Trzypunktowy układ zawieszenia (TUZ) to jeden z najważniejszych elementów wyposażenia współczesnych ciągników rolniczych, stanowiący standardowy system łączenia narzędzi i maszyn. Jego obecność wpływa bezpośrednio na uciąg, wydajność i funkcjonalność maszyny, umożliwiając sprawne podłączanie, sterowanie oraz przenoszenie obciążeń.
Dla doświadczonych rolników pojęcie TUZ jest doskonale znane, jednak dla osób dopiero zaczynających przygodę z pracą w polu wiedza o nim może okazać się kluczowa. Trzypunktowy układ zawieszenia to serce współczesnej pracy ciągnika i fundament obsługi większości maszyn rolniczych.
Historia i Ewolucja Trzypunktowego Układu Zawieszenia
Pierwsze pojazdy rolnicze o napędzie parowym, tzw. lokomobile, cechowały się ograniczoną funkcjonalnością przy pracach polowych, najczęściej wykorzystywano je do najbardziej energochłonnego zabiegu, jakim była orka. Późniejszy rozwój konstrukcji pojazdów rolniczych sprawił, że można je było agregatować z maszynami o różnym przeznaczeniu. Szybko dostrzeżono wówczas zalety maszyn zawieszanych w porównaniu z maszynami przyczepianymi - te pierwsze charakteryzowały się niższym ciężarem i zapewniały agregatowi większą zwrotność. Funkcjonalność takiego rozwiązania wymagała jednak zastosowania systemu, który pozwalałby na szybką i płynną zmianę wysokości położenia maszyny.
Przełomową rolę w historii TUZ-a odegrał syn irlandzkiego farmera, Harry Ferguson. Swoją pracę nad systemem zawieszania narzędzi rozpoczął od gruntownej zmiany dotychczasowej konstrukcji pługa. Po odrzuceniu ramy, zaczepu i kół podporowych okazało się, że pług waży o połowę mniej i jest sporo krótszy. Następnie Ferguson skupił się na opracowaniu systemu, który umożliwi zawieszenie zmodyfikowanego pługa na ciągniku. Po wielu próbach, w latach 20. XX wieku Harry Ferguson opracował i opatentował hydraulicznie sterowany trzypunktowy układ zawieszenia narzędzi, uzyskując patent w 1925 roku. Układ ten miał już to, co dziś nazwalibyśmy regulacją siłową, umożliwiającą zmianę zagłębienia pługa w zależności od jego oporu. Efektem tej pracy był pierwszy seryjnie produkowany (we współpracy z firmą David Brown) ciągnik Fergusona.
Ewolucja technologii trzypunktowego układu zawieszenia doprowadziła do standaryzacji wymiarów i sposobów mocowania, co umożliwiło uniwersalne stosowanie rozmaitych narzędzi. Współcześnie produkowane ciągniki muszą być coraz bardziej wszechstronne, a nowoczesne TUZ-y nieco różnią się konstrukcją od swojego prototypu. Zastosowanie bardziej zaawansowanych technologicznie rozwiązań sprawiło, że stały się bezpieczniejsze w użytkowaniu oraz mniej awaryjne.
Budowa i Zasada Działania Trzypunktowego Układu Zawieszenia
Trzypunktowy układ zawieszenia, czyli TUZ, to układ dźwigniowy stosowany w ciągnikach rolniczych do agregowania maszyn i urządzeń zawieszanych na hydraulicznym podnośniku. Zasada działania opiera się na połączeniu maszyny rolniczej z ciągnikiem w trzech punktach - dwóch dolnych i jednym górnym. Tworzą one stabilny trójkąt roboczy. Podstawowe składowe trójpunktowego układu zawieszenia w ciągniku to samo zawieszenie oraz część hydrauliczna sterowana za pomocą rozdzielacza hydraulicznego.
Elementy Składowe TUZ
- Łącznik górny (centralny lub śruba rzymska): Ma regulowaną długość, co pozwala na ustawienie maszyny w odpowiednim położeniu roboczym. Służy jako element mocujący i daje możliwość poziomowania maszyny względem ciągnika.
- Dwie dźwignie dolne (ramiona): Mocowane po obu stronach ciągnika, współpracują z łącznikiem górnym, tworząc stabilne i wytrzymałe połączenie. Przenoszą główny ciężar i sterują położeniem maszyny względem ciągnika.
- Wieszaki i ramiona: Są elementami mechanicznymi, które łączą cięgła dolne z siłownikiem hydraulicznym.
- Układ hydrauliczny: Składa się z pompy hydraulicznej, siłownika głównego (coraz częściej również dwóch pomocniczych), wału z dźwignią oraz układu sterującego pracą podnośnika. Umożliwia płynne podnoszenie i opuszczanie narzędzi roboczych. Rozdzielacz hydrauliczny służy do sterowania przepływem oleju.
Przeguby kuliste umieszczone w belkach i łączniku centralnym umożliwiają ruchy narzędzi we wszystkich kierunkach. Dodatkowe elementy, takie jak stabilizatory boczne, ograniczają niepożądany ruch maszyny. W starszych rozwiązaniach rolę stabilizatorów pełniły łańcuchy połączone z jednej strony z obudową mostu napędowego, a z drugiej - z cięgłami dolnymi.
Jak Działa Trzypunktowy Układ Zawieszenia?
Trzypunktowy układ zawieszenia działa dzięki układowi hydraulicznemu, który kontroluje położenie narzędzia. Podczas pracy łącznik górny i dźwignie dolne podtrzymują ciężar maszyny, zapewniając jej stabilność. Hydraulika umożliwia precyzyjne podnoszenie i opuszczanie osprzętu, co jest niezbędne do jego prawidłowego ustawienia w pozycji roboczej oraz bezpiecznego transportu. Podnoszenie cięgieł dolnych możliwe jest dzięki działaniu siłownika hydraulicznego - tłoczysko tego siłownika połączone jest z ramionami, a te za pośrednictwem wieszaków podnoszą cięgła dolne.
Systemy zawieszenia pojazdów samochodowych
Podłączanie używanego osprzętu do ciągnika za pośrednictwem TUZ jest możliwe dzięki umieszczeniu zaczepu na łączniku górnym oraz podpięciu cięgien dolnych do punktów montażowych znajdujących się na urządzeniu.
Rodzaje i Kategorie Zaczepów TUZ
W czasach, kiedy wprowadzano w rolnictwie ciągniki, każda z firm, która je produkowała, miała w swojej ofercie odmienne rozwiązanie konstrukcyjne, co przysparzało problemów rolnikom, gdyż nie każdy ciągnik mógł pracować z każdą maszyną czy narzędziem. Obecnie rozmiary elementów trzypunktowego układu zawieszenia są znormalizowane międzynarodową normą ISO 789-1. Norma określa wymiary poszczególnych elementów układu, m.in. średnice otworów mocujących, rozstaw końcówek cięgieł i wymiary przegubów kulistych.
Istnieje pięć kategorii rozmiarów zaczepów trójpunktowych:
- Kategorie 0 i 1: Przeznaczone głównie dla małych ciągników ogrodniczych.
- Kategorie 2, 3 i 4: Stosowane w ciągnikach rolniczych.
Zasadą jest, że im wyższa kategoria, tym większe wymiary elementów, a także solidniejsze są dźwignie, łącznik górny oraz grubsze sworznie. Dzięki temu mogą podołać większym obciążeniom. Należy również pamiętać, że kategorie łączników górnych mają inne wymiary niż kategorie dźwigni dolnych. Aby dokonać właściwego wyboru, sprawdź w Centrum Pobierania na stronie www.kramp.com w e-booku „Trójpunktowy układ zawieszenia”, jakie części łączące i sprzęgające są potrzebne do Twojej maszyny.
Kule Przejściowe
Poza podziałem na 4 podstawowe kategorie, możemy spotkać także tzw. kule przejściowe. Służą one do łączenia ciągnika i maszyny o różnych kategoriach zaczepów. Zdarza się, że do ciągnika z TUZ-em kategorii 3 potrzebujemy podpiąć maszynę ze sworzniami o średnicy 28,4 mm (KAT 2). Bywa, że zaczep maszyny wyposażony jest w dwa rozmiary sworzni i nie ma potrzeby zmiany kuli. Najczęściej jednak maszyna posiada jedynie jeden rozmiar sworzni zaczepowych. W takim przypadku można użyć kuli KAT 3-2, czyli pasującej do haków KAT 3 ciągnika i jednocześnie do sworzni KAT 2 maszyny. Zdarzają się również przypadki odwrotne, kiedy to kategoria zaczepu maszyny jest wyższa od kategorii ciągnika. Przypadki takie najczęściej mają miejsce, kiedy zakres zapotrzebowania na moc maszyny obejmuje częściowo dwie kategorie zaczepu.
Trzypunktowy Układ Zawieszenia Przód i Tył
Większość ciągników standardowo wyposażona jest w trzypunktowy układ zawieszenia z tyłu, który obsługuje większość maszyn. Jednak coraz częściej montuje się również przedni TUZ, który znacząco zwiększa możliwości robocze. Przedni TUZ do ciągnika stosowany jest m.in. do montowania zamiatarek, kosiarek, obciążników czy pługów śnieżnych. Tylni TUZ zachowuje natomiast swoją podstawową rolę - obsługę większości narzędzi uprawowych i transportowych. Oba układy różnią się konstrukcją, lecz funkcjonują według tej samej zasady. W latach 80. XX wieku w ciągnikach zaczęły upowszechniać się trzypunktowe układy zawieszenia montowane z przodu ciągnika. W oczywisty sposób zwiększało to funkcjonalność ciągnika. W niektórych wypadkach można było wykonywać dwie czynności podczas jednego przejazdu roboczego. Należy pamiętać, że zawieszenie maszyny w przedniej części ciągnika zwiększy jego stabilność podłużną, zmniejszając tym samym ryzyko odrywania się przedniej osi. Z tego powodu przedni TUZ służy niekiedy do montowania dodatkowego balastu.
Sterowanie i Regulacja TUZ
Sterowanie TUZ-em (podnośnikiem) jest wykorzystywany rozdzielacz hydrauliczny. Sterowanie to może odbywać się mechanicznie za pomocą dźwigni lub elektronicznie za pomocą EHR-u (Electronic-hydraulic Hitch Control).
Rodzaje Regulacji Mechanicznej
W pierwotnej wersji mechanicznej występowały trzy podstawowe typy regulacji:
- Regulacja pozycyjna: Utrzymuje maszynę na stałej wysokości względem ciągnika.
- Regulacja siłowa: Impulsem do wywoływania zmiany położenia maszyny jest opór narzędzia, np. podczas orki. Pozwala na utrzymanie stałego oporu, a tym samym głębokości pracy.
- Regulacja mieszana: Łączy cechy regulacji pozycyjnej i siłowej.
Do pomiaru siły i przekazywania impulsu sterującego hydrauliką stosowane były elementy mechaniczne, np. sprężyny i dźwignie. Oprócz tego w układzie musiały być zamontowane elementy służące do określania chwilowego położenia ramion TUZ-u.
Elektroniczne Systemy Sterowania (EHR)
W nowszych rozwiązaniach TUZ-ów pomiar siły jest realizowany przy użyciu czujników współpracujących z układem elektronicznym. W tym wypadku możemy mówić o tzw. elektronicznej regulacji podnośnika. Najbardziej znanym z tych układów jest system EHR opracowany i wdrożony przez firmę Bosch w końcu lat 70. XX wieku. Układ ten w porównaniu ze starszymi rozwiązaniami charakteryzuje szereg zalet:
- Oprócz regulacji podstawowych (siłowa, pozycyjna, mieszana) pozwala na zmiany głębokości pracy maszyny w zależności od innych parametrów.
- Może współpracować w układem pomiaru prędkości rzeczywistej i teoretycznej, określając w ten sposób poślizg kół.
- Udogodnienia związane z użytkowaniem EHR-u to płynna zmiana prędkości podnoszenia/opuszczania maszyny, szybkie opuszczanie maszyny bądź możliwość zaprogramowania określonej wysokości podnoszenia.
Obsługa układów wyposażonych w EHR jest mniej uciążliwa niż to miało miejsce w wypadku starszych rozwiązań - dźwignie sterujące pracą rozdzielacza zostały zastąpione przez panel z przyciskami. Ponadto, sterowanie pracą podnośnika może odbywać się spoza kabiny ciągnika. W wielu rozwiązaniach konstrukcyjnych dodatkowy panel z przyciskami sterującymi jest umieszczany na zewnątrz, np. na błotniku.
Wpływ TUZ na Wydajność i Bezpieczeństwo Pracy
Zastosowanie trzypunktowego układu zawieszenia przyczynia się do zwiększenia wszechstronności ciągników, umożliwiając łatwe podłączanie różnorodnych narzędzi niezbędnych zarówno w uprawie roślin, jak i w hodowli zwierząt. Znacząco wpływa na wydajność prac rolniczych, umożliwia szybkie przezbrojenie ciągnika, zminimalizowanie przestojów oraz precyzyjne prowadzenie narzędzi. Jego wdrożenie przyczyniło się do wzrostu wydajności, bezpieczeństwa i wszechstronności prac polowych.
Dodatkowym atutem systemu jest poprawa trakcji ciągnika poprzez docisk narzędzia do podłoża. Montaż urządzeń na przednim i tylnym TUZ-ie nie może prowadzić do przekroczenia DMC (dopuszczalnej masy całkowitej), dopuszczalnych obciążeń osi oraz nośności opon, w które wyposażony jest ciągnik.
Konserwacja i Wymiana Części TUZ
Regularna konserwacja TUZ-u i jego elementów to klucz do długiej i bezpiecznej pracy. Najważniejsze jest smarowanie sworzni, kontrola luzów oraz sprawdzanie stanu przewodów hydraulicznych. Warto również zwrócić uwagę na współpracujące części do przyczep rolniczych i maszyn zaczepianych - ich zużycie bezpośrednio wpływa na stan TUZ-u. Przeguby homokinetyczne, sprzęgła WOM i adaptery powinny być kupowane w sprawdzonych sklepach internetowych oferujących certyfikowane komponenty. Tylko dobrej jakości części zapewniają, że cały zestaw maszyna-ciągnik będzie pracował harmonijnie.
Jeśli potrzebujesz wymienić w TUZ do ciągnika elementy, takie jak kule, sworznie czy tuleje, koniecznie zdecyduj się na produkty renomowanych marek. Bardzo istotny jest również wybór odpowiednich części. Powinny być dopasowane do konstrukcji Twojego ciągnika, mieć odpowiednie wymiary oraz parametry. Dzięki temu nie tylko w łatwy sposób je zamontujesz, ale również będziesz mógł cieszyć się efektywną i bezawaryjną pracą urządzeń.
Elementy zawieszenia są silnie eksploatowane, dlatego warto wybrać odpowiednie podzespoły. Wysokiej jakości części do TUZ, takie jak łączniki centralne, znajdziesz w profesjonalnych sklepach, takich jak Exparto. Budowa haków różnych producentów jest podobna, jednak zestaw naprawczy haka KAT 2 marki Walterscheid i zestaw naprawczy jego odpowiednika z firmy CBM będą się różniły i nie da się ich zamienić. W przypadku łączników centralnych, jeśli chcemy wymienić np. ich końcówki przegubowe, należy zidentyfikować ich kategorię.
Mimo przyjętych standardów, które określają odpowiednie normy, zdarzają się sytuacje kiedy niektóre elementy wykonane są w sposób który uniemożliwia ich zamianę na części uniwersalne. Najlepszym przykładem są tutaj łączniki centralne dedykowane do ciągników marki Fendt oraz John Deere. W pierwszym przypadku średnica otworu kuli łącznika od strony ciągnika wynosi 22,25mm, a w drugim 20,25mm. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku łącznika centralnego do Ursusów licencyjnych z grupy MF3.
Nowości Technologiczne i Oferta Rynkowa
Współczesne TUZ są coraz bardziej zaawansowane technologicznie. Jednym z najnowszych trendów jest stosowanie w łącznikach górnych końcówek przegubowych i hakowych, które zapewniają lepsze dopasowanie i większą trwałość. Wprowadzane są także nowe materiały i powłoki, które zwiększają odporność na korozję i uszkodzenia mechaniczne.
Linia Black Line Kramp
Firma Kramp wprowadziła linię produktów Black Line, która wyróżnia się wyjątkową trwałością i niezawodnością. Produkty z tej serii cechują się najwyższej jakości materiałami. Ich powierzchnię pokrywa też specjalna powłoka elektroforetyczna (ED). Powłoka ED zapewnia doskonałą przyczepność farby do metalu. Znacząco zwiększa to odporność na zarysowania i korozję, oferując siedmiokrotnie większą ochronę niż tradycyjne metody galwanizacji. Produkty Kramp Black Line są idealne do intensywnego użytkowania nawet w wymagającym środowisku.
Jeżeli jesteś klientem hurtowym, niezawodne komponenty do trzypunktowego układu zawieszenia oraz wiele innych produktów i części zamiennych dla rolnictwa zakupisz na stronie www.kramp.com. Klienci indywidualni mogą je nabyć w sieci sklepów Powered by Kramp, Grene i u dealerów Kramp.
Współpraca TUZ z Wałem Odbioru Mocy (WOM)
Trzypunktowy układ zawieszenia ciągnika, w skrócie TUZ, jest jednym z najważniejszych systemów umożliwiających pracę z maszynami rolniczymi. Współpracuje on również z elementami napędu, np. wałami WOM i ich podzespołami, które odgrywają ogromną rolę w przenoszeniu mocy.
Wał odbioru mocy (WOM) to technologia, która transferuje moc napędową z ciągnika do współpracującej z nim maszyny. Przekaz ten odbywa się najczęściej za pośrednictwem wału przegubowo-teleskopowego. Wraz z przekładniami mechanicznymi umożliwia on przekazanie momentu obrotowego, który agregowana maszyna pobiera dzięki wałowi przyjęcia mocy. WOM dzieli się na dwa rodzaje: niezależny i zależny. Pierwszy z nich działa w oparciu o prędkość obrotową silnika, natomiast praca drugiego zależna jest od prędkość jazdy. W praktyce działanie wału odbioru mocy polega na napędzaniu maszyn, które współpracują z ciągnikiem. Wał odbioru mocy, podobnie jak trzypunktowy układ zawieszenia, zdecydowanie usprawnia codzienną pracę z dodatkowymi urządzeniami.
Przy okazji omawiania układu hydrauliki wewnętrznej należy wspomnieć o tym, że pompa hydrauliczna w trakcie pracy pobiera pewną część mocy silnika. Nawet bez obciążenia układu w pompie występuje tarcie, które może spowodować szybsze zużywanie się elementów pompy. Jest to o tyle istotny problem, że nie we wszystkich ciągnikach istnieje możliwość całkowitego wyłączenia napędu pompy, np. gdy nie korzystamy z układu hydraulicznego. O ile w ciągnikach starszego typu umożliwienie włączenia i wyłączenia pompy wymagało ingerencji w elementy mechaniczne, to obecnie tę funkcję realizuje się np. elektronicznie.
tags: #zawieszenie #trzypunktowe #ciagnik