Współpraca ciągnika z narzędziami rolniczymi jest kluczowa dla efektywności prac polowych. Jednym z najważniejszych elementów ciągnika, umożliwiającym tę współpracę, jest podnośnik hydrauliczny. Bez niego funkcjonalność maszyny w połączeniu z innymi urządzeniami byłaby niemożliwa. Na szczęście, trzypunktowy układ zawieszenia funkcjonuje już od 73 lat, stanowiąc standard w rolnictwie.
Trzypunktowy układ zawieszenia - podstawa współpracy ciągnika z narzędziem
Historia i zasada działania
Stosowany współcześnie system zawieszenia narzędzi, trzypunktowy układ zawieszenia, został opracowany przede wszystkim pod kątem właściwej współpracy ciągnika z narzędziami (głównie pługami) w czasie orki przez H. Ferguson'a. Układ zawieszenia umożliwia podnoszenie narzędzia w położenie transportowe i odpowiednie ustawienie go w położeniu roboczym.
Konstrukcja i punkty zaczepienia
Dwoma punktami zawieszenia są przeguby łączące narzędzie z dwoma cięgłami dolnymi (prawym i lewym). Trzeci punkt znajduje się na przegubie łączącym wsporniki narzędzia z łącznikiem górnym. Przeguby kuliste znajdujące się w cięgłach i łącznikach umożliwiają ruchy narzędzia we wszystkich kierunkach.
Stabilność i poziomowanie
Trzypunktowy układ zawieszenia charakteryzuje się dużą statecznością. Umożliwia zarówno poprzeczne, jak i podłużne wypoziomowanie narzędzia. Pod względem budowy i działania mechaniczne części układów zawieszenia w różnych ciągnikach są do siebie podobne.
Kategorie zaczepów i normy
Ważnym elementem jest dostosowanie zaczepiania narzędzia do trzypunktowego układu zawieszenia. Wraz z rozwojem konstrukcji ciągników powstało kilka kategorii zaczepów. Obecnie obowiązuje norma DIN ISO 730-1, która określa ogólne parametry i ich wartości, takie jak na przykład zakres podnoszenia (od 61 cm w kat. I do 76 cm w kat. IV). Narzędzie współpracujące z ciągnikiem powinno mieć zaczep zgodny z zaczepem pracującego w gospodarstwie ciągnika. Opisane są cztery kategorie charakteryzujące tylny podnośnik ciągnika w zależności od jego mocy:
- Kategorii I: instalowane są w ciągnikach o mocy do 48 KM.
- Kategorii II: instalowane są w ciągnikach o mocy do 120 KM.
- Kategorii III: instalowane są w ciągnikach o mocy do 240 KM.
- Kategorii IV: instalowane są w ciągnikach o mocy do 450 KM.
Oprócz czterech wyżej wymienionych, istnieją również kategorie przejściowe między głównymi, oznaczone symbolem N, które dotyczą ciągników o specyficznych wymaganiach.
Optymalne ustawienie i regulacja narzędzia
Założenie górnego łącznika na przykład w środkowym otworze stojaka zawieszenia pługa (z trzech możliwych) daje optymalny zakres ruchu. Łącznik górny ustawiony w otworze dolnym powoduje zwiększenie siły niezbędnej do wydźwignięcia narzędzia i bardzo pionowe ustawienie łącznika podczas transportu. Boczne ruchy narzędzia można zminimalizować odpowiednim ustawieniem stabilizatorów. Odstęp (wolna przestrzeń) od opony lub błotnika do dolnego cięgna powinien wynosić minimum 10 cm we wszystkich kategoriach. Bardzo ważne jest sprawdzenie, czy odstęp między narzędziem a końcówką wałka w ciągniku jest zgodny z normą i czy odpowiada wałkowi dostarczonemu wraz z narzędziem. Nie zawsze można doczepić narzędzie lub maszynę do dowolnego ciągnika.
Systemy sterowania podnośnikiem hydraulicznym
Ewolucja i znaczenie podnośnika hydraulicznego
Do unoszenia i opuszczania narzędzi zawieszonych na ciągniku służą podnośniki hydrauliczne. Wynaleziony przez Fergusona podnośnik hydrauliczny umożliwiał jedynie podnoszenie i opuszczanie narzędzi. Aktualnie stosowane elektroniczne układy sterujące pracą podnośnika hydraulicznego pozwalają na większe wykorzystanie ciągników.
Mechaniczne a elektroniczne układy sterowania
Jednak większość użytkowanych w kraju ciągników wyposażona jest w mechaniczne układy sterujące pracą podnośnika. W praktyce możliwości te nie są wykorzystywane przez użytkowników ciągników. Często wynika to z niewiedzy użytkowników lub z przyzwyczajenia do korzystania tylko z jednej regulacji. Nieznajomość możliwości ciągnika powoduje, że operator niepotrzebnie wykonuje czynności, które z powodzeniem mógłby wykonać układ automatycznej regulacji.
Korzyści z pełnego wykorzystania funkcji
Dokładne poznanie funkcji podnośnika hydraulicznego pozwala lepiej wykorzystać możliwości ciągnika i w konsekwencji znacznie obniżyć koszty prac uprawowych, zwłaszcza orki.
Rodzaje regulacji podnośnika hydraulicznego
Regulacja pozycyjna
Zasada działania
Regulacja pozycyjna polega na automatycznym utrzymywaniu narzędzia na stałej wysokości względem ciągnika. Zapewniony jest ścisły związek między położeniem narzędzia a położeniem dźwigni sterującej. Jeżeli położenie dźwigni nie będzie zmieniane, układ regulacyjny dąży do utrzymania zadanej wysokości ramion podnośnika. Po ich nieznacznym opadnięciu automatycznie uzupełniane są ubytki oleju w cylindrze siłownika.
Jeżeli podczas orki dźwignia sterująca zostanie przesunięta w położenie odpowiadające najmniejszej wysokości ramion podnośnika, nastąpi kopiowanie przez narzędzie nierówności pola - wtedy będzie to regulacja kopiująca.
Dociążanie tylnych kół
Podczas pracy z regulacją pozycyjną istnieje możliwość dociążania tylnych kół ciągnika częścią masy zawieszonego narzędzia. Uzyskany w ten sposób przyrost siły uciągu może dochodzić do 15 proc. Taka możliwość istnieje między innymi w ciągnikach Ursus C-360 w sposób stały i chwilowy w ciągniku C-330. Aby uzyskać tę funkcję, należy dźwignię sterującą przesunąć w skrajne przednie położenie. Podczas "dociążania" do cylindra roboczego tłoczony jest olej pod mniejszym ciśnieniem i podnośnik zachowuje się tak, jakby był za słaby, aby podnieść ciężkie narzędzie. Unoszone częściowo narzędzie pracuje w dalszym ciągu na tej samej głębokości, ale jego nacisk na glebę jest o wiele mniejszy niż poprzednio. Podnośnik, unosząc w ten sposób narzędzie, powoduje zwiększenie nacisku na oś napędową i na koła do podłoża, czyli dociąża ciągnik.
Zastosowanie
Z regulacji pozycyjnej można korzystać podczas wykonywania orki na terenie równym i o różnej strukturze. Na terenie nierównym każde wychylenie ciągnika powoduje zmianę głębokości pracy narzędzia.
Czym jest kontrola przeciągów?
Regulacja siłowa
Zasada działania
Regulacja siłowa zapewnia automatyczne podnoszenie lub opuszczanie narzędzia w celu utrzymania stałej, uprzednio ustalonej siły ze strony gleby. Ustalając za pomocą zderzaka najniższe położenie dźwigni sterującej, zadaje się żądaną wielkość oporu, z jaką pracować ma narzędzie. Pod wpływem zwiększonego oporu, na przykład wskutek większego zagłębienia się narzędzia, następuje zwiększone ściskanie łącznika górnego w układzie zawieszenia. Siły te, przekazane do rozdzielacza, powodują samoczynne uniesienie narzędzia i utrzymują je na takiej wysokości, na której wielkości oporów roboczych mieszczą się w granicach regulacji przeprowadzonej wstępnie przez operatora. Układ regulacyjny ocenia wielkość oporu na podstawie sił działających w cięgłach dolnych lub w łączniku górnym. Układ sterujący stara się utrzymywać siłę oporu narzędzia na stałym poziomie.
Zwiększenie siły uciągu
Możliwość rezygnacji z kół kopiujących daje dodatkowy efekt w postaci dociążenia kół ciągnika całą masą narzędzia i siłami pochodzącymi od spulchnianej gleby. Zwiększa się dzięki temu siła uciągu ciągnika. Na glebach ze zmienną zwięzłością zmienia się również głębokość pracy pługa, ponieważ podnośnik unosi ramiona - gdy opór stawiany przez glebę wzrasta, lub opuszcza - gdy zwięzłość gleby maleje.
Zastosowanie i ochrona narzędzi
Z tego powodu nie należy stosować regulacji siłowej na polach o bardzo zróżnicowanej strukturze gleby, można natomiast na nierównych i pofałdowanych. Podczas pracy w terenie o strukturze gleby jednorodnej, ale w której mogą znajdować się na głębokości pracy narzędzia jakieś przeszkody, regulacja ta chroni narzędzie przed uszkodzeniem poprzez uniesienie w momencie trafienia jego elementu roboczego na taką przeszkodę. Podczas orki z wykorzystaniem regulacji siłowej uzyskuje się na przykład, w stosunku do regulacji kopiującej, wzrost wydajności orki o około 10 proc., przy jednakowym zużyciu paliwa.
Regulacja mieszana
Zasada działania i stopień zmieszania
Regulacja mieszana łączy w sobie zalety regulacji pozycyjnej i siłowej. Dzięki takiemu połączeniu zmniejsza się reakcja podnośnika na zmiany oporu narzędzia, a tym samym zmiany głębokości są mniejsze. Oba systemy są równoprawne i reagują zarówno na zmiany położenia, jak i zmiany siły. Stopień reagowania układu na zmianę siły lub położenia, zwany stopniem zmieszania, może być regulowany za pomocą odpowiedniej dźwigni, to jest w dwóch wariantach: z przewagą regulacji siłowej lub pozycyjnej.
Dostosowanie do warunków agrotechnicznych
Operator ma możliwość ustalenia stopnia zmieszania obu systemów regulacji zależnie od wymagań i warunków agrotechnicznych. Przewagę regulacji pozycyjnej stosuje się na polach o glebach cięższych i bardziej niejednorodnych.
Wpływ miejsca zaczepienia łącznika górnego
W ciągnikach, w których pomiar siły odbywa się za pomocą łącznika górnego, dodatkowo reguluje się wielkość reakcji podnośnika, wybierając jeden z otworów w kadłubie tylnego mostu ciągnika. Zaczepienie łącznika w górnym otworze powoduje dużą czułość na zmiany oporu narzędzia i zaleca się je stosować podczas lżejszych prac. W wypadku niższego otworu spowoduje to zmniejszenie czułości układu. Przy pracach najcięższych trzeba zakładać łącznik górny w najniższy otwór.
Regulacja ciśnieniowa
Zasada działania
W regulacji ciśnieniowej każdemu położeniu dźwigni sterującej odpowiada stałe ciśnienie wewnątrz cylindra siłownika, czyli stała siła na ramionach podnośnika. Jest to regulacja podobna do tej, która jest stosowana w ciągniku C-330, a związana jest z chwilowym dociążaniem.
Zastosowanie i dociskanie narzędzi
Ten rodzaj regulacji był stosowany między innymi w ciągniku Ursus 1014 w sposób stały. Dzięki temu można było docisnąć w razie potrzeby narzędzie zawieszane. Za pomocą dźwigni można otworzyć przepływ oleju lub go zmniejszyć i dowolnie regulować ciśnienie. Ta opcja pozwalała docisnąć za pomocą specjalnego łącznika narzędzie zawieszane na ciągniku.