Powrót do strony głównej

3. Czynne maszyny uprawowe


Proces właściwego przygotowania gleby pod siew lub sadzenie wymaga wykonania różnych zabiegów agrotechnicznych (uprawowych i doprawiających) przy użyciu maszyn i narzędzi do tego przeznaczonych. Najczęściej są to maszyny bierne, które dopiero po kilkakrotnym zastosowaniu dają właściwą strukturę gleby. Było to powodem koncepcji budowy takich maszyn, które po jednorazowym wykonaniu określonego zabiegu dadzą właściwy efekt agrotechniczny, a poza tym ograniczą liczbę przejazdów po polu i lepiej wykorzystają dysponowaną moc ciągnika rolniczego. W założeniu, cele te miały spełnić czynne maszyny uprawowe, czyli takie, których części skrawające glebę są napędzane, a ich średnia prędkość skrawania jest większa od prędkości roboczej maszyny. W myśl tej definicji, za czynną maszynę uprawową można uznać maszynę otrzymującą napęd zarówno od wału odbioru mocy ciągnika (WOM), jak również od kół jezdnych lub innych elementów roboczych, byleby prędkość skrawania była większa od roboczej prędkości maszyny. Obecnie jednak, czynne maszyny uprawowe konstruowane są wyłącznie z napędem od WOM ciągnika.

Pozostałe dwa rodzaje napędu są nieekonomiczne z powodu dużych strat energii przy przenoszeniu napędu oraz dużego ciężaru ze względu na wymaganą siłę na obwodzie kół lub zespołów roboczych. Nie są zatem maszynami czynnymi np. pługi talerzowe, brony talerzowe, łopatkowe, kolczatki itp., bo chociaż ich elementy skrawające obracają się, ich prędkość obwodowa w wyniku poślizgu jest nawet mniejsza od prędkości roboczej. Ze względu na sposób skrawania gleby, czynne maszyny uprawowe dzielimy na:

  1. obrotowe (rotacyjne),
  2. wahadłowe,
  3. wibracyjne.

3.1. Czynne obrotowe maszyny uprawowe

W maszynach tych elementy skrawające glebę wykonują ruch obrotowy wokół osi pionowej lub poziomej zgodnie z postępowym kierunkiem ruchu maszyny (współbieżne) lub przeciwnie do tego kierunku (przeciwbieżne).

Maszyny obrotowe mają jeden, dwa, trzy lub cztery elementy robocze pracujące w jednej płaszczyźnie; wyjątek stanowi brona obrotowa mogąca mieć do 20 elementów roboczych pracujących w jednej płaszczyźnie.

Czynne maszyny obrotowe dzielimy na:

  1. glebogryzarki,
  2. motyki,
  3. pługi,
  4. brony,
  5. kultywatory.

Elementy robocze obrotowych maszyn uprawowych i główne parametry przedstawiono w tabeli 3.1.

Źródło: Kanafojski 1967

Praca elementów roboczych polega na odcinaniu kęsów gleby i odrzucaniu ich w bok lub do tyłu.

Maszyny obrotowe buduje się jako zawieszane z regulacją kopiującą. Regulacja siłowa jest tu nieprzydatna, ponieważ składowa pozioma obwodowej siły skrawania zależy nie tylko od głębokości roboczej, dlatego każda maszyna obrotowa musi mieć element podporowy do regulacji głębokości roboczej. Przy obrotach współbieżnych występuje siła składowa sił skrawania skierowana w przód, powodująca pchanie maszyny, co mogłoby powodować niezależny ruch maszyny przyczepianej w stosunku do ciągnika. Istnieje zatem teoretyczna możliwość budowy maszyn zaczepianych przy przeciwbieżnych obrotach, nie jest jednak wykorzystywana.

3.1.1. Glebogryzarki

Glebogryzarka jest to maszyna, której elementy skrawające osadzone są na wspólnym wale o poziomej osi obrotu ustawionym prostopadle do kierunku ruchu, a kęsy przez nią skrawane są stosunkowo małe. Kęsy odcięte zębami lub nożami odrzucane są do tyłu w sposób bezładny. W efekcie uzyskuje się dobre wymieszanie, ale przypadkowe odwracanie gleby. Glebogryzarka przeznaczona jest do płytkiej uprawy i doprawiania gleby. Na glebach lekkich i średnich można używać glebogryzarek do całkowitego przygotowania roli pod siew, bez użycia innych narzędzi doprawiających. Natomiast na glebach ciężkich, aby spowodować dobre przygotowanie roli pod siew, noże glebogryzarki musiałyby mieć dużą prędkość obwodową, by należycie rozdrobnić kęsy, co mogłoby spowodować szkodliwe rozpylenie, a tym samym niszczenie gleby. Dlatego glebogryzarkę traktuje się raczej jako maszynę doprawiającą glebę, a nie jako maszynę do podstawowej uprawy, zastępującą pług.

Glebogryzarki o zębach sprężynowych nadają się do uprawy gleb znajdujących się w dobrej kulturze, gdzie chodzi głównie o dobre spulchnianie. Są to glebogryzarki do prac ogrodniczych. Natomiast glebogryzarki o nożach sztywnych mogą służyć do rozdrabniania brył po orce, do wiosennej uprawy po orce przedzimowej, do wymieszania obornika lub nawozów z glebą, do podorywki ściernisk oraz do uprawy łąk, pastwisk, sadów i nieużytków. Glebogryzarki mogą być lekkie, przeznaczone do uprawy na głębokość do 13 cm, i ciężkie, przeznaczone do uprawy na głębokość do 20 cm. Budowę typowej glebogryzarki rolniczej przedstawiono na rycinie 3.1.

Elementami skrawającymi glebę są noże, które mogą być sprężyste, wówczas nazywane są zębami lub hakami, lub sztywne o profilu prostym, kątowym lub łukowym. Zęby sprężynowe przymocowuje się do uchwytów na wale, po 3 w jednej płaszczyźnie, zaś noże sztywne do tarcz (śrubami), przy czym połowa z nich odgięta jest w prawą stronę, a połowa w lewą. Tarcze mogą być przyspawane do wału lub nasuwane na wał o przekroju kwadratowym albo sześciokątnym. Odległości między tarczami ustalają tuleje dystansowe. Wał z nożami nazywany jest bębnem glebogryzarki.

Glebogryzarka zawieszana

Ryc. 3.1. Glebogryzarka zawieszana:

1 - osłona, 2 - uchwyt do podnoszenia osłony, 3 - regulator położenia osłony, 4 - zatyczka, 5 - stojak zawieszenia, 6 - słupica koła podporowego, 7 - zawiasa, 8 - bęben lewy, 9 - nóż prawy, 10 - nóż lewy, 11 - płóz, 12 - krój spulchniający między bębnami, 13 - bęben prawy, 14 - skrobak koła, 15 - koło podporowe, 16 - pręt ściągający
Źródło: Wójcicki 1958
Zespoły robocze glebogryzarki z zębami sprężynowymi

Ryc. 3.2. Zespoły robocze glebogryzarki z zębami sprężynowymi:

a - zespół 3 zębowy, b - zespół z prowadzeniem zębów, c - zespół z zębami o podwójnych sprężynach, d - różne kształty zębów; 1 - hak, 2 - sprężyna, 3 - tuleja, 4 - prowadnica, 5 - sprężyna dodatkowa
Źródło: Kanafojski 1967
Nożowe zespoły robocze glebogryzarek

Ryc. 3.3. Nożowe zespoły robocze glebogryzarek:

a - zespół 4 nożowy, b - zespół 6 nożowy, c - zespół 3 nożowy z popychaczami; 1 - nóż kątowy, 2 - nóż łukowy, 3 - popychacz stosowany w zespole z nożami prostymi
Źródło: Kanafojski 1967

Krótkie bębny można łożyskować w środku, długie zaś tylko z obydwu stron. Łańcuchowy napęd bębna stosuje się przy skrzyni przekładniowej usytuowanej z boku ramy maszyny, zaś napęd przy użyciu zębatych przekładni czołowych przy centralnie usytuowanej skrzyni przekładniowej. Skrzynia przekładniowa redukuje obroty WOM jedno lub kilkustopniowo w zależności od wymaganego zakresu prędkości obwodowych i długości kęsów. Przy rozdrabnianiu kęsów bierze również udział osłona bębna (ryc. 3.4.).

 Praca glebogryzarki

Ryc. 3.4. Praca glebogryzarki:

a - przy małych prędkościach roboczych, 6 nożach i opuszczonej osłonie, b - przy większych prędkościach, 4 nożach i podniesionej osłonie

Aby uzyskać jak najmniejsze wahania siły obwodowej, które są jednoznaczne z wahaniami momentu obrotowego na wale maszyny, rozmieszczenie elementów roboczych na bębnie musi spełniać następujące warunki:

Przykładowe rozmieszczenie (a) i mocowanie (b) noży kątowych na tarczy glebogryzarki

Ryc. 3.5. Przykładowe rozmieszczenie (a) i mocowanie (b) noży kątowych na tarczy glebogryzarki

A zatem, rozmieszczenie noży na bębnie uzależnione jest od ich liczby na tarczy oraz tarcz na bębnie. Dlatego noże na bębnie rozmieszczone są w postaci wielozwojowych linii śrubowych. Podstawowe parametry, takie jak liczba elementów roboczych w zespole (tarczy), liczba zespołów (tarcz) w maszynie, szerokość robocza zespołu, głębokość robocza i prędkość obwodowa przedstawione są w tabeli 3.1.

Szczególnym rodzajem glebogryzarki jest glebogryzarka ślimakowa (tab. 3.1). Jej zespół skrawający glebę wykonany jest w postaci 2 , 3 zwojowego ślimaka zakończonego na obwodzie ostrzem. Ślimak mocowany jest do wału na całej jego długości (100-250 cm). Wykonując ruch obrotowy, skrawa kęsy gleby odrzucając je do tyłu. Zasada pracy tej glebogryzarki jest więc podobna do pracy glebogryzarek nożowych. Glebogryzarka przy obrotach współbieżnych zaczyna skrawać kęsy przy kącie αp ≈ 20o lub większym, a kończy skrawanie przy kącie αk ≈ 100o , natomiast przy obrotach przeciwbieżnych odpowiednio: początek αp ≈ 240o , a koniec αk ≈ 340o .

Kontury skrawanych kęsów ograniczają dwie cykloidy (tory noża glebogryzarki) wykonane przez dwa kolejno po sobie pracujące noże robocze. Długość kęsów można obliczyć za pomocą następujących wzorów:

gdzie:

Długość kęsów zależy również od stosunku prędkości u : V. Wzrost wartości tego stosunku powoduje, że skrawane kęsy są krótsze. Przykładowe kształty kęsa dla różnych wartości u : V oraz kierunku obrotów przedstawia rycina 3.6.

Zależność kształtu kęsa od stosunku prędkości u : V  i od kierunku obrotów

Ryc. 3.6. Zależność kształtu kęsa od stosunku prędkości u : V i od kierunku obrotów

Źródło: Bernacki 1981

Przykłady pracy glebogryzarek w różnych warunkach przedstawiają ryciny 3.7-3.9.

Glebogryzarka zawieszana podczas wykonywania podorywki ścierniska

Ryc. 3.7. Glebogryzarka zawieszana podczas wykonywania podorywki ścierniska (Dondi)

Glebogryzarka zawieszana z przesuniętym w bok bębnem do spulchniania gleby pod koronami drzew w sadzie

Ryc. 3.8. Glebogryzarka zawieszana z przesuniętym w bok bębnem do spulchniania gleby pod koronami drzew w sadzie (Dondi)

Glebogryzarka przygotowująca glebę do sadzenia ryżu z rozsady

Ryc. 3.9. Glebogryzarka przygotowująca glebę do sadzenia ryżu z rozsady (Dondi)


3.1.2. Motyki obrotowe

Motyka obrotowa jest czynną maszyną uprawową, której zespoły robocze osadzone są na wspólnym wale o poziomej osi obrotu, ustawionym prostopadle do kierunku ruchu, a skrawane kęsy są duże (większe niż w glebogryzarce). Elementy robocze motyk mają kształt podobny do łopaty. Motyki obrotowe z reguły buduje się jako maszyny zawieszane z kopiującą regulacją głębokości roboczej. Zasada działania i budowa motyk jest więc podobna jak u glebogryzarek, z tym tylko, że skrawane kęsy są większe i motyki pracują na większych głębokościach roboczych. Biorąc jako kryterium podziału budowę zespołu roboczego, motyki obecnie stosowane możemy podzielić na:

  1. łopatkowe,
  2. bębnowe.


Budowa motyki łopatkowej

Przedstawicielem tego typu motyk jest motyka obrotowa Rotaspa. Ogólną budowę tej motyki przedstawiono na rycinie 3.10, natomiast na rycinie 3.11 budowę jej zespołu roboczego.

Motyka łopatkowa posiada zespoły robocze w postaci łopatek umocowanych do trzonków, a te ułożyskowane są na obwodzie napędzanej rury. Jeden zespół roboczy posiada trzy lub cztery łopatki. Wewnątrz rury znajduje się nieruchomy wał z ukośnymi kulisami po jednej dla każdego szeregu łopatek. W kulisach tych umieszczone są trzpienie łopatek. W czasie obrotu rury trzpienie trzonków łopatek przesuwają się w kulisach nieruchomego wału, co powoduje, że każda łopatka po odcięciu kęsa i podniesieniu go w górę obraca się wokół osi trzonka o kąt około 90o. Ten obrót łopatki powoduje zsunięcie się z niej kęsa i częściowe odwrócenie go. Podstawowe parametry tej motyki przedstawione są w tabeli 3.1.

Budowa motyki obrotowej Rotaspa

Ryc. 3.10. Budowa motyki obrotowej Rotaspa:

1 - rama, 2 - łopata robocza, 3 - skrzynka przekładniowa
Źródło: Bernacki 1975
Budowa zespołu roboczego motyki obrotowej Rotaspa

Ryc. 3.11. Budowa zespołu roboczego motyki obrotowej Rotaspa:

1 - łopatka, 2 - trzonek, 3 - trzpień, 4 - nieruchomy wał z ukośnymi kulisami, 5 - rura napędzana z ułożyskowanymi trzonkami łopatek
Źródło: Bernacki 1981

Budowa motyki bębnowej

Przedstawicielem tej grupy motyk jest motyka Součeka, której ogólna budowa przedstawiona jest na rycinie 3.12, a zasada działania na rycinie 3.13.

Budowa obrotowej motyki Součeka

Ryc. 3.12. Budowa obrotowej motyki Součeka:

1 - rama, 2 - skrzynia przekładniowa, 3 - przekładnia łańcuchowa, 4 - wał bębna, 5 - nóż podłużny, 6 - sprężyny płaskie, 7 - trzonek noża, 8 - koło podporowe
Źródło: Bernacki 1975

Zespołem roboczym motyki Součeka są noże podłużne (ryc. 3.12) wygięte w obydwie strony od osi maszyny wzdłuż linii śrubowych. Liczba noży na obwodzie bębna wynosi trzy lub cztery. Do noży mocowane są płaskie sprężyny, które podczas ruchu w glebie wyginają się zgodnie z trajektorią ruchu noży (ryc. 3.13). Po wyjściu z gleby, dzięki swej sprężystości, sprężyny prostują się i łamią na drobne kęsy szeroki pas gleby odcinany przez noże. Równocześnie drobne kęsy odrzucane są do tyłu i odwracane. Główne parametry tej motyki przedstawione są w tabeli 3.1.

Zasada działania noży motyki Součeka

Ryc. 3.13. Zasada działania noży motyki Součeka:

1 - trzonek noża, 2 - nóż, 3 - sprężyna płaska
Źródło: Bernacki 1981

3.1.3. Pługi obrotowe

Pługiem obrotowym będziemy nazywali maszynę przeznaczoną do głębokiej uprawy (20 35 cm), mającą jeden lub więcej zespołów roboczych o szerokościach takich, jak korpusy pługów lemieszowych, a każdy zespół posiada wałek ułożyskowany oddzielnie. Zespoły robocze pługa obrotowego nazywamy wirnikami. Pługi obrotowe budowane są jako maszyny zawieszane z elementem kopiującym głębokość roboczą. Przyjmując jako kryterium podziału budowę wirnika, pługi obrotowe dzielimy na łopatkowe, ślimakowe i nożowe. Wirniki o poziomej i prostopadłej do kierunku jazdy osi obrotu (łopatkowe i ślimakowe) pracują na podobnej zasadzie jak glebogryzarki. Elementy robocze (wirniki) tych pługów mogą mieć kształt powierzchni walcowej lub stożkowej. Skrawane przez nie kęsy odrzucane są ukośnie do tyłu, wskutek czego odkrywają bruzdę. Wirniki w tych typach pługów ustawia się jeden za drugim w ukośnym szeregu, podobnie jak korpusy pługa lemieszowego. Wirniki pługa ślimakowego oraz łopatkowego przedstawiono na rycinie 3.14, a podstawowe parametry robocze w tabeli 3.1.

Wirnik pługa ślimakowego

Ryc. 3.14. Wirnik pługa ślimakowego (a):

1 - skrzynia przekładniowa, 2 - słupica, 3 - lemiesz, 4 - segment ślimaka; wirnik pługa łopatkowego (b): 1 - koło podporowe, 2 - skrzynia przekładniowa, 3 - łopatka wirnika
Źródło: Bernacki 1975

Wirnik o osi poziomej i równoległej do kierunku ruchu maszyny musi mieć jako element skrawający jedno- lub wielozwojowy ślimak. Szerokość robocza takiego wirnika może być mniejsza lub równa jego średnicy. Ślimak wirnika po odcięciu kęsa przemieszcza go ukośnie do tyłu, zgodnie z kierunkiem obrotów. W efekcie powstaje otwarta bruzda kształtu kolistego. Wirniki o osi pionowej mają na obwodzie umieszczone noże o różnych kształtach. Liczba noży wynosi trzy lub cztery. Wirniki te można ustawiać ukośnie jeden za drugim albo też w jednym szeregu. W tym drugim przypadku powinna być w maszynie parzysta liczba wirników, a każda para wirników powinna mieć przeciwne kierunki obrotów. Stosowane w wirnikach noże mogą być proste, kątowe lub łukowe (łopatkowe). Przykłady wirników o osi pionowej trzech różnych konstrukcji przedstawia rycina 3.15, a podstawowe parametry tabela 3.1.

Wirniki o osi pionowej pługów obrotowych

Ryc. 3.15. Wirniki o osi pionowej pługów obrotowych:

a - z nożami łukowymi (łopatkowymi) konstrukcji Civello, b - z nożami prostymi konstrukcji Kofinga, c - z nożami kątowymi konstrukcji Furukawa
Źródło: Bernacki 1981

Napęd wirników w pługach wielokorpusowych realizowany jest za pośrednictwem przekładni bezpoślizgowych ze względu na konieczność zsynchronizowania kolejności skrawania przez noże wirników. Wirniki o poziomej osi obrotu mają kąty skrawania podobne do kątów w glebogryzarce, natomiast wirniki o osi pionowej zaczynają skrawanie przy kącie αp ≈ -100o , a kończą je przy kącie αk ≈ 100o jeżeli szerokość robocza jest mniejsza niż średnica wirnika. Długość kęsów skrawanych przez wirniki typu ślimakowego można obliczyć przy pomocy następujących wzorów:

gdzie:

pozostałe oznaczenia jak u glebogryzarki.

Maksymalna długość kęsów zależy od skoku i liczby zwojów segmentów ślimaka. Długość kęsów skrawanych przez noże wirników o osi pionowej oblicza się podobnie jak u glebogryzarek o obrotach współbieżnych. Budowa pługa obrotowego z wirnikiem o pionowej osi obrotu przedstawiona jest na rycinie 3.16.

Budowa pługa obrotowego Civello

Ryc. 3.16. Budowa pługa obrotowego Civello:

1 - rama, 2 - skrzynka przekładniowa, 3 - wirnik, 4 - tylne koło oporowe
Źródło: Bernacki 1975

3.1.4. Brony i kultywatory obrotowe

Maszyna obrotowa o parzystej liczbie lekkich wirników z zębami podobnymi do zębów bron lub kultywatorów nazywana jest broną lub kultywatorem obrotowym. Wirniki mają pionową oś obrotu, dwa lub więcej zębów rozmieszczonych na obwodzie tarcz, których średnice ze względów energetycznych i wytrzymałościowych nie przekraczają 35 cm. Brony obrotowe przeznaczone są do uprawy gleb lżejszych i na mniejszych głębokościach, zaś kultywatory obrotowe do uprawy gleb cięższych, bez uprawy płużnej i na większych głębokościach. Obydwie maszyny tworzą agregaty uprawowe, np. z różnymi wałami, oraz agregaty uprawowo siewne. Budowę brony obrotowej współpracującej z wałem doprawiającym przedstawiono na rycinie 3.17, a budowę wirnika roboczego brony na rycinie 3.18.

Budowa brony obrotowej

Ryc. 3.17. Budowa brony obrotowej (Amazone):

1 - rama ze stojakiem zawieszenia, 2 - skrzynia przekładniowa główna, 3 - przekładnia wirnika, 4 - wirnik, 5 - wał napędowy, 6 - wał doprawiający glebę
Budowa wirnika brony obrotowej

Ryc. 3.18. Budowa wirnika brony obrotowej (Amazone):

1 - ząb wirnika, 2 - tarcza wirnika, 3 - śruba mocująca ząb, 4 - koło zębate napędzające wirnik, 5 - łożyska wału wirnika, 6 - śruba mocująca tarczę wirnika

Brona obrotowa przystosowana jest do pracy na glebach lekkich, do uprawy ściernisk oraz do współpracy z siewnikami do nasion przy uprawie płużnej.

Kultywator obrotowy może być stosowany jako maszyna doprawiająca po orce ale też pełnić funkcję pługa przy wykonywaniu podorywki ściernisk. Po niektórych gatunkach roślin, takich jak kukurydza, buraki, ziemniaki czy rzepak, można agregatem, kultywator obrotowy - siewnik talerzowy, wysiewać zboża ozime bez wykonywania orki i innych zabiegów doprawiających. Agregatem takim można również wykonać bezpośredni wysiew nasion nawozów zielonych i międzyplonów w ścierniska zbożowe nawet wtedy, gdy słoma pocięta na sieczkę pozostała na polu. Zęby kultywatora ustawione są pod kątem, co powoduje wciąganie zębów w glebę i utrzymywanie żądanej głębokości nawet w trudnych warunkach. Wirnik posiada dwa zęby mocowane w głowicy za pomocą sworznia i zawleczki. Wirniki kultywatorów przeznaczonych do pracy na glebach zakamienionych osadzone są przegubowo z możliwością odchylania się do tyłu w razie zakleszczenia lub uderzenia o kamień. Właściwe położenie wirnika utrzymywane jest za pomocą sprężyny, która po odchyleniu się wirnika przywraca mu pierwotne położenie (jest to rodzaj bezpiecznika sprężynowego). Budowę kultywatora obrotowego przedstawia rycina 3.19, a zasadę działania, sposób mocowania oraz sposób zabezpieczenia rycina 3.20.

Kultywator obrotowy z zębami ustawionymi pod kątem

Ryc. 3.19. Kultywator obrotowy z zębami ustawionymi pod kątem (Amazone):

1 - rama ze stojakiem, 2 - skrzynia przekładniowa główna, 3 - przekładnia wirnika, 4 - wirnik, 5 - ząb, 6 - wał doprawiający
Zasada pracy zęba wirnika (a), sposób mocowania zęba (b), sposób zabezpieczenia wirnika (c)

Ryc. 3.20. Zasada pracy zęba wirnika (a), sposób mocowania zęba (b), sposób zabezpieczenia wirnika (c)(Amazone):

1 - sprężyna zabezpieczająca

Napęd zarówno brony, jak i kultywatora obrotowego realizowany jest od wału odbioru mocy ciągnika z dwiema prędkościami - 540 obr/min lub 1000 obr/min. Poprzez wał przegubowo teleskopowy napęd przenoszony jest do głównej skrzyni przekładniowej maszyny, a tam poprzez czołową przekładnię zębatą typu stożkowego następuje zmiana kierunku przeniesienia napędu przez - czołowe przekładnie zębate typu walcowego na wirniki maszyny. Schemat tego napędu przedstawia rycina 3.21.

Schemat napędu brony obrotowej

Ryc. 3.21. Schemat napędu brony obrotowej

Prędkość obrotową wirnika można dostosować do warunków glebowych, zmieniając liczbę obrotów WOM oraz zmianę przełożenia przez wymianę kół zębatych (kultywator wyposażony jest w dwa komplety wymiennych kół zębatych).

3.2. Czynne maszyny uprawowe o ruchu okresowym(wahadłowe i wibracyjne)

Zwiększenie intensywności spulchniania gleby z równoczesnym zmniejszeniem oporów skrawania w stosunku do narzędzi biernych, stanowiły główne przesłanki konstrukcji maszyn, których elementy robocze skrawające glebę wykonują wymuszone ruchy okresowe. Spośród maszyn o ruchu okresowym wyróżniamy dwie grupy. Pierwszą stanowią maszyny wahadłowe, których elementy robocze wykonują wahania o amplitudach od kilku do kilkunastu centymetrów, drugą maszyny wibracyjne, których elementy robocze wykonują drgania o amplitudach od kilku do kilkunastu milimetrów. Wahania lub drgania elementów roboczych mogą być harmoniczne proste lub złożone, a odbywać się w płaszczyźnie poziomej lub skośnej, wzdłuż linii prostej, łuku koła lub zamkniętej linii krzywej. W stosunku do kierunku ruchu maszyny płaszczyzna ich wahań może być prostopadła, ukośna lub równoległa.

3.2.1. Brona wahadłowa

Elementami roboczymi brony wahadłowej są zęby sztywne o przekroju okrągłym lub kwadratowym. Zęby przykręcane są do dwu belek wykonujących przeciwbieżne względem siebie wahania. Belka pierwsza może mieć grubsze, dłuższe i rzadziej rozstawione zęby niż belka druga. Ich wymiary i rozstawienie mogą być jednak takie same u obydwu belek. Pierwsza belka służy do wstępnego, a druga do dokładnego spulchnienia roli. Belki można napędzać za pomocą mechanizmu korbowego, kulisowego lub też tarczą wahliwą. Belki brony mogą być połączone z ramą maszyny na zasadzie suwu - i wtedy wahania odbywają się po linii prostej - lub też mogą być podwieszone do ramy na wahaczach i wtedy odbywają się po łuku. Brona zawieszana jest na podnośniku hydraulicznym ciągnika symetrycznie lub bocznie. Nie posiada elementu kopiującego głębokość roboczą, która może wynosić nawet 18 cm. Elementy robocze uzyskują napęd od WOM ciągnika. Brony wahadłowe przystosowane są do przygotowania roli pod siew po orce. Ponieważ zęby bron wahadłowych działają bardziej intensywnie niż biernych, dlatego nadają się one przede wszystkim do pracy na glebach ciężkich. Częstotliwość drgań bron o stałym przełożeniu wynosi 540 drgań na minutę (9 Hz), a o położeniu zmiennym - w zależności od przeznaczenia - 400, 540 i 800 lub 415 i 830 drgań na minutę. Brony o zmiennej częstotliwości wyposażane są w kilkustopniową skrzynkę przekładniową. Brony mogą być używane jako maszyny samodzielne (ryc. 3.22) lub jako agregaty uprawowe z wałami doprawiającymi (ryc. 3.23) i uprawowo siewne z wałem doprawiającym i siewnikiem do nasion.

Brona wahadłowa dwubelkowa zawieszana symetrycznie

Ryc. 3.22. Brona wahadłowa dwubelkowa zawieszana symetrycznie

Źródło: Bernacki 1975
Brona wahadłowa dwubelkowa zawieszana z wałem doprawiającym

Ryc. 3.23. Brona wahadłowa dwubelkowa zawieszana z wałem doprawiającym (Amazone)

Stosowane bywa również inne rozwiązanie konstrukcyjne brony wahadłowej. Brona ta ma parzystą liczbę tarcz z zębami, podobnie jak brona obrotowa. jednak zamiast obrotów ciągłych tarcze wykonują ruch obrotowo zwrotny. Napęd tarcz jest podobny jak u brony z belkami wahliwymi. Ten typ brony wahadłowej, nazywanej broną tarczową (ryc. 3.24), daje lepsze spulchnienie roli, a przede wszystkim dobre jej wymieszanie. Ze względu na ciągłą zmianę prędkości i kierunku skrawania gleby przez zęby, średnia prędkość obwodowa tarcz powinna być przynajmniej trzy razy większa niż prędkość ruchu maszyny. Brona tarczowa nie rozgarnia gleby na boki, co zdarza się podczas pracy brony belkowej.

Schemat tarczowej brony wahadłowej

Ryc. 3.24. Schemat tarczowej brony wahadłowej:

1 - rama maszyny, 2 - przekładnia stożkowa, 3 - korba, 4 - łącznik, 5 - wykorbienie wałka tarczy, 6 - tarcza z zębami
Źródło: Bernacki 1981

Przy napędzie brony wahadłowej mechanizmem korbowym lub kulisowym torem zęba jest sinusoida, a wskaźnikiem intensywności działania tej brony może być stosunek opisany wzorem:

gdzie:

Zależność tę przedstawiono na rycinie 3.25.

Zależność L od x w czasie półokresu

Ryc. 3.25. Zależność L od x w czasie półokresu

Źródło: Bernacki 1981

Wskaźnik Zl określa, ile razy droga L zęba maszyny wahadłowej jest większa od drogi zęba brony biernej. Dla przykładu, gdy prędkość obwodowa jest sześciokrotnie większa od prędkości ruchu (U0/V = 6), droga L jest czterokrotnie większa od drogi x. Oznaczać to może, że jeden ząb brony wahadłowej zastępuje cztery zęby brony biernej. W rzeczywistości, intensywność ta jest jeszcze większa. Zależność tę pokazuje rycina 3.26.

Zależność wskaźnika Zl = L/x od stosunku prędkości U0/V

Ryc. 3.26. Zależność wskaźnika Zl = L/x od stosunku prędkości U0/V

3.2.2. Maszyny wibracyjne

W maszynach tych najlepsze efekty dają drgania elementów roboczych w płaszczyźnie pionowej, równoległej do kierunku jazdy. W drgania można wprowadzić lemiesze pługów, zęby kultywatorów, pogłębiacze lemieszowe itp. elementy robocze biernych narzędzi przy użyciu wibratorów. Jednakże wywoływanie drgań nie daje wyraźnych korzyści zarówno pod względem zmniejszenia oporów skrawania, jak również polepszenia jakości pracy. W pługach stosuje się lemiesze drgające, w kultywatorach drgające gęsiostopki z trzonkami, a w pogłębiaczu drgające dłuta. Częstotliwość drgań dochodzi do 50 Hz. Stosuje się wibratory mechaniczne napędzane od WOM ciągnika lub hydrauliczne napędzane od pompy olejowej poprzez siłownik hydrauliczny. Przykład maszyny wibracyjnej przedstawia rycina 3.27.

Schemat pługa z drgającym lemieszem

Ryc. 3.27. Schemat pługa z drgającym lemieszem:

1 - przekładnia stożkowa, 2 - mimośród, 3 - przeciwciężary, 4 - łącznik, 5 - wieszak lemiesza, 6 - lemiesz drgający
Źródło: Bernacki 1981


Powrót do strony głównej