ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 543: 355-364 UNIWERSALNA KONSTRUKCJA KULTYWATORA PODORYWKOWEGO I OBSYPNIKA DO ZIEMNIAKÓW Włodzimierz Talarczyk, Zbyszek Zbytek Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu Wstęp Gospodarstwo rolne musi być wyposaŝone w maszyny o róŝnym zastosowaniu. W sytuacji, gdy funkcje robocze maszyn są podobne, a okresy ich stosowania róŝne, celowe jest konstruowanie maszyn uniwersalnych, które mogą być przezbrajane przez rolnika. Przykładem są kultywatory stosowane w uprawie poŝniwnej [ZBYTEK, TALARCZYK 2006] i obsypniki do ziemniaków [GRUCZEK 2000]. MoŜliwe jest wykorzystanie tej samej ramy nośnej do montaŝu kultywatora i obsypnika, z zastosowaniem wymiennych narzędzi roboczych. Uniwersalność konstrukcji upraszcza równieŝ proces produkcji maszyn. Obiekt i metody badań Obiektem badań była uniwersalna maszyna opracowana w ramach projektu celowego we współpracy firmy BOMET w Węgrowie z Przemysłowym Instytutem Maszyn Rolniczych w Poznaniu [TALARCZYK i in. 2008]. Baza maszyny to 2-belkowa rama nośna z elementami poszerzającymi, przykręcane uchwyty zębów i 2 ramiona przyłączeniowe dla narzędzia doprawiającego. Rama nośna umoŝliwia montaŝ kultywatorów o szerokości roboczej 3,0, a po przykręceniu elementów poszerzających kultywatorów o szerokości 3,8 lub 3,7 oraz 4-rzędowego obsypnika (tab. 1). Przykręcane uchwyty umoŝliwiają rozmieszczenie zębów w róŝnym rozstawie poprzecznym, a na ramionach przyłączeniowych moŝe być montowany wał, zgrzebło lub przystawka profilująca redliny. PołoŜenie narzędzia doprawiającego względem kultywatora lub obsypnika ustalane jest przetyczkami blokującymi wychylenie ramion przyłączeniowych i śrubami poziomującymi, które mogą być wyposaŝone w spręŝyny przeciąŝeniowe. W pierwszej wersji kultywator wyposaŝony jest w zęby z redlicami i podcinaczami bocznymi, a na ramionach przyłączeniowych zamocowany jest wał strunowy. Na ramie wału zamocowane są równieŝ talerze niwelujące (fot. 1). W drugiej wersji kultywator wyposaŝony jest w zęby z gęsiostopkami, a na ramionach przyłączeniowych zamocowane jest 3-rzędowe zgrzebło (fot. 2). Ta wersja kultywatora wyposaŝona jest równieŝ w koła ustalające głębokość uprawy.
356 W. Talarczyk, Z. Zbytek Fot. 1. Photo 1. Kultywator podorywkowy z wałem, szerokość robocza 3,8 m Stubble cultivator with string roller, working width 3.8 m Fot. 2. Kultywator podorywkowy ze zgrzebłem, szerokość robocza 3,7 m Photo. 2. Stubble cultivator with weeder, working width 3.7 m Tabela 1; Table 1
UNIWERSALNA KONSTRUKCJA KULTYWATORA PODORYWKOWEGO... 357 Parametr Parameter Charakterystyka techniczna Technical characteristics Jedn. miary Measure unit Dane Data Typ maszyny; Machine type - zawieszana tractor mounted Głębokość robocza zębów kultywatora Working depth of cultivator tines Kultywator podorywkowy z wałem Stubble cultivator with string roller (cm) do 15; to 15 Szerokość robocza; Working width (m) 3,0 3,8 Klasa ciągnika współpracującego; Tractor type - 2 3 Liczba zębów kultywatora; Number of cultivator tines (szt.; ps.) 7 9 Podziałka poprzeczna zębów kultywatora Transverse pitch of cultivator tines (mm) 425 Liczba talerzy niwelujących; Number of leveling discs (szt.; ps.) 6 8 Średnica talerzy niwelujących; Diameter of leveling discs (mm) 460 Średnica wału; Diameter of roller (mm) 500 Liczba strun wału; Number of strings on roller (szt.; ps.) 10 Wymiary gabarytowe; Overall dimensions: - szerokość; width (mm) 2990 3850 - długość; lenght (mm) max 2860 - wysokość; height (mm) 1250 Masa; Mass (kg) 880 1050 Kultywator podorywkowy ze zgrzebłem Stubble cultivator with weeder Szerokość robocza; Working width (m) 3,0 3,7 Klasa ciągnika współpracującego; Tractor type - 1,4-2 2 Liczba zębów kultywatora; Number of cultivator tines (szt.; ps.) 9 11 Podziałka poprzeczna zębów kultywatora Transverse pitch of cultivator tines (mm) 335 Liczba zębów zgrzebła; Number of weeder tines (szt.; ps.) 32 40 Podziałka poprzeczna zębów zgrzebła Transverse pitch of weeder tines (mm) 95 Rozmiar ogumienia kół kopiujących; Type of tyres - 16 X 6,5 8 4PR Średnica/szerokość koła; Diameter/width of wheel (mm) 400/165 Wymiary gabarytowe; Overall dimensions: - szerokość; width (mm) 2995 3785 - długość; lenght (mm) 2700 - wysokość; height (mm) 1230 Masa; Mass (kg) 670 800 Obsypnik z przystawką profilująca Ridger with adapter profile ridger Liczba obrabianych rzędów; Number of working rows (szt.; ps.) 4
358 W. Talarczyk, Z. Zbytek Rozstaw rzędów; Row spacing (cm) 75 Szerokość robocza; Working width (m) 3,0 Liczba zębów spręŝynowych lekkich Number of spring tines Liczba zębów z korpusami obsypującymi Number of tines with ridging bodies (szt.; ps.) 13 (szt.; ps.) 5 Liczba korpusów profilujących; Number of ridging bodies (szt.; ps.) 5 Wymiary gabarytowe; Overall dimensions: - szerokość; width (mm) 3180 - długość; lenght (mm) 2220 - wysokość; height (mm) 1250 Masa; Mass (kg) 790 W wersji 4-rzędowego obsypnika na pierwszej belce ramy zamocowane są słupice z zębami spręŝynowymi, na drugiej zęby kultywatora podorywkowego z redlicami i korpusami obsypującymi, a na ramionach przyłączeniowych przystawka profilująca redliny (fot. 3). Maszynę poddano badaniom polowym w celu wykazania róŝnic w jakości pracy dwóch wersji kultywatora podorywkowego i oceny jakości formowania redlin przez obsypnik z przystawką profilującą. Metody badań były zgodne z normą dotyczącą badań narzędzi i maszyn uprawowych [PN-90/R-55003]. Siłę uciągu potrzebną do pokonania oporów roboczych maszyny zmierzono za pomocą siłomierza zamontowanego na ramie pomiarowej. Wyniki i dyskusja Kultywator podorywkowy wyposaŝony w zęby z redlicami i podcinaczami bocznymi oraz talerze niwelujące i wał strunowy, podczas uprawy poŝniwnej na glebie średniej (fot. 4. tab. 2), zapewnił: - dobre zagłębianie i utrzymywanie głębokości uprawy, - pełne (100%) podcięcie ścierniska i spulchnienie gleby na głębokość do 15 cm, - wymieszanie podciętego ścierniska z górną warstwą spulchnionej gleby, - powierzchniowe przykrycie większości (60-75%) podciętego ścierniska, - dobre pokruszenie (brak powierzchniowego zbrylenia) i dociśnięcie spulchnionej gleby. Spulchniona zębami gleba jest unoszona częściowo przez redlice w górę, a częściowo przesypuje się na boki, co zapewnia jej dobre mieszanie. Dzioby redlic połoŝone poniŝej podcinaczy bocznych zapewniają dobre zagłębianie się kultywatora nawet na glebach cięŝkich oraz pozostawienie poszarpanego dna pod spulchnioną glebą. Najlepiej, jeśli redlice podcinają system korzeniowy ścierniska, gdyŝ przy głębokości mniejszej moŝe wystąpić zrywanie i przepychanie ścierniska, a to powoduje zapchania i pogorszenie równomierności uprawy. W badaniach określono, Ŝe takie negatywne zjawisko moŝe wystąpić przy głębokości mniejszej od 10 cm. Redlice z krojami, zamontowane na skrajnych zębach, ograniczają przesypywanie gleby na boki, poza pas roboczy. Jeśli gleba dobrze się osypuje, to ślady na styku kolejnych przejazdów roboczych są niewielkie, z reguły są to bruzdy o głębokości dwukrotnie mniejszej od głębokości uprawy.
UNIWERSALNA KONSTRUKCJA KULTYWATORA PODORYWKOWEGO... 359 Wyniki badań Test results Tabela 2; Table 2 Parametr Parameter Podcięcie ścierniska lub chwastów (%) Cuting stubble or weeds (%) Powierzchniowe przykrycie resztek roślinnych (%) Surface crop residue sheeting covering (%) Mieszanie gleby Soil mixing Stan gleby po uprawie Soil condition after tillage Odporność na zapchania Resistance to clogging Opory robocze Working resistance (dan m -1 szer. rob.; dan m -1 working width) kultywator z wałem stubble cultivator with string roller Wersja maszyny; Type of machine kultywator ze zgrzebłem; stubble cultivator with weeder obsypnik z przystawką ridger with profiling attachment 100 100 100 60-75 25-50 95-100 bardzo dobre very good spulchniona zębami i wtórnie zagęszczona wałem; loosened with tines and compacted by string roller duŝa large niewielkie small spulchniona zębami i wyrównana zgrzebłem loosened with tines and leveled with weeder średnia medium bardzo dobre very good redliny wyprofilowane i zagęszczone przystawką ridges profiled and compacted witch attachment duŝa large 600 470 430 Talerze, dzięki prawidłowo dobranym kątom natarcia (20 ) i pochylenia (15 ), dobrze zasypują bruzdy za tylnymi zębami kultywatora. Warunkiem dobrego wyrównywania gleby przed wałem jest ich niewielkie zagłębienie, gdyŝ przy zagłębieniu zbyt duŝym same Ŝłobią bruzdy i powodują wzrost oporów roboczych. Wał z rurkowymi strunami dociska spulchnioną i wyrównaną glebę do zwięzłego podłoŝa, krusząc duŝe bryły i wciskając podcięte ściernisko w glebę. Ukształtowanie strun wg linii śrubowej, rozchodzącej się symetrycznie od środka, pomimo ich duŝej podziałki obwodowej (157 mm), zapewnia płynne i równomierne toczenie wału. Pomiary energetyczne wskazują, Ŝe maksymalne opory robocze kultywatora z wałem wynoszą ok. 600 dan m -1 szerokości roboczej, a eksploatacja potwierdziła moŝliwość współpracy kultywatora 3,0 m z ciągnikami klasy 2, a kultywatora 3,8 m z ciągnikami klasy 3.
360 W. Talarczyk, Z. Zbytek Fot. 3. Photo 3. Obsypnik z przystawką profilującą, szerokość robocza 3,0 m Ridger with a profiling attachment, working width 3.0 m Fot. 4. Photo 4. Uprawa ścierniska kultywatorem podorywkowym z wałem Stubble tillage with a stubble cultivator with a string roller
UNIWERSALNA KONSTRUKCJA KULTYWATORA PODORYWKOWEGO... 361 Fot. 5. Photo 5. Uprawa ścierniska kultywatorem podorywkowym ze zgrzebłem Stubble tillage with a stubble cultivator with a weeder Fot. 6. Formowanie redlin obsypnikiem z przystawką profilującą Photo 6. Ridge forming with a ridger and profiling attachment Kultywator podorywkowy wyposaŝony w zęby z gęsiostopkami oraz zgrzebło,
362 W. Talarczyk, Z. Zbytek podczas uprawy ścierniska na glebie średniej (fot. 5, tab. 2), zapewnił: - pełne (100%) podcięcie ścierniska i spulchnienie gleby, - rozgrabienie podciętego ścierniska i chwastów, - pozostawienie duŝej ilości resztek (50-75%) na powierzchni pola, - bardzo dobre kiełkowanie nasion osypanych podczas zbioru. Zęby z gęsiostopkami o kącie natarcia 12 zagłębiają się gorzej od zębów z redlicami i podcinaczami bocznymi, dlatego ta wersja kultywatora jest przydatna głównie do uprawy ściernisk po zboŝach na glebach lekkich i średnich. Gęsiostopki podcinają i unoszą glebę łagodnie, pozostawiając duŝo resztek poŝniwnych na powierzchni spulchnionej gleby i płytkie bruzdy, łatwe do zniwelowania zgrzebłem. Minimalne zagłębienie gęsiostopek, gwarantujące dobre podcinanie ścierniska wynosi 7-8 cm. SpręŜyste zęby zgrzebła rozkruszają duŝe grudki gleby za kultywatorem i dobrze rozgrabiają krótkie resztki poŝniwne, wytrząsając z nich nasiona osypane podczas zbioru. Zapchania rejestrowano tylko w przypadku długich i wilgotnych resztek roślinnych. Zgrzebło w odróŝnieniu od wału pozostawia glebę pulchną, a wyrównana powierzchnia pola, z płytkimi rowkami w śladach zębów zgrzebła i rozgrabionymi resztkami, jest odporna na wtórne zaskorupianie i sprzyja zatrzymywaniu wód opadowych. Gęsiostopki w odróŝnieniu od redlic i podcinaczy nie powodują tak intensywnego mieszania gleby, a więc nawet przy duŝej głębokości uprawy większość nasion osypanych podczas zbioru pozostaje w warstwie powierzchniowej i po przysypaniu zgrzebłem ma dobre warunki do kiełkowania. Maksymalne opory robocze kultywatora wyposaŝonego w zęby z gęsiostopkami i zgrzebło wynoszą ok. 470 dan m -1 szerokości roboczej, a więc są o ok. 22% mniejsze od oporów kultywatora wyposaŝonego w zęby z redlicami i podcinaczami, talerze niwelujące i wał. Kultywator podorywkowy w tej wersji jest takŝe o ok. 24% lŝejszy, a więc powoduje mniejsze obciąŝenie podnośnika hydraulicznego ciągnika i odciąŝenie jego przednich kół w transporcie. Eksploatacja potwierdziła moŝliwość współpracy kultywatora 3,0 m z ciągnikami klasy 1,4-2, a kultywatora 3,7 m z ciągnikami klasy 2. Obsypnik z przystawką profilującą, podczas uprawy na glebie średniej (fot. 6, tab. 2), zapewnił: - bardzo dobre pokruszenie gleby (w redlinach nie stwierdzono brył większych od 3 cm), - bardzo dobre wyprofilowanie kształtu redlin (wysokość redlin 260 mm, szerokość grzbietów redlin 220 mm, szerokość dna bruzdy pomiędzy redlinami 130 mm), - bardzo dobre utrwalenie kształtu redlin (skarpy i grzbiety redlin wygładzone, gleba w redlinach zagęszczona). Obsypnik w jednym przejeździe roboczym formuje 4 redliny w rozstawie 75 cm. KaŜde międzyrzędzie obrabiane jest przez zęby spręŝynowe, ząb podorywkowy z redlicą i korpusem obsypującym oraz korpus profilujący. Zęby spręŝynowe, przy zagłębieniu do 12 cm, dobrze spulchniają glebę i niszczą chwasty. Rozmieszczenie ich w kształcie odwróconej litery V powoduje, Ŝe spulchniana gleba kierowana jest na rzędy ziemniaków, a regulowany rozstaw zębów tylnych umoŝliwia ustawienie ich w odpowiedniej odległości od rzędów. Zęby podorywkowe z redlicami i korpusami obsypującymi o regulowanym rozstawie skrzydeł, wyorują głęboką bruzdę w środku międzyrzędzia i narzucają glebę
UNIWERSALNA KONSTRUKCJA KULTYWATORA PODORYWKOWEGO... 363 na rzędy. Zęby skrajne wyposaŝone są w redlice z krojami, które dobrze ograniczają przesypywanie gleby poza pas roboczy. Zagłębienie zębów podorywkowych powinno być większe niŝ zębów spręŝynowych, a ustalane jest wysokością ustawienia przystawki profilującej. Gleba odrzucana przez korpusy obsypujące trafia pod pokrywę przystawki, w przestrzenie pomiędzy korpusami profilującymi. Ostatecznie boki redlin kształtowane są przez skrzydła korpusów profilujących, a grzbiety przez górną pokrywę przystawki. Redliny mają kształt trapezowy (powierzchnia przekroju 17,7 dm 2 ), są wysokie i obszerne, a gleba w nich jest dobrze pokruszona i zagęszczona. Wyprofilowane redliny są trwałe, znacznie odporniejsze na erozję wodną i wietrzną niŝ redliny ukształtowane przez same korpusy obsypujące. Warunkiem poprawnego formowania redlin jest przede wszystkim zachowanie odpowiedniej prędkości roboczej 5-7 km h -1 oraz prawidłowe ustawienie przystawki profilującej. Górna pokrywa przystawki powinna być pochylona do tyłu, aby dobrze wygładzała i dociskała grzbiety redlin. Pod pokrywą moŝna równieŝ przykręcić kliny Ŝłobiące na grzbietach redlin rowki zatrzymujące wodę. Opory robocze obsypnika z przystawką profilującą wynoszą ok. 320 dan na redlinę, a więc obsypnik 4-rzędowy moŝe współpracować z ciągnikami klasy 1,4. Wnioski 1. Kultywator podorywkowy wyposaŝony w zęby z redlicami i podcinaczami oraz talerze niwelujące i wał intensywnie miesza spulchnioną glebę i podcięte ściernisko, jest odporny na zapchania i dobrze się zagłębia nawet na glebach cięŝkich. 2. Kultywator podorywkowy wyposaŝony w zęby z gęsiostopkami i zgrzebło, z uwagi na gorsze zagłębianie, jest przydatny do uprawy na glebach lekkich i średnich, ale jego zalety to: - mniejsza masa i opory robocze, co umoŝliwia jego współpracę z ciągnikami o mniejszej mocy, - pozostawienie większości podciętego ścierniska na powierzchni spulchnionej gleby, dzięki czemu jest ona w większym stopniu chroniona przed erozją. 3. Obsypnik wyposaŝony w zęby spręŝynowe, zęby sztywne z redlicami i korpusami obsypującymi oraz przystawkę profilującą zapewnia dobre pokruszenie gleby oraz uformowanie obszernych i trwałych redlin, odpornych na erozję wietrzną i wodną. Literatura GRUCZEK T. 2000. Produkcja ziemniaków przy szerokości międzyrzędzi 75 cm. Ziemniak Polski 4: 10-17. PN-90/R-55003. Maszyny rolnicze. Metody badań. Charakterystyka warunków pracy maszyn do prac polowych. TALARCZYK W., ZBYTEK Z., ŁOWIŃSKI Ł., SZEREMET E. 2008. Badania funkcjonalne i jakości pracy maszyny w wersji kultywatora podorywkowego i obsypnika do ziemniaków oraz weryfikacja koncepcji i wytycznych. Sprawozdanie z badań, PIMR Poznań. ZBYTEK Z., TALARCZYK W. 2006. Uprawa poŝniwna kultywatorem lub broną talerzową. Nowa Wieś Europejska 09: 22-24.
364 W. Talarczyk, Z. Zbytek Słowa kluczowe: rama nośna, uchwyt zęba, ząb, talerz, wał strunowy, zgrzebło, korpus obsypujący, przystawka profilująca, podorywka ścierniska, formowanie redlin Streszczenie Omówiono konstrukcję i działanie uniwersalnej maszyny, montowanej na takiej samej ramie nośnej. Przedstawiono wyniki badań polowych kultywatora podorywkowego w dwóch wersjach roboczych, róŝniących się elementami roboczymi i narzędziem doprawiającym oraz obsypnika do ziemniaków. Omówiono róŝnice w jakości pracy kultywatorów oraz jakość formowania redlin przez obsypnik z przystawką profilującą. UNIVERSAL STRUCTURE OF THE STUBBLE CULTIVATOR AND POTATO RIDGER Talarczyk Włodzimierz, Zbytek Zbyszek Industrial Institute of Agricultural Engineering, Poznań Key words: carrying frame, tooth grip, tine, disc, string roller, weeder, ridging body, profiling attachment, stubble first ploughing, ridge forming Summary Paper discussed the structure and operation of an universal machine, attached to the same carrying frame. The results of field tests of the stubble cultivator in two working versions that differ by working elements and the final tilling up implement, and the potato ridger were presented. Study shows the differences in work quality of cultivators and the quality of ridge forming by the ridger with a profiling attachment. Mgr inŝ. Włodzimierz Talarczyk Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych ul. Starołęcka 31 60-963 POZNAŃ e-mail: wtalar@pimr.poznan.pl