Sortiment techniky pro manipulaci je velice široký a zahrnuje řadu podobných i zcela odlišných technických prostředků. Využít lze jak univerzální prostředky (čelní nakladač na kolovém traktoru), tak speciální stroje (většinou kolové nakladače). Všechny používané stroje lze samozřejmě rozdělit podle výkonnostních parametrů. Mezi ty nejdůležitější patří nosnost, výsypný a výškový dosah, ale i výkon motoru, systém pojezdu a řízení nebo světlá výška stroje.
Specifikem provozu v zemědělství je i potřeba práce na nezpevněných plochách.
Všechny manipulační prostředky tak musí být schopny práce v terénu s co nejvyšší terénní průchodností.
Zároveň jsou dnes patrné snahy o co nejmenší poškození povrchu při pojíždění strojů. Proto jsou viditelné snahy jednotlivých výrobců a řešení tohoto problému, jako je např. používání nízkotlakých pneumatik, rozšiřování systému řízeného tlaku v pneumatikách do dalších skupin strojů apod.
Traktorové čelní nakladače
Jednoduchým řešením manipulace s materiálem zejména na menších farmách je osazení běžného kolového traktoru čelním nakladačem.
V tomto případě zemědělec nemusí investovat do speciálního stroje, ale využije běžný kolový traktor, který lze samozřejmě dále využívat k ostatním pracím na farmě. Rovněž náklady na pořízení čelního nakladače tvoří jen zlomek ceny oproti celému jednoúčelovému nakladači. Díky technickým možnostem moderních traktorů, jako je řazení převodových stupňů i reverzace pod zatížením, regulace vnitřního hydraulického rozváděče a úprava kabin pro zlepšení výhledu na zvednuté nářadí, práce s čelním nakladačem na traktoru nemusí znamenat nízkou efektivitu, pomalý pohyb traktoru i pomalé zvedání a spouštění nakladače, jako tomu bylo v době počátku používání těchto strojů.
Vždy platí, že použití čelního nakladače je vhodné pro traktory s přední hnanou nápravou kvůli odlehčování zadní nápravy při práci.
Nabídka čelních nakladačů dnes pokrývá všechny výkonové kategorie traktorů i malotraktorů a rovněž dodavatelé nabízejí široký sortiment lopat i dalšího přídavného zařízení. Výhodou soudobých strojů je i rychlost odmontování nakladače z traktoru a jeho opětovné nasazení. Rovněž systém uchycení nářadí dnes bývá rychlovýměnný.
Jak již bylo řečeno, toto řešení manipulace znamená nízké pořizovací náklady, vynikající prostupnost terénem i dobré výkonnostní parametry nakládky.
Na druhou stranu zmíněné řešení nikdy nedosáhne takových provozních vlastností jako srovnatelně velký jednoúčelový nakladač.
Rovněž při vysoké potřebě manipulace na farmě by traktor pracoval většinu provozního času jako nakladač a nebylo by tak možné využít jeho další funkce, jako je vývodový hřídel, vnější hydraulické okruhy a výborné terénní vlastnosti.
Čelní nakladač ve spojení s kolovým traktorem je zcela optimální řešení pro menší farmy rodinného typu se smíšenou výrobou, kde zastane veškerou práci jak se sypkým, tak kusovým materiálem.
Smykem řízené nakladače
Zcela unikátní skupinu strojů tvoří smykem řízené nakladače. Jedná se o skupinu strojů, které nejsou řízeny klasickým způsobem natáčení kol, ale nezávislým ovládáním pojezdu obou stran stroje.
Uvedená koncepce dosahuje nejvyšší obratnosti ze všech vyráběných strojů, Nakladač se dokáže plynule otočit na jednom místě, což je u jiných strojů nemožné. Smykem řízené nakladače se vyrábí v poměrně širokém rozmezí rozměrů a výkonu, přesto se vždy jedná o menší stroje s výkonem motoru do 60 kW.
Pohon pojezdu je u všech strojů zajištěn dvojicí uzavřených hydraulických okruhů, které jsou na sobě nezávislé. Každý okruh tvoří axiální pístové čerpadlo a axiální pístový hydromotor. Čerpadla bývají regulační, tj. mají možnost měnit dodávané množství oleje při stejných otáčkách motoru.
Dnes se již využívá i tzv. dvourychlostních hydromotorů, které umožňují dvě pojezdové rychlosti. Vyšší rychlost je určena pro transport a nižší pro pracovní nasazení. Díky tomuto uspořádání, kdy je ovládán každý ze dvojice obvodů zvlášť, jsou tyto stroje tak obratné. Rovněž platí, že nakladače nepotřebují provozní brzdy, parkovací brzda je samočinná a k jejímu zabrzdění stačí pokles tlaku v systému po zastavení motoru.
Nakladače jsou v prostředí zemědělství doslova předurčeny pro práci ve stísněných podmínkách, zejména v živočišné výrobě, ale i mimo ni.
Výhodou smykem řízených nakladačů je i široký sortiment pracovních nástrojů. Běžně se používají nakládací lopaty, paletizační vidle, vidle s otočí, zametací kartáče nebo půdní vrtáky.
Rozšířeným nástrojem je i podkopové zařízení. Je však nutné podotknout, že při používání podkopu by obsluha měla vlastnit platný strojnický průkaz. Dříve bylo přídavné zařízení uchyceno pomocí mechanicky zajištěných čepů, dnes se stále rozšiřují rychloupínací systémy.
Nevýhody těchto strojů souvisí se systémem pojezdu a řízení. Smykové řízení je charakteristické vysokým opotřebením pneumatik nakladače. Rovněž při zatáčení dochází k přenosu značných sil na podložku. Použití nakladače na nezpevněných plochách znamená poškození povrchu půdy.
Tyto nevýhody lze částečně odstranit použitím pásového podvozku.
Zajímavostí jsou soudobé koncepce těchto strojů, kdy stroj lze řídit smykem i klasicky natočením kol. Toto řešení je sice nákladnější, ale dá se předpokládat jeho rozšiřování vzhledem ke zřejmým výhodám. Na místech, kde hrozí časté proražení pneumatiky, je možné využít pevná ocelová kola s pryžovým pásem.
Stanoviště obsluhy představuje bezpečnostní kabina typu ROPS/FOPS s čelním přístupem.
Smykem řízené nakladače mají většinou ovládání pomocí dvojice pák a toto uspořádání je velmi intuitivní a snadno naučitelné. U těchto strojů je pasivní bezpečnost v poslední době zvyšována, a tak kabiny bývají vybaveny čidlem přítomnosti řidiče na sedačce, sklopným bezpečnostním rámem (závorou) a dalšími prvky, které zvyšují bezpečnost práce při používání.
Malé kloubové nakladače
V posledních několika letech došlo k rozšíření alternativních strojů ke smykem řízeným nakladačům – malých kloubových nakladačů. Jedná se stroje nižší výkonové kategorie s nosností většinou do dvou tun a výkonem motoru do 50 kW. Dalšími znaky strojů jsou kompaktní rozměry, zejména šířka stroje. Sortiment nářadí je pro tyto stroje je rovněž velice široký, což zvyšuje jejich užitnou hodnotu.
Výhodou těchto strojů je vysoká obratnost, nižší opotřebení pneumatik stroje a celkově menší provozní náklady oproti smykem řízeným nakladačům. Další výhodou je možnost osazení nakladače teleskopickým výložníkem, což výrazně navyšuje výškový dosah.
Stroje jsou rozšířené ve verzích s kabinou nebo pouze s ochranným rámem. Pokud je stroj vybaven kabinou, většinou se jedná o kabiny s ochranou proti převrácení a pádu předmětu na stroj typu ROPS/FOPS. Stroj bez kabiny je vybaven ochranným rámem, zde je nutné při práci používat bezpečnostní pás pro ochranu zdraví v případě převrácení stroje. Zejména nejmenší modely mohou mít provozní šířku pod 1 m a při zvednuté lžíci mohou být poměrně labilní.
Stroje jsou vždy poháněny uzavřeným hydraulickým okruhem, který je tvořen jedním čerpadlem a hydromotorem. Čerpadlo bývá axiální pístové s možností změny průtoku a tlaku. U těchto strojů je opět velice vhodné využít dvourychlostní hydromotor, který zvyšuje pojezdovou rychlost při transportu. Další čerpadlo je pak určeno pro pracovní hydrauliku stroje.
U více vybavených modelů je čerpadlo pracovní hydrauliky doplněno regulací typu Load sensing, což zlepšuje využití výkonu a snižuje provozní náklady (spotřebu paliva).
Tyto stroje se hodí pro využití v podmínkách živočišné výroby, kde zastanou běžné denní práce. Jejich další využití jsou např. ostatní práce na farmě, jako je úklid, přenášení menších břemen apod. Zde může naplno vyniknout jejich obratnost.
Protože se vždy jedná o stroje s hydrostatickým pojezdem, a proto zde platí stejně jako u smykem řízených nakladačů, že nejsou vhodné pro častý transport na velké vzdálenosti po vlastní ose.
Kolové čelní nakladače střední a vyšší třídy
Nejširší skupinu strojů tvoří nakladače střední a vyšší třídy. Vzhledem k rozsahu příspěvku je nelze detailně popsat. Pohonnou jednotku strojů vždy tvoří vznětový spalovací motor.
U strojů vyšší třídy je jeho výkon v řádech stovek kW.
Největším strašákem soudobých výrobců jsou v oblasti motorů stále se zpřísňující emisní normy. To vede k větší konstrukční složitosti motorů a zároveň zvyšuje citlivost motoru na provozní parametry (zejména kvalita PHM). Navíc i klade vyšší nároky na provozovatele stroje např. při použití AD Blue.
Pohon kol může být řešen dvěma způsoby. V minulosti se používal i čistě mechanický pojezd pomocí pojezdové spojky a klasické reverzační převodovky.
Dnes se setkáme pouze s pojezdem hydrostatickým nebo hydrodynamickým. Hydrostatický pojezd je řešen stejně jako u výše popsaných strojů čerpadlem s proměnlivým průtočným množstvím oleje a dnes většinou dvourychlostním hydromotorem.
S tímto řešením se setkáme spíše v nakladačích menší výkonové třídy. Opět platí, že toto řešení není primárně určeno pro časté dlouhé přesuny po vlastní ose.
Druhým řešením je využití hydrodynamického měniče ve spolupráci s převodovkou. Ta většinou bývá planetová (může být i jiné konstrukce) a má samočinné řazení převodových stupňů.
Ovládání stroje je velice snadné, intuitivní a nezatěžuje přílišnou námahou obsluhu.
Obecně platí, že stroje s hydrodynamickým pojezdem jsou vhodnější pro časté přejíždění např. mezi středisky. Pokud nakladač často přejíždí, je vhodné vybrat model s konstrukční úpravou měniče, která se označuje někdy jako „eko režim“.
Výhodou je, že motor nakladače má při plné pojezdové rychlosti nižší otáčky, přenos točivého momentu je mechanický a dochází k výraznému omezení ztrát převodů a tím značné úspoře paliva. Tento fakt je dobré při výběru konkrétního modelu nakladače zohlednit, popř. jej projednat s dodavatelem stroje.
Řízení všech typů nakladačů je vždy plně hydraulické s jednotkou orbitrol. Většina strojů je kloubová, existují i modely s řiditelnou jednou (přední) nebo oběma nápravami.
Stroje mohou být pouze v čelním provedení nebo otočném.
Otočné nakladače jsou výhodné pro práci ve stísněných podmínkách, kdy obsluha může lopatu vysypat do odvozního prostředku i při souosém pohybu s dopravním prostředkem pomocí otočení svršku s lopatou. Nevýhodou je naopak vyšší cena otočného nakladače a poněkud menší stabilita při použití otoče.
Samotný výložník nakladače může být pevný nebo teleskopický. Pevný výložník má samozřejmě menší výškový i výsypný dosah než teleskopicky, ale je jednodušší a levnější.
Kabiny těchto strojů jsou dnes velice komfortně vybaveny, samozřejmostí je klimatizace, rádio apod. Ovládací prvky se stejně jako u jiných strojů postupně sdružují do loketních opěrek.
Obsluha samotná je pak velmi jednoduchá. Nechybí ani informační monitory, které zobrazují provozní údaje a další ukazatele. Přes tyto parametry platí, že řidič takového nakladače musí mít dostatečné schopnosti a zkušenosti pro práci vzhledem k tomu, že často pracuje ve vzájemné součinnosti s jinými vozidly a nezřídka se pohybuje ve stísněných prostorách nebo v prostředí, kde hrozí vstup člověka do ohroženého pásma činností stroje.
Tyto stroje se hodí jak pro živočišnou, tak rostlinnou výrobu. Omezením pro ně mohou být celkové rozměry, nehodí se pro práci v stísněných podmínkách.
Nakladače vyšší třídy mohou pracovat nejen při nakládce samotné, ale lze je s úspěchem použít i na jiné práce. Příkladem mohou být lehčí terénní úpravy, shrnování a rozhrnování materiálu a rovněž lze využít jejich značné hmotnosti např. při rozhrnování a dusání řezanky v silážním žlabu.
Teleskopické manipulátory
Zvláštní skupinu nakladačů, která se postupně vyčlenila z nakladačů čelních, jsou teleskopické manipulátory. Jedná se o stroje, jejichž základním rysem je dlouhý teleskopický výložník.
Výškový dosah těchto strojů je od pěti metrů výše a dnes již může daleko přesahovat deset metrů.
Dalším znakem je jejich tvar, jedná se o kompaktní stroje s velmi malou celkovou výškou a bočním umístěním kabiny řidiče.
Pohon stroje obstarává motor, který může být umístěný z boku nebo vzadu. V zadní části je uchycen teleskopický výložník, který je v zasunutém stavu položený přes stroj v podélné rovině. Na jeho konci je umístěna lopata nebo jiné přídavné zařízení. Pohon může být zajištěný hydrostaticky nebo hydrodynamicky, pro volbu způsobu modelu s konkrétním pohonem platí stejná pravidla jako pro předcházející kategorie strojů. U manipulátorů, které často přejíždí, lze opět doporučit hydrodynamický pohon s „eko režimem“. Menší stroje bývají poháněny hydrostaticky (nemusí platit vždy).
Teleskopické manipulátory lze samozřejmě vybavit širokou paletou různých lopat i dalších přídavných zařízení. Některé modely mohou být vybaveny i sklopnými opěrami v přední části stroje pro zvýšení stability. To je vhodné u velkých modelů s velkým dosahem výložníku a velkou nosností.
Další zajímavostí je vybavení manipulátoru závěsem. Závěs pro připojení vleku může být pro zemědělství velice užitečnou pomůckou např. při svážení válcových balíků. Některé modely jsou dokonce vybaveny tříbodovým závěsem a mohou tak pracovat s poloneseným nebo neseným nářadím. Tato výbava znamená určité finanční náklady a je třeba zvážit její možné využití.
Teleskopické manipulátory se staly velice oblíbenými pomocníky českých zemědělců vzhledem k obecně vynikajícím provozním vlastnostem. Mezi ty patří vysoká obratnost díky možností řízení obou náprav. Možné je i mimoosé řízení (krabí chod).
Manipulátory mají výbornou prostupnost i těžkým terénem. Pracoviště obsluhy jsou komfortní klimatizované kabiny s integrovanými pasivními bezpečnostními prvky. Samotné ovladače bývají integrovány do multifunkční ovládací páky, což usnadňuje obsluhu.
Celkově lze říci, že tato skupina strojů je jedna z nejperspektivnějších pro zemědělství a příbuzné obory.
Ostatní stroje
Ve výše uvedeném textu nemohly být v žádném případě popsány všechny druhy techniky pro nakládku a manipulaci v zemědělství.
Pro zemědělství je typické i velké množství stacionárních manipulačních prostředků. Jedná se o různé dopravníky pracující na několika principech.
Dalším často využívaným prostředkem mohou být i klasické vysokozdvižné vozíky, zejména pro kusové materiály a objemový materiál např. v patetizovaném stavu.
Každý zemědělský provoz má ovšem svá specifika, a tak není možno v rozsahu tohoto příspěvku postihnout všechny druhy manipulační techniky.
Klíčové informace
– Na současném trhu se nachází nepřeberné množství různých strojů od mnoha světových výrobců.
– Samotný výběr konkrétní techniky pak záleží na úvaze každého zemědělce, aby nalezl optimální řešení manipulace při dané potřebě nakládky a její frekvenci.
– Některé stroje jsou striktně jednoúčelové, jiné lze využít i k jiným účelům. Sortiment lopat a dalšího pracovního zařízení musí být velice široký kvůli různorodosti materiálů, se kterými se v zemědělství pracuje.
Ing. Petr Novák
Česká zemědělská univerzita v Praze
Technická fakulta
katedra zemědělských strojů
