské výrobě jsou tyto pracovní operace velmi často realizovány, protože nakládka a vykládka rozmanitých břemen patří ke každodenní činnosti v živočišné i rostlinné výrobě.
– Nakládka je ložná operace spočívající v přemístění břemen vhodným manipulačním zařízením do prostoru nosné části dopravního zařízení, aby mohla být pomocí dopravních zařízení bezpečně dopravována nebo manipulována (plošina, kontejner, korba, cisterna).
– Vykládka zahrnuje vhodné pracovní operace k bezpečnému složení břemen z korby odvozního zařízení. V některých případech je manipulační zařízení shodné s nakládkou (vysokozdvižný vozík). V případě sypkých materiálů se využívá způsobů gravitačních (vysypání z korby nákladního automobilu), případně za použití nuceného vyprázdnění (pohyblivé zadní čelo, podlahový dopravník atd.).
Ing. Ivo Celjak, CSc.
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích,
Zemědělská fakulta
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
