Ciągnik rolniczy to urządzenie, którego głównym zadaniem jest zamiana energii zawartej w paliwie na siłę uciągu. Siła ta umożliwia jego poruszanie się podczas wykonywanych prac polowych i transportowych. Energia z paliwa może być również wykorzystywana do napędu wałka odbioru mocy, hydrauliki podnośnika oraz zewnętrznej, a także do zasilania urządzeń elektrycznych, w które ciągnik jest wyposażony. Bilans energii obejmuje wiele składowych, a siła uciągu jest jednym z najistotniejszych parametrów.
Siła uciągu to kluczowy parametr w maszynach rolniczych, zwłaszcza w ciągnikach. Oznacza ona zdolność maszyny do ciągnięcia lub przenoszenia obciążeń, co jest niezbędne przy orce, siewie, czy transporcie materiałów rolnych.
Od Czego Zależy Siła Uciągu Ciągnika?
Główne zadanie ciągnika, a w zasadzie jego układu napędowego i jezdnego, to rozwijanie siły uciągu, która umożliwia ruch. Wartość siły uciągu ciągnika jest zależna z jednej strony od parametrów techniczno-eksploatacyjnych ciągnika, takich jak:
- masa ciągnika,
- rodzaj oraz rozmiar ogumienia,
- ciśnienie powietrza w ogumieniu,
- stopień zużycia występów bieżnika opon.
Z drugiej strony, siła uciągu zależy od parametrów podłoża, po jakim się porusza (asfalt, droga utwardzona, gleba ubita, gleba po orce itp.). Wartość siły uciągu zależy od wielu czynników, w tym od mocy silnika, masy ciągnika i przyczepności opon do podłoża. We współczesnych ciągnikach na niskich biegach moment obrotowy na kole jest zwykle wyższy od możliwości przeniesienia tej siły przez przekładnię glebową (koło-gleba). Przy zbyt dużym obciążeniu koło zacznie się ślizgać, uniemożliwiając dalszą jazdę, mimo że silnik ciągnika mógłby jeszcze więcej uciągnąć. Maksymalna siła uciągu będzie zależeć od iloczynu współczynnika przyczepności podłoża i składowej pionowej ciężaru ciągnika spoczywającego na kołach napędowych.
Mamy tu do czynienia z pewnym paradoksem, który polega na tym, że ciągnik rolniczy porusza się po różnych podłożach i na każdym z nich powinien pracować tak, by rozwijana siła uciągu była optymalna. Zatem ciągnik powinien charakteryzować się dużą uniwersalnością.
Rodzaje Gleb a Siła Uciągu
Uniwersalność jednak to poszukiwanie kompromisu, który nie zawsze jest prosty do znalezienia. Często zdarza się, że w określonym gospodarstwie, nawet w ramach jednej działki, mamy do czynienia z różnymi rodzajami gleby. Zgodnie z systemem klasyfikacji gleb stosowanym w gleboznawstwie, gleby charakteryzujemy ze względu na procentowy udział poszczególnych frakcji, mówiąc wówczas o składzie granulometrycznym gleby.
- Skład granulometryczny, zwany również uziarnieniem, gleby charakteryzuje stan rozdrobnienia mineralnej części fazy stałej gleby i jest wyrażany procentowym udziałem poszczególnych cząstek mineralnych gleby mieszczących się w określonym przedziale wielkości średnic, wyrażanych w milimetrach.
W skrajnych przypadkach możemy wyróżnić gleby piaszczyste - piaski (zwane też glebami lekkimi) oraz gleby ilaste - gliny (zwane też glebami ciężkimi).
Mechanizm Interakcji Opona-Gleba
Aby w pełni wyjaśnić wpływ podłoża, układ opona napędowa - gleba można porównać do szczególnego przypadku przekładni zębatej. Oponę napędową w takim układzie zastąpiono kołem zębatym, którego zęby stanowiłyby występy bieżnika opony. Gdy koło porusza się po glebie, występy bieżnika opony tworzą w glebie koleinę, a w niej powstają zęby, podobne do tych w przekładni. Gdy rosną opory robocze, aby utrzymać stałą prędkość poruszania, rosnąć musi również siła uciągu ciągnika. Przy pewnej wartości oporu roboczego zostanie przekroczona wytrzymałość gleby, a zęby, które tworzy opona, zostaną ścięte.
Jak Zwiększyć Siłę Uciągu Ciągnika?
Zwiększenie siły uciągu jest kluczowe dla efektywności pracy ciągnika. Istnieją dwie powszechnie stosowane metody:
- Dociążanie kół napędowych (stosowanie obciążników lub napełnianie opon cieczą).
- Stosowanie bliźniakowania kół (zwiększanie szerokości styku opony z podłożem).
Mechanizm powstawania siły trakcyjnej poprzez bliźniakowanie kół jest efektywny w przypadku gleb ciężkich - gliniastych, gdzie zęby bieżnika tworzą stabilne koleiny. Na glebach lekkich - piaszczystych, gdzie gleba jest sypka i nie ma tendencji do zbrylania, dociążanie kół napędowych jest najbardziej efektywnym sposobem zwiększenia siły uciągu.
Pamiętajmy, aby ciągnik był użytkowany zawsze z możliwie optymalnym wykorzystaniem jego zdolności uciągowych. Stosowanie modyfikacji powoduje zmniejszenie strat powstających w wyniku poślizgu, co przekłada się na oszczędności w paliwie i obniżenie kosztów wykonania zabiegu. Jeśli to możliwe, dobierajmy odpowiednie metody zwiększania siły uciągu w zależności od rodzaju gleb, na których nasz ciągnik pracuje.
Nowoczesne Systemy Trakcyjne i Opony
Systemy CTIS
Nowoczesne technologie znacznie poprawiają trakcję. System CTIS (Central Tire Inflation System) jest w stanie poprawić trakcję ciągnika nawet o 12-18 procent. Dzięki temu operator ogranicza poślizg i oszczędza paliwo. Ponieważ CTIS działa automatycznie, eliminuje konieczność ręcznej regulacji ciśnienia. W rezultacie użytkownik szybciej dostosowuje maszynę do warunków polowych. Coraz więcej producentów montuje te systemy w standardzie.
New Holland PLM – System HTS II z Intelliturn
Opony VF i IF
Opony typu IF (Increased Flexion) przenoszą o 20 procent większe obciążenie niż standardowe przy tym samym ciśnieniu. Natomiast opony VF (Very High Flexion) podnoszą tę wartość aż o 40 procent. Dzięki temu poprawiają uciąg, zmniejszają poślizg i chronią glebę. Testy terenowe wykazały redukcję poślizgu o 5-10 procent oraz spadek zużycia paliwa o 3 procent. Z tego względu gospodarstwa inwestują w nowoczesne ogumienie klasy premium.
Wyniki Testów Polowych DLG
Według DLG (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft - Niemieckie Towarzystwo Rolnicze) bliźniakowanie i balastowanie zmniejszają poślizg średnio o 10-15 procent. Co więcej, poprawiają ekonomikę paliwową o około 5-7 procent na hektarze. Badania terenowe pokazują, że optymalny poślizg mieści się w granicach 10-15 procent. Dlatego warto stosować systemy monitorujące trakcję w czasie rzeczywistym.
Pomiar Siły Uciągu Ciągnika
Ciągniki rolnicze są kluczowym elementem każdego gospodarstwa, a efektywność ich działania jest kluczowa dla sukcesu produkcji. Pomiar siły uciągu pozwala dostosować pracę ciągnika do konkretnych warunków terenowych oraz rodzaju wykonywanych prac, co umożliwia optymalizację pracy i oszczędność paliwa.
Metody Pomiaru
Najpopularniejszą technologią stosowaną do pomiaru siły pociągowej w ciągnikach rolniczych są czujniki tensometryczne. Siłę uciągu lub opory robocze maszyn mierzy się przy pomocy czujników tensometrycznych siły podłączonych do rejestratora komputerowego. Czujnik siły umieszczony jest na linie pomiędzy ciągnikiem, na którym zawieszona jest maszyna, a ciągnikiem pociągowym. Można użyć dynamometru z czujnikiem tensometrycznym do sprawdzenia, jaka siła szczytowa jest osiągana w momencie, gdy ciągnik zaczyna ciągnąć czujnik.
Testy DLG w Praktyce
Podczas każdego testu ciągnika Centrum Testowe DLG w pierwszej kolejności przeprowadza pomiar mocy na hamowni WOM (Wałka Odbioru Mocy). Podczas wyznaczania charakterystyk silnika pod rosnącym obciążeniem, w odstępach co 100 obr./min mierzony jest moment obrotowy i obliczana jest moc na WOM. Gdy następnie ciągnik trafia na hamownię podwoziową w celu pomiaru siły uciągu, ustawiana jest wyznaczona wcześniej prędkość obrotowa maksymalnej mocy. Następnie przez (bezstopniową) przekładnię w zakresie od około 5 do około 15 km/h krok po kroku poszukiwana jest prędkość, przy której siła uciągu jest największa. Interesujące jest, jak zmienia się siła uciągu ciągnika w całym zakresie prędkości roboczych, ponieważ w praktyce z głęboszem pracuje się z prędkością 7 km/h, a z broną talerzową nawet 14 km/h. Aby lepiej porównać przebieg zmienności siły uciągu w różnych ciągnikach, przedstawia się procentowy udział siły uciągu w maksymalnej mocy zmierzonej na WOM.
Sprawność Układu Napędowego i Zużycie Paliwa
Najważniejszym parametrem ciągnika nie jest to, jaką moc uzyskuje na wale korbowym, lecz to, jaka część tej mocy faktycznie dociera do kół jezdnych. Jest to szczególnie ważne w ciężkich pracach polowych. Najlepszym wskaźnikiem sprawności układu napędowego ciągnika, składającego się z silnika, przekładni, osi i innych elementów, jest jednostkowe zużycie paliwa, wyrażane w gramach na kilowatogodzinę mocy uciągu (g/kWh). Jeśli sprawność (a tym samym siła uciągu) jest niższa, podczas gdy silnik przy obrotach generujących maksymalną moc nadal zużywa tę samą ilość paliwa, jednostkowe zużycie nieuchronnie wzrasta.
Ciągniki CLAAS łączą wysoką siłę uciągu z niskim zużyciem paliwa dzięki inteligentnej koncepcji niskiej liczby obrotów. System optymalizacji CEMOS dba o właściwe ustawienia, aby zawsze dokładnie określić właściwe parametry przy jak najniższym zużyciu paliwa, które może zmniejszyć się nawet o 16 procent - przy jednoczesnym wzroście wydajności. Potwierdziła to również niezależna instytucja badawcza DLG.
New Holland PLM – System HTS II z Intelliturn
Wybór Ciągnika i Maszyn Rolniczych
Właściwy wybór mocy silnika, wagi ciągnika i typu opon ma fundamentalne znaczenie dla siły ciągnienia (momentu obrotowego), co jest kluczowe dla efektywności pracy. Artykuł wyjaśnia, ile ton może realnie ciągnąć ciągnik rolniczy w zależności od jego mocy, typu, warunków glebowych i pogodowych. Odpowiedź zależy od wielu czynników - nie tylko od mocy silnika, ale też rodzaju podłoża, obciążenia osi, przyczepności oraz konfiguracji ciągnika i osprzętu. Wbrew popularnemu uproszczeniu, że 1 KM = 100-150 kg uciągu, w praktyce wartości te mogą być niższe.
Duży uciąg to nie wszystko. Liczy się również jakość i masa maszyn rolniczych. Nie należy kierować się wyłącznie mocą katalogową. Ciągniki rolnicze są podstawowe maszyny wykorzystywane nie tylko do prac polowych, lecz także do transportu i holowania przyczep, maszyn uprawowych czy zbiorników. Należy także pamiętać, że ciągnik jest maszyną podstawową, wykorzystywaną na każdym kroku, która musi współpracować z innymi urządzeniami. Wybierając maszyny do współpracy z ciągnikiem, warto postawić na sprawdzone marki. Na przykład, AWEMAK to polski producent z ponad 36-letnim doświadczeniem, znany z produkcji maszyn rolniczych o wzmocnionej konstrukcji, odpornej na duże przeciążenia.
Technologie Wsparcia Operatora i Ochrona Gleby
W przypadku wymagających zastosowań, takich jak siew, nawożenie czy ochrona roślin, potrzeba ciągnika, który nie tylko jest inteligentny, lecz również podpowiada sposób prowadzenia. Dzięki terminalowi CEMIS 1200 ciągniki marki CLAAS mają na pokładzie doskonałego asystenta, który odciąża operatora podczas długich dni pracy. Poza automatycznym prowadzeniem po śladzie CEMIS 1200 oferuje także sterowanie ISOBUS maszynami towarzyszącymi oraz łatwe zarządzanie zleceniami wraz z dokumentacją - bezpośrednio online między biurem a maszyną.
Maksymalna ochrona gleby jest osiągana również dzięki podwoziom TERRA TRAC opracowanym przez CLAAS. Gąsienice TERRA TRAC zapewniają dużą powierzchnię kontaktu z podłożem, umożliwiając odpowiednie przeniesienie sił. TERRA TRAC na osi tylnej AXION 900 czy też wszystkie cztery gąsienice TERRA TRAC w modelach XERION z serii 12 zapewniają wystarczającą powierzchnię przylegania i trakcję dla ochrony gleby - w połączeniu z wysokim komfortem jazdy.
