Brony aktywne to kluczowe narzędzia rolnicze, niezbędne do efektywnego przygotowania gleby pod zasiew, szczególnie na glebach ciężkich i zwięzłych. Ich działanie, w przeciwieństwie do narzędzi biernych, polega na intensywnym mechanicznym oddziaływaniu na glebę, co pozwala na jej spulchnienie, rozdrobnienie i wyrównanie w jednym przejeździe. Poniższy artykuł szczegółowo omawia budowę, zasadę działania, rodzaje oraz zastosowanie bron aktywnych, a także ich konserwację i parametry pracy.
Czym jest brona aktywna i do czego służy?
Brony aktywne są urządzeniami służącymi do bronowania gleby, czyli do jej przygotowania do przyszłego wysiewu. Urządzenie to występuje na rynku pod różnymi nazwami, takimi jak brona wirnikowa, rotacyjna czy wirowa. Nazwy te nie są przypadkowe i pozwalają odróżnić bronę aktywną od urządzenia biernego, które jedynie odwraca skiby gleby, ale nie rozluźnia jej struktury.
Zasada działania brony aktywnej polega na rozbijaniu dużych brył gleby na znacznie mniejsze. Co więcej, brona aktywna skutecznie dociera do najgłębszych warstw ziemi. Dzięki temu do gleby przedostaje się więcej powietrza i pozostaje w niej więcej wody, co wpływa na szybszą wegetację roślin. Bronowanie aktywne jest szczególnie ważne w przypadku gleby ciężkiej lub o zwięzłej strukturze, gdzie trzeba zadbać o optymalne przygotowanie podłoża, aby możliwa była późniejsza uprawa roślin.
Rodzaje bron aktywnych
Na rynku dostępnych jest kilka głównych typów bron aktywnych, różniących się konstrukcją elementów roboczych i specyfiką działania:
Brony wahadłowe
Brony wahadłowe przeznaczone są do przedsiewnego przygotowania roli na glebach średnich. Charakteryzują się zwartą budową, dobrze wyrównują glebę i mieszają nawozy mineralne. Są odporne na kamienie i nie wymagają dużej mocy. Stosowana skrzynia przekładniowa umożliwia uzyskiwanie od 450 do 830 cykli na minutę. Ten typ brony nie jest już produkowany w Polsce i Europie, ale są jeszcze użytkowane i sprowadzane jako sprzęt używany. W celu zmniejszenia uszkodzeń zębów w wypadku natrafienia na kamienie, w niektórych bronach (m.in. Amazone) stosuje się sprężyste belki mocujące.
Brony wirnikowe (karuzelowe)
Brony wirnikowe stanowią najszerszą grupę produkowanych i użytkowanych aktywnych maszyn uprawowych. Dzięki szerokiemu zakresowi prędkości obrotowej wirników mogą przygotować do siewu każdą glebę w jednym przejeździe roboczym. Lepiej sprawdzają się w technologii uprawy klasycznej (orkowej) niż bezpłużnej.
Budowa i działanie
Brona wirnikowa jest urządzeniem wyposażonym w zespół wirników, do których zamontowane są zęby brony aktywnej. Wspomniane wirniki ulokowane są równomiernie na dwóch poprzecznych belkach umiejscowionych równolegle do siebie. Podczas pracy urządzenia wirniki poruszają się prostopadle względem kierunku jazdy ciągnika, który bronę aktywną ciągnie za sobą. Belki, na których ulokowane są wirniki i zęby brony aktywnej, najczęściej mają szerokość wynoszącą od 3 do 12 metrów. Na 3 metrach beli umieszczonych jest 12 wirników z zębami.
Elementy robocze tych bron, o pionowej osi obrotu, przemieszczają się po cykloidalnych torach, gdzie kształt i zagęszczenie torów zależy od liczby wirników, podziałki rozstawu tych sekcji, liczby elementów skrawających z jednej sekcji oraz promienia obrotu. Obroty wirników mieszczą się w granicach od 200 do 450 obr./min. Brony wirnikowe intensywnie kruszą glebę, rozbijają bryły, niszczą rozłogi chwastów i mieszają w warstwie uprawowej nawozy mineralne. W wyniku mieszania gleby przez elementy robocze (zęby) zarówno na powierzchni, jak i w strefie siewu powstaje mieszanina części drobnych i grubych, suchych i wilgotnych. Taki stan zmniejsza wilgotność gleby w otoczeniu nasion. Poza tym powierzchnia gleby jest narażona na rozmycie.
Za broną jest belka wyrównująca, która stwarza warunki konieczne do równomiernego ugniecenia gleby przez współpracujący z tyłu wał ugniatająco-kruszący typu Packer. Po przejechaniu tej maszyny uzyskuje się wyrównaną i dobrze przygotowaną rolę pod bezpośredni wysiew nasion. W niektórych bronach (m.in. Amazone) stosuje się sprężynowe zabezpieczenie zębów, które umożliwia ich odchylanie w przypadku najazdu na kamień. Zęby są naprężone w środku nośników zębów w specjalnych kieszeniach.
Kultywatory wirnikowe
Odmianą bron wirnikowych są kultywatory wirnikowe, które mają te same zalety, ale oprócz tego posiadają bardziej wytrzymały profil wannowy, większą średnicę wałków i mocniejsze „zęby na chwytanie”. Duże przejście nad wspornikami zębów zapobiega zapychaniu maszyny również wtedy, gdy jej zęby są mocno zużyte. Także nierówności pola i większe ilości słomy nie prowadzą do zapchania, a wirnikowe nośniki narzędzi zapobiegają zakleszczaniu się kamieni.
Zębów kultywatorów wirnikowych kruszą glebę od dołu, nie ma jej rozsmarowywania. Duże części ziemi odrzucane są dalej niż małe, dzięki czemu drobna gleba koncentruje się w dolnej strefie uprawianej gleby, podczas gdy większe bryły pozostają na powierzchni. Nasiona trafiają zatem w ten obszar gleby, w którym znajdują się gruzełki. Większe bryły chronią ją przed zamulaniem, wysychaniem, erozją wodną i wietrzną, a oprócz tego zapewniają cień wschodzącym roślinom. „Zęby na chwytanie” wyrzucają wały ziemi przed kultywatorem wirnikowym, który wyrównuje wszelkie nierówności, zakrywając także koleiny pozostawione przez ciągnik.
Zbite, ciężkie gleby są bez problemu rozluźniane gruberem wirnikowym, który jednocześnie intensywnie miesza glebę ze słomą. Luźna mieszanina słomy z glebą może swobodnie przemieszczać się przez duże, wolne przestrzenie maszyny powyżej jej nośnika. Głębokość roboczą wirnikowego grubera ustawia się poprzez przełożenie czworokątnego sworznia mimośrodowego. Podczas pracy ramię nośne spoczywa pod mimośrodowym sworzniem, a dopiero przy unoszeniu układa się na wannie przekładni. W taki sposób gruber może przemieszczać się nad kamieniami bez jednoczesnego podnoszenia wału i siewnika.
Wymiana noży i ustawienia
W niektórych bronach (m.in. firmy Rabe) noże mogą być szybko i łatwo przestawione z pozycji „z tępym kątem natarcia” na pozycję „z ostrym kątem natarcia”. Przez to zakres stosowania bron wirnikowych, obejmujący przede wszystkim klasyczną uprawę przedsiewną, został rozszerzony o uprawki pożniwne i mulczowanie.
Bardzo ważnym elementem obsługi bron wirnikowych i kultywatorów wirnikowych jest czas wymiany noży. Nowym rozwiązaniem - m.in. w bronach firmy Kverneland, Rabe, Amazone - jest wymiana noży odbywająca się bez użycia klucza, tj. poprzez odblokowanie zawleczki i wyjęcie sworznia. Noże umieszczone w imakach są przytrzymywane przez jeden sworzeń. Po odblokowaniu zabezpieczenia i wysunięcia sworznia nóż można wysunąć z „kieszeni” i szybko wymienić. Całkowita wymiana noży jest możliwa w ciągu kilku minut bez użycia narzędzi.
Brony rotacyjne (rototilery)
Brony rotacyjne z zębami na wale z poziomą osią obrotu (rototilery) nadają się do uprawy przedsiewnej w ciężkich i suchych glebach. Ze względu na poziomą oś wału i słabe wyrównywanie nierówności pola po orce, są bardziej przydatne do bezpłużnej uprawy gleby. Liczba obrotów wału w tej bronie może być zmieniana w zakresie od 100 do 400 na minutę.
Rototiler ma cały szereg różnych elementów roboczych, które są stosowane w zależności od warunków pracy i wymaganego efektu. Są używane odpowiednie noże o różnych kształtach, dłuta, stopki itp. Zastosowany ząb klinowy, m.in. w rototilerze firmy RAU, wykonany ze stali borowanej, pracujący prostopadle do kierunku jazdy, wzrusza glebę, intensywnie kruszy i spulchnia. Gleba nacinana przez zęby klinowe pozostawia eliptyczne ślady, pozostała powierzchnia gleby jest łamana. Chroni to jej strukturę. Nie ma niebezpieczeństwa powstania podeszwy, a chłonność wody nie zostaje pomniejszona. Dokładnie przygotowuje pole do siewu w systemie uprawy bezpłużnej np. po koniczynie, trawach, burakach czy kukurydzy.
Zalety i parametry pracy bron aktywnych
Zaletą bron aktywnych jest szeroki zakres regulacji efektu uprawy, m.in. poprzez zmianę liczby obrotów WOM, przełożenie w skrzyni napędowej, zmianę prędkości roboczej. Końcowy efekt uprawy można również zmienić wałami, służącymi do wtórnego zagęszczenia uprawianej gleby oraz do regulacji głębokości pracy brony.
Głębokość robocza i prędkość
- Brony wirnikowe mogą pracować na głębokości do 27 cm, a kultywatory wirnikowe jeszcze głębiej.
- Brony aktywne pracują bardzo intensywnie, na głębokość do 20 cm, nadają się do uprawy zwięzłych gleb w jednym przejeździe.
- Wysokie prędkości obwodowe elementów roboczych (od 3 do 7 m/s) stosowane w bronach aktywnych zapewniają bardzo dobre kruszenie i mieszanie gleby.
- Prędkość robocza wynosi od 4 do 6 km/h.
Dodatkowe wyposażenie
Brony aktywne mogą być zainstalowane z przodu głębosz lub kultywator o łapach sztywnych. Taka kombinacja wzrusza podglebie i spulchnia wierzchnią warstwę gleby. Brony wyposażane są w noże z małym kątem natarcia lub w przypadku mulczerów wirnikowych z nożami ustawionymi pod dużym kątem.
Brony zaopatrzone są w odchylane blachy boczne, zapobiegające wydostawaniu się gleby na boki. Blachy te mogą się sprężyście odchylać na przeszkodach. Dodatkowo w agregatach z siewnikami rzędowymi stosowane są wały oponowe lub wąskie wały pierścieniowe, zagęszczające glebę dokładnie w miejscu pracy redlic siewnika.
W bronach aktywnych mogą być zainstalowane z przodu głębosz lub kultywator o łapach sztywnych. Taka kombinacja wzrusza podglebie i spulchnia wierzchnią warstwę gleby. Brony wyposażane są w noże z małym kątem natarcia lub w przypadku mulczerów wirnikowych z nożami ustawionymi pod dużym kątem.
Dobór wałów
Wały powinny być odpowiednio dobrane do rodzaju stanowiska. Na glebach średnich wystarczająco skutecznie pracuje wał strunowy lub rurowy. Im gleba lżejsza, tym średnica wału powinna być większa. Na glebach ciężkich powinien być stosowany wał zębowy lub wał Crosskill. W agregatach z siewnikami rzędowymi stosowane są wały oponowe lub wąskie wały pierścieniowe, zagęszczające glebę dokładnie w miejscu pracy redlic siewnika.
Jak Czytać Oznaczenia Gatunków Stali? I STALOWE FAKTY #4
Zastosowanie bron aktywnych w praktyce rolniczej
Brony aktywne są niezastąpione w wielu scenariuszach uprawy gleby, szczególnie na trudnych gruntach:
- Brony aktywne najlepiej spisują się w przypadku gleby twardej i ze zwięzłymi bryłami.
- Użycie wiosną agregatów aktywnych jest uzasadnione tylko na przesuszonych ciężkich glebach oraz po niestarannie wykonanej orce z pozostającymi na powierzchni resztkami roślin.
- Brony aktywne lepiej sprawdzają się podczas przygotowania gleby pod siew roślin głęboko korzeniących się, z palowym korzeniem, takich jak: rzepak, buraki cukrowe, warzywa korzeniowe itp.
- Urządzenia te znajdują swoje zastosowanie również w przypadku usuwania uciążliwych chwastów, tworzenia nasadzeń drzew w sadach oraz przygotowywania podłoża pod przyszłe sadzonki, a także przy uprawie bezpłużnej.
- W sadach do uprawy gleby w międzyrzędziu, w celu wyrównania powierzchni gleby, nadania jej struktury gruzełkowatej, co ułatwia przewietrzanie i wnikanie wilgoci.
- W okresie suchej wiosny lub jesieni na glebach z tendencją do silnego zbrylania się należy stosować brony aktywne z wałem zębatym i siewnikiem zbożowym.
Kiedy unikać stosowania bron aktywnych?
Niestety, brony te mogą również stwarzać niebezpieczeństwo popsucia struktury gruzełkowatej i rozpylenie gleby. Rozpylenie gleby przyczynia się do erozji wodnej i wietrznej oraz ułatwia zlewanie i zaskorupianie się roli. Zastosowanie agregatów aktywnych jest niewskazane na ciężkich madach, (które najczęściej są glebami tzw. „minutowymi”), ponieważ mogą zniszczyć ich strukturę, zarówno kiedy są wilgotne, jak i suche. Jedynym racjonalnym rozwiązaniem jest zastosowanie agregatu uprawowo-siewnego biernego, kiedy gleba jest w optymalnym stanie. Nie należy stosować ich na glebach torfowych, gdyż mogą powodować rozpylenie i zniszczenie struktury gleby. Nie należy ich również stosować na glebach zlewnych.
Zastosowanie bron aktywnych na lżejszych glebach nie jest najlepszym rozwiązaniem. Aby było to bowiem możliwe i skuteczne, brona musi zostać odpowiednio zmodyfikowana, ponieważ siła działania może powodować zbyt duże rozpylenie, a więc zmniejsza się efektywność jej pracy.
Konserwacja i bezpieczeństwo
Konserwacja bron jest ważna dla ich długowieczności i efektywności pracy. W przypadku bron aktywnych konieczne jest regularne smarowanie. Dobór właściwego oleju oraz ustalenie, ile oleju do brony aktywnej jest potrzebne, zależy od jej modelu i zaleceń producenta. Odpowiedni olej chroni elementy napędowe przed uszkodzeniami mechanicznymi, co jest kluczowe dla wydajności i trwałości maszyny.
Ze względu na duże obciążenie podnośnika w ciągniku i pogorszenie warunków podłużnej równowagi agregatów do łączenia siewników z zestawem uprawowym aktywnym stosuje się specjalne sprzęgi sterowane hydraulicznie. Ich konstrukcja umożliwia unoszenie siewnika w położeniu transportowym ponad bronę. Napędzana jest wałem przegubowo-teleskopowym ze sprzęgłem przeciążeniowym, które zabezpiecza maszynę przed uszkodzeniem.
Nowoczesne rozwiązania i producenci
Na rynku można spotkać wiele urządzeń, różniących się parametrami, wydajnością lub funkcjami. Niemiecki producent wprowadził na rynek w 2021 roku bronę wirnikową z systemem Rotamix, która jest świetną metodą na radzenie sobie ze zbrylaniem ziemi, najlepiej sprawdzi się w uciążliwym terenie.
Brona aktywna Amazone wyróżnia się solidną wanną o kompaktowej budowie. Jej krótsza konstrukcja sprawia, że jest mniejszy nacisk na ciągnik, który jest lepiej dociążony z przodu.
Brona aktywna Kongskilde HK 25 posiada wytrzymały kozioł, pasujący do wszystkich typów ciągników. Jej główna przekładnia jest łatwa w obsłudze dzięki zmianie przełożenia zestawu kół zębatych. Maszyna cechuje się wysoką wydajnością, którą zapewniają 4 wirniki o szerokości roboczej 1 metra.
Brona aktywna Remac to przykład maszyny, która charakteryzuje się dużą ilością zabezpieczeń. Warto także zwrócić uwagę na bardzo dokładny wskaźnik, umożliwiający regulację ustawienia brony względem podłoża.
Brona aktywna Krone jest wyposażona w wał packera, który utrudnia oklejanie się gleby na jego powierzchni. Dzięki temu świetnie nadaje się do wysiewów roślin na glebach o niskiej lub średniej klasie rolniczej.
Brona aktywna Howard HK32 przeznaczona jest do dużych gospodarstw rolnych i firm usługowych. Wymaga zastosowania ciągników, których moc jest wyższa niż 200 KM. To najmocniejsza maszyna wśród bron wirnikowych z tej kategorii.