Dzisiejsze kombajny zbożowe postrzegane są jako maszyny niezwykle zaawansowane nie tylko pod względem technicznym, ale też cyfrowym. Postęp technologiczny w tej dziedzinie jest wręcz przytłaczający, skupiając się na rozwiązaniach software'owych, mających za zadanie zautomatyzować pracę i zwolnić operatorów/rolników z wielu obowiązków.
Początki mechanizacji zbioru zbóż
Zanim nastała era wielkich maszyn do zbioru z własnym napędem, rolnicy wykorzystywali do tego proste narzędzia w postaci cepa i kosy. Praca była żmudna, męcząca i długa. Wszystko zmieniło się w XIX wieku dzięki rewolucyjnemu wynalazkowi, jakim był kombajn.
Pierwsze konstrukcje na świecie
Początki kombajnu zbożowego można znaleźć już w XIX wieku. W 1826 roku w Szkocji wynalazca, wielebny Patrick Bell, zaprojektował (jednak nie opatentował) maszynę do żniw, w której zastosowano zasadę nożyc do cięcia roślin - tę samą zasadę stosuje się do dziś. Maszyna Bella była ciągnięta przez konie. Kilka z tych urządzeń pracowało również w Stanach Zjednoczonych.
W tym samym kraju, w 1835 roku, Hiram Moore zbudował i opatentował pierwszy kombajn zbożowy, który był w stanie zbierać, młócić i przesiewać ziarna zbóż. Wczesne wersje takich kombajnów były ciągnięte przez zespoły koni, mułów lub wołów. Kombajn zbudowany przez Moore'a miał długość 5,2 m i szerokość koszenia 4,57 m. Jego udoskonalona wersja w 1839 roku zbierała już 20 hektarów na dzień. Ten kombajn ciągnięty był przez 20 koni i w pełni obsługiwany przez rolnika.
Równolegle, w 1843 roku w Australii, John Ridley zapoczątkował rozwój maszyny o nazwie „stripper”. Maszyna ta zbierała jednak same kłosy, pozostawiając łodygi w polu, co miało tę zaletę, że wymagało mniejszej mocy do działania.
Ewolucja konstrukcji w XIX i XX wieku
W Stanach Zjednoczonych, pierwsze zaawansowane kombajny, które jednocześnie kosiły, młóciły zboże i jednocześnie oddzielały je do worka, produkowała firma California’s Stockton Works już w latach 1880. Model Houser tej firmy został wprowadzony w 1886 roku. Do roku 1900, już ponad 500 tego typu maszyn obsługiwało żniwa około dwóch trzecich kalifornijskiej pszenicy.
Maszyny te wyznaczały granicę możliwości maszyn napędzanych przez zwierzęta. Zaprzęgnięcie i kontrolowanie grupy 40 koni było ogromnym wyzwaniem. To najlepsza ilustracja zmiany w modelu pracy na amerykańskich polach w XIX wieku. Pod koniec XIX wieku powstał kombajn typu ‚Holt Bros’ pozwalający na boczne cięcia wzgórz, co biorąc pod uwagę topografię niektórych rejonów było bardzo ważne.
Pierwsze kombajny, ciągnięte przez zespół mułów lub koni, wykorzystywały koło napędowe, aby zapewnić dużą moc. Już w 1911 roku firma Holt Manufacturing Company z Kalifornii wyprodukowała samobieżny kombajn zbożowy. Następnie opatentowany Sunshine Auto Header w Australii w 1923 roku, był jednym z pierwszych samojezdnych kombajnów z centralnym zasilaniem. W 1923 roku w Kansas bracia Baldwin i ich firma Gleaner Manufacturing Company opatentowali samobieżny kombajn, który obejmował kilka innych nowoczesnych ulepszeń w obsłudze ziarna. Zarówno Gleaner, jak i Sunshine korzystały z silników Fordsona; wcześniej Gleaners używali całego podwozia i układu napędowego Fordsona jako platformy.
W tych samych latach firma International Harvester rozpoczęła produkcję kombajnów ciągniętych przez konie. Skok technologiczny nie był więc gwałtowny, a zmiany przebiegały powoli. W tamtym czasie wciąż bardziej popularne były segregatory napędzane koniem i samodzielne młocarnie.
W latach dwudziestych XX wieku, J.I. Case i John Deere wprowadziły swoje kombajny ciągnięte przez ciągniki. Po I wojnie światowej kombajny ciągnięte przez ciągniki szybko się przyjęły, ponieważ wielu rolników zaczęło używać traktorów. W 1922 roku firma Massey-Harris (obecnie Massey Ferguson) wysłała jeden ze swoich kombajnów typu ciągnionego do Swift Current, Saskatchewan, Dominion Experimental Farm w celu przetestowania i wykorzystania w warunkach prerii.
W 1923 roku w Kansas bracia Curtis i ich firma Gleaner Manufacturing Company (obecnie marka AGCO) opatentowali samobieżny kombajn, który zawierał kilka innych nowoczesnych ulepszeń w obsłudze ziarna. Kombajn Gleaner mieścił się na ciężarówce, co było korzystne dla niestandardowych żniwiarzy, którzy przemieszczali się na północ wraz z sezonem żniw, świadcząc rolnikom usługi żniwne.
W Australii wyprodukowano jeden z pierwszych komercyjnych samojezdnych kombajnów z centralnym podawaniem masy, który miał kształt litery T i był bardzo podobny do dzisiejszego kombajnu. Dzięki środkowemu wlotowi paszy maszyna była węższa i łatwiejsza w manewrowaniu. Nazywany Sunshine Auto Header i opatentowany w 1923 roku, był wspólnym przedsięwzięciem firm Headlie Shipard Taylor i H.V. McKay.
W 1925 roku firmy Holt i Best połączyły się, tworząc Caterpillar, który zdominował rynek. Holtowi udało się również rozwiązać problem skarg, że jego kombajny nie radzą sobie na stromych wzgórzach na północnym zachodzie. Wyregulował tylne koła kombajnu w oddzielnych "modułach kołowych", które można było podnosić lub opuszczać w zależności od potrzeb, co pozwalało operatorowi pracować na zboczach o nachyleniu do 30 stopni.
W 1937 roku Thomas Carroll, pracujący dla firmy Massey-Harris (obecnie Massey Ferguson) w Ontario, udoskonalił pierwszy komercyjnie opłacalny kombajn z własnym napędem. Ostatecznie kombajn ten przekształcił się w bardzo udany, lżejszy model nr 21 wprowadzony na rynek w 1940 roku. Model nr 21 jest dobrze znany ze swojej roli w słynnej "Brygadzie Żniwnej", innowacyjnym pomyśle Carrolla stworzonym w czasie II wojny światowej.
W 1946 roku firma John Deere weszła na rynek kombajnów samobieżnych, wprowadzając model 55. Model nr 55 zrobił furorę na rynku, ponieważ jako pierwszy posiadał stanowisko operatora umieszczone na górze i pośrodku, a zbiornik ziarna i silnik znajdowały się z tyłu. Dzięki temu maszyna była lepiej wyważona, a jej praca była cichsza.
W 1975 roku firma New Holland wprowadziła na rynek pierwszy komercyjny kombajn z dwoma wirnikami, co stanowiło znaczny postęp w technologii zbioru, stosowany do dziś. Zaawansowana konstrukcja kombajnu pozwoliła na szybsze i delikatniejsze zbieranie ziarna niż w przypadku poprzedniej metody.
Historia produkcji kombajnów w ZSRR i Polsce
Radzieckie kombajny: rozwój i propaganda
Historia produkcji kombajnów w ZSRR jest nierozerwalnie związana z propagandą sukcesu. Chociaż artykuł z Poradnika Rolnika z 1951 roku dotyczył maszyn rolniczych, nie obyło się w nim bez zakłamań popełnionych na potrzeby propagandy. Autor sugeruje, że pierwszy kombajn wynalazł agronom A.R. Własienko w 1868 roku, chociaż wiadomo, że w 1835 roku zrobił to w Stanach Zjednoczonych Hiram Moore.
Powstanie fabryki Rostselmash jest datowane na 21 lipca 1929 roku. Tego dnia pierwsze maszyny, takie jak zgrabiarka, pługi do ciągnika i siewniki, zostały wyprodukowane na terenie produkcyjnym w Rostowie nad Donem. Latem 1931 roku w warsztacie doświadczalnym wydziału kombajnów ukończono dwa kombajny o udoskonalonej konstrukcji, nazwane Stalinetz.
Kombajny te testowano na polach gospodarstwa Hutoroc w Kraju Krasnodarskim razem z kombajnami Caterpillera i Olivera z USA. Radzieckie maszyny pracowały lepiej i w przeciwieństwie do swoich zagranicznych odpowiedników mogły ścinać nie tylko zboże, ale również słonecznik, kukurydzę i proso. W styczniu 1932 roku uruchomiono nowy wydział montażu kombajnów w zakładach Rostselmash, a w maju 1932 roku na pola wysłano pierwszą grupę kombajnów Stalinetz-1.
Według danych podawanych przez autora Poradnika, w 1940 roku na radzieckich polach pracowało już 182 tys. kombajnów, a 10 lat później 55% pól było mechanicznie obsługiwanych przez kombajny. Na ile dane te są wiarygodne - trudno dziś stwierdzić.
W 1947 roku zaprzestano produkcji kombajnów Komunar i wprowadzono kombajny Staliniec 6 z 6-metrowym hederem. W późniejszych latach wprowadzono do pracy w ZSRR samobieżny kombajn S-4, który kosił za jednym razem pas zboża o szerokości 4 m. Aparat koszący tego kombajnu umieszczony był z przodu. Młocarnia kombajnu wykonywała tylko jedno czyszczenie ziarna. Podczas pracy kombajn poruszał się z szybkością 2-8 km/h. Kombajn S-4 ważył 3,4 tony i był wyposażony w silnik o mocy 52 konie mechaniczne. Model ten był wzorowany na amerykańskim kombajnie International Harvester 123 SP.
W marcu 1958 roku zakład Rostselmash otrzymał nowe zadanie - w ciągu 5 miesięcy przestawić się na dostawę samobieżnego kombajnu zbożowego "SK-3". Do 24 stycznia 1961 roku wyprodukowano setny kombajn samobieżny "SK-3". W lutym 1962 roku Rostselmash rozpoczął produkcję kolejnego modelu - "SK-4", który był o 25% bardziej wydajny od poprzedniego. Maszyna ta została uhonorowana dyplomem pierwszego stopnia na międzynarodowej wystawie w Lipsku w 1963 roku.
Do sierpnia 1969 roku Rostselmash wyprodukował swój milionowy kombajn. W 1973 roku zakład przestawił się na nowy model kombajnów - Niva z kilkoma modyfikacjami: kombajn zbożowy, kombajn do ryżu itp. przeznaczony do pracy w różnych strefach naturalnych, a także do zbioru roślin nierolniczych. Ponadto w tym czasie produkowano również kombajny do zbioru pomidorów, młocarnie do obróbki lnu, urządzenia do zbioru kultur zbożowych.
Polskie kombajny i fabryka w Sanoku
Pierwsze kombajny S-4 trafiły do Polski na przełomie 1949 i 1950 roku. W 1954 roku z Płockiej Fabryki Maszyn Żniwnych wyjechał wzorowany na nim, pierwszy polski kombajn ŻM-4. Warto wiedzieć, że również w Polsce powstał kultowy model kombajnu o nazwie Bizon, który był wprowadzony na rynek od 1971 roku i eksportowany do kilkunastu krajów.
Choć w temacie artykułu pojawia się nazwa "Sanok", w dostarczonym materiale informacje o kombajnach zbożowych z Sanoka są znikome. Mowa jest natomiast o produkcji w Sanockiej Fabryce Wagonów w początkach XX wieku, która koncentrowała się na taborze kolejowym i tramwajowym. W 1901 roku Krakowskiej Spółce Tramwajowej przekazano 17 nowych wagonów typu SW1 i TW1 wyprodukowanych przez Pierwsze Galicyjskie Towarzystwo Akcyjne dla Budowy Wagonów i Maszyn w Sanoku. W 1901 roku fabryka sanocka dostarczyła również 15 wagonów silnikowych dla pierwszych linii tramwaju elektrycznego w Morawskiej Ostrawie.
W 1903 roku fabryka w dalszym ciągu produkowała maszyny i narzędzia wiertnicze, maszyny parowe, kotły, zbiorniki na ropę oraz mosty kolejowe we wschodniej Galicji. Dla rynku rumuńskiego utworzono przedstawicielstwo firmy w Ploeszti. Fabryka sanocka wykonywała również dla teatru Lwowskiego wszystkie urządzenia mechaniczne, a w odlewni firmy produkowano rury lane, muflowe i rury instalacji gazowej. Artykuł z gazety "Nowości ilustrowane" z 25 marca 1905 roku dotyczył uruchomienia linii tramwajowej, po której kursowały tramwaje z sanockiej fabryki.
W 1906 roku rozpoczęto budowę linii tramwajowej i równocześnie zamówiono w sanockiej fabryce 10 nowych wagonów tramwajowych. 18 stycznia 1907 roku ukończono budowę nowej linii. Ważnymi elementami produkcji w tym okresie były również: walce drogowe, jaszczyki do armat, kuchnie polowe, sikawki pożarnicze, beczkowozy konne, łodzie metalowe, karczowniki kuchenne, wozy konne do transportu kabli, pługi do odśnieżania torów oraz wagony do przewozu mięsa.
W 1911 roku na zamówienie Krakowskiej Spółki Tramwajowej wykonano 20 wagonów tramwajowych normalnotorowych typu SN1. W maju 1913 roku w Wiedniu doszło do podpisania porozumienia pomiędzy przedstawicielami firmy S.A. L. Zieleniewski a przedstawicielami Fabryki Sanockiej, co doprowadziło do fuzji obu firm 30 października 1913 roku. W wyniku reorganizacji w Sanoku pozostawiono produkcję taboru kolejowego i tramwajowego, natomiast do fabryki krakowskiej przeniesiono działy: maszynowy, motorowy, odlewnię, konstrukcje stalowe i maszyny wiertnicze. Od tego momentu Fabryka nosiła nazwę: Spółka Akcyjna L. Zieleniewski.
Zasady działania i ewolucja konstrukcji kombajnu
Podstawowe komponenty i proces zbioru
Kombajn składa się z aparatu koszącego i młocarni. Źdźbła nachylone motowidłem, po ścięciu, są przenoszone przy pomocy specjalnych urządzeń do młocarni kombajnu. Po wymłóceniu, wytrząsacze młocarni oddzielają ziarno od słomy, która jest przesuwana do urządzenia zbierającego słomę i plewy, ziarno zaś zostaje poddane sortowaniu i podwójnemu czyszczeniu na sitach i wialni.
Animacja kombajnu żniwnego (MCS)
Wyzwania w procesie czyszczenia i sortowania ziarna
Od samego początku zaistniał problem dokładnego czyszczenia zboża. Część wymłóconych ziaren była wyrzucana razem ze słomą, a niektóre pośladowe ziarna podczas przejścia przez szczelinę roboczą zostawały jedynie obluzowane. Konieczne zatem stało się zastosowanie wytrząsaczy, na których ziarna zostałyby wydzielone.
Z jednej strony należało dobierać dość długie wytrząsacze, co z kolei wpływało na zwiększenie gabarytów młocarni kombajnu, a tym samym ciężaru i kosztów produkcji takiej maszyny. Z drugiej zaś strony poruszająca się młocarnia kombajnu podlegała większym wstrząsom, a nierzadko z powodu nierówności terenu była nachylona w bok lub podłużnie. Trudno było w tak trudnych warunkach pracy osiągnąć tak dokładne czyszczenie i sortowanie ziaren, jak miało to miejsce w młocarniach stacyjnych. Wymagałoby to wiele części, co łącznie z ich napędem, znacznie komplikowałoby konstrukcję i zajmowało wiele miejsca. Dlatego już od początków budowy kombajnów zbożowych określano ich ideę w kierunku rezygnacji z dokładnego czyszczenia i sortowania ziarna, ograniczając się do uproszczonych sposobów separacji.
Specyfika pracy kombajnów doczepianych
W kombajnach doczepianych problemem była konieczność rozpoczynania pracy na łanie przy wcześniejszym obkoszeniu boków inną maszyną. Wadą był również stosunkowo duży promień skrętu. Dlatego też, już od początku lat pięćdziesiątych, pola zaczął zdobywać samobieżny kombajn czołowotnący. Jednymi z pierwszych europejskich kombajnów samobieżnych były maszyny Massey-Harris MD 630 i Claas Columbus. Szerokość cięcia tych kombajnów z punktu widzenia dzisiejszych wymagań przypomina bardziej kombajny poletkowo-doświadczalne, gdyż ich hedery nie przekraczały 2 metrów.
Początkowo dość powszechnym urządzeniem na pokładzie kombajnu był cylinder sortujący ziarno na frakcje i workownik. Z czasem okazało się, że wraz ze zwiększeniem szerokości cięcia i szerokości zespołu młócącego trudno jest zachować tak dużą przepustowość podawania zboża przy przepuszczaniu ziaren przez sortownik i workownice. Były to wąskie gardła. Podobnie rzecz miała się z prasą do słomy; zwiększenie przepustowości masy przez młocarnie było możliwe pod warunkiem rezygnacji z prasowania słomy wprost na kombajnie.
Postęp w systemach młócących i czyszczących
Już w latach sześćdziesiątych prowadzone były pierwsze prace nad poprawieniem wymłacania i wydzielania wszystkich ziaren, tak żeby nie było potrzeby zastosowania dodatkowych urządzeń czyszczących. Powstawały m.in. dwu- i trzybębnowe zespoły młócące, wykorzystane szerzej we współczesnych kombajnach. Nowością był też łopatkowy zespół młócący, w którym materiał przesuwał się wzdłuż wewnętrznej powierzchni cylindra, którego część stanowiła sito. Wymłócona słoma była wydalana na koniec cylindra. Początkowo system ten nie sprawdzał się ze względu na duże zapotrzebowanie mocy i większy procent uszkodzonych ziaren.