Ciągniki rolnicze skonstruowane przez domorosłych mechaników, zbudowane z wykorzystaniem części, które akurat były pod ręką, stanowią jeden z ciekawszych epizodów historii mechanizacji w Polsce. Najbardziej ogólnym i najczęściej używanym słowem w stosunku do traktorów skonstruowanych w jednym egzemplarzu w sposób amatorski lub rzemieślniczy jest SAM. W zależności od regionu nazywano je także papajami, esiokami, pukocami czy unochodami, a nazwy te często pochodziły od dźwięków, jakie generowały, silników, które zazwyczaj używały, lub odnosiły się do pewnej grupy pojazdów.
Wbrew pozorom nazwa SAM nie jest skrótem wyrażenia „sam go zbudowałem”. Dziennikarze "Motoru" w latach 50. zauważyli, że na rynku pojawiło się mnóstwo samochodów wykonanych własnoręcznie przez ich właścicieli z wykorzystaniem dostępnych części. Były one oryginalne, nietypowe i ciekawe. Ludzie konstruowali własne pojazdy ze względu na powojenny brak samochodów prywatnych oraz ograniczenia w dostępie do części zamiennych. W pierwszych latach po wojnie nowe pojazdy trafiały głównie do urzędów, wojska i przedsiębiorstw, co skłaniało do kreatywności w zaspokajaniu potrzeb transportowych i rolniczych.
Znane są przykłady takie jak SAM Adama Słodowego, SAM Okarmus inż. Władysława Okarmusa, czy Tadlor z Lanckorony. W latach 80. i 90. fantazja konstruktorów rozszerzyła się na repliki sportowych samochodów oraz pojazdy terenowe, często budowane na bazie mniej szlachetnych pojazdów, takich jak Polonez czy Ford Sierra.
Koncepcje Budowy Napędu i Przeniesienia Mocy w Ciągnikach SAM
Konstruktorzy ciągników SAM często wykorzystują podzespoły z innych pojazdów, adaptując je do nowej ramy. Wiele z tych konstrukcji cechuje się innowacyjnymi rozwiązaniami, takimi jak reduktory czy odwrócone mosty napędowe. Najpopularniejszym napędem wśród polskich ciągników domowych są "esioki", czyli pojazdy wykorzystujące silniki małej mocy z Andrychowa (oznaczenia S15, S320, S321, S322 o mocach od 15 do 36 KM, a także S60 i S301D). Starsze konstrukcje wykorzystywały również elementy z samochodów terenowych (Wyllis MB, Dodge, GAZ 67B) oraz silniki Syreny czy elementy napędowe z Warszawy i Stara.
Wykorzystanie Podzespołów z Samochodów Osobowych i Dostawczych
Jednym z pomysłów jest wykorzystanie silnika i skrzyni z busa, np. Renault Trafic 2,5L przednionapędowego, ustawiając go wzdłużnie. Następnie można przedłużyć półosie, aby podłączyć do nich dwa mosty napędowe. Inny przykład to silnik i skrzynia z Golfa 2 ustawione wzdłużnie, z jedną półosią na przód, a drugą na tył. W takim układzie z tyłu montowano most z Fiata, a z przodu zawieszenie z Syrenki z dyferencjałem (np. z Audi A4 quattro), osiągając prędkość maksymalną około 45 km/h. Warto jednak pamiętać, że jeśli w skrzyni rozdzielającej napęd na przód i tył nie zablokuje się dyferencjału, przy obciążeniu będzie ciągnęło tylko jedno koło.
W przypadku konstrukcji 4x4, pomysł zastosowania dwóch takich samych dyferencjałów, z czego przedni obrócony "do góry nogami", może pomóc w zgraniu obrotów. Przykładowo, dwa dyfry z Mercedesa W124 są często wykorzystywane. W takich rozwiązaniach, gdzie silnik jest umieszczony poprzecznie i sprzęgnięty ze skrzynią biegów, ważne jest zmniejszenie obrotów na napędzie, np. poprzez zastosowanie zwolnic na końcach półosi.
Ciekawą koncepcją jest także zastosowanie silnika z przodu wzdłużnie, zaspawanie dyferencjału (np. z Tico) i wyprowadzenie jednej półosi na tylny most z blokadą - to również standard w niektórych "papajach".
Wyzwania związane z Dystrybucją Mocy i Przełożeniami
Kluczowym elementem w budowie ciągników SAM jest odpowiednie dostosowanie przełożeń. Samochodowe skrzynie biegów, szczególnie z aut osobowych, często zapewniają zbyt wysokie prędkości przy niedostatecznym momencie obrotowym do prac polowych. Dlatego powszechne jest stosowanie kilku dyferencjałów lub reduktorów. Jeden z projektów zakładał użycie czterech dyferencjałów: silnik - skrzynia biegów - dwa dyfry połączone w celu zwolnienia obrotów - z drugiego dyfra napęd na przedni i tylny dyfer. Alternatywnie, zastosowanie reduktora z wałka pośredniego skrzyni biegów i kół zębatych od zwolnic Dzików może zapewnić niskie prędkości (tzw. "efekt żółwia") oraz maksymalną prędkość około 35 km/h.
Jednym z głównych problemów przy przednim napędzie w pracach takich jak orka jest tendencja ciągnika do "podrywania" przednich kół przy dużym oporze lemieszy, co prowadzi do ześlizgiwania się i zmniejszenia uciągu. Z tego powodu wielu konstruktorów preferuje napęd na tył lub 4x4 z możliwością blokady dyferencjałów, nie tylko w skrzyni głównej, ale także na osiach.
Blokady mechanizmu różnicowego + międzyosiowe - film instruktażowy
Konstrukcja Przedniej Osi
Przednia oś w ciągnikach SAM odgrywa kluczową rolę w sterowaniu i stabilności. Konstruktorzy stosują różne podejścia, od adaptacji gotowych podzespołów po samodzielne projektowanie.
Adaptacja Gotowych Podzespołów
- Wiele prostszych konstrukcji wykorzystuje most od tylnonapędowca (np. Żuk, Nysa, Lublin, Polonez) i z przodu tworzy się wahliwą oś na zwrotnicach od Tico.
- W przypadku napędu 4x4, przednia oś bywa wykonana z zawieszenia Syrenki lub skróconej i zmodyfikowanej osi od Tarpana, co pozwala na hamowanie na wszystkie cztery koła.
- Do większych silników często montuje się oś z jakiegoś starszego ciągnika, co upraszcza problem zwrotnic, kątów pochylenia koła oraz zapewnia lżejsze i samopowrotne działanie kierownicy.
Samodzielne Projektowanie i Wykonanie
Bardziej zaawansowane projekty przewidują samodzielne zaprojektowanie belki przedniej z profilu dwuteowego lub zamkniętego prostokątnego, do której wspawuje się zwrotnice z Żuka. Układ kierowniczy, po niewielkich przeróbkach, również może pochodzić z Żuka. Montaż do ramy zazwyczaj odbywa się za pomocą sworznia (np. o średnicy 50 mm, wzorowanego na Ursusie C330) na panewkach.
Niektórzy konstruktorzy wykonują przednią oś od podstaw, na wzór Ursusa C360, z zastosowaniem tulejek z brązu i łożysk oporowych. W takich projektach obudowa mostu i reduktora bywa wykonana z blachy o grubości 15 mm, a precyzyjne wyosiowanie elementów odbywa się na tokarce.
Przednie koła często pochodzą z różnych źródeł, np. z przyczepki wózka pocztowego, z adapterem do piast wykonanym z tarcz felg od Malucha. Przy doborze kół ważne jest dopasowanie ich do dyferencjałów - np. dyfer od Żuka najlepiej współpracuje z kołami 16-18 cali.
Geometria Zawieszenia i Układ Kierowniczy
Jednym z krytycznych aspektów jest poprawna geometria zawieszenia. Problemy z kątami usytuowania sworzni mogą prowadzić do nieprawidłowego wychylenia kół podczas skręcania, co skutkuje "ryciem" i ustawianiem koła w poprzek przy ostrym skręcie. Odpowiednia geometria Ackermana, zapewniająca różne kąty wychylenia koła wewnętrznego i zewnętrznego, jest kluczowa dla łatwego i precyzyjnego sterowania.
Co do układu kierowniczego, zazwyczaj nie jest potrzebne wspomaganie przy tak małych pojazdach, chyba że stosuje się bardzo ciężkie podzespoły lub szerokie opony. Standardowe przekładnie kierownicze z Żuka lub Ursusa C-360 są często wystarczające.
Wyzwania i Rozwiązania Techniczne w Budowie SAM-ów
Budowa ciągnika SAM to proces pełen wyzwań, wymagający inżynierskiego podejścia i kreatywności. Studenci mechaniki i budowy maszyn często podejmują się takich projektów w ramach prac dyplomowych, choć większość konstruktorów to domorośli mechanicy.
Silniki i ich Mocowanie
- Silniki takie jak S-15, choć popularne, wymagają przemyślanego montażu. Umieszczenie silnika poprzecznie może poszerzać konstrukcję i powodować silne szarpanie na boki, a kierowca będzie odczuwał wibracje. Zaleca się umieszczenie silnika wzdłużnie, z przeniesieniem napędu pasami klinowymi na przekładnię kątową, a następnie do sprzęgła i skrzyni biegów.
- Silniki samochodowe, takie jak Ford Escort 1,8L Diesel (fabrycznie 75 KM, zmodyfikowany do ok. 60 KM przez usunięcie turbosprężarki), są cięższe, ale zapewniają trwałość i moc. Montowane są na seryjnych poduszkach, co redukuje wibracje, ale może komplikować kwestie wydechu.
Sprzęgła i Skrzynie Biegów
Kluczowym problemem jest wytrzymałość sprzęgła i skrzyni biegów. Sprzęgło Żuka, o średnicy tarczy 225 mm, choć wydaje się wystarczające dla momentu 95 Nm, jest słabsze od sprzęgła Lublina 51 i może nie wytrzymywać pracy z silnikami S-15/S-18, które generują pulsacyjną siłę skrętną. Do silników o mocy 7-10 KM sprzęgła Żuka są bardziej odpowiednie. Zaleca się stosowanie sprzęgła i skrzyni biegów z cięższych pojazdów, np. Stara 28/29/660 lub Lublina, które są trwalsze i często posiadają wyjścia na sprężarkę oraz przystawkę odbioru mocy.
W celu zwiększenia zakresu przełożeń i momentu obrotowego, konstruktorzy często łączą dwie skrzynie biegów (np. dwie z Lublina 51), uzyskując w ten sposób dodatkowe redukcje.
Mosty Napędowe
Mosty napędowe, np. z Lublina 51, często wymagają skracania ze względu na zbyt dużą szerokość. Ważne jest precyzyjne skrócenie i spawanie mostu, aby uniknąć ukręcania półosi. Alternatywą są mosty od wózków widłowych, które często dysponują dwoma zakresami prędkości i rewersem. Inne rozwiązania to zastosowanie mostu od Żuka w połączeniu ze zwolnicami z traktorka jednoosiowego typu Dzik.
Blokady mechanizmu różnicowego + międzyosiowe - film instruktażowy
Układ Hamulcowy i Hydrauliczny
Hamulce tylne mogą być wykonane na bazie oryginalnej pompy hamulcowej od Lublina, z elementami Ursusa C360 i Żuka. Hamulec postojowy często jest umieszczony na tarczy hamulcowej tuż za skrzynią biegów. Ważne jest, aby układ hamował na wszystkie 4 koła, szczególnie przy pracy z ładowaczem czołowym, gdzie tył ciągnika jest mocno odciążony. Zastosowanie serwa hamulcowego znacznie poprawia komfort pracy.
Układ hydrauliczny, wzorowany na Ursusie C360, może być 3-sekcyjny, obsługując tylny podnośnik narzędzi (TUZ), spychacz czołowy oraz ramię kosiarki bocznej. Planowane są również rozwiązania z elektronicznym sterowaniem rozdzielaczem. W celu zapobiegania przeciążeniom i uszkodzeniom ramy, ciśnienie w układzie hydraulicznym bywa ograniczane (np. do 120 bar).
Ramy i Dociążenie
Rama jest podstawą konstrukcji. Może być wykonana z profili dwuteowych lub zamkniętych prostokątnych, a także z grubej, giętej i spawanej blachy. Niektóre konstrukcje mają ramy łamane w połowie, co poprawia promień skrętu, ale inni doświadczeni konstruktorzy przestrzegają przed ramami dwustopniowymi lub łamanymi, argumentując, że są one podatne na pękanie. Rozwiązaniem może być rama samonośna, jak w projekcie "PC-01", gdzie miska olejowa pełni funkcję ramy.
Dla poprawy uciągu i stabilności, szczególnie przy lekkich silnikach, konieczne jest odpowiednie dociążenie tylnej osi, np. ciężarkami od Dzika lub wykonanymi z betonu.
Przykładowe Realizacje i Doświadczenia Konstruktorów
Wiele ciągników SAM stało się świadectwem pomysłowości i wytrwałości ich twórców. Muzeum Wsi Radomskiej posiada największą kolekcję takich pojazdów, dokumentując ich różnorodność i ewolucję.
"Super SAM 18 KM" Benedykta Sielatyckiego
W 1991 roku Benedykt Sielatycki ze Zduńskiej Woli zbudował "Super SAM 18 KM", ciągnik niezwykle dopracowany. Do napędu posłużył silnik typu 2KVD 9SVL o mocy 18 KM, znany z nośnika narzędzi RS-09 produkcji NRD. Skrzynia biegów była własnego projektu i wykonania, 6-przełożeniowa z reduktorem. Most napędowy ze zwolnicami na końcach półosi, a wszystkie te zespoły wraz z silnikiem połączono w samonośny blok. Ciągnik posiadał dwubiegowy wałek przekaźnika tylny (540 i 750 obr./min.), hydraulikę 3-sekcyjną, rozdzielne hamulce mechaniczne oraz kompletne oświetlenie. W 1992 roku zdobył I nagrodę w ogólnopolskim konkursie racjonalizatorów rolnictwa.
Ciągnik Damiana Kujawy z Kozich Lasek
Damian Kujawa, rolnik z Kozich Lasek, stworzył ciągnik SAM inspirowany niemieckim modelem UT082. Konstrukcja opiera się na samodzielnie wykonanych częściach i elementach z odzysku. Główną konstrukcję nośną stanowi rama z grubej, giętej i spawanej blachy. Jednostka napędowa to 4-cylindrowy silnik wysokoprężny Forda 1,8 litra (z Escorta), zmodyfikowany do ok. 60 KM (usunięto turbosprężarkę). Silnik współpracuje ze skrzynią biegów z Opla Omegi, a następnie z tylnym mostem z dużego wózka widłowego, który dysponuje dwoma zakresami prędkości i rewersem. Taka kombinacja daje łącznie 12 przełożeń do przodu i 12 do tyłu, osiągając prędkość maksymalną około 25 km/h. Przednią oś stanowi skrócona i zmodyfikowana oś od Tarpana, co pozwala na hamowanie na wszystkie 4 koła. Ciągnik wyposażono także w hydrauliczny pedał sprzęgła i serwo hamulcowe, co znacząco poprawia komfort pracy.
Ciągnik Damiana wyróżnia się wysokiej jakości ładowaczem czołowym, również wykonanym samodzielnie, zdolnym do udźwigu 350 kg. Po początkowym przeciążeniu i zniszczeniu ramy, maszyna otrzymała nową, mocniejszą ramę, a ciśnienie w układzie hydraulicznym ograniczono do 120 bar.
Porady i Doświadczenia Studentów i Innych Konstruktorów
- Student Mechaniki i Budowy Maszyn planujący ciągnik "PC-01" z silnikiem S-15, podkreśla potrzebę solidnego zaprojektowania ramy i mocowania podzespołów, rozważa zastosowanie belki przedniej z profili dwuteowych/prostokątnych ze zwrotnicami z Żuka.
- Kolejny konstruktor, bazując na własnym doświadczeniu, zaleca użycie tarczy sprzęgłowej od Lublina 51 zamiast Żuka, ze względu na większą wytrzymałość, oraz skracanie tylnego mostu przez tokarza. Połączenie skrzyni biegów z tylnym mostem zrealizował wałem Cardana.
- Ważne jest, aby konstrukcja ramy była stabilna - doświadczeni "producenci" SAM-ów przestrzegają przed ramami dwustopniowymi lub łamanymi, które mogą pękać. Zaleca się montaż osi z ciągnika, co rozwiązuje problemy z geometrią kierowania.
Aspekty Prawne i Opłacalność
Współcześnie budowa ciągnika SAM jest uznawana za nieopłacalną, biorąc pod uwagę bogatą ofertę niewielkich ciągników dla małych i średnich gospodarstw. Niemniej jednak, dla wielu to nie kwestia oszczędności, a pasji i satysfakcji z samodzielnego tworzenia. Pojawiają się także pytania o aspekty prawne, w tym możliwość rejestracji i ubezpieczenia takich konstrukcji, co może stanowić dodatkowe wyzwanie.