08.10.2010 | 06:10
Autor:
Kategorie:
Štítky:

Technika pro specifickou operaci

Specifičnost manipulace v zemědělství určuje strukturu používané manipulační techniky. Vzhledem k relativně krátkým přepravním vzdálenostem v rámci technologických postupů jsou dopravní cykly poměrně krátké. Pro dosažení vysoké dopravní výkonnosti je třeba redukovat časy manipulace s materiálem.

Jak uvádí Syrový a kol. [2008], v roce 2006 se přepravilo v zemědělství České republiky 98,7 mil. tun různých materiálů, a to především ve vnitropodnikové dopravě. V přepočtu na hektar zemědělské půdy to představuje 23 tun přepraveného a manipulovaného materiálu.
Podle výrobního zaměření zemědělského podniku a technologií v něm využívaných připadá na činnosti s potřebou manipulačního prostředku přibližně 40
–80 % zmanipulovaného materiálu. V přepočtu na hektar zemědělské půdy to je 9,2–18,4 tuny.
Materiály manipulované v rámci technologických postupů zemědělské výroby se vyznačují velkým spektrem různých vlastností. Jsou manipulované materiály s objemovou hmotností 50 až 1800 kg/m3. Tyto vlastnosti jsou dány jak vlastním materiálem, tak způsobem jeho zpracování (volně ložená sláma – balíky).

Mobilní nakladače smykem řízené a kloubové

V zemědělských podnicích zajišťují ložné operace nejčastěji cyklicky pracující mobilní nakladače. Lze je obecně charakterizovat jako samohybné stroje, na kolovém nebo pásovém podvozku, s čelně umístěnou nosnou konstrukcí pro připojení pracovního ránu s mechanismem jeho ovládání.
Tento typ nakladačů je primárně určen pro cyklické nakládání sypkých i kusových materiálů. Mohou také omezeně těžit a nakládat horniny a mohou být použity i pro dopravu jak sypkých, tak kusových materiálů na kratší vzdálenosti. Ve velmi omezené míře je lze využít také pro rozhrnování, srovnávání a případně i mísení sypkých materiálů.
Nejčastěji se dělí na:
– smykem řízené nakladače (kolové, popř. pásové),
– kloubové nakladače,
– čelní traktorové nakladače,
– teleskopické manipulátory.
Celková hmotnost smykem řízených nakladačů se pohybuje v závislosti na modelu v rozmezí 2600 až 3250 kg, celková délka včetně lopaty je 3100 – 3300 mm. Maximální šířka 1500 až 1800 mm, výsypná výška od 2150 mm až po 2600 mm a hloubka rozpojování s nakládací lopatou je až 700 mm. Hmotnost zvedaného nákladu 500 kg až 1200 kg, rychlost pojezdu se pohybuje kolem 12 km/h vpřed a výkon motoru až 65 kW. To jsou parametry, které předurčují tyto stroje pro nasazení především v objektech živočišné výroby, případně ve skladech sypkých materiálů.
Skupina kloubových nakladačů patří, posuzováno podle výkonu motoru, mezi nakladače s největším výkonovým rozpětím. Výkon jejich pohonných jednotek začíná zhruba na 25 kW a končí na hranici 400 kW. Předností kloubového systému řízení je obratnost a jednoduchost. Nevýhodou je především horší manévrování nepohybujícího se stroje a taky menší stabilita při práci v „zalomeném“ stavu.
Kloubové nakladače lze rozdělit:
Podle rozměrů a kapacity zdvihu na:
a) malé kloubové nakladače, které jsou určeny především pro činnosti v prostorách s omezenými manévrovacími plochami. Výkon motoru se pohybuje v rozmezí 25–75 kW,
b) klasické kloubové nakladače s výkonem motoru 100–400 kW a objemem lopaty až 7 m-3 jsou vhodné tam, kde je potřebné manipulovat s velkými objemy materiálu v relativně krátkých časech.
Podle typu výložníku:
a) kloubové nakladače s pevným výložníkem
Nakladače s pevným výložníkem jsou jednoduché z hlediska provedení. Konstrukce pevného výložníku je také velmi vhodná pro ty operace, kde je mimo nakládání požadováno i těžení. „Jednodušší“ konstrukce se může projevit i v nižších pořizovacích nákladech. Naopak mezi nevýhody patří menší dosah ramene.
b) kloubové nakladače s teleskopicky výsuvným výložníkem
Teleskopickým výložníkem, který je nejčastěji dvoudílný, bývá vybaven spíše malý kloubový nakladač. Toto řešení je použito zejména u strojů, u kterých je požadováno dosažení vyšší překládací výšky, které by s pevným výložníkem nemohly dosáhnout. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady. Toto řešení vzniklo jako přímá konkurence manipulátorů.

Traktorové čelní nakladače

Traktorové čelní nakladače představují tradiční řešení manipulace s materiálem v zemědělství.
Čelní nakladače jsou vhodným doplňkem traktoru. Díky této kombinaci nachází traktory širší možnosti pro využití v zemědělství. V současnosti již téměř všichni výrobci traktorů počítají s možností vybavení svých strojů čelními nakladači. S tím je kalkulováno jak při konstrukci traktoru (dostatečná tuhost a únosnost zejména přední nápravy), tak při montáži a uložení jednotlivých uzlů a přípojek potřebných pro činnost čelního nakladače (napojení na hydraulický systém traktoru).

Teleskopické manipulátory

Primárně byly manipulátory vyvíjeny pro stavebnictví. Postupně se začaly uplatňovat i v zemědělství. Řada tradičních výrobců na to reagovala řadami (modely) určenými výhradně pro zemědělský sektor. Také řada tradičních výrobců zemědělské techniky reagovala na vzrůstající oblibu manipulátorů u svých zákazníků tím, že do svého sortimentu zařadila manipulátory vyráběné jako OEM (stroje vyrábí jiný výrobce pod značkou odběratele), např. manipulátory Scorpion firmy Claas, nebo první modely LM od firmy New Holland, nebo vyvíjí vlastní konstrukce.
Teleskopické manipulátory se dělí podle několika různých hledisek. To nejjednodušší dělení je na malé (kompaktní) a klasické (ostatní) manipulátory. Další hlediska dělení manipulátorů mohou být – dělení podle umístění motoru (souvisí s uložením ramene), případně podle způsobu přenosu točivého momentu na pojezdová kola.

Konstrukce manipulátoru

Konstrukce manipulátoru byla mnohokrát popsána a v základních rysech se v zásadě nemění. Výrobci manipulátorů se zaměřují na vylepšování „detailů“, které ale výrazně ovlivňují celkové užitné vlastnosti stroje.
Dlouhodobě diskutovaným tématem je umístění motoru. Pohonná jednotka manipulátoru bývá nejčastěji umístěna na pravé straně stroje nebo v jeho zadní části. Obě varianty mají své výhody i nevýhody. S umístěním motoru souvisí nejen uložení ramene, ale také chlazení.
Uložení motoru na pravé straně se postupně objevuje u všech výrobců manipulátorů, zejména u modelů středních a vyšších výkonů, kde tolik nevadí větší šířka stroje. Motor je uložen podélně nebo příčně na směr jízdy. Před motorem jsou též umístěny jednotlivé chladiče. Díky tomu, že je motor umístěn vpravo mezi nápravami, lze čep uložení ramene výložníku posunout více do zadní části stroje – to dovoluje vyšší zatížení stroje. U nejnovějších konstrukcí je velmi zřetelná inovace v oblasti chlazení. Zvětšování účinnosti chlazení je vynuceno nejen charakterem nasazování manipulátorů v zemědělském provozu, ale také v důsledku zavádění přísnějších emisních limitů.
Úpravy v oblasti instalace motorů znamenají také zlepšení ergonomie kabiny. Snižuje se hladina hluku v kabině (některé modely až o 6 dBA), což spolu se sdružováním ovládacích prvků do multifunkčního joystiku, integrovaného do posuvné loketní opěrky, podstatně přispívá ke snižování únavy obsluhy a vede logicky ke zvyšování výkonnosti stroje. Pro dosažení vysoké výkonnosti stroje je nezbytné zajistit dokonalý výhled z kabiny. Je samozřejmostí výhled v rozsahu 360°. K zajištění dobrého výhledu na pracovní orgány a celkově okolo stroje přispívá významně i tvarování kapotáže. Zešikmená kapotáž motoru a dalších částí manipulátoru není jenom věc designu, ale i ergonomie.
Pohony pojezdu a řízení pohybu manipulátoru se v zásadě principiálně nemění. Stále jsou nabízeny manipulátory jak s hydrostatickým, tak i hydrodynamickým pohonem pojezdu. Obě varianty mají opět své výhody i nevýhody.
Hydrostatický pohon založený na axiálním pístovém hydrogenerátoru s proměnlivým objemem a hydromotoru (někteří výrobci mají i dva) s proměnným nebo konstantním objemem spolu se, zpravidla dvoustupňovou, převodovkou. Výhody hydrostatického pojezdu jsou především v malém zastavěném prostoru, protože osa hydrogenerátoru a hydromotoru může být různá. Další nespornou výhodou je „samobrzdicí“ efekt pohonu a to vše za přijatelné účinnosti systému. Ne nevýznamná je nezávislost pojezdové rychlosti na otáčkách motoru. Motor není nutné provozovat při vysokých (jmenovitých) otáčkách.
Nevýhodou hydrostatického pojezdu je především energeticky náročnější provoz než u hydrodynamických pohonů (při převodu 1:1) a také nižší účinnost při přenosu velkých točivých momentů. Za nevýhodu lze považovat i vyšší nároky na kvalitu údržby (kvalita používaného oleje a jeho čistota).
U hydrodynamických pohonů je hydrodynamický měnič spojen s klasickou mechanickou převodovkou nebo s převodovkou řazenou pod zatížením. Tato koncepce zabezpečuje plynulý rozjezd stroje ve vazbě na otáčky motoru. Reverzace chodu pod zatížením je samozřejmostí. Nejčastěji jsou používané převodovky čtyřstupňové, ale u některých typů manipulátorů se používají i převodovky pětistupňové. Současný „inovační“ trend lze spatřit ve využívání převodovek známých z traktorů. Řazení pod zatížením se stává samozřejmostí. Převodovky řazené pod zatížením spolu s motory, které mají optimalizovanou, velmi plochou křivku průběhu točivého momentu, přispívají ke snižování spotřeby paliva. Přepravní rychlost 40 km/h lze považovat za standard.
Mezi výhody hydrodynamického pohonu se řadí měkký chod (zmenšuje prokluz kol při prudkém rozjezdu). Jako nevýhoda se jeví vyšší hmotnost, rozměry, cena a nutnost brzdění stroje samostatnou brzdnou soustavou.
Ovládání všech funkcí manipulátoru je řešeno ve většině případů hydraulicky. Jako zdroj tlakového oleje se používají buď zubové hydrogenerátory s tlakem asi 23 MPa a průtokem 110 l/min, nebo pístové axiální hydrogenerátory s tlakem 24 MPa a průtokem 150 l/min. Většina inovací v této oblasti směřuje ke zvýšení průtoku hydrogenerátorů (asi o 20 l/min). Součástí hydraulické soustavy většiny manipulátorů s regulačním axiálním pístovým hydrogenerátorem je i systém load sensing. Tento systém zajišťuje optimální (právě potřebný) výkon hydrogenerátoru, kterým je zajištěn optimální průtok oleje ve všech současně pracujících prvcích. Je běžné, že jsou prováděny dvě i tři funkce výložníku současně.

Provozní spolehlivost a výše nákladů

Při sestavování technologických linek tvoří manipulátory často klíčový článek. Proto je významným parametrem těchto strojů provozní spolehlivost a také výše nákladů na údržbu, a tím i výše celkových nákladů na provoz stroje. A právě do této oblasti jsou velmi významně zaměřeny inovační trendy výrobců manipulátorů. Zlepšování ergonomie (snížení hluku v kabině, lepší výhled, klimatizace kabiny, ergonomické umístění ovládacích prvků) je jenom dílčím, i když významným inovačním krokem. Zlepšování chlazení systémů (nejen motoru, ale i oleje a nasávaného vzduchu) je inovace zabezpečující lepší „dýchání“ motoru, což vede nejen k úsporám paliva, ale také ke snížení rizika možného „přehřívání“ stroje, a tím k zabezpečení jeho lepší provozuschopnosti a vyšší výkonnosti. Pro zvýšení provozní pohotovosti jsou u manipulátorů zaváděny prodloužené intervaly výměny olejů a olejových filtrů. Zvýšení výkonnosti je také dosahováno „drobnými“ úpravami přístupů k bodům pravidelné údržby.
Trend ve zvyšování provozní spolehlivosti je patrný také v úpravách uložení ramene teleskopu. U „zemědělských“ verzí manipulátorů se projevuje vyšší opotřebení ramene teleskopu vlivem častějšího „těžení“ materiálu, proto je významným inovačním prvkem konstrukce ramene optimalizované rozmístění vodicího vedení. Tím dochází k lepšímu rozložení zatížení mezi vnitřní a vnější sekci ramene. Také jsou zvětšovány vodicí plochy vedení pohyblivé části ramene. Někteří výrobci také zvětšují přesah vnější a vnitřní části teleskopu, aby snížili namáhání ramene. Toto řešení umožňuje zvětšení hmotnosti zvedaného břemene při vysunutém rameni teleskopu.
Současné teleskopické manipulátory nejsou jen stroje schopné manipulace s materiálem. Široká škála rychle a snadno výměnných pracovních adaptérů a možnost dovybavení teleskopických manipulátorů o etážový závěs a často i o plnohodnotný tříbodový závěs, vývodový hřídel, vývody pro napojení vnějších okruhů hydrauliky umožňuje teleskopický manipulátor využít při určitých činnostech jako energetický prostředek.

Technika v provozech zemědělské výroby

Technika pro ložné operace má v zemědělství své nezastupitelné místo. V provozech živočišné výroby, kde stroje plní funkce často v omezených prostorech uzavřených objektů, je na prvním místě, před výkonem a výškou zdvihu, šířka a manévrovací schopnost stroje. Zde se prosazují vedle smykem řízených nakladačů také malé kloubové nakladače, popřípadě malé teleskopické manipulátory. Pro práce většího rozsahu je vhodná kombinace více strojů.
V provozech rostlinné výroby je preferován dosah nakladače, při dobrých jízdních a manévrovacích schopnostech i v terénu, spolu s dostatečnou hmotností zvedaného břemene při maximálně vysunutém rameni. Vysoká pojezdová rychlost a průjezdnost terénem je při plošném charakteru rostlinné výroby samozřejmostí.

 

Klíčové informace

– Specifikem manipulačních procesů v zemědělství je také nutnost během výrobního procesu opakovaně manipulovat s určitým vyrobeným nebo nakoupeným materiálem. 
– Obecně se uvádí, že u zemědělských výrobků je potřeba opakované manipulace v průměru 1,8x.
– Manipulační technika používaná v zemědělství musí všem těmto specifikům vyhovovat. Toho je dosahováno především používáním výměnných adaptérů na univerzálním nosiči
.

 

Použitá literatura je k dispozici u autora příspěvku.
Ing. Jiří Pospíšil, CSc.
Mendelova univerzita v Brně
Agronomická fakulta
Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Napsat komentář

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

deník / newsletter

Odesláním souhlasíte se zpracováním osobních údajů za účelem zasílání obchodních sdělení.
Copyright © 2022 ČTK. Profi Press, s.r.o. využívá zpravodajství z databází ČTK, jejichž obsah je chráněn autorským zákonem. Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti, a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
crossmenuchevron-down