Maszyny leśne: Uprawa i pielęgnacja gleby - Podręcznik

Jerzy Więsik
Jerzy Więsik
Maszyny leśne
Część I
Maszyny do uprawy i pielęgnacji gleby
Wydawnictwo SGGW-AR
Warszawa 1990
Spis treści
Przedmowa ....................................................
6
1. Wiadomości wstępne ..........................................
1.1. Potrzeba i możliwości mechanizacjipracleśnych ...............
7
1.2. Warunki pracy maszyn leśnych .............................
8
1.3. Klasyfikacja maszyn do uprawy i pielęgnacjigleby .............
9
2. Mechanikadziałania elementów roboczych na gleb*
................
12
2.1. Gleba i jaj właściwości .................................
12
2.2. Płaski stan naprężeń w glebie ............................
13
2.3. Skrawanie gleby klinem płaskim ...........................
17
2.4. Przecinanie gleby krojem nożowym .........................
22
2.5. Przecinanie gleby krojem tarczowym..........................
26
2.6. Wygniatanie bruzdy płoza lub kołem..........................
28
3. Pługi ....................................................
3.1. Wymagania agrotechniczne ................................
31
31
3.2. Klasyfikacja pługów .....................
34
3.3. Budowai regulacje pługówuniwersalnych .....................
35
3.3.1. Pługi lemieszowe ..................................
35
3.3.2. Pługi talerzowe ...................................
42
3.4. Budowai regulacje pługów leśnych ..........................
45
3.4.1. Pługi lemieszowe ..................................
45
3.4.2. Pługi talerzowe ...................................
57
3.4.3. Pługi lemieszowo-talerzowe ..........................
63
3.5. Siły działające na pług i jego elementy robocze ..............
65
3.5.1. Opór korpusu lemieszowego .........................
65
3.5.2. Opór korpusu talerzowego
.......................
68
3.5.3. Siły działające na leśny pług lemieszowy ..............
70
3.5.4. Siły działające na leśny pług talerzowy ...............
78
3.6. Analiza pokonywania przeszkód przezpług leśny ...............
82
3.7. Projektowanie wybranych elementówpługówleśnych ..............
92
3.7.1. Korpusy lemieszowe ................................
92
3.7.2. Grzadziel ...............
101
-
4
1
-
3.7.3. Talerze ........................................
3.7.4. Rozstawienie talerzy w pługu wielokorpuśnym .........
105
106
3.7.5. Sprężyna naciągowa w pługu talerzowym zwychylnym korpusem
109
4. Maszyny do doprawiania i pielęgnacjigleby .....................
111
4.1. Zastosowanie i klasyfikacja .............................
111
4.2. Pogłebiacze ....................
111
4.2.1. Uwagi ogólne ....................................
111
4.2.2. Budowa i regulacje ...............................
112
4.2.3. Opory ruchu i stateczność pracy ....................
117
4.2.4. Pługopogłebiacze .................................
120
4.3. Kultywatory ...........................................
127
4.3.1. Uwagi ogólne ....................................
127
4.3.2. Budowa i regulacje .....................
127
4.3.3. Opory ruchu i statecznośćpracy .....................
133
4.3.4. Podstawy projektowania
..........................
135
4.4. Brony ................................................
160
4.4.1. Uwagi ogólne ......
140
4.4.2. Brony zebowe ....................................
4.4.3. Brony obrotowe ..................................
160
145
4.4.4. Brony talerzowe
150
...........
4.5. Wały .................................................
166
4.5.1. Zastosowanie i budowa .............................
166
4.5.2. Opory ruchu i parametrykonstrukcyjne ................
169
4.6. Włóki ................................................
170
4.7. Opielacze ..................
i zapotrzebowanie mocy do ich napędu... ..............
226
5.3.3. Glebofrezarki ślimakowe ............................
229
5.4. Sprzęgła przeciążeniowe w maszynach leśnych
..............
233
5.4.1. Zastosowanie i wymagania ogólne .....................
233
5.4.2. Przykłady sprzęgieł przeciążeniowych maszynleśnych .....
234
5.4.3. Sprzęgła o zwiększonej dokładności rozłączanianapędu ....
239
Literatura ...............................................
245
171
4.7.1. Przeznaczenie, budowai regulacje ...................
171
4.7.2. Konstrukcja i opory ruchu .........................
180
4.7.3. Stateczność pracy ................................
182
5. Czynne maszyny uprawowe ....................
5.3.2. Jednostkowy opór skrawania gleby głowicami frezowymi
186
5.1. Zastosowanie i klasyfikacja ..................
186
5.2. Budowa i regulacje
.....................
187
5.2.1. Glebogryzarki ...................................
187
5.2.2. Glebofrezarki nożowe .....................
194
5.2.3. Glebofrezarki ślimakowe ...........................
200
5.2.4. świdry glebowe .............................
206
5.2.5. Brony wahadłowe ..................................
214
5.3. Podstawy teoretyczne pracy i elementy projektowania .........
217
5.3.1. Glebofrezarki ...................................
217
t
1. Wiadomości wstępne
Przedmowa
Podręcznik pt. Maszyny do uprawy i pielęgnacji gleby stanowi pierwszą
z trzech zaplanowanych części opracowania zatytułowanego Maszyny leśne, zawiera­
1.1. POTRZEBA I MOŻLIWOŚCI MECHANIZACJI PRAC LEŚNYCH
jącego wiadomości o maszynach stosowanych w leśnictwie. Część druga będzie po­
święcona pozostałym grupom maszyn wykorzystywanych w hodowli i ochronie lasu,
Szybki rozwój przemysłu i towarzyszące mu zapotrzebowanie na
a trzecia - maszynom do pozyskiwania drewna.
Treść podręcznika jest zgodna z programem przedmiotu "maszyny leśne", znajdu­
drewno wymagają intensyfikacji produkcji leśnej. 0 ile w 1980 roku
jącym się w planie studiów Wydziału Techniki Rolniczej i Leśnej SGGW-AR dla
że w roku 2000 dostarczą 4,5-5,0 mld m 3 tego surowca i to w sytuacji,
specjalności mechanizacja leśnictwa. Studenci tej specjalności, poza budową
gdy powierzchnia leśna maleje codziennie o 30-55 tys. ha (45).
i regulacjami maszyn stosowanych w leśnictwie, zapoznają się także z zasadami
ich projektowania. Podręcznik ten jest pierwszą próbą ujęcia tych zagadnień
w piśmiennictwie polskim.
W celu poszerzenia grona Czytelników w podręczniku wyodrębniono rozdziały
dotyczące budowy i regulacji maszyn oraz zasad ich projektowania. Autor ma na­
dzieję, że przy takim podziale treści z podręcznika będą mogli korzystać także
studenci wydziałów leśnych akademii rolniczych, przygotowujący się do egzaminów
z maszynoznawstwa leśnego. W podręczniku podano dużo przykładów maszyn leśnych
stosowanych za granicą, a także wskazano kierunki rozwoju niektórych grup maszyn.
Autor sądzi, że mogą one zainteresować pracowników leśnictwa zajmujących się pro­
blemami mechanizacji prac leśnych i zainspirować ich do opracowania konstrukcji
przydatnych w warunkach lasów polskich.
Autor składa podziękowanie recenzentom: prof. dr. hab. Edwardowi Kamińskiemu
i dr. inż. Kazimierzowi Gociowi za bardzo wnikliwe zapoznanie się z treścią
i wniesienie cennych uwag dotyczących zagadnień merytorycznych i strony dydak­
tycznej podręcznika, których uwzględnienie pozwoliło autorowi na usunięcia pomy­
łek i niejasności oraz lepszą prezentację zagadnień.
Autor dziękuje także Pani Mirosławie Kuchnio za pomoc w starannym przygoto­
waniu maszynopisu dla Wydawnictwa.
Autor będzie wdzięczny Czytelnikom za nadesłanie uwag o treści i formie tej
publikacji.
Warszawa 1988 r.
z lasów całego świata pozyskano 3,02 mld m 3 drewna, to oczekuje się,
Polska należy do tych krajów, w których powierzchnia leśna ulega
zwiększaniu. Po olbrzymich zniszczeniach w okresie drugiej wojny
światowej obszar leśny Polski zwiększył się z około 6,5 min ha w
1946 roku do około 8,6 min ha w 1986 roku i szacuje się, że w roku
2000 osiągnie on około 9,5 min ha. Mimo że zwiększaniu powierzchni
leśnej towarzyszy wzrost zasobności drzewostanów, to ilość corocznie
pozyskiwanego surowca drzewnego (21-24 min
m 3) nie zaspokaja potrzeb
społecznych.
Zjawiskiem towarzyszącym rozwojowi gospodarczemu we wszystkich
krajach jest odpływ ludzi z leśnictwa do innych gałęzi gospodarki.
W tej sytuacji intensyfikacja produkcji leśnej będzie musiała odby­
wać się przy zmniejszeniu bezpośredniego udziału pracy ręcznej a
zwiększeniu mechanizacji. Wprowadzenie mechanizacji ważne jest i z
tego względu, że prace leśne są najczęściej bardzo uciążliwe, wyma­
gają dużego wysiłku fizycznego, a przy tym są niebezpieczne.
Wprowadzane do leśnictwa maszyny powinny jednak nie tylko zwięk­
szać stopień mechanizacji prac i ułatwiać realizację zadań, ale tak­
że tworzyć lepsze warunki rozwoju upraw leśnych. Szczególną rolę
mają pod tym względem do spełnienia maszyny do uprawy i pielęgnacji
gleby. Właściwe przygotowanie gleby do zalesienia lub odnowienia
może mieć decydujący wpływ na udatność uprawy, zwłaszcza w trudnych
Autor
warunkach terenowych. Nie mniejsze znaczenie mają także późniejsze
zabiegi pielęgnacyjne w uprawach i młodych drzewostanach, często za­
niedbywane z braku dostatecznej liczby robotników i odpowiednich
maszyn.
-
8
-
-
Nad zwiększeniem stopnia mechanizacji prac leśnych muszą praco­
9
Próby dokładnego oczyszczania powierzchni zrębowej z pniaków
wać zarówno technicy, jak i przyrodnicy. Pierwsi powinni projektować
i korzeni przed jej odnowieniem okazały się bardzo kosztowym zabie­
maszyny pomocne przy wykonywaniu zabiegów dotychczas nie zmechanizo­
giem i spotkały się z dużą krytyką ze strony hodowców. Bardziej re­
wanych, maszyny niezawodne, o dostatecznie dużej wydajności, ale nie
alne jest usuwanie (pozyskiwanie) z powierzchni zrębowej tylko za­
powodujące szkód w środowisku leśnym. Drudzy natomiast powinni dos­
sadniczej części karpy - samego pniaka, pozostawienie zaś korzeni
konalić zasady hodowlane, tak by stwarzały realne szanse mechanizac­
bocznych, czasem także części korzenia palowego. Takie przygotowa­
ji prac leśnych. Ćiźek (8) uważa, że powodzenie mechanizacji zależy
nie powierzchni jest znacznie mniej pracochłonne i kosztowne, a jed­
głównie od tego, jak dalece uda się zmienić dotychczasowe zasady
nocześnie ułatwia pracę maszynom i pozwala na pozyskanie dodatkowo
odnawiania i hodowli lasu, by w większym stopniu umożliwić wykorzys­
około 10% masy drzewnej (pniaki). Jednak w glebie i na jej powierzch­
tanie sprzętu mechanicznego przy pracach pielęgnacyjnych i ochron­
ni pozostaje wtedy jeszcze wiele przeszkód, dlatego maszyny do uprawy
nych w uprawach i młodych drzewostanach.
i pielęgnacji gleby muszą mieć odpowiednie urządzenia zabezpieczające
je przed uszkodzeniem.
Zróżnicowana rzeźba terenów leśnych wymaga stosowania maszyn ze
1.2 . WARUNKI PRACY MASZYN LEŚNYCH
stosunkowo dużym zakresem regulacji położenia elementów roboczych,
umożliwiającym nastawienie i utrzymanie wymaganych parametrów pra­
Miejscem pracy większości maszyn leśnych są powierzchnie otwar­
cy. Wiele powierzchni leśnych charakteryzuje się małą wytrzymałoś-
te o bardzo zróżnicowanym podłożu i rzeźbie terenu. Tylko maszyny
cią podłoża. W takich warunkach mechanizacja zabiegów hodowlanych
stosowane w szkółkach leśnych mają w miarę jednorodne warunki pra­
jest możliwa tylko z zastosowaniem nośników o małym jednostkowym
cy; dlatego też do produkcji sadzonek, zwłaszcza do uprawy, nawożenia
nacisku układu jezdnego na glebę, nawet poniżej 0,02 MPa. Należy
i pielęgnacji gleby, stosowane są z powodzeniem maszyny i narzędzia
też mieć na uwadze, że mały nacisk na podłoże maszyn stosowanych
rolnicze.
do prac pielęgnacyjnych w drzewostanach (trzebieże) chroni przed
Szczególnie trudne i różnorodne warunki pracy istnieją przy od­
nawianiu lasu oraz pielęgnacji i ochronie upraw i drzewostanów.
uszkodzeniem przez układy jezdne system korzeniowy drzew pozostają­
cych w drzewostanie.
Prace te odbywają się na powierzchniach najczęściej dotąd nie upra­
wianych, których charakterystyczną cechą są naturalne nierówności,
a często i niewielka wytrzymałość podłoża. W przypadku odnawiania
nie karczowanych zrębów na jednym hektarze znajduje się dodatkowo co
najmniej 300-400 pniaków po usuniętych drzewach dojrzałych. Jeśli
1.3. KLASYFIKACJA MASZYN DO UPRAWY I PIELĘGNACJI GLEBY
Zróżnicowanie maszyn do uprawy i pielęgnacji gleby stosowanych
uwzględnić, że na powierzchniach tych mogły występować także drze­
w leśnictwie w y n i k a 2 warunków pracy, sposobu agregatowania, sposo­
wa drugiego piętra i krzewy, to liczba przeszkód terenowych na zrę­
bu działania elementów na glebę oraz rodzaju wykonywanych zabiegów.
bach zwiększa się do 1000 sztuk na jednym hektarze, a często i wię­
Ze względu na warunki pracy można wyróżnić trzy grupy maszyn:
cej .
- do pracy w szkółkach leśnych,
Dodatkowymi przeszkodami dla sprzętu mechanicznego są korzenie
- do pracy na uprawach leśnych,
drzew. Korzenie boczne mogą sięgać w bok od kilku do kilkunastu met­
- do wykonywania i konserwacji pasów przeciwpożarowych.
rów, przy czym zasadnicza ich masa występuje na głębokości do 30 cm.
Przy mechanicznym odnawianiu nie karczowanych zrębów istnieje więc
Biorąc pod uwagę sposób agregatowania z ciągnikiem wyróżnia się
maszyny: zawieszane, półzawieszane i przyczepiane. Najliczniejszą
bardzo duże prawdopodobieństw natrafienia elementu roboczego ma­
grupę stanowią maszyny zawieszane. W pozostałych dwu grupach znaj­
szyny i na takie przeszkody.
dują się bardzo ciężkie pługi, kultywatory, glebofrezarki i wały.
11
10
Ze względu na sposób działania elementów roboczych na glebe ma­
szyny uprawowe i pielęgnacyjne dzielimy na dwie grupy:
- bierne,
Elementy robocze glebogryzarek pracują na takiej samej zasadzie,
jak glebofrezarek, obie te grupy maszyn można by więc połączyć w
jedną. Jednak ze względu na istnienie glebogryzarek w rolnictwie -
- czynne (aktywne).
powszechnie znanych pod tą nazwą i mających zastosowanie w leśni­
W przypadku pierwszej grupy prędkość skrawania gleby jest rów­
ctwie - zdecydowano się utrzymać taki podział, uzasadniony również
na prędkości przemieszczania maszyny, natomiast w przypadku drugiej
- prędkość skrawania gleby jest na ogół kilkakrotnie większa od
prędkości ruchu maszyny.
Zasadnicze zróżnicowanie maszyn do obróbki gleby wynika z za­
dań, jakie mają one do spełnienia w procesie technologicznym obej­
mującym następujące grupy zabiegów:
- uprawę podstawową,
- uprawę uzupełniającą, tzw. doprawianie gleby,
- pielęgnację gleby.
Uprawa podstawowa polega na przerobieniu gleby do pożądanej
głębokości. Zalicza się do niej przede wszystkim orkę, ale także
głębokie frezowanie i w niektórych przypadkach pogłębianie, np.
przy wyorywaniu rudawca. Doprawianie gleby polega na dodatkowej
obróbce wierzchniej warstwy lub głębszych warstw na tej części
uprzednio wyoranego pasa, na której przewiduje się posadzenie roślin.
Do tego rodzaju uprawy zalicza się: spulchnianie (pogłębianie),
wyrównywanie i wałowanie. Zabiegi pielęgnacyjne mają na celu utrzy­
manie wierzchniej warstwy gleby w odpowiedniej strukturze i przeciw­
działanie rozwojowi chwastów. Uzyskuje się to przede wszystkim przez
spulchnianie gleby na międzyrzędach upraw.
Biorąc pod uwagę rodzaje zabiegów uprawowych, doprawiających
i pielęgnacyjnych oraz zróżnicowanie konstrukcyjne elementów robo­
czych, maszyny stosowane w leśnictwie dzielimy następująco:
- pługi,
- pogłębiacze,
- kultywatory,
- brony,
- wały,
- włóki,
- opielacze,
- glebogryzarki,
- glebofrezarki,
- świdry glebowe.
•
nieco odmienną konstrukcją każdej z tych maszyn.
-
2. Mechanika działania elementów
roboczych na glebę
13
-
Podatność gleby na odkształcenia wynika z jej porowatości. Po­
rowatością gleby nazywamy stosunek objętości zajmowanej przez wodę
i powietrze do całkowitej objętości gleby, wyrażany w procentach.
Gleby piaszczyste charakteryzują się porowatością w granicach 35-50%,
gleby ukształtowane z glin - 37t 53%, a gleby ilaste - 40t56%.
Duże znaczenie, nie tylko dla rozwoju roślin, ale także ze
względu na właściwości mechaniczne gleby, ma jej wilgotność (stosu­
nek masy wody zawartej w glebie do masy fazy stałej, wyrażany w pro­
centach) . Jeśli do scharakteryzowania właściwości mechanicznych gle­
2. 1. GLEBA I JEJ WŁAŚCIWOŚCI
by przyjąć tarcie wewnętrzne, spójność i tarcie zewnętrzne, to wraz
ze zwiększaniem się wilgotności zmniejszają się siły tarcia wewnętrz­
Zadaniem maszyn uprawowych i pielęgnacyjnych jest stworzenie jak
najlepszych warunków kiełkowania nasion i rozwoju sadzonek. Działanie
nego i spójność gleby, a siły tarcia zewnętrznego ulegają zwiększeniu.
Odpowiednie równania podano w następnych punktach tego rozdziału.
maszyn na glebę powinno więc prowadzić do: nadania glebie gruzełkowatej struktury, uregulowania stosunków wodnych, ułatwienia wymiany
gazów między glebą a atmosferą, równomiernego rozmieszczenia związków
próchnicznych, usunięcia i utrudnienia odradzania się chwastów.
Uzyskanie właściwych efektów uprawy wymaga zaangażowania odpo­
2 . 2 . PŁASKI STAN NAPRĘŻĘ# W GLEBIE
Elementy robocze maszyn uprawowych działając na glebę powodują
wiedniej energii do napędu maszyny. Jej wartość zależy przede wszyst­
jej odkształcenie oraz wystąpienie naprężeń normalnych (ściskają­
kim od rodzaju uprawy, ale także od typu i stanu gleby. Okazuje się
cych) i stycznych do płaszczyzn przemieszczania się cząstek. Ponie­
jednak, że przyjęta do celów przyrodniczych klasyfikacja gleb jest
waż wytrzymałość gleb na naprężenia ściskające jest dość znaczna,
mało przydatna do określania oporów ruchu maszyn uprawowych. Biorąc
to ich trwałe odkształcenie, powodowane działaniem elementów robo­
pod uwagę opory orki można orientacyjnie przypisać glebom następu­
jące właściwości (3):
czych, następuje w wyniku przekroczenia wartości granicznych naprę­
Opór orki
Rodzaj gleby
naprężeń przestrzennych, jednak w większości maszyn uprawowych do
Bardzo duży
ilaste o zawartości ponad 50% części spławialnych
wyjaśnienia mechaniki działania elementów roboczych na glebę wystar­
Duży
kamieniste, polodowcowe, górskie gliniaste ciężkie
o zawartości ponad 50% części spławialnych
pyłowe o zawartości ok. 50% części spławialnych
czające jest rozważenie naprężeń występujących w jednej płaszczyźnie.
żwirowe o zawartości 0-20% części spławialnych,
gliniaste średnie o zawartości 35-50% części spła­
wialnych
ry. Założono, że próbka (rys. 2.1 ) znajduje się pod działaniem sił
piaskowe o zawartości 0-20% części spławialnych,
gliniaste lekkie spłaszczone o zawartości 20-25%
części spławialnych
gliniaste lekkie o zawartości 25-35% części spła­
wialnych
W przekroju ukośnym, którego normalna n odchylona jest od osi x o
Duży lub średni
Średni
Mały
W analizach teoretycznych maszyn uprawowych, zwłaszcza maszyn
aktywnych, ważną cechą gleby jest jej gęstość. Gleby organiczne (za­
wierające ponad 20% substancji organicznej) mają gęstość od 1,50
do 2,20 g/cm3 ; gleby mineralne zaś: od 2,65 (piaski) do 2,75 g/cm3
(iły).
żeń stycznych. Elementy robocze maszyn powodują wystąpienie w glebie
Rozważmy teoretyczny przypadek dwuosiowego obciążenia próbki
gleby, zanim nastąpi jej trwałe odkształcenie i zniszczenie struktu­
zewnętrznych wzdłużnych (kierunek x) i poprzecznych (kierunek y) .
kąt ot pojawią się naprężenia normalne 6n i styczne
t
. Wartość
tych naprężeń można wyznaczyć stosując zasadę superpozycji: rozpa­
trując oddzielnie naprężenia wewnętrzne spowodowane naprężeniami óx
(rys. 2 .1b ), a następnie naprężeniami 6y (rys. 2.1c).
Z analizy rysunków 2.1b i c wynika, że:
-
14
Q
-
15
-
Stąd, wyrażenia określające naprężenia normalne i styczne przyj­
mują następującą postać:
2
RH
I I
2
<jn * oL
n ♦ oi
n ■ o * -cos a ♦ o.y sin a,
(2.1)
T * T1 ♦ t * * 0,5-(o* - o_,)»sin2a,
y
(2.2)
Naprężenia te, w dowolnym przekroju ukośnym, można także wyzna­
czyć graficznie za pomocą koła Mohra (rys. 2.2). W tym przypadku na
osi Oo odmierzamy, w odpowiedniej skali, naprężenia o
i ov , wyznay
czając odpowiednio punkty B i A. Połową odcinka AB z jego środka
zataczamy półokrąg ADB. Ze środka 0 1 pod kątem 2a do osi Oo prowa­
dzimy prostą do przecięcia z półokręgiem znajdując punkt E. Współ­
rzędne punktu E wyznaczają: na osi rzędnych - wartość naprężenia
stycznego t, a na osi odciętych - naprężenia normalnego on w pła­
szczyźnie ukośnej pochylonej pod kątem a do kierunku y.
Graniczne naprężenie ścinające w glebie zależy od właściwości
gleby. Można je obliczyć ze wzoru Coulomba
RYS. 2.1. Naprężenia w próbce
przy dwuosiowym obciążeniu:
a - obciążenie zewnętrzne i
naprężenia wewnętrzne w pun­
kcie A; bp c - wyznaczanie na­
prężeń wewnętrznych wywoła­
nych obciążeniem wzdłużnym
i poprzecznym
i = c ♦ °n *tgp
(2.3)
o’
a * ox*cosa,
n “ (’x,co‘2|>t* «
0,5 •ox *sin2a,
C3*0 * oy -8ino,
°n “ 0y*8in2“ »
T* * °#5-oy -sin2a.
RYS. 2.2. Graficzne wyznaczanie naprężeń wewnętrznych w płaszczyźnie ukośnej
próbki - koło Mohra
16
-
-
gdzie:
17
-
2.3. SKRAWANIE GLEBY KLINEM PŁASKIM
c - spójność gleby,
on - naprężenie normalne,'
Element roboczy narzędzia lub maszyny może glebę skrawać lub ciąć.
p - kąt tarcia wewnętrznego gleby.
Skrawanie występuje wtedy, gdy po ścięciu (odcięciu) gleby przez
Należy zauważyć, że na rysunku 2.2 w przypadku granicznej war­
ostrze elementu roboczego następuje oddzielenie odciętej warstwy
tości t kąt EO.D jest kątem tarcia wewnętrznego p, a styczna do pół-
od calizny i zazwyczaj jej spulchnienie, a także przemieszczenie.
okręgu w punkcie E na przecięciu z osią rzędnych (punkt G) wyznacza
wartość spójności gleby c.
Cięcie występuje natomiast wtedy, gdy ścięta (przecięta) warstwa
gleby nie jest oddzielana od calizny, a wręcz do niej dociskana,
ryzującymi właściwości mechaniczne gleb. Ich wartości wyznacza się
np. przy działaniu kroju (patrz rozdz. 2.4).
Elementy robocze narzędzi i maszyn uprawowych mają kształt kli­
doświadczalnie, przykładowe ustalenia podano w tabeli 2.1.
na, najczęściej płaskiego, którego płaszczyzna natarcia OA jest
Spójność c i kąt tarcia wewnętrznego p są parametrami charakte­
ustawiona względem płaszczyzny skrawania OB pod kątem
y
(rys. 2.3).
TABELA 2.1. Kąty tarcia wewnętrznego i spójności gleb (7)
Rodzaj gleby
Stan gleby
Kąt tarcia
Spójność gleb
wewnętrznego p
c [kPa]
(w stopniach)
--------------Piasek średni
zagęszczony
38-40
luźny
32-35
-
Przemieszczający się pod wpływem działania siły P klin AOB, oddzie­
Szczerk
-
lu miejscach naprężenia ścinające przekraczają wartości graniczne,
zagęszczony
Szczerk gliniasty
Glina
Ił
25-30
lając warstwę gleby grubości a i wprowadzając ją na powierzchnię
natarcia, działa na nią wypadkową siłą Q, która pokonuje siły: cię­
żkości, bezwładności i sprężystości odciętej warstwy gleby oraz jej
tarcia o powierzchnię klina. Powstają przy tym naprężenia wewnętrz­
ne powodujące w glebie odkształcenia i zmianę jej struktury. W wie­
luźny
18-22
-
co powoduje przesuwanie się większych części gleby zwanych kęsami
zagęszczony
24-28
20-25
wzdłuż tzw. płaszczyzn ścinania, np. zaznaczonej na rysunku 2.3
plastyczny
19-22
10-15
płaszczyzny DE. W wyniku tego zjawiska otrzymujemy glebę pokruszoną
zagęszczony
22-26
25-30
i spulchnioną, co jest celem zabiegu uprawowego.
plastyczny
15-19
15-20
zagęszczony
17-19
40-60
działanie na klin dodatkowej siły równoważącej obciążenia pionowe
plastyczny
10-14
25-30
skrawanej skiby. Możliwe są tu dwa rozwiązania:
W celu zachowania założonej głębokości skrawania konieczne jest
Jak wspomniano w poprzednim rozdziale, zarówno kąt tarcia wewnętrznego, jak i spójność gleby zależą od jej wilgotności. Kolesnikow i Larin (17) ustalili eksperymentalnie następujące zależności
dla zadarnionych średniogliniastych gleb leśnych
P • arc tg
2 09
;^364
<2 -<>
c ■
[kPal
<2.5)
-rrn
W
#
RYS. 2.3. Układ sił, jakimi klin
działa na gleb«
gdzie w jest wilgotnością gleby w procentach.
i
r
-
18
19
-
-
1. Przyjęcie tych obciążeń przez układ zawieszenia klina lub do­
datkowe elementy podporowe, jak płozy czy koła kopiujące. Rozwiąza­
Fi ■ m n :
nie to jest powszechnie stosowane w pługach rolniczych.
2. Wykorzystanie bezpośredniego oddziaływania na klin dna bruz­
Podstawiając zależności 2.7 do 2.6, przy uwzględnieniu
dy, co powoduje, że klin działa na dno bruzdy siłą
, na którą
(2.7»
F1*°n * Rn 9 wzór na 8iłQ Rs Pr2yj“^je postać
składają się siły N 1 - normalna i T 1 - tarcia. Taki właśnie układ
przedstawiono na rysunku 2.3. Bywa on stosowany w niektórych płu­
Rs ■ c -fiL- ł V
gach leśnych, np. ASP-2.
Rozpatrzmy układ sił działających tylko na ścinaną część gleby
Z warunku równowagi układu sił przedstawionego na rysunku 2.4
t9P •
«2.8)
(rys. 2.4). Załóżmy, że płaszczyzna poślizgu między kęsami gleby
możemy wyznaczyć wartość siły Q, powodującej odcięcie kęsa podczas
przechodzi przez krawędź ostrza klina (punkt O) i pochylona jest
przemieszczania klina, w zależności od parametrów charakteryzujących
glebę i klin, a więc
pod kątem u> względem płaszczyzny skrawania.
q
x c*a«b*cogp ♦ G*ain
(h)+p)«8ino)
^
^
sin (y«-$*p*iu) «sinu
Z otrzymanego wzoru wynika, że na wartość siły Q ma wpływ także
kąt tarcia zewnętrznego gleby o powierzchnię natarcia klina 4>. Je­
go wartość zależy głównie od wilgotności gleby i stanu powierzchni
RYS. 2.4. Układ sił działających na
ścinany kęs gleby
Analizując równowagę sił działających na ścinany kęs gleby,
można sprowadzić je do
punktu O. Wtedy, jeśli pominąć siłybezwład­
ności, równoważący się
układ sił będą stanowiły:
- siła od powierzchni natarcia klina Q, na którą składają się
normalna N i tarcia T, przy czym T * N-tg<fr,
- ciężar oddzielonej części gleby G,
- siły reakcji nienaruszonej części gleby, działające na pła­
szczyznę poślizgu: normalna Rn i styczna Rg.
W momencie naruszania równowagi naprężenia ścinające osiągają
wartość graniczną. Dla
tego przypadku wartość siłystycznej
można
określić korzystając z zależności 2.3, mianowicie:
Rg ■ F 1*T « F 1•(c ♦ on *tgp)
(2.6)
gdzie F 1 jest powierzchnią ścinania, która przy grubości a i szero­
kości b jest równa:
klina. W tabeli 2.2 podano przykładowo kąty tarcia zewnętrznego dla
różnych rodzajów gleb i warunków tarcia.
TABELA 2.2. Kąty tarcia zewnętrznego gleby po stali (7)
Rodzaj gleby
Stan powierzchni
Kąt tarcia zewnętrznego
stali
[stopnie]
gleba sucha gleba mokra
Piasek
nie polerowana
29
40
polerowana
21
38
Piasek gliniasty
nie polerowana
26
38
polerowana
20
36
nie polerowana
26
38
polerowana
20
36
Rędzina
nie polerowana
31
41
próchniczna
polerowana
22
38
Glina
Dla zadarnionych średniogliniastych gleb leśnych Kolesnikow i
Larin (17) ustalili eksperymentalnie następującą zależność kąta
tarcia zewnętrznego od wilgotności:
-
20
-
-
* = arc tg (0,249 ♦0,005 *w)
(2.10)
gdzie w jest wilgotnością gleby w procentach, w glebach wykazują­
21
-
gleby o dolną powierzchnię klina jesttaki sam jak o górną, będzie:
P- • Q
,2.15)
COS$
cych spójność, przy przemieszczaniu klina, wartość siły Q jest zmien­
na. Wzrasta ona do momentu ścięcia kęsa gleby, następnie gwałtownie
się zmniejsza, a przy dalszym przemieszczaniu ponownie stopniowo
Dla tych dwóch przypadków otrzymamy więc następujące wzory na
przemieszczającą klin siłę P
wzrasta, by po ścięciu następnego kęsa gwałtownie zmaleć itd. Haman
(11) wykazał, iż zmienność ta jest przyczyną drgań samowzbudnych kor­
pusu pługa.
p. . c-a-b-c.°sP:-,1" | r -*i *ca.b.k.
cos2 (Xifi£)
1
(2.16)
Podczas uprawy gleb spójnych kęsy oddzielane przez ścięcia nie
są duże, co pozwala we wzorze 2.9 pominąć ich ciężar G, wtedy:
P- . c-a-b C-g T w a i r 2f)
cos (*-p£) -cos*
c *a »b-cosp
*
(2.17)
Ł
(2 .1 1 )
sin (y +^+P+w ) *sinu)
Aby znaleźć wartość Q, niezbędna jest znajomość kąta u>. W mo­
mencie ścinania, gdy następuje oddzielanie się kęsa, występują maksy­
malne naprężenia ścinające. Kąt pochylenia płaszczyzny poślizgu mo­
rysunku 2.5 przedstawiono zmianę ich wartości w zależności od kąta
klina i kąta tarcia zewnętrznego gleby. Widoczna różnica między
żna znaleźć różniczkując równanie 2.11 względem u>.
wartościami współczynników k 1 i k2 * które zwielokrotniają odpowied­
nio siły P' i P", wskazuje na znaczenie, jakie ma sposób prowadzenia
Przyrównując pochodną do zera stwierdzamy, że
w - 0,5 •(180-y -*-p )
Wzory te różnią się współczynnikami k 1 i 1^2» które są określone
kątem klina oraz kątami tarcia wewnętrznego i zewnętrznego gleby. Na
(2.12)
klina na zmniejszenie oporów ruchu, przy czym im większy jest kąt
tarcia zewnętrznego gleby, tym znaczenie to jest większe.
Podstawiając 2.12 do 2.11 otrzymujemy ostateczną postać wzoru
określającego maksymalną wartość siły Q, jaka pojawia się przy prze­
mieszczaniu klina o kącie r » w chwilach ścinania kolejnych kęsów
gleby, mianowicie
cos
Chcąc określić wartość przemieszczającej klin siły P należy
ustalić związek między siłami P i Q. W przypadku
gdy obciążenia
pionowe klina przenosi jego układ zawieszenia (N1 * O), będzie
P' * Q •sin(y+$),
(2.14)
natomiast gdy klin opiera się o dno bruzdy (N^ * O) i kąt tarcia
RYS. 2.5. Wpływ kąta klina na
zmianą wartości współczynników
k 1 i k2 (dla p - 20*)
-
22
W przypadku działania na glebę klina o dużym kącie y
zachowanie
23
-
ścianki kroju. Jak stwierdzają Kolesnikow i Larin (16) założenie to
gleby jest odmienne niż omówione wcześniej. Odpowiedni schemat prze­
powoduje zaniżenie obliczanych oporów ruchu kroju o 2 t 6 % ,
mieszczania sie gleby pod działaniem takiego klina przedstawiono na
rysunku 2.6. W tym przypadku przed powierzchnią natarcia tworzy sie
sie w granicach błędów badań eksperymentalnych.
c o
mieści
tzw. klin glebowy ABC, w którym po przekroczeniu wytrzymałości na­
stępuję ścinanie warstw gleby po krzywej BC, określającej granice
strefy ścinania ABC. Powoduje on
następnie przesuwanie gleby w stre­
fie ACD i wypchniecie tej warstwy w góre. Strefa ta nosi nazwę stre­
fy Rankina i ma kształt trójkąta
równoramiennego, którego boki AC
i CD są pochylone do płaszczyzny skrawania pod kątem 45°
RYS. 2.7. Działanie kroju nożowego na glebę: a, b - rzuty kroju: pionowy i po­
ziomy; c - układ sił działających na elementarna powierzchnię klinowa kroju
Brach i Walczewski (5) podają, iż w tym przypadku siłe P, która
ma pokonać opór przesuwanego gruntu i wywołać pekanie wzdłuż powie­
rzchni poślizgu, dla kątów y > arc tg(ctg +) można obliczyć ze wzoru:
W celu analitycznego wyznaczenia oporów ruchu kroju zostanie
rozpatrzony układ sił działających od gleby na jego klinowe po­
wierzchnie. Intensywność oddziaływania gleby zależy od rodzaju i
P * c*a*b* ^
1-sinp
(2.18)
stanu gleby. Kolesnikow i Larin (16) do określania oporów ruchu
elementów umieszczonych na znacznej głębokości w glebie zwartej,
do których można zaliczyć kroje, wprowadzili pojecie tzw. twardości
gleby q. Jest to opór gleby odniesiony do jednostki powierzchni
2.4. PRZECINANIE GLEBY KROJEM NOŻOWYM
kroju, prostopadłej do kierunku jego ruchu. Dla zadarnionych, średniogliniastych gleb leśnych Kolesnikow i Larin (16) eksperymental­
W narzędziach i maszynach leśnych często stosowanym elementem
roboczym lub zabezpieczającym jest krój. Zakładamy, że gleba nie
nie wykazali następującą zależność twardości gleby od jej wilgot­
ności:
jest sprężysta, co powoduje pozostawianie przez krój szczeliny rów­
nej jego grubości 2*b (rys. 2.7). Takie założenie przy rozważaniu
sił działających na krój pozwala pominąć siły tarcia gleby o boczne
q * 2,25 - 0,04•w [MPa]
gdzie w jest wilgotnością gleby w procentach.
(2.19)
24
-
25
-
Twardość uprawianych gleb rolniczych w porównaniu z glebami leś­
nymi, o podobnym składzie mechanicznym i wilgotności jest znacznie
większa, niekiedy 2«f2,5 raza (16).
Przyjmując, że krój przemieszcza się w glebie jednorodnej pod
względem twardości, rozkład nacisków na powierzchni klinowej, na
całej głębokości a, będzie taki jak na rysunku 2.7c. Naciski gleby
w kierunku prostopadłym do powierzchni klina są równe:
x
qn * q-siny
(2.20)
RYS. 2.8. Schemat rozkładu nacisków gleby na krój nożowy pochylony
Siła prostopadła do powierzchni klina, jaką działa on na glebę
swą elementarną powierzchnią, jest równa:
dN = qn -ds
gdzie
ds * dl*dz
dl - elementarna długość klina,
dz - elementarna długość kroju.
Siła wypadkowa, uwzględniająca tarcie gleby o powierzchnię kli­
na, jest równa
cos#
RYS. 2.9. Układ sił działających od gleby na elementarną powierzchnią ostrza kroju tarczowego
H cos#
Składowe siły dP, powodującej przemieszczanie klina obliczamy
z zależności
p
- w kierunku osi x, będącej oporem ruchu
. q .a .b«,lnt^-*-l
x
dP
= dQ*sin(y*#) * q .*lnT*8in
cos#
*dl*dz
(2-23)
COS#
(2.21)
p . q.a .b .E£illlil
y
cos#
(2.24)
- w kierunku osi y
W przypadku symetrycznego zaostrzenia kroju, jak pokazano na
dP
* dQ-cos(y*#) « q.li!lll£2®illil-dl*dz
cos#
(2.22)
Całkując wyrażenia 2.21 i 2.22 w granicach: 1 - od zera do
^
oraz z - od zera do a otrzymujemy
rys. 2.7b, siły prostopadłe do płaszczyzn bocznych kroju będą się
znosiły, a siła przemieszczająca krój będzie dwukrotnie większa
p
x
. 2 .q .a .b .li!lillll
COS#
(2.25)
26
-
Krój nożowy bardzo często jest pochylony do kierunku ruchu pod
kątem a (rys. 2.8). Wtedy naciski normalne na powierzchnie klina
można określić następująco (15, 16).
dQ*
27
' ^-q-R-f^Binf.di.de
,2-31’
Jeśli tę reakcję rozłożymy na dwie składowe: prostopadłą do tar­
qn « q *sina*siny
(2.26)
czy kroju dQn i promieniową dQr, to w przypadku symetrycznego zao­
strzenia kroju składowe prostopadłe z dwóch powierzchni klinowych
W tym przypadku dla symetrycznie zaostrzonego kroju wyrażenia
wzajemnie się zrównoważą, natomiast promieniowe będą się sumowały.
Jeśli więc uwzględnimy dwie powierzchnie klinowe kroju, to ele­
określające siły w kierunkach x i z przyjmują postać
mentarna siła promieniowa będzie równa
px * 2*q»a*b*(»lny«ino ♦
-|25JLLŁai
,-)
/sin y s i n a+cos y
Pz * 2*q*a*b*siny • cosa
(2.27)
dQr * 2 *dQ*sin (y«-$) * 2»/?,q ,R ,8^ ^ in
^ *sin|»«dl *dB
(2.32)
(2.28)
Rozkładając z kolei siłę promieniową na kierunki poziomy i pio­
nowy otrzymujemy
2.5. PRZECINANIE GLEBY KROJEM TARCZOWYM
dQx * dQr*sinS * 4 -^ q - R - 8lr|1f‘^
•sln2|.cosf-dl-dB
dQz * dQr 'COsB * 2 - ^ q - R - 8lnr^
|Tł>1 (sln|-2 •sln3-|) -dl-dB
Zastosowanie kroju tarczowego, swobodnie obracającego się na
osi, w porównaniu z krojem nożowym o tej samej grubości, umożliwia
zmniejszenie o ok. 50% siły niezbędnej do jego przemieszczania (31).
Układ sił działających na
na rys. 2.9. Normalne naciski
ostrze krojutarczowego
napowierzchnie
przedstawiono
klinowe kroju tarczo­
Całkując
wego, wynikające z twardości gleby, określa następująca zależność(16)
•
qn *
'BinysirĄ
powyższe
C
wyrażenia otrzymujemy zależności
^ "•b " ' iÍ? S í ÍI - ‘"í52
"•” >
(2.29)
° * ' ¡ T i r ' dQ* ' ,-ff"!'b -li-LL§BÍí1 1 ’ lc°‘r “r ,:“ 3r ' 3 l
gdzie 8 jest kątem określającym położenie elementarnej powierzchni
klina.
Normalna reakcja gleby (rozpatrując działanie sił
w odwrotnym
kierunku niż analizowany w poprzednim rozdziale)naelementarną po­
wierzchnię klina ds będzie równa
(2.34)
Pozwalają one na obliczenie siły niezbędnej do przemieszczania
kroju i siły docisku do powierzchni (niezbędny ciężar), by zapewnić
przemieszczanie się kroju na odpowiedniej głębokości. W tym przy­
padku głębokość a jest określona kątem BQ i promieniem R w następu­
dN *
* /2«g^R-siny*sin|-*dl*d6
(2.30)
jący sposób:
gdzie R jest promieniem kroju.
Reakcja wypadkowa, uwzględniająca tarcie gleby o powierzchnie
klinowe będzie określona wyrażeniem
a « R- (1-cos80 )
gdzie Bq jest współrzędną kątową zagłębienia kroju.
(2.35)
-
28
Nacisk elementarnej długości płozy jest równy
2.6. WYGNIATANIE BRUZDY PŁOZA LUB KOŁEM
Ważnym wymogiem agrotechnicznym stawianym niektórym maszynom
dN - p-b-di -
leśnym, np. siewnikom, jest wykonanie bruzdki odpowiedniej szero­
kości i głębokości. Ustalenie zasad projektowania odpowiedniego
zespołu roboczego wymaga rozważenia zależności między wielkościami
konstrukcyjnymi i właściwościami gleby.
W przypadku
gdy elementem wyciskającym bruzdę jest płoza pła­
Jeśli uwzględnimy tarcie, elementarna długość płozy działa na
glebę siłą dQ równą
dN
dQ *
qo*b
* sina*cos$*2
2
ska szerokości b, ustawiona pod kątem o do powierzchni gleby (rys.
2.10), to siła nacisku ? z spowoduje ugniecenie nierównomierne gleby
Całkując otrzymujemy
i przy niesprężystym podłożu wyciśnięcie śladu w kształcie trójką­
a
a *a •b
Q = \ dQ *-=— t------—
0
2*sina*cos#
ta. Jeśli płoza przemieszcza się po powierzchni gleby, pozostawia
na niej bruzdę głębokości a.
W celu wyjaśnienia związku między siłą nacisku płozy a głębokoś- cią bruzdy wprowadzimy pojęcie zwartości gleby q
2
Składowe pozioma i pionowa tej siły wynoszą
(3). Zwartością
1 Px - T V
P
RYS. 2.10. Schemat sił działających na
płozę wygniatając« bruzdę
gleby nazywa się siłę potrzebną do wyciśnięcia w glebie śladu o obję­
tości 1 cm3 . Ustalone eksperymentalnie wartości a dla różnych gleb
*o
podano w tabeli 2.3.
z
«2 w sin(a*$)
a ,b ifria-coż?
(2.38)
'
- i.q .«2.b -ę3B(a±AI
2 Ho
sina-cos$
(2.39)
Zależności 2.38 i 2.39 pozwalają na ustalenie odpowiednich war­
tości sił niezbędnych do wykonania bruzdy głębokości a płozą szero­
kości b, pochyloną pod kątem a w glebie o zwartości qQ i kącie tar­
cia zewnętrznego $.
Jeśli elementem wygniatającym bruzdę jest koło, to ugniecenie
gleby p, przy założeniu jej jednorodności, zmienia się według linii
TABELA 2.3. Zwartość różnych rodzajów gleb (3)
Rodzaj gleby
Zwartość qQ [N/cm-5]
Spulchniona
(2.37)
l
krzywej (rys. 2.11).
5-15
Średnia uleżała
30-80
Ciężka uleżała
60-100
Ciężka uleżała sucha
120-200
Ugnieceniem gleby p nazywamy zdolność do przeniesienia nacisków,
uzyskaną dzięki odkształceniu gleby:
P * qo -*
(2.36)
RYS. 2.11. Schemat sił działają­
cych na koło wygniatające bruzdę
gdzie z jest odkształceniem gleby w danym punkcie.
30
-
Pionową reakcję gleby dZ, działającą na elementarny obwód koła
3. Pługi
szerokości b, można przedstawić, wykorzystując zależność 2.36, w na­
stępującej postaci:
2
2
dZ = qQ 'b-R -(cos 0-cos0o -cosB)*d8
(2.40)
Z równania momentów sił względem punktu B wyznaczamy siłę Px
niezbędną do pokonania oporów ruchu koła
PX “ q0*b*R2*Ij- (1-cos3Bo )-j-cos$o -Bin20oj
(2.41)
Natomiast z sumy rzutów sił na kierunek prostopadły do gleby znaj­
Pługi są narzędziami służącymi do podstawowej uprawy gleby, po­
legającej na odcięciu pasów, zwanych skibami, ich odwróceniu i po­
dujemy nacisk koła P :
Z
Pz ■ 7 -qo *b 'R2 * <80-J-sin2B0)
3.1. WYMAGANIA AGROTECHNICZNE
kruszeniu. Taki sposób uprawy nazywamy orką. Charakterystyczną ce­
(2.42)
chą pracy pługów jest przemieszczanie gleby w bok, co powoduje two­
rzenie się za korpusem pługa odpowiedniej bruzdy.
Ponieważ
Pługi przeznaczone do uprawy gleby w szkółkach leśnych pracują
w podobnych warunkach, jak w rolnictwie. Powszechne zastosowanie
znajdują tu pługi uniwersalne. Jakość ich pracy ocenia się na pod­
B0 - arc cos -
stawie kąta odwrócenia skiby, stopnia pokruszenia i spulchnienia
gleby, dokładności przykrycia nawozów, równomierności głębokości
to równania 2.41 i 2.42 umożliwiają dobór odpowiednich wielkości
konstrukcyjnych koła, zapewniających wykonanie bruzdy o żądanej
głębokości.
i szerokości bruzdy oraz średniego kąta zagłębienia pługa.
Pełne odwrócenie skib w szkółce jest wymagane przede wszystkim
przy przykrywaniu nawozu. W innych przypadkach orki natomiast skiby
powinny być odwrócone o taki kąt, jaki uniemożliwia opadanie gleby
na dno bruzdy. Wyorane skiby powinny dobrze przylegać do siebie i
tworzyć możliwie równą powierzchnię pola. Po orce gleba powinna mieć
strukturę gruzełkowatą, niezbyt dużą ilość frakcji grubych, a przy
tym być dostatecznie spulchniona, aby umożliwiała przesiąkanie wody
opadowej i dostęp powietrza do podziemnych części roślin. Nierównomierność głębokości i szerokości orki nie powinna przekraczać 5%, a
średni kąt zagłębienia pługa w glebę powinien być większy niż 6°.
Pługi przeznaczone do przygotowania gleby pod odnowienia lasu
są używane w znacznie trudniejszych warunkach. Zależnie od siedli­
ska i wymagań hodowlanych przygotowanie gleby może polegać na zao­
raniu całej powierzchni przewidzianej do odnowienia (orka pełna)
lub części powierzchni (orka pasów lub wybranych niewielkich po­
wierzchni, tzw. placówek, na których przewidywane jest posadzenie
sadzonek lub posianie nasion).
W przypadku uprawy całej powierzchni najczęściej wymagana jest
32
33
-
orka głęboka, a nawet bardzo głęboka (ponad 50 cm) i pełne odwróce­
nie skib, a przy tym dokładne ułożenie na dnie bruzdy wierzchniej
warstwy gleby, gdyż celem uprawy jest przede wszystkim uniemożliwie­
nie rozwoju porastających powierzchnię chwastów, np. trzcinnika.
Inne wymagania mają w tym przypadku znaczenie drugorzędne. Oczy­
wiście pełna orka wymaga uprzedniego usunięcia pniaków (karczowania),
co jest zabiegiem bardzo kosztownym.
Obecnie przy odnawianiu lasu najczęściej jest stosowana uprawa
części powierzchni. Za pomocą pługów orane są, w odpowiednich odstę­
pach, pasy gleby. Różne sposoby orania pasów, zależne przede wszy­
stkim od warunków glebowych, przedstawiono na rysunku 3.1. W każdym
z nich należy dążyć do usunięcia wierzchniej warstwy ściółki lub
darni, wymieszania gleby próchnicznej z mineralną oraz spulchnie­
nia całej wierzchniej warstwy pasa. W miejscach sadzenia gleba po­
winna być spulchniona na głębokość nieco większą niż wynosi dłu­
gość systemu korzeniowego sadzonki.
Jak wynika z przedstawionych na rysunku 3.1. schematów, uprawa
części powierzchni za pomocą pługów polega w każdym przypadku na
wyoraniu bruzdy, lub jednocześnie dwóch bruzd, i całkowitym odwró­
ceniu skib. Przy tym skiby powinny być tak ułożone obok bruzd,by
nie mogły do nich powrócić. Wymiary bruzd zależą przede wszystkim
od warunków siedliskowych i miejsca sadzenia sadzonek.
Najczęściej sadzonki sadzi się w bruzdach. Głębokość ich powin­
na być możliwie jak najmniejsza, to jest taka, jaka jest niezbędna
do usunięcia zadarnionej warstwy gleby. Najczęściej głębokość bruzd
wynosi 5415 cm. Odwracanie skib powinno odbywać się tak, by w bruź­
dzie pozostało jak najwięcej gleby próchnicznej. Bruzda powinna
mieć szerokość 50470 cm, przy czym im lepsza gleba, tym bruzda po­
winna być szersza. Do sadzenia w bruzdach stosuje się sposoby orki
RYS. 3.1. Przykłady przemieszczania skib przy częściowej uprawie gleby przez orkę
pasów: a - skiba pojedyncza ułożona obok bruzdy; b - dwie skiby odsuwane od sie­
bie, ułożone na zewnętrz bruzdy; c - dwie skiby przemieszczane ku sobie i ukła­
dane obok siebie lub nakładane na siebie między bruzdami, tworzące wywyższenie do
posadzenia sadzonek; d - cztery skiby, dwie górne i dwie dolne odsuwane od sie­
bie i układane na zewnętrz bruzdy; e - cztery skiby, dwie górne odsuwane od sie­
bie układane na zewnętrz bruzdy, dwie dolne przemieszczane ku sobie pozostaję
ułożone w bruździe, tworzęc wywyższenie do posadzenia sadzonek; f - trzy skiby,
dwie górne odsuwane od siebie układane na zewnętrz bruzdy, jedna dolna pozostaje
ułożona w bruździe, tworzęc wywyższenie do posadzenia sadzonek
przedstawione na rysunku 3.1a, b, e. Ostatni sposób (e) jest szcze­
gólnie zalecany, gdyż pozostawia spulchnioną wierzchnią warstwę
bruzdy, co ma korzystny wpływ na utrzymanie dobrych warunków do
rozwoju sadzonek. Na glebach o niedostatecznej wilgotności wywyż­
szenie bruzdy nie powinno jednak przekraczać 5 cm.
Na glebach podmokłych i wilgotnych sadzonki umieszcza się na
jest na ogół większa od 15 cm, a szerokość może osiągać wartość 80 cm.
Na terenach o dużej wilgotności i podmokłych głębokość bruzdy wynosi
od 30 do 40 cm. Niekiedy formuje się specjalne dwustronne tarasy
(rys. 3.1d). W tym przypadku głębokość bruzdy a2 * 30440 cm, szero­
kość przy podstawie b2 * 30435 cm, a kąt pochylenia ścian, zapobie­
wywyższeniu! na wyoranych skibach (rys. 3.1c), na dodatkowo naora-
gający samoobsypywaniu się gleby, około 30° (licząc od pionu). Po­
nym wywyższeniu w bruździe (rys. 3.1.e, f) lub na specjalnie ufor­
wierzchnia tarasu, na którym umieszczane są sadzonki, ma szerokość
mowanych tarasach (rys. 3.1. d ) . W tych warunkach głębokość bruzdy
b 1 « 40460 cm i odsłoniętą wierzchnią warstwę do głębokości a^<10 cm.
-
34
-
Ten sposób przygotowania gleby wymaga jednak uprzedniego karczowa­
nia uprawianego pasa.
Różnorodność sposobów sadzenia i warunków siedliskowych powodu­
je duże zróżnicowanie konstrukcji pługów. Ich główne elementy robo­
cze powinny umożliwiać formowanie odpowiednich skib, bruzd i po­
wierzchni, na których umieszczane są sadzonki. Wymagania dotyczące
zachowania równomierności głębokości i szerokości bruzd są w przy­
padku pługów leśnych mniej istotne. Większe znaczenie ma zachowanie
równomierności odstępów między bruzdami, ze względu na mechanizację
dalszych faz odnawiania lasu.
35
-
g) w zależności od sposobu zamocowania korpusu:
- stałe,
- przechylne;
h) w zależności od zespołów nośnych:
- koleśne,
- bezkoleśne.
Spośród pługów uniwersalnych największe zastosowanie mają pługi
ciągnikowe, do orki średniej, zawieszane, dwukorpuśne, ze stałymi
korpusami, zarówno lemieszowe jak i talerzowe. Pługi leśne są naj­
częściej jednokorpuśne i ciągnikowe. Tylko do orki pod okapem drze­
wostanu są jeszcze stosowane pługi konne. Ciągnikowe pługi do płyt­
3.2. KLASYFIKACJA PŁUGÓW
kiej orki są zawieszane, najczęściej lemieszowe, rzadziej talerzowe
i kombinowane. Natomiast do bardzo głębokich orek są stosowane za­
Pługi stosowane w leśnictwie można pogrupować następująco:
a) w zależności od przeznaczenia:
- uniwersalne (rolnicze),
- leśne;
b) w zależności od siły uciągu:
- konne,
- ciągnikowe;
równo pługi lemieszowe zawieszane, jak i przyczepiane.
Pługi z korpusami przechylnymi mają zastosowanie tylko na sto­
kach o pochyleniu powyżej 10%.
Specyficzną odmianą leśnych pługów lemieszowych są pługi dwuodkładnicowe. Mają one dwa lemiesze i dwie odkładnice, połączone jak
lustrzane odbicie a zamocowane do jednej słupicy. Są one powszechnie
stosowane do wyorywania płytkich bruzd.
c) w zależności od głębokości orki:
- do orki płytkiej (a < 15 cm),
- do orki średniej (a » 16*24 cm) ,
3.3. BUDOWA I REGULACJE PŁUGÓW UNIWERSALNYCH
- do orki głębokiej (a * 25*35 cm) ,
- do orki bardzo głębokiej (a > 35 cm);
d) w zależności od sposobu łączenia z ciągnikami:
- zawieszane,
- półzawieszane,
- przyczepiane;
e) w zależności od liczby korpusów:
3.3.1. Pługi lemieszowe
Podstawowymi elementami pługa lemieszowego zawieszanego (rys.
3.2) są: korpusy płużne 1 i 2 ,
rama 3, koło kopiujące 7. Elementa­
mi regulacyjnymi są: wrzeciono 8 ustalające położenie koła kopiu­
jącego oraz wrzeciono 10 ustalające położenie sworznia 11, umiesz­
czonego na specjalnie wykorbionej osi. W miarę potrzeby pług może
- z jednym korpusem (jednokorpuśne),
być dodatkowo wyposażony w pomocnicze zespoły robocze, jak przed-
- z wieloma korpusami (wielokorpuśne);
płużki 4 1 5 ,
f) w zależności od rodzaju korpusu:
- lemieszowe,
- talerzowe,
- kombinowane (lemieszowo-talerzowe);
krój tarczowy 6, a niekiedy także pogłębiacz.
Korpus płużny (rys. 3.3) składa się z lemiesza 1, odkładnicy 2,
słupicy 3, płozu 4 i listwy usztywniającej, tzw. zastrzału 6. Płóz
ma wymienną końcówkę 5 nazywaną piętką; w pługu wielokorpuśnym wy­
stępuje ona tylko w ostatnim korpusie. Elementem łączącym poszcze­
gólne części jest słupicą, do której są przykręcane: lemiesz, od-
1
r
-
36
-
-
37
-
RYS. 3.3. Korpus pługa lemieszowego:
1 - lemiesz, 2 - odkładnica, 3 - słu­
picą, 4 - płóz, 5 - piątka, 6 - za­
strzał
RYS. 3.2. Schemat uniwersalnego
pługa ciągnikowego lemieszowego
dwukorpućnego: 1 i 2 - korpusy
płużne, 3 - rama, 4 i 5 - przedpłużki, 6 - krój tarczowy,
7 - koło kopiujące, 8 - wrze­
ciono regulacyjne koła kopiują­
cego, 9 - dźwignia koła kopiu­
jącego, 10 - wrzeciono regula­
cyjne sworznia nastawnego,
11 - sworzeń nastawny, 12 - sworzeń stały, 13 - otwory do połą­
czenia z łącznikiem górnym ukła­
du zawieszenia
Odkładnice, by mogły wypełnić swoje zadania, muszą być odpowie­
dnio ukształtowane. Wyróżnia sie cztery podstawowe typy odkładnic:
cylindryczne, cylindroidalne (kulturalne), półśrubowe i śrubowe (rys.
3.40). Odkładnice cylindryczne i cylindroidalne lepiej kruszą skibę,
lecz gorzej ją odwracają, natomiast śrubowe i półśrubowe zapewniają
dokładniejsze (pełne) odwrócenie, ale gorzej skibę kruszą. Do gleb
systematycznie uprawianych, będących w tzw. kulturze, nadają sie
przede wszystkim odkładnice cylindroidalne. W pługach, których głów­
nym zadaniem jest odwrócenie skib, znajdują zastosowanie odkładnice
kładnica i płóz. W celu otrzymania równych powierzchni stosuje sie
do tego specjalne śruby wpuszczane
noskowe lub kwadratowe (rys.
półśrubowe i śrubowe.
Elementem stabilizującym położenie korpusu płużnego w bruździe
jest płóz. Oddziaływanie gleby powoduje dociskanie korpusu zarówno
3.45) .
do ścianki, jak i do dna bruzdy. Siłe oporu bruzdy przejmuje bezpo­
Powierzchnie roboczą, po której przemieszcza sie skiba tworzą le­
miesz i odkładnica. Zadaniem lemiesza jest podcięcie skiby i wynie­
średnio płóz. W pługu wielokorpuśnym oddziaływanie ścianki bocznej
bruzdy przejmują płozy wszystkich korpusów, ale oddziaływanie dna
sienie jej na odkładnice, odkładnicy zaś - pokruszenie i odwrócenie.
bruzdy tylko płóz ostatniego korpusu. Z tego też powodu płóz ten
W pługach ciągnikowych stosuje sie dwojakiego rodzaju lemiesze,
jest dłuższy i ma wymienną pietke, co zwiększa jego trwałość.
najczęściej z wydłużonym i nieco obniżonym dziobem - nazywane dłuto-
Słupicą korpusu jest wykonywana najczęściej z owalnej rury z
wymi, rzadziej o kształcie zbliżonym do trapezu i nazywane trapezo­
przyspawanymi do niej: u dołu - odpowiednio ukształtowaną obsadą
wymi (rys. 3.39). Lemiesze dłutowe łatwiej zagłębiają sie w glebe
dla lemiesza, odkładnicy i płozu, u góry - płytą płaską umożliwia­
i zapewniają lepszą stateczność pługa. Obydwa typy lemieszy mają
jącą zamocowanie korpusu do ramy pługa. Do rury, w połowie jej wy­
pogrubioną cześć dziobową, dzięki czemu zachowują większą trwałość
sokości, przykręcony jest jeden koniec zastrzału, drugi zaś - do
i możliwa jest ich regeneracja przez podłużanie dziobu, tzw. pocią­
ganie na gorąco.
skrzydła odkładnicy.
-
38
-
Przedpłużkl znajdują zastosowanie w pługach do głębokiej orki.
Zadaniem przedpłużka jest wyoranie i zrzucenie na dno bruzdy wierz­
chniej części gleby, co umożliwia przyoranie jej przez korpus płuż-
39
RYS. 3.5. Schemat zamocowania kroju: 1 - rama
pługa, 2 - śruba dociskowa, 3 - tuleja, 4 - trzo
nek kroju, 5 - ogranicznik wychyleń kroju,
6 - widełki, 7 - tarcza kroju
ny. Celem takiej orki może być umieszczenie głąbiej obornika, nawo­
zów zielonych lub nasion chwastów, by w ten sposób uniemożliwić
ich rozwój.
Przedpłużek składa sie z lemiesza, odkładnicy i trzonka (rys.
3.4). Powierzchnie roboczą ma wiec podobną, jak korpus płużny. Le­
miesz jest typu trapezowego, a odkładnica cylindroidalnego, z krót­
kim skrzydłem. Szerokość robocza przedpłużka b = (0,34*0,7) *b,
a głębokość a 1= (0,3*0,5)*a.
RYS. 3.4. Schemac mocowania przedpłużka: 1 - ra­
ma pługa, 2 - śruba dociskowa, 3 - trzonek,
4 - odkładnica, 5 - lemiesz
Krój tarczowy (rys. 3.5) składa sie z wygiętego trzonka 4, wide­
łek 6 i jednostronnie zaostrzonej tarczy 7. W celu zamocowania kro­
ju do ramy jest przyspawana specjalna tuleja 3, w której znajduje
sie trzonek 4, blokowany śrubą 2. Po odkręceniu śruby trzonek może
być przesuwany w góre lub w dół, jak wskazuje strzałka A i obracany.
Umożliwia to właściwe ustawienie kroju względem korpusu płużnego,
zgodnie z wymaganiami podanymi na rysunku 3.6.
Aby orka została wykonana zgodnie z wymaganiami jakościowymi,
niezbedne jest przeprowadzenie dokładnej regulacji pługa po połącze­
niu go z ciągnikiem. Podstawą regulacji jest dobre spoziomowanie
Trzonek przedpłużka zamocowany jest do ramy pługa za pomocą jarz­
ma lub prostokątnej tulei (rys. 3.4). Jarzmo umożliwia zmianę poło­
żenia przedpłużka względem ramy pługa w dwóch kierunkach, natomiast
tuleja - tylko w kierunku prostopadłym, co pozwala na regulacje głę­
pługa. Rama pługa powinna być równoległa do powierzchni gleby. Do
tego celu służą elementy regulacyjne układu zawieszenia ciągnika
(rys. 3.7): łącznik górny 7 i wieszak prawy 6. Zmiana długości
łącznika górnego powoduje obrót pługa w płaszczyźnie pionowej, pod-
bokości orki. Jak podano na rysunku 3.6., odległość miedzy dziobami
lemiesza i przedpłużka, zapobiegająca zapychaniu sie pługa, powin­
na wynosić od 20 do 30 cm.
Krój tarczowy jest stosowany w niektórych pługach do średniej
i głębokiej orki. W pługach wielokorpuśnych kroje mogą być umieszczo­
ne przed każdym lub tylko przed ostatnim korpusem płużnym. Zadaniem
kroju jest gładkie odcięcie skiby od ścianki bruzdy, co zapobiega
obsypywaniu sie gleby do bruzdy i zmniejsza opory ruchu korpusu
płużnego. W pługach pozbawionych kroju skiba jest odcinana przez
pionową krawędź piersi odkładnicy. Nie daje ona jednak tak gładkiej
ścianki bruzdowej jak krój i powoduje wystąpienie większych oporów
ruchu korpusu.
L
RYS. 3.6. Prawidłowe ustawienie kroju i przedpłużka względem korpusu płużnego
w pługu uniwersalnym
40
- 4 1
-
powoduje zwiększenie głębokości orki. Ten sposób regulacji głębo­
kości orki nosi nazwę regulacji kopiującej i jest najczęściej sto­
sowany przy pracach w leśnictwie.
Inny sposób regulacji głębokości orki polega na wykorzystaniu
układu podnośnika hydraulicznego ciągnika. Pozwala to np. ustalić
wartość siły, jaką może być obciążony układ zawieszenia pługa, odpo­
wiadającej założonej głębokości orki. Przy jednakowym oporze gleby
niespodziewana zmiana głębokości spowoduje zmianę obciążenia układu
zawieszenia oraz odpowiednią reakcję podnośnika hydraulicznego, przy­
wracającą ustaloną głębokość orki. Jest to tak zwany sposób regulacji
RYS. 3.7. Schemat rozmieszczenia elementów regulacyjnych pługa zawieszanego uni­
wersalnego: 1 - wał korby podnośnika hydraulicznego, 2 i 3 - punkty zamocowania
elementów układu zawieszenia na ciągniku łucznika górnego i cięgieł dolnych,
4 - korba podnośnika hydraulicznego, 5 - cięgła dolne (prawe i lewe) układu zawie­
szenia, 6 - wieszaki: prawy - z regulację cięgłę długości, lewy - z regulację
skokowę, 7 - łęcznik górny, 8 - wrzeciono do regulacji głębokości orki, 9 - wrze­
ciono do regulacji szerokości orki, 10 - oś wykorbiona, 11 - koło kopiujęce
łużnej w stosunku do osi agregatu. Z uwagi na fakt, że koła z jednej
strony ciągnika (prawej) przemieszczają się w bruździe, z drugiej
(lewej) zaś po powierzchni gleby, a więc wyżej, niezbędne jest tak­
że poziomowanie poprzeczne. Umożliwia to wieszak prawy, posiadający
siłowej (2, 3). Na glebach o zróżnicowanych oporach ten sposób regu­
lacji nie zapewnia utrzymania stałej głębokości orki. W rolnictwie aby uniknąć niekorzystnego wpływu niejednorodności gleby - stosuje
się jeszcze inne sposoby regulacji głębokości orki, np. mieszaną lub
pozycyjną (2, 3).
Duże zastosowanie w leśnictwie mają pługi z odchylnymi korpusami (rys. 3.8). W rolnictwie są one stosowane na glebach kamienistych.
Na glebach leśnych, gdzie występują i inne przeszkody (korzenie,
pniaki), należy szczególnie polecać orkę pługiem, którego korpus
płużny po napotkaniu przeszkody jest bezpiecznie nad nią wynoszony.
ciągłą regulację długości. Skracając długość tego wieszaka podnosi
się cięgło dolne prawe do takiej wysokości, aż wszystkie korpusy
płużne ułożą się na jednakowej głębokości. W przypadku pługa jednokorpuśnego dno bruzdy powinno być równoległe do powierzchni gleby.
Szerokość orki pługiem uniwersalnym można regulować w niewiel­
kich granicach i to tylko przez zmianę szerokości skiby odkładanej
przez pierwszy korpus płużny. Do tego celu służy wrzeciono 9, za po­
mocą którego można zmienić położenie sworznia zawieszenia, umiesz­
czonego na wykorbionej osi 10. Przesunięcie sworznia do przodu lub
do tyłu, przy stałej długości cięgieł dolnych 5, powoduje zmianę
położenia ramy pługa względem ciągnika i ustawienie się pierwszego
korpusu bliżej lub dalej od wykonanej poprzednim przejściem piono­
wej ścianki bruzdowej. Jeśli przemieszczany jest prawy sworzerf płu­
ga, to przesunięcie do przodu powoduje zmniejszenie, a do tyłu zwiększenie szerokości orki. Pozostałe korpusy płużne wyorują skiby
takiej szerokości, na jaką zostały konstrukcyjnie zaprojektowane.
Głębokość orki reguluje się przez zmianę położenia koła kopiują­
cego 11. Do tego celu służy wrzeciono 8. Zbliżenie koła do ramy
RYS. 3.8. Schemat pługa lemieszowego uniwersalnego z odchylnymi korpusami: 1 - sto­
jak tylny ramy pługa, 2 - rolka prowadząca, 3 - górne rami« słupicy pługa, 4 - rama,
5 - lina, 6 - jarzmo napinające lin«, 7 - stojak zawieszenia, 8 - łącznik górny,
9 - wrzeciono do regulacji głębokości orki, 10 - wrzeciono do regulacji szerokości
orki, 11 - śruba napinająca sprężyn« teleskopu, 12 - cięgło dolne, 13 - oś wykorbio­
na, 14 - sprężyna teleskopu, 15 - teleskop, 16 - koło kopiujące, 17 - korpus płużny,
18 - krój tarczowy
-
42
43
-
Obecnie w kraju produkowane są dwa typy pługów z odchylnymi kor
korzenie, a w przypadku napotkania przeszkody, której nie są w sta­
pusami: dwukorpuśny i trójkorpuśny. Obydwa mają podobną zasadę budo
nie przeciąć, przetaczają się nad nią. Pługi te mają więc duże za­
wy i zabezpieczenia korpusów płużnych. Schemat pługa dwukorpuśnego
stosowanie w leśnictwie. Ich poważną wadą jest stosunkowo duża masa,
przedstawiono na rysunku 3.8. Rama pługa składa się z dwóch części.
niezbędna do zapewnienia wymaganej głębokości orki. W gospodarstwach
W przedniej znajduje się stojak 7, elementy zawieszenia i regulacji
leśnych stosuje się przede wszystkim pługi talerzowe zawieszane, naj­
9, 10, 13 oraz specjalna tuleja teleskopu 15. W tylnej ramie 4 są
zamocowane wahliwie zespoły robocze: dwa korpusy płużne 17 i krój
częściej z dwoma, rzadziej z trzema, korpusami.
Pług talerzowy zawieszany (rys. 3.9) składa się z ramy 9, korpu­
18. Z przodu rama ta ma specjalny tłok wchodzący w tuleję 15, w któ
sów płużnych 1, dodatkowych odkładnic 2, koła kopiującego 3, koła
rej znajduje się sprężyna śrubowa 14. Napięcie tej sprężyny jest re
tylnego 4, elementów regulacyjnych 5 i 6 oraz obciążników 8. Sta­
gulowane śrubą 11. Tłok może się w tulei przesuwać, ale nie może
teczny ruch pługa zapewniają koła kopiujące i tylne, wyposażone
obracać. Na końcu ramy 4 znajduje się stojak 1, do którego zamocowa
w odpowiednie pierścienie oporowe, które równoważą działające na ta­
ne są dwie rolki kierunkowe 2. Przez te dwie rolki i trzecią, połą­
lerze siły prostopadłe do kierunku ruchu agregatu.
czoną ze stojakiem 7 za pośrednictwem regulowanego jarzma 6, prze­
prowadzono linę stalową, której końce zamocowano do górnych ramion
słupie 3. Długość tej liny jest ściśle określona i wynosi 2,8 m. Po
napięciu liny obydwie części ramy są ze sobą mocno złączone. Część
tylna może przesunąć się w kierunku A (rys. 3.8) tylko w przypadku
pojawienia się dostatecznie dużej siły np. napotkanej przeszkody,
działającej na korpus płużny. Powoduje to równoczesny obrót słupicy
w kierunku B, wyniesienie korpusu nad przeszkodę, a po jej przej­
ściu ponowne zagłębienie, gdyż następuje cofnięcie się pod działa­
niem sprężyny teleskopu tylnej części ramy i powrót korpusu płużnego do położenia roboczego.
W omawianej konstrukcji pługa krój w przypadku napotkania prze­
szkody ma także możliwość odchylenia do tyłu, dzięki wahliwemu po­
łączeniu z ramą; powrót do położenia roboczego następuje pod działa
niem sprężyny śrubowej, zamocowanej jednym końcem do ramy a drugim
do trzonka kroju.
Regulację ustawienia pługa z odchylnymi korpusami wykonuje się
w podobny sposób, jak omówionego wcześniej uniwersalnego pługa za­
wieszanego.
3.3.2. Pługi talerzowe
Pługi talerzowe są szczególnie przydatne w trudnych warunkach.
Używa się ich do orki gleb z bujnie rozwiniętą roślinnością, zadarnionych, kamienistych, zawierających dużą liczbę korzeni po usunię­
tych drzewach. Talerze łatwiej w porównaniu z lemieszem przecinają
RYS. 3.9. Schemat uniwersalne­
go pługa talerzowego: 1 - kor­
pus talerzowy, 2 - odkładnica,
3 - koło kopiujące z pierście­
niem oporowym (polowe), 4 - ko­
ło tylne (bruzdowe), 5 - wrze­
ciono do regulacji szerokości
orki, 6 - wrzeciono do regulacji
głębokości orki, 7 - stojak ra­
my, 8 - obciążniki, 9 - rama,
10 - sworzeń osi wykorbionej
(przesuwny), 11 - sworzeń stały
45
RYS. 3.10. Korpus uniwersalnego pługa ta­
lerzowego: 1 - słupicą dzielona, 2 - ta­
lerz, 3 - obsada talerza, A - nakrętka,
5 - pokrywa, 6 - łożysko, 7 - obudowa
łożysk, 8 - uszczelnienie, 9 - śruba
Poziomowanie pługa talerzowego oraz regulację głębokości i sze­
rokości orki przeprowadza się podobnie jak zawieszanego pługa lemie­
szowego.
3.4. BUDOWA I REGULACJE PŁUGÓW LEŚNYCH
3.4.1. Pługi lemieszowe
Budowa pługów leśnych jest zależna od warunków ich pracy i sta­
wianych im wymagań co do: sposobu uprawy, kształtu bruzdy, sposobu
ułożenia skib, stopnia spulchnienia dna bruzdy i rozdrobnienia skib.
Pługi przeznaczone do uprawy gleby na nie karczowanych powierzchniach
leśnych muszą posiadać elementy umożliwiające bezawaryjne przejście
pługa nad takimi przeszkodami, jak grube korzenie, pniaki, kamienie,
przy możliwie małym zwiększeniu siły uciągu.
W Polsce jest powszechnie stosowany pług LPz-75 (rys. 3.11).
Elementem łączącym poszczególne zespoły pługa jest grządziel 2.
Przed korpusem płużnym 6 znajduje się krój 5, osłonięty odbojnicą 4.
Za korpusem płużnym umieszczone są dwa walce 7, tak rozstawione,
by mogły przygniatać odkładane skiby.
Pług ten jest łączony z ciągnikiem za pośrednictwem dwu cięgieł
dolnych podnośnika 17 oraz dwu specjalnych cięgien: górnego 10 i dol­
Korpus płużny pługa talerzowego (rys. 3.10) składa się z dzielo­
nego 11. Cięgła dolne, założone na sworznie belki poprzecznej 3, po­
nej słupicy 1, talerza 2, obsady talerza 3. Przy dolnej części słu­
wodują przemieszczanie pługa w położeniu roboczym i pokonanie oporu
picy znajduje się tuleja 7, pozwalająca na ułożyskowanie obsady. Do
tego celu stosuje się łożyska stożkowe. Od strony talerza przestrzeń
gleby. Cięgno dolne 11, łącząc belkę poprzeczną z hakiem zaczepowym
łożyskowa jest uszczelniona pierścieniem 8, a od zewnętrznej pokrywą
5. Luz wzdłużny łożysk regulowany jest nakrętką 4.
ograniczenie najniższego położenia cięgieł dolnych, pozostawiając
Talerz ma względem gleby dwa kąty ustawienia: w płaszczyźnie
pionowej i poziomej. Stosownie do warunków orki można, w określo­
ciągnika, pozwala na ustawienie pługa w położeniu roboczym przez
im jednak możliwość uniesienia w przypadku napotkania przeszkody.
Cięgno górne 10, zastosowane zamiast łącznika górnego układu zawie­
szenia, umożliwia wygłębienie i utrzymanie pługa w położeniu tran­
nych granicach, zmieniać ustawienie talerza. W płaszczyźnie piono­
sportowy®- Jego długość musi być tak dobrana, by w położeniu robo­
wej jest to możliwe dzięki podzieleniu słupicy na dwie części. Zlu­
czym, przy ograniczonym przez cięgno 11, ruchu do dołu cięgieł dol­
zowanie śrub 9 (rys. 3.10) daje możliwość przesunięcia dolnej części
nych, umożliwiało ono kopiowanie powierzchni odkładanych skib przez
względem górnej i uzyskania nowego kąta ustawienia. Zmiana kąta usta­
walce*7 - nawet wtedy, gdy koła jezdne ciągnika znajdują się na wy­
wienia talerza w płaszczyźnie poziomej następuje przez przekręcenie
wyższeniu. W położeniu roboczym pługa cięgno 10 nią może być na­
całego korpusu. Płyta górnej części słupicy ma kilka dodatkowych
pięte. Cięgno 11 nie ogranicza obrotu pługa, można więc uważać, że
otworów, które wykorzystuje się do zamocowania słupicy do ramy przy
nowym jej ustawieniu.
w pozycji roboczej pług połączony jest z ciągnikiem dwupunktowo,
a w pozycji transportowej - trójpunktowo.
-
47
-
Zadaniem kroju jest przecięcie darni, gleby i zalegających w niej
korzeni na głębokość nieco większą niż głębokość bruzdy, w celu ułat­
wienia uformowania i odłożenia dwu skib. Ponadto krój chroni dziób
lemiesza przed zaczepieniem o przeszkodę oraz ułatwia łagodne przej­
ście przez nią korpusu płużnego.
Aby krój skutecznie spełniał te zadania powinien być tak usta­
wiony względem lemiesza, jak podano na rysunku 3.12. Jeśli w trakcie
pracy nastąpi zmiana położenia kroju lub jego naturalne zużycie, to
niezbędna jest regulacja. Wykonuje się ją przez przesunięcie widełek
kroju względem grządzieli.
RYS. 3.11. Schemat pługa leśnego LPz-75: 1 - stojak, 2 - grzgdziel, 3 - belka po­
przeczna, 4 - odbojnica, 5 - krój tarczowy, 6 - korpus płużny, 7 - walce ugniata­
jące, 8 - rama walców, 9 - nakrętka dwustronna, 10 - cięgno górne, 11 - cięgno
dolne, 12 - lemiesz, 13 - skrzydło odkładnicy, 14 - podrzynacz skib, 15 - słupi­
cą, 16 - zastrzał, 17 - cięgło dolne
Korpus płużny pługa leśnego 6 (rys. 3.11) składa się z podwójnego
lemiesza 12, dwu odkładnic 13, słupicy 15 i zastrzału 16. Niektóre
modele pługa LPz-75 mają korpusy wyposażone w podrzynacze skib 14.
Jak wynika z rysunku 3.11, korpus pługa LPz-75 jest korpusem dwu­
W pługu leśnym przeznaczonym do pracy na nie karczowanych po­
wierzchniach dużą rolę spełnia odbojnica 4. Jej zadaniem jest ochrona
stronnym - wyorując bruzdę formuje i odkłada dwie skiby, jak to
kroju przed uszkodzeniem, kiedy pojawiają się siły boczne zmusza­
przedstawiono na rysunku 3.1 b.
Na powierzchniach o dużym zadarnieniu i rozwiniętym runie pozos­
jące pług do zmiany przyjętego kierunku ruchu, oraz ułatwienie wsu­
tanie skib poza bruzdą wymaga dodatkowych działań, np. odcięcia
nięcia się pługa na przeszkodę wystającą nad powierzchnię gleby.
skib od pionowych ścian bruzdy i przygniecenia ich na nowym miej­
Konstrukcja odbojnicy powinna także ułatwiać przemieszczanie wystę­
scu. W tym celu pług wyposaża się w podrzynacze skib, mocowane na
pujących na powierzchni zrębu zanieczyszczeń pod krój tarczowy i za­
końcach lemiesza lub dolnej części odkładnicy oraz walce lub płyty
pobiegać gromadzeniu się ich przed odbojnicą, co mogłoby spowodować
ugniatające, umieszczone bezpośrednio za odkładnicami.
konieczność dodatkowego wygłębienia pługa z bruzdy.
48
W pługu LPz-75 walce ugniatające 7 w trakcie orki nie mogą
zmieniać położenia wzglądem korpusu płużnego. W celu umożliwienia
regulacji głębokości orki ramą walców 8 połączono więc z grządzielą wahliwie, a odpowiednie jej położenie robocze ustala się za po­
mocą nakrętki dwustronnej 9. Regulacja głębokości orki polega na
wypoziomowaniu grządzieli. Aby osiągnąć właściwy efekt, należy
równocześnie ze zmianą położenia walców zmienić długość cięgna 11.
Zastosowanie w pługu LPz-75 dwu elementów (cięgna 11 i walców 8)
do utrzymywania położenia roboczego korpusu powoduje bardzo dużą
zmienność głębokości orki. Według Szczechowicza wynosi ona 35-39%
(39). Jest to szczególnie istotne przy małych głębokościach orki,
bo prowadzi zbyt często do całkowitego wygłębiania pługa i przerw
w wyorywaniu bruzdy.
Bardziej korzystne rozwiązanie pod tym względem ma pług ASP-2
stosowany w NRD, którego schemat przedstawiono na rysunku 3.13.
Elementem ustalającym głębokość orki są koła kopiujące 5. Regulacja
ich ustawienia następuje za pomocą śruby 6. W pługu ASP-2 walce
ugniatające 2 mają podczas pracy możliwość swobodnego kopiowania
powierzchni dzięki wahliwemu połączeniu obsad 10 z dźwignią 11
i dźwigni 11 z grządzielą 3. Wejście walca na przeszkodę nie po­
woduje wygłębienia korpusu z bruzdy, jak to ma miejsce w przypad­
ku pługa LPz-75. Cechą charakterystyczną pługa ASP-2 jest także
wahliwe połączenie belki poprzecznej 2 z grządzielą 3, dające
możliwość obrotu grządzieli wraz z korpusem w płaszczyźnie pozio­
mej wokół osi 13. Działanie na korpus siły bocznej, np. napotka­
nej przeszkody, powoduje odpowiednie odchylenie korpusu, zmniej­
szając w ten sposób obciążenie układu zawieszenia i grządzieli
pługa.
bokości do 20 cm, jaka umożliwia posadzenie sadzonek na odłożonych
RYS. 3.13. Schemat pługa leśnego ASP-2; 1 - stojak, 2 - belka poprzeczna,
3 - grządziel, U - odbojnica, 5 - koła kopiujące, 6 - śruba regulacyjna, 7 - krój,
8 - korpus płużny, 9 - walce ugniatające, 10 - obsady walców, 11 - dźwignia,
12 - osie obrotu dźwigni, 13 - oś obrotu grządzieli
skibach, służą w Polsce, podobnej konstrukcji jak LPz-75, pługi
lemieszowe dwuodkładnicowe LPC-70.
mogą poruszać się tylko lekkie ciągniki o małych gabarytach, a za­
Omówione pługi wyorują bruzdę głębokości do 15 cm, szerokości
70 cm - pług LPz-75 i 74 cm - pług ASP-2. Do wyorania bruzdy głę­
Masa omówionych pługów wynosi; LPz-75 - 420 kg, ASP-2 - 580 kg
tem i opór ruchu tych pługów nie może być zbyt duży. Mniejsze zapo­
i LPC-70 - 520 kg. Wymagają one agregatowania z ciągnikami klasy
trzebowanie energii do orki pod okapem drzewostanu uzyskano przez
0,9 - w lekkich, a klasy 1,4 w ciężkich warunkach glebowych.
zmniejszenie szerokości bruzdy do 40 cm i masy pługa do 150 kg. Głę­
W ostatnich latach opracowano w Polsce nową konstrukcję pługa
leśnego L-95, do orki pod okapem drzewostanu. W tych warunkach
bokość wyorywanej tym pługiem bruzdy wynosi od 5 do 15 cm. Schemat
pługa L-95 przedstawiono na rysunku 3.14. Aby zapewnić właściwą
-
50
pracę pługa o tak małej masie wprowadzono: trójpunktowe zawiesze­
nie pługa podczas orki, wahliwe połączenie grządzieli 2 z ramą
przednią 1, zapewniające jej możliwość uchylania się w płaszczy­
źnie pionowej, oraz teleskop sprężynowy 6 łączący grządziel ze sto­
jakiem ramy przedniej 1. Teleskop, dociskając korpus do podłoża,
-
51
RYS. 3.15. Pług dwupoziomowy
L-18: 1 - rama, 2 - korpus
główny, 3 - korpus dodatkowy
(zapłużek), 4 - krój tarczowy,
5 - koło oporowe (bruzdowe),
6 - koło polowe, 7 - pokręt­
ło śruby regulacyjnej
utrzymuje go w zagłębieniu, w przypadku zaś natrafienia na przeszko
dę - pozwala korpusowi unieść się do góry, a po przejściu przez
przeszkodę - stosunkowo szybko ponownie się zagłębić.
RYS. 3.14. Schemat
ny, 4 - krój, 5 -
95: 1 - rama przednia, 2 - grządziel, 3 - korpus płuż, 6 - teleskop
Do orki pełnej głębokiej i bardzo głębokiej na powierzchniach
leśnych stosowane są pługi lemieszowe przyczepiane lub zawieszane,
jest krój tarczowy 4, zaś za nim - koło oporowe 5. Głębokość orki
z jednym lub dwoma korpusami płużnymi umieszczonymi na różnych głę­
głównego korpusu płużnego reguluje się przez zmianę wysokości usta­
bokościach, czyli pługi dwupoziomowe (6, 27). Orka tymi pługami wy­
wienia koła kopiującego polowego 6, zamocowanego wahliwie do przed­
maga uprzedniego usunięcia z powierzchni przeszkód, np. karczowania.
niej części ramy 1. Maksymalna głębokość orki tego korpusu wynosi
Na rysunku 3.15 przedstawiono schemat pługa dwupoziomowego L-18.
Pług ten ma także zastosowanie przy wyorywaniu rudawca. Główny kor­
60 cm. Zmianę głębokości orki zapłużka uzyskuje się przez pionowe
pus płużny 2 jest zamocowany w przedniej części ramy 1, dodatkowy 3
Maksymalna głębokość orki zapłużka wynosi 32 cm, a szerokość orki
- zwany zapłużkiem - na kortcu ramy. Przed zapłużkiem umieszczony
całego pługa - 57 cm. Elementami nastawianymi w pługu L-18 są także:
przesunięcie słupicy względem ramy za pomocą specjalnej śruby 7.
krój - zależnie od zadarnienia powierzchni i głębokości orki - oraz
-
53
-
tylne kolo oporowe - zależnie od głębokości orki. Masa pługa wynosi
650 kg; wymaga on siły uciągu około 20 kN.
Na wilgotnych, okresowo podmokłych gruntach do przygotowania
gleby pod uprawy stosuje się pługi wykonujące rowy odwadniające
i ewentualnie jednocześnie przygotowujące do odnowienia powierzch­
nie bezpośrednio przylegające do tych rowów. Taką formę przygotowa­
nia gleby przedstawiono na rysunku 3.1d, a schemat odpowiedniego
pługa LKN-600 (ZSRR) na rysunku 3.16. Jest on trójpunktowo zawie­
szany na ciągniku klasy 3-4. Wymaga uprzedniego usunięcia z powierz­
chni pniaków o średnicy powyżej 20 cm i większych kamieni. Ramę płu­
ga stanowią: stojak 1, grządziel 2 i belka poprzeczna 12. W korpusie
płużnym można wyróżnić: słupicę 9, lemiesz 5, dwie odkładnice 3,
płóz 7 zakończony piętką 8. Do słupicy zamocowana jest poprzeczka 16
która umożliwia wahliwe obsadzenie płyt bocznych 4 i przyłączenie
prowadnicy 14. Kąt rozwarcia płyt jest regulowany za pomocą rozpiera
czy 15, których jeden koniec połączony jest z uchwytem płyty 13,
drugi zaś z prowadnicą 14. Przed korpusem płużnym znajduje się krój
nożowy 11 ustawiony pod kątem 60°. U dołu jest on zamocowany do le­
miesza 5, natomiast u góry do wieszaka 10. Krój jest dwustronnie
zaostrzony, co umożliwia jego przekręcenie po stępieniu się jednej
krawędzi.
Krój nożowy rozdziela wyorywaną glebę na dwie skiby, noże skoś­
ne 6 odcinają skiby od zewnątrz, co ułatwia ich wyniesienie przez
odkładnice do góry i odsunięcie od krawędzi rowu na potrzebną odle­
głość przez płyty boczne 4.
Wymiary tworzonego rowu są następujące: głębokość od 30 do 70 cm
ży skośnych. Płyty boczne odsuwają skiby na odległość do 30 cm od
RYS. 3.16. Pług do wyorywania rowów odwadniających LKN-600: 1 - stojak,
2 - grządziel, 3 - odkładnica, 4 - płytka odgarniająca, 5 - lemiesz, 6 - nóż
ukośny, 7 - płóz, 8 - piątka, 9 - słupicą, 10 - wieszak kroju, 11 - krój nożowy,
12 - belka poprzeczna, 13 - uchwyt płyty, 14 - prowadnica, 15 - rozpieracz,
krawędzi rowu.
16 - poprzeczka
szerokość 30 cm na dnie i 150 cm na wysokości górnych krawędzi no­
Przygotowanie gleby w warunkach górskich wymaga szczególnej
ostrożności i odpowiednich maszyn. Uprawa prowadzona jest wzdłuż
Podstawowymi zespołami pługa są: rama z układem zawieszenia 1,
warstwie, a przy tym w taki sposób, by możliwie najskuteczniej za­
korpus roboczy 2 1 3 ,
pobiegać erozji gleby. Spośród różnych maszyn i narzędzi, jakie po­
koła kopiujące 7 z mechanizmem regulacji głębokości orki 6 i stoż­
jawiły się w ostatnich latach za granicą, najbardziej odpowiedni
w tych warunkach jest pług TKG-1-35 (ZSRR), którego schemat przed­
kowy walec oporowy 8.
Korpus roboczy służy do wyorania rowu o pochylonych ściankach
stawiono na rysunku 3.17. Może on pracować na zboczach o pochyleniu
bocznych i przemieszczenia wydobytej ziemi na niższą stronę stoku.
do 20°. Pług ten wyoruje rów o głębokości do 40 cm, szerokości: na
dnie 40 cm i u góry 804120 cm. Pochylenie ścian bocznych rowu wyno­
Część główna korpusu 2 zamocowana jest do słupicy 4, ta zaś do grzą-
si od 41 do 58*.__________________ _______________ ___________________
urządzenie do pionowania korpusu 10 i 11, dwa
dzieli 5. W przedniej części ramy jest umieszczony specjalny mecha-
t
55
-
Główna cześć korpusu, wyposażona w skrzydła 3, ma dwa położenia
robocze, co umożliwia wykonywanie orki, przez odwracanie skiby w dół
stoku także podczas powrotnego ruchu agregatu. Do przestawiania kor­
pusu i utrzymywania go w położeniu roboczym służy siłownik hydrau­
liczny 9. Połączenie skrzydeł 3 ciegłem 12 powoduje, że jednocześnie
z przestawianiem korpusu następuję złożenie skrzydła z wyższej stro­
ny stoku a rozłożenie z niższej.
Końcowym zespołem pługa jest pionowo ustawiony
stożkowy walec 8,
który podczas orki spełnia role płozu: przejmując siły od ścianki
bruzdy ugniata powierzchnie boczną od wyższej strony zbocza. Powodu­
je to, że rów jest znacznie trwalszy niż rowy wykonane za pomocą
innych pługów.
Do odnowienia lasu w warunkach górskich niekiedy wskazane jest
wykonanie tarasów szerokości 2-3 m. Do tego celu najczęściej stosu­
je sie spycharki wyposażone w lemiesz ustawiony pod kątem w pła­
szczyźnie pionowej i poziomej. Korzystniejsze ze względu na jakość
i wydajność pracy są spycharki mające lemiesz z dwoma sekcjami.
Przykład takiego rozwiązania przedstawiono na rysunku 3.18. Spychar­
ka TS-2,5 może być stosowana na zboczach o pochyleniu do 35° do wy­
konywania tarasów szerokości do 2,5 m. Lemiesz główny 3 zamocowany
jest na stałe do ramy spycharki 2 w taki sposób, aby kąt pochylenia
ostrza lemiesza w płaszczyźnie pionowej wynosił 5°, a w płaszczyźnie
poziomej, licząc od osi podłużnej pojazdu - 65°.
Lemiesz dodatkowy 4 jest zamocowany na własnej ramie 5, która
H
RYS. 3.17. Schemat pługa TKG-1-35 do wyorywania rowów przeciwerozyjnych na zboczach
[ij: 1 - rama z układem zawieszenia, 2 - korpus płużny, 3 - skrzydła odkładnic,
4 - słupicą, 5 - grządziel, 6 - śruba regulacji głębokości, 7 - koło kopiujęce,
8 - walec stożkowy, 9 - siłownik przestawiania korpusu, 10 - mechanizm pionowania
korpusu, 11 - siłownik mechanizmu pionowania, 12 - cięgło
jest wahliwie połączona z ramą spycharki 2. Pozwala to na zmianą
położenia lemiesza 4 wzglądem lemiesza głównego 3. Do opuszczania
i podnoszenia lemiesza 4 zastosowano siłownik hydrauliczny 6. Kąt
ustawienia lemiesza dodatkowego w płaszczyźnie pionowej jest taki
sam, jak głównego, w płaszczyźnie poziomej natomiast - mniejszy i
wynosi 60°. Lemiesz dodatkowy jest nieco wysuniąty w stosunku do
nizm umożliwiający pionowe nastawianie korpusu plużnego. Zastosowa­
lemiesza głównego, co ułatwia przesuwanie skrawanej ziemi. Przy
no w nim dwa koła zebate. Jedno - o uzębieniu wewnętrznym - jest
lemieszu dodatkowym znajdują sią: koło podporowe 7, boczny nóż 10
zabezpieczone przed obrotem względem ramy, ale może być przesuwane
podcinający skarpą pod kątem około 70° oraz płoza 11, której usta­
poosiowo siłownikiem hydraulicznym 11, drugie jest osadzone na stałe
na końcu grządzieli 5. Rozłączenie kół powoduje możliwość obrotu
wienie regulowane jest śrubą 12. Koło podporowe kopiujące powierz­
grządzieli, a wraz z nią słupicy i korpusu względem ramy i zajecie
opierając sią o boczną ścianką tarasu, uformowaną przez nóż 10,
pod wpływem własnego ciężaru położenia pionowego. Po tym samoczynnym
ugniata ją i ogranicza odkształcanie boczne ramy 5. Do lemiesza do­
ustawieniu następuję ponowne połączenie kół zębatych i unieruchomie­
nie grządzieli.
datkowego zamocowano od strony wewnątrznej dwa ząby 14, służące do
chnią ogranicza nadmierne zagłąbienie sią lemiesza. Płoza zaś,
-
57
3.4.2. Pługi talerzowe
Leśne pługi talerzowe do pełnej orki nie różnią się w zasadzie
pod względem budowy od pługów rolniczych. Mają tylko mocniejszą
konstrukcję, uwarunkowaną większą zmiennością oporów i występowa­
niem na uprawianej powierzchni takich przeszkód, jak kamienie, pnia­
ki, korzenie. Zetknięcie się talerza pługa rolniczego z przeszkodą
powoduje bardzo często jego uszkodzenie. Stąd też w warunkach leś­
nych, w których częstotliwość występowania przeszkód jest duża,
pługi talerzowe muszą mieć nie tylko grubsze talerze, ale także do­
datkowe mechanizmy lub elementy zabezpieczające.
W porównaniu z lemieszowymi pługi talerzowe znacznie łatwiej
pokonują przeszkody. Jeśli wymiary talerzy są właściwie dobrane do
warunków pracy, to przejście przez przeszkodę może wymagać mniejszej
siły uciągu niż przy pługu lemieszowym. Istotną wadą pługów tale­
rzowych stosowanych do przygotowania powierzchni pod uprawy leśne
jest niedostateczne odwracanie skib. Toteż gdy istnieje niebezpie­
czeństwo obsypywania się ziemi do bruzdy, stosuje się pługi talerzo­
we ze zwiększoną liczbą talerzy, przy czym część z nich służy tylko
do odsunięcia wyoranych skib od bruzdy.
Na rysunku 3.19 przedstawiono schemat pługa talerzowego dwukorpuśnego TE-2 (Węgry) do pełnej orki lub - przy ustawieniu talerzy
ku sobie - do naorywania wywyższenia na nie karczowanych powierzch­
niach leśnych. Każdy z korpusów 3 jest zamocowany do grządzieli 2,
wahliwie połączonej z ramą 1. Zapewnia to korpusom niezależne ru­
chy w płaszczyźnie pionowej i - w przypadku natrafienia na przeszko­
RYS. 3.18. Spycharka TS-2,5 do wykonywania tarasów (ZSRR): 1 - ciągnik, 2 - ranu
3 - lemiesz główny, A - lemiesz dodatkowy (nastawny), 3 - rama lemiesza dodatko­
wego, 6 - siłownik lemiesza dodatkowego, 7 - koło podporowe, 8 - dźwignia koła
podporowego, 10 - nóż boczny, 11 - płoza, 12 - śruba regulacji położenia płozy,
13 - siłownik podnoszenia ramy, 14 - ząb zrywający
dę - wygłębieniu z bruzdy ulega tylko ten korpus, na którego drodze
znalazła się przeszkoda, drugi zaś pozostaje w zagłębieniu. Każda
z grządzieli składa się z dwóch elementów. Korpus połączony jest
z końcówką 4, dla której przewidziano kilka położeń w płaszczyźnie
poziomej, co umożliwia zmianę kąta ustawienia talerza zależnie od
zrywania powierzchni podczas powrotnego ruchu spycharki. Mogą się
one zagłębić w grunt do 15 cm.
Cała spycharka unoszona jest siłownikiem hydraulicznym 13. Jej
masa wynosi 700 kg, wymaga ona agregatowania z ciągnikiem o sile
uciągu co najmniej 30 kN.
warunków pracy. W przypadku nieosiągania właściwej głębokości orki
na każdą z grządzieli nakłada się specjalne obciążniki (po 20 kg).
Duża średnica talerzy (100 cm) ułatwia pokonywanie dość wysokich
przeszkód. Masa pługa wynosi 600 kg, wymaga on siły uciągu 30 kN.
Naorywacz wałków L-82 (rys. 3.20) jest pługiem talerzowym prze­
znaczonym do naorywania wywyższeń na terenach okresowo podmokłych.
Wymaga on wstępnej uprawy gleby polegającej na pełnej orce całej
RYS. 3.20. Schemat pługa L-82 do naorywania wałków: 1 - rama, 2 - korpus,
3 - sprężyna, 4 - słupicą, 5 - dźwignia, 6 - odkładnica
ustępliwą przeszkodę zostaje on odchylony, a po jej minięciu, pod
działaniem sprężyn, powraca do położenia roboczego. Wstępne napięcie
sprężyn zapewnia utrzymanie korpusów w położeniu roboczym przy mak­
symalnych oporach gleby.
Naorywacz L-82 wykonuje wywyższenie wysokości 15 cm, szerokości
50 cm. Ma on talerze o średnicy 66 cm, ustawione pod kątem 42° do
osi podłużnej i 15° do pionu. Masa naorywacza wynosi 260 kg; wyma­
RYS. 3.19. Schemat pługa talerzowego TE-2 : 1 - rama z elementami zawieszeń
2 - grzędziel, 3 - talerz, 4 - końcówka grządzieli
powierzchni lub na pasach, a następnie spulchnieniu gleby glebogry­
zarką lub broną talerzową. Pług ten składa się z ramy 1, wahliwie
osadzonych w ramie dwu korpusów 2 i dwu sprężyn 3, utrzymujących
talerze w położeniu roboczym. Słupice 4 korpusów mają kształt korby.
Część górna (pionowa) jest ułożyskowana w ramie. Do części dolnej
(poziomej) jest natomiast zamocowany korpus 2. Na górną część słupi­
cy jest nałożona jednostronna dźwignia 5, do której ramienia przyłą­
czono sprężyny napinające 3. W przypadku natrafienia talerza na nie-
ga on siły uciągu około 9,0 kN.
Wielokorpuśnym talerzowym pługiem leśnym jest pług do konser­
wacji pasów przeciwpożarowych L-32. Może on być także wykorzystany
do pełnej orki na glebach lekkich i średnich. Pług ten składa się
z następujących zespołów (rys. 3.21): ramy nośnej 1, korpusów 2,
koła polowego 3, koła tylnego (bruzdowego) 4.
Trójkątna rama ma w przedniej części stojak 5, do którego za­
mocowano wrzeciono 6, służące do ustawiania pługa w płaszczyźnie
poziomej. Na tylnej belce ramy w odstępach 40 cm zawieszono pięć
zespołów roboczych. Każdy zespół składa się z korpusu talerzowego 2,
RYS. 3.22. Schemat pługa tale­
rzowego "Donaren" (Szwecja):
1 - rama, 2 - grzędziel,
3 - korpus, 4 - siłownik za­
wieszenia grzędzieli, 5 - si­
łownik ustawiania grz«dzieli,
6 - siłownik ustawiania kor­
pusu, 7 - zęby
słupicy 7 i teleskopu sprężynowego 8. Jedna część teleskopu jest za­
mocowana u dołu słupicy, druga - do ramy. W przypadku napotkania nie­
ustępliwej przeszkody tylko ten korpus unosi się do góry, który musi
przez nią przejść. Maksymalne wyniesienie talerza wynosi 21 cm.
Głębokość orki reguluje się pokrętłem 9, za pomocą którego zmie­
nia się położenie koła polowego 3. Zakres zmian wynosi 11 cm.
Na pług o pięciu korpusach ustawionych w tym samym kierunku
działają podczas orki duże siły boczne. Powinny je zrównoważyć re­
akcje gleby działające na koła: polowe i tylne. Aby osiągnąć pożą­
dany efekt niezbędna jest taka regulacja ustawienia zarówno całego
pługa, jak i koła tylnego 4, by działająca na pług wypadkowa oporów
gleby znajdowała się w podłużnej osi symetrii ciągnika. Maksymalna
głębokość orki pługiem L-82 wynosi 18 cm, a szerokość 200 cm. Masa
pługa jest równa 450 kg. Wymagana siła uciągu - 9f12 kN.
W krajach skandynawskich do przygotowania gleby w bardzo trud­
nych warunkach, na nie oczyszczonych zrębach stosuje się pługi tale­
rzowe jednocześnie uprzątające i spulchniające glebę (10). Są to
pługi dwukorpuśne, jednocześnie uprawiające dwa pasy gleby, agregatowane z ciągnikami zrywkowymi (rys. 3.22). Korpusy 3 umieszczone
są na niezależnie zawieszonych grządzielach 2, dociskanych do gleby
siłownikami hydraulicznymi 4. Rozstawienia i ustawienia korpusów
dokonuje się także za pomocą oddzielnych siłowników hydraulicznych
5 i 6. Każdy z talerzy uzbrojony jest w dwanaście zębów 7 ułatwiają­
cych odsuwanie zanieczyszczeń zrębowych i spulchnianie gleby. Odle­
głość między pasami spulchnianej gleby może być regulowana w zakre­
sie od 130 do 210 cm.
nia obciążników, umożliwiających uzyskanie wymaganej głębokości
bruzdy w różnych warunkach pracy. Pług ma masę 700 kg, wymaga siły
uciągu od 14 do 30 kN, zależnie od warunków terenowych i głębokości
wyorywanej bruzdy.
3.4.3. Pługi lemieszowo-talerzowe
Złożona konstrukcja pługów z korpusami roboczymi lemieszowymi
i talerzowymi powoduje, iż są one mało rozpowszechnione. Przykładem
leśnego pługa lemieszowo-talerzowego jest pług PLD-1,2. Służy on do
wyorywania bruzd i tworzenia w nich wywyższeń. Stosuje się go na
nie karczowanych powierzchniach z dużą liczbą pniaków, nawet powy­
żej 600 szt./ha (rys. 3.24).
Podstawowym zespołem pługa PLD-1,2 jest rama przednia 3, na
której zamocowany jest stojak 2, korpus lemieszowy 11 z krojem no­
żowym 12 i łapą spulchniającą 10 oraz dwa korpusy talerzowe przed­
nie 9, poszerzające wyorywaną bruzdę. Do ramy przedniej zamocowana
jest wahliwie za pośrednictwem podłużnie 16 rama tylna 15, którą
w położeniu roboczym utrzymuje sprężyna 5, połączona jednym końcem
z zaczepem ramy przedniej, drugim - ze stojakiem 17 ramy tylnej.
Osadzone w ramie tylnej korpusy talerzowe 8 są tak ustawione, aby
naorywały wywyższenie na środku bruzdy.
Słupice talerzy przednich i tylnych mają możliwość obrotu wokół
RYS. 3.23. Schemat pługa talerzowego PDN-1 (ZSRR): 1 - rama, 2
nie, 3 - korpusy tylne, 4 - łapa spulchniaj«ca, 5 - zderzak, 6 - korpusy przi
7 - śruby naciągowe, 8 - skrzynka obciążników, 9 - wahacz, 10 ■“ *pr«żyny,
oś wahacza
osi pionowej. W położeniu roboczym talerze utrzymywane są przez
uo wyorywania bruzd
_ ---- * jednoczesnego spulchniania środka bruz­
dy służy pług talerzowy PDN-1 (rys. 3.23). W konstrukcji tego płu­
nia talerza. Tylko przy zatknięciu się z nieustępliwą przeszkodą,
ga przewidziano także możliwość zamontowania siewnika i brony, co
pozwala jednocześnie na wysiew i przykrycie nasion. Pług ma tale­
rze przednie 2 i tylne 3 zamocowane parami z każdej strony na wa­
haczach 9, co znacznie ułatwia pokonywanie nierówności. Podwójny
układ talerzy ustawionych pod katem 35° w stosunku do osi pługa
pozwala wyorać bruzda szerokości około 100 cm, głębokości 20 cm.
Przed talerzami umieszczono łapę spulchniająca 4 , zamocowana wahliwie do ramy 1. Robocze położenie łapy ustala zderzak 5, a utrzyn
wana jest ona przez trzy sprężyny 6. Napięcie sprężyn jest regulo­
wane śrubami 7. Na ramie pługa przewidziano miejsce do umieszcza­
sprężyny 1 i 6. Ich napięcie jest regulowane śrubami 13 i musi być
takie, aby maksymalne opory gleby nie powodowały zmiany ustawie­
np. pniakiem, powinno nastąpić odchylenie i przejście przez nią
talerza bez uszkodzenia. Kąt ustawienia talerzy jest regulowany
śrubami 14. Przednie talerze mogą być ustawione w stosunku do kie­
runku ruchu pod kątem < 45°, tylne zaś - < 30°.
Wysokość wywyższenia w bruździe zależy od nacisku talerzy tyl­
nych na glebę. Docisk talerzy można zmienić za pomocą dodatkowych
obciążników (80t 100 kg) wkładanych do skrzynki 7 oraz przez regu­
lację napięcia sprężyny 5 za pomocą śruby naciągowej 4. Zwiększe­
nie siły naciągu sprężyny powoduje większy docisk talerzy tylnych,
ale równocześnie mniejszy nacisk talerzy przednich i zmniejszenie
głębokości wyorywanej bruzdy, choć przy odpowiednio większym wywyż-
64
-
gleby od calizny i formuje skiby. Przed korpusem umieszczono krój
nożowy 12 ustawiony pod kątem ostrym do powierzchni gleby, co ułatwia
pokonywanie przeszkód i zabezpiecza korpus przed uszkodzeniem. Krój
zagłębia sie w glebe do 25 cm - znacznie głebiej niż korpus (548 cm).
Umieszczone na jego końcu skrzydła tworzą łape 10 spulchniającą dno
bruzdy na głębokość do 25 cm. Masa pługa ze wszystkimi elementami
wynosi 850 kg. Pług ten wymaga siły uciągu do 30 kN, zależnie od
warunków pracy.
3.5.
SIŁY DZIAŁAJĄCE NA PŁUG I JEGO ELEMENTY ROBOCZE
3.5.1. Opór korpusu lemieszowego
Powierzchnia robocza korpusu pługa lemieszowego ma kształt kli­
na przestrzennego, którego ostrze ustawione jest wzglądem ścianki
bruzdy pod ostrym kątem 0Q (rys. 3.38). Takie ukształtowanie korpusu
powoduje nie tylko wynoszenie skiby w górą, ale jednocześnie jej od­
wracanie. Cząstkom gleby nadawane są przyspieszenia, powodujące do­
datkowe opory ruchu korpusu. Zasady wyznaczania sił działających na
klin prosty, przedstawione w rozdziale 2.3, nie uwzględniają więc
wszystkich oporów gleby, jakie ma do pokonania korpus płużny.
Trudności w wyodrębnieniu poszczególnych oporów składowych po­
wodują, że do określenia całkowitych oporów ruchu pługa stosuje się
powszechnie empiryczną zależność Goriaczkina, odnoszącą się do płu­
ga przyczepianego:
RYS. 3.24. Pług PLD-1,2 (ZSRR) [333; 1 - sprężyna talerza przedniego, 2 - stojak,
3 - rama przednia, 4 - śruba naciągowa, 5 - sprężyna docisku zespołu talerzy
tylnych, 6 - sprężyna talerza tylnego, 7 - skrzynka obciążników, 8 - talerze
tylne, 9 - talerze przednie, 10 - łapa spulchniająca, 11 - korpus lemieszowy
dwuodkładnicowy, 12 - krój, 13 - naciąg sprężyn, 14 - regulacja kąta ustawienia
talerzy, 15 - rama tylna, 16 - podłużnice, 17 - stojak ramy tylnej
szeniu w bruździe. Wysokość wywyższenia dochodzi do 12 cm. Głębokość
bruzdy przy zdjetej ramie tylnej może wynosić 25 cm, a przy naorywaniu wywyższenia - 10t 15 cm. Szerokość bruzdy może dochodzić do
120 cm.
Korpus lemieszowy dwuodkładnicowy 11 oddziela wierzchnia warstwę
L
x
j
♦ k -a-b ♦ e*a*b*v^
o
gdzie
Px - całkowity opór pługa w kN,
fj
G
- współczynnik oporu jałowego (fj • 0,340,5),
- ciężar pługa w
kN,
kQ - współczynnik oporu statycznego w kPa,
a
- głębokość orki
w m,
b
- szerokość orki
w m,
e
2 -4
- współczynnik oporu dynamicznego w kN*s *m ,
v
“ prędkość ruchu w m*s 1.
(3.1)
-
Współczynnik f^ uwzględnia tarcie w łożyskach i opory toczenia
kół pługa, tarcie płozu i innych elementów utrzymujących jego sta­
67
Kx * (ko *x«v2) «a*b * k-a*b
(3.2)
teczność. Uwarunkowana tym współczynnikiem składowa oporów pługa,
nazywana oporem jałowym, jest proporcjonalna do ciężaru pługa.
Opór samego korpusu określają dwa ostatnie człony równania 3.1.
Pierwszy z nich wynika z oporów odcinania skiby przez ostrze lemie­
sza, odkształcania i tarcia gleby o powierzchnie natarcia lemiesza
i odkładnicy, drugi człon - z przyspieszenia gleby na odkładnicy
gdzie
2
k - opór jednostkowy
korpusu,równykQ*e*v,
a - głębokość orki w
m,
b - szerokość orki w m.
w celu nadania jej prędkości umożliwiającej odrzucenie w bok i zmian
W przypadku orki napowierzchniachleśnych prędkość ruchu nie
siły tarcia na odkładnicy. Pierwszy człon nazywany jest oporem sta­
tycznym, drugi - dynamicznym.
przekracza 1 m •s 1. W tej sytuacji opór dynamiczny nie stanowi
Opór statyczny jest proporcjonalny do przekroju poprzecznego
skiby, opór dynamiczny zaś - do iloczynu przekroju poprzecznego
go pomijać.
Kształt korpusu płużnego powoduje, że oporowi Kx towarzyszą
skiby i kwadratu prędkości ruchu pługa. Współczynnik proporcjonal­
prostopadłe oddziaływania skiby: do ścianki pionowej bruzdy
ności kQ jest nazywany często jednostkowym oporem gleby. Jego war­
i do dna bruzdy K . Sumę tego oddziaływania można przedstawić
tość zależy głównie od zwięzłości gleby, zakres zmian podano w ta­
beli 3.1.
w postaci skrętnika, tj. siły wypadkowej K, pochylonej pod pewnym
nawet 10% oporu całkowitego - w obliczeniach przybliżonych można
kątem do kierunku ruchu i dna bruzdy przyłożonej w dowolnym
punkcie oraz momentu M (rys. 3.25). Jeśli wypadkową K przyłożymy
TABELA 3.1. Wartości oporu gleby (2)
Rodzaj gleby
Lekka
Średnia zwięzła
Jednostkowy opór gleby kQ
20-30
30-50
Zwięzła (ciężka)
50-70
Bardzo zwięzła
powyżej 70
[kPa]
Współczynnik oporu dynamicznego c zależy przede wszystkim od
kształtu odkładnicy, a zwłaszcza kąta ustawienia jej skrzydła. Im
większe odchylenie skrzydła, tym większa wartość współczynnika.
Wartość współczynnika e zależy także, choć w znacznie mniejszym
stopniu, od rodzaju gleby i prędkości ruchu. Dla kąta ustawienia
skrzydła 0g » 45450° współczynnik e * 2,544,0 kN*s2 » m”4 , mniej­
sze wartości dotyczą gleb lekkich, większe gleb ciężkich (2)•
RYS. 3.25. Siły i momenty działające od gleby na korpus płużny^lemieszowy:
a - schemat sił, b - schemat momentów
w środku oporu, to wartość momentu - wynikająca tylko z wichrowa-
Zmniejszenie kąta ustawienia skrzydła do 0 * 30° powoduje zmniejs
szenie współczynnika e o 40460%. Zwiększenie prędkości orki
tości sił - jest stosunkowo niewielka, w większości obliczerf pomi­
z 2,4 do 3,3 m*s 1 powoduje wzrost wartości c o około 20%.
lemiesza - licząc od dziobu oraz na wysokości równej około -j głę­
Całkowity opór samego korpusu Kx określa następująca zależ­
ność
jana. Środek oporu znajduje się najczęściej między j a y długości
bokości bruzdy - licząc od jej dna (18).
Składowe K i K zależą od oporu korpusu K , mianowicie
y
z
x
(3.3)
Kz *
Wartości kątów pochylenia wypadkowej K wahają się w granicach:
ak od 5 do 20°, Bk od 15 do 25° (2).
i - głębokość orki w m,
K +e*v2 - opór jednostkowy korpusu w kPa.
o Podobnie jak w przypadku korpusu lemieszowego, siła Kx jest
jedną z trzech składowych siły K działającej na korpus (rys. 3.26).
W pługach leśnych dwuodkładnicowych, przy założeniu jednorodnych
oporów gleby na całej szerokości wyorywanej bruzdy, środek oporu
bedzie znajdował sie na połączeniu lemieszy lub odkładnic. Składowe
RYS. 3.26. Siły działające od gleby na korpus
płużny talerzowy
Ky z obydwu lemieszy i odkładnic równoważą się, co powoduje, że wy­
padkowa K oddziaływania skib ma tylko składowe K
X
i K , których wzaz
jemny związek określa drugie z równań 3.3.
3.5.2. Opór korpusu talerzowego
Do obliczenia oporów pługa talerzowego wykorzystuje się ogólną
zależność 3.1, sformułowaną przez Goriaczkina dla pługów lemieszo­
wych. W tym przypadku do oporów jałowych należy zaliczyć nie tylko
opór toczenia koła polowego, ale i koła bruzdowego. Jeśli korpusy
talerzowe odkładają skiby w jednym kierunku,a koła podporowe mają
w celu zachowania stateczności kołnierze oporowe, to należy się
liczyć ze zwiększonymi wartościami oporów jałowych pługa. Dodatko­
wy opór wynikający z utrzymania stateczności można wyznaczyć okreś­
lając odkształcenia gleby spowodowane przez kołnierze oporowe.
Opór samych korpusów talerzowych pługów wieloskibowych określa
zależność 3.2. W przypadku wyorywania bruzdy pojedynczym talerzem,
przekrojem poprzecznym skiby jest odcinek koła. Wtedy jeśli pomi­
nąć niewielki wpływ kąta odchylenia talerza w płaszczyźnie piono­
W tym przypadku jednak składowa Kz ma na ogół niewielką wartość,
najczęściej skierowaną ku górze i w obliczeniach można ją pominąć.
Składowa Ky prawie nie zależy od głębokości orki. Powoduje to dość
znaczne zmiany kąta 8k , określającego położenie wypadkowej, naj­
wej, opór korpusu talerzowego będzie równy
częściej w granicach Bk * 15440°. Punkt przyłożenia wypadkowej K
«■•(k ♦e»v ) *r • (a-sina) «sine
Ł
O
<
(3.4)
kowej K można pominąć stosunkowo niewielką wartość działającego
gdzie
r
- promień talerza korpusu pługa w m,
0Q - kąt ustawienia talerza w stosunku do kierunku ruchu pługa
w rad,
a
zaleca się przyjmować na obwodzie talerza, w połowie szerokości
wyorywanej skiby. Przy takim usytuowaniu punktu przyłożenia wypad­
- kąt środkowy określający zagłębienia talerza w rad.
jeszcze na talerz momentu oporu gleby M.
-
70
-
-
3.5.3. Siły działające na leśny pług lemieszowy
71
-
Siła K jest sumą geometryczną dwóch składowych Kx i Kz , których
wartości określają równania 3.2 i 3.3. Do wyznaczenia wartości re­
Duże zróżnicowanie budowy pługów leśnych i sposobów ich łącze­
akcji R^, która jest sumą geometryczną składowych R lx i R^z można
nia z ciągnikiem powoduje wystąpienie odmiennych układów sił zapew­
wykorzystać zależności 2.33 i 2.34 (reakcje gleby oznaczono tam sym
niających zarówno wyoranie skib o założonych wymiarach, jak i poko­
bólem Q) . Aby określić wartości siły P (lub jej składowych Px i Pz)
nanie występujących w glebie przeszkód. Układ sił powinien powodo­
oraz reakcji R 3 niezbedne jest rozpatrzenie równowagi całego układu
wać stateczny ruch pługa, to znaczy zachowanie założonej głębokości
Rzutując siły na założone kierunki układu współrzędnych otrzy­
orki i trasy ruchu w przypadku niewielkiej zmiany oporów, a w przy­
padku napotkania nieustępliwej przeszkody - po wygłebieniu pługa
z bruzdy lub zejścia z trasy - samoczynny
mujemy:
na niewielkiej odległości
powrót korpusu na założoną uprzednio głębokość i trasę. Odpowiednie
Ex * Px ' R 1X " KX ' R 3 x “ 0
uwarunkowania statecznego ruchu pługów zostaną rozpatrzone przy za­
łożeniu jednorodności gleb i stałej prędkości orki.
H
Układ sił działających na pług ŁPz-75 przedstawiono na rysunku
3.27. Podczas wyorywania bruzdy pług ten obciążają:
(3.5)
* - pz - R1z + G + K* ' *3* ‘ °
Równanie momentów względem punktu O bedzie miało następującą
postać
iMo * R 1x*b 1 * R 1z-a 1 * Kx ‘b 2 ■ K z ’a 2
G a°
R3 x
3
(3.6)
+ R3z"a3
gdzie aQ , a^, a2 , a^, b^, b2 , b^ są współrzędnymi punktów przyłoże­
nia sił (rys. 3.27) .
Opór toczenia walców po odłożonych skibach zależy od wywiera­
nego nacisku, co można zapisać następująco:
R3x ■ £ 'R3z
(3*7»
gdzie f jest współczynnikiem oporów toczenia walców. W przypadku
toczenia sie metalowych walców, po świeżo wyoranych skibach war­
tość współczynnika f * 0,15x0,20.
Uwzględniając 3.7 z równania 3.6 można wyznaczyć reakcje R3z»
mianowicie
- siła oddziaływania elementów układu zawieszenia ciągnika P,
- ciężar pługa G,
- siła oddziaływania skib na korpus płużny K,
- reakcja gleby na krój R1,
- reakcja gleby na walce ugniatające R,.
■iz
G *a« “ Kv*b*> * K -a0 - R. ‘b- - R. *a.
2
x 2
* 2
li— !---- li— !
♦ r »b^
(3.8)
Z równań 3.5 można natomiast wyznaczyć składowe siły P, miano­
wicie
-
73
-
RYS. 3.29. Metoda wykreślna wyznaczania wartości sił P i R3 działających na pług
LPz-75 (v - 0,8 ms , a - 0,1 a)
6
7
8
9
10
11
12
chodziła przez punkt O.. Zakładamy, że punkt B znajduje sie w poło1
1
wie długości lemiesza i na wysokości j a od dna bruzdy.
13 * Icm]
RYS. 3.28. Wpływ głębokości orki na wartości sił działających na pług LPz-75
(przy założeniu; k - 60 kPa, e - 4 kN sm-4, q • 1650 kPa, w - 15Z, c l - 15*,
4> - 18\ £»• 0,2, 8 - 4,2 kN, a - 0,935 m, b - 0,125 a, a - 0,295 5, b. -•
0,325
m,Jay - 0,815
R
0,3 a,
15*) tn, b7 - (0,57 - *)
3 [B]f0a3 - 2,026 m, b,
3 - (0,37 - ¿a)[a],
W celu znalezienia sił P i R3 postępujemy następująco. Siłe K
i reakcje R1 przesuwamy wzdłuż linii ich działania do punktu prze­
cięcia E, gdzie tworzymy wypadkową W 1 . Te zaś i siłe G przemiesz­
czamy wzdłuż linii ich działania do punktu F, gdzie z kolei wyzna­
czamy wypadkową W2 . Aby układ sił działających na pług był zrówno­
Na rysunku 3.28 przedstawiono obliczone według wyprowadzonych
wzorów wartości sił, działających na poszczególne elementy pługa
LPz-75, w zależności od głębokości orki, przy prędkości ruchu
ważony, wypadkowa W2 musi być zrównoważona sumą geometrycznych sił
P i R3 - Linia działania R3 przechodzi przez punkt 03 i jest odchy­
lona od pionu o kąt a3 * arc tg f. Przecina sie ona z linią działa­
v = 0,8 m*s 1 na średniogliniastej glebie leśnej. Ze wzrostem głę­
nia wypadkowej W2 w punkcie H. Znajdując ten punkt, określamy linie
bokości orki dość intensywnie zwiększają sie wartości sił Kx i Px ,
w mniejszym stopniu wartości sił R1v., Ri,# K i P # natomiast
IX i IZ
z
zmniejszeniu ulegają wartości sił R3x
R3z*z
działania siły P, która przechodzi przez punkty 0 i H. Odmierzając
Wartości składowych sił P i R^ można znaleźć także metodą wykreślną. Na rysunku 3.29 wykorzystano ją do wyznaczenia wartości
sił P i R3 wzdłuż linii ich działania do punktów 0 i D. Jeśli za­
na prostej FH od punktu H wartość wypadkowej W2 metodą równoległoboku wyznaczamy wartości P i R3. Następnie przemieszczamy wartość
chodzi potrzeba, to można je rozłożyć na kierunki x i Z, np. Px i
Px , P2 , R3x i R3z w przypadku wyorywania bruzdy głębokości a » 0,1
pługiem LPz-75 z prędkością v ■ 0,8 m*s”1. Po wybraniu skali dla
Metoda wykreślna pozwala łatwo określić zakres statecznej pra­
odległości i sił przykładamy siły o znanych wartościach i kierun­
cy pługa LPz-75. Warunkiem jest, aby linia działania wypadkowej W2
kach: Rj, K i G, odpowiednio do punktów A, B i C. Reakcje R1 rysu­
przechodziła nad punktem O. Tylko wtedy wartość reakcji R3 > 0, co
ijemy pod kątem
z a. ■ arc tg -=4* , tak
oznacza,
aby linia jej działania
prze że korpus płużny pozostaje na założonej głębokości i nie
wymaga żadnej siły dociążającej.
75
Biorąc pod uwagę dużą zmienność oporów, zwłaszcza kroju, w prze
ciętnych warunkach nie wystarcza, by reakcja R3 była większa od ze­
ra, powinna ona mieć wartość dodatnią przy maksymalnych oporach gle
by. Szczegółowa analiza konstrukcji pługa LPz-7 5 wykazuje, że nie
spełnia on tego warunku w wielu przypadkach.
Metodę wykreślną wykorzystano do wyznaczenia składowych siły P
działającej od ciągnika na pług leśny ASP- 2 . Różni się on od pługa
-
G 1 - ciężar pługa (bez walców ugniatających skiby), przyłożony
w środku ciężkości C,
G^ - ciężar walców ugniatających skiby, przyłożony w środku
ciężkości
,
K - wypadkowa oddziaływania gleby na korpus płużny, przyłożona
LPz-75 tym, że ma z przodu koła kopiujące i wahliwie zawieszone wal
do punktu B,
R1 - wypadkowa oddziaływania gleby na krój tarczowy, przyłożo­
ce następujące
ugniatające siły:
skiby. Jak wynika z rysunku 3.30 na pług ten działa­
ją
na do punktu A,
R3 - wypadkowa oddziaływania skib na walce ugniatające, przyło­
żona do punktu D,
R4 “ wypadkowa oddziaływania gleby na koła kopiujące, przyło­
żona do punktu H.
Wartości sił K, R 1 i R3 oraz ich kierunki wyznaczamy z tych
samych zależności, jak w przypadku pługa LPz-75. Znając współczyn­
nik oporów toczenia kół kopiujących f po powierzchni gleby, można
wyznaczyć kierunek działania siły R4 :
■ arc tg f
W celu znalezienia wartości sił P1, P2 i R4 postępujemy nastę­
pująco. Siły K i R1 przemieszczamy wzdłuż linii ich działania do
punktu E, gdzie wyznaczamy wypadkową
. Z kolei przesuwając W 1
i G 1 do punktu F znajdujemy wypadkową W 2 . Tę zaś i siłę Pw , będącą
wypadkową sił R3 i G 3 przemieszczamy do punktu L, gdzie dają one
wypadkową W 3 .
Kierunki działania sił P 1 i P2 są określone położeniem cięgła dol­
nego i cięgna górnego układu zawieszenia. Dla danego ciągnika ich
kierunki są ściśle określone. Można wyznaczyć punkt przecięcia
tych kierunków. Jeśli będzie to punkt N, to linia działania siły
3.30. Wyznaczenie s i ł p i R . .
4 Zlał«j«cych na płUg ASP-2
« ASP-2 metod, vy|cre<ln,
P, będącej wypadkową sił P 1 i P2 , przechodzi przez ten punkt i z
kierunkiem działania wypadkowej W3 przecina się w punkcie M. Układ
sił działających na pług ASP-2 został sprowadzony do trzech sił:
Pj O,
- od cięgieł dolnych układu zawieszenia, przyłożona do
p u n k tu
P, W 3 i R4. W przypadku statecznej pracy pługa układ sił P, W 3
P2 O^,
- od cięgna górnego układu zawieszenia, przyłożona do
punktu
w tym przypadku jest to trójkąt MTS. Warunek ten pozwala wyznaczyć
i R4 powinien być w równowadze, a więc stanowić trójkąt zamknięty,
wartość siły R4 , równą odcinkowi TS i wartość siły P równą odcin­
kowi MT. Przesuwając siłę P wzdłuż linii jej działania do punktu N
możemy wyznaczyć wartości sił P1 i P2 układu zawieszenia.
-
77
76
Ponieważ łącznik górny układu zawieszenia pługa ASP-2 jest
cięgnem, które może przenosić tylko siły rozciągające, to ruch
pługa bedzie stateczny, jeśli siła P2 będzie miała zwrot do punktu
N, jak na rysunku 3.30. W przypadku, gdy z analizy wynikałby prze­
ciwny zwrot siły P2, to następowałoby wygłębianie pługa z bruzdy
i do uzyskania statecznego ruchu byłoby niezbędne takie dociążenie
pługa, aby cięgno górne znalazło się w stanie napięcia.
Można zauważyć, że w przypadku gdy łącznik górny układu zawie­
szenia pługa jest cięgnem, np. przy agregatowaniu pługów LPz-75
i ASP-2, wtedy zakres statecznej orki jest tym większy, im większa
jest masa własna pługa. Przy dużych głębokościach orki pługi za­
wieszane musiałyby mieć bardzo dużą masę. Stąd też przy agregato­
waniu pługów lemieszowych do głębokiej orki stosuje się łącznik
sztywny.
Na rysunku 3.31 przedstawiono zastosowanie metody graficznej
do wyznaczenia sił działających na pług LKN-600 (rys. 3.16) w przy­
padku występowania sztywnego łącznika górnego. Układ sił działają­
cych na pług stanowią:
P1 - siła od cięgieł dolnych, przyłożona do punktu O,
P2 “ siła od łącznika górnego, przyłożona do punktu 0 1,
G - ciężar pługa, przyłożony w środku ciężkości C,
K - wypadkowa oddziaływania gleby na korpus pługa, przyłożona
do punktu B,
R 1 - wypadkowa oddziaływania gleby na krój nożowy, przyłożona
do punktu A,
R2 ” wypadkowa oddziaływania gleby na płóz, przyłożona do
punktu D.
sposób, jak w poprzednich przypadkach. Natomiast do obliczenia si­
ły R1 można wykorzystać zależności 2.27 i 2.28 określające jej
składowe R-IX i R,_.
Iz
Wartości sił P1 i P2 oraz R2 wyznaczamy z warunków równowagi
układu. Należy zauważyć, że znane są linie ich działania. W przy­
padku sił P^ i P2 wynikają one z geometrii układu zawieszenia,zaś
linia działania siły R2 jest odchylona od pionu o kąt tarcia
zewnętrznego $.
Podobnie jak w poprzednich przypadkach znajdujemy wartość
i linię działania wypadkowej W2, będącej sumą sił działających na
RYS. 3 .31* Wyznaczenie
Wartości siły K i jej składowych Kx i Kz obliczamy w ten sam
-
krój
78
-
, korpus K i ciężaru G. Linie działania wypadkowej W 2 i siły
R2 przecinają się w punkcie H. Przez ten punkt przechodzi także
r
79
linia działania siły P. W przypadku jednostajnego statecznego ruchu
pługa wypadkowa W^, będąca sumą wszystkich sił działających na pług
od gleby i ciężaru, będzie zrównoważona przez siłę P, działającą
od układu zawieszenia ciągnika. Jeśli rozłożymy ją na znane kierun­
ki działania poszczególnych elementów układu zawieszenia, znajdzie­
my wartości sił P 1 i P2 .
Można zauważyć, że w tym przypadku łącznik górny nie może być
cięgnem, gdyż nie daje ono możliwości wystąpienia siły P2 o takim
zwrocie, jaki tutaj jest niezbędny. Do zagwarantowania statecznego
ruchu jest niezbędne, by siła R2 miała taki zwrot, jak na rysunku
3.31, to znaczy że musi istnieć siła reakcji gleby na płóz. Speł­
nione jest to wówczas, gdy kąt pochylenia wypadkowej W2 względem
poziomu jest większy niż siły P. Warunek ten pozwala ustalić naj­
mniejszą masę pługa, która zapewnia jego stateczną pracę.
RYS. 3.32. Metoda wykreslna wyznaczania sił działających na pług talerzowy L-82
3.5.4. Siły działające na leśny pług talerzowy
■
Pługi talerzowe są na ogół łączone z ciągnikiem za pośred­
nictwem tradycyjnego zawieszenia trójpunktowego, a więc dwóch cię­
gieł dolnych i sztywnego cięgła górnego. Układ sił działających
na pług i jego oddziaływanie na ciągnik zależą od budowy pługa,
głównie od usytuowania względem siebie korpusów płużnych oraz za­
stosowania i rozmieszczenia elementów podporowych.
Na rysunku 3.32 przedstawiono układ sił działających na leśny
pług talerzowy L-82 (rys. 3.20). Nie ma on żadnych dodatkowych
Kz oddziaływania skib w kierunku osi z. Mają one niewielką wartość
i w dalszych rozważaniach oraz na rysunku 3.32 zostały pominięte.
Opór każdego z talerzy określa zależność 3.4. Całkowity opór gleby
Kx działający na pług będzie więc dwukrotnie większy.
Wartości sił P 1, ? 2
R i ®oina wyznaczyć - podobnie jak w przy­
padku pługów lemieszowych - metodą analityczną lub wykreślną.
Stosując metodę analityczną układamy trzy równania równowagi,
korzystając z rysunku 3.32.
elementów podporowych stykających się z glebą poza talerzami kor­
pusów. W tym przypadku na pług działają następujące siły:
EX * P 1 - P2 -siny- Kx - 0
(3 .10 )
P1 i P2 - układu zawieszenia odpowiednio cięgieł dolnych i
łącznika górnego,
IZ * G - P2*cosy- R^ * 0
G - ciężar pługa,
- opór gleby (sumaryczny obydwu talerzy),
IMe « G -(a Q^a 1) - Kx *b2 -
* 0
R1 - reakcja pionowa gleby (na obydwa talerze).
Poza tym na talerze korpusów działają składowe siły Ky oddzia­
Trzecie z równań 3.10 pozwala nam wyznaczyć od razu R 1
ływania skib w kierunku osi y (prostopadłym do płaszczyzny - rys.
3.32), które przy symetrycznym rozmieszczeniu talerzy i założeniu
jednorodności gleby wzajemnie się równoważą. Występują też składowe
G* (a ♦a.) - K -b~
d
s
1
—
!
V
2__ —
a2
(3.1D
80
-
Natomiast z drugiego, uwzględniając 3.11 wyznaczamy P2
K *b? ♦ G* (a.-aj
P2 *
( a ^ a 2).co.r
<3-12»
Z pierwszego, po uwzględnieniu 3.12 można wyznaczyć siłę P1
V (a^ a2+b2#t9Y> ♦ G*(a9-a.)*tgy
P, * — -- 2— ^— — t -tz------ -— 3----o 2
(3.13)
Warunkiem statecznego ruchu pługa jest, aby istniała pionowa
reakcja gleby na talerze korpusu płużnego. A więc R1 musi mieć
wartość dodatnią. W przeciwnym wypadku nastąpi odpowiednie zmniej­
szenie głębokości orki.
Niewiadome R1, P 1 i P2 układu sił działających na pług L-82
można także wyznaczyć metodą wykreślną, w podobny sposób jak w
przypadku pługów lemieszowych. Zasady postępowania ilustruje rysu­
nek 3.32.
«2
Bardziej złożone układy sił występują w przypadku korpusów
rozmieszczonych asymetrycznie. Przykład taki przedstawiono na ry­
RYS. 3.33. Metoda wykreślną wyznaczania sił działających na pług talerzowy L-32
sunku 3.33, ilustrującym układ sił działających na pług L-32, któ­
rego schemat podano na rysunku 3.21. Podczas orki, zakładając sta­
teczny ruch pługa, działają na niego następujące siły:
oporów toczenia koła) wyznaczamy najpierw wartość siły R { , a następ­
nie P 1 i P 2 (układ sił w płaszczyźnie pionowej). Rzut poziomy sił
P1 = P' ♦ p" - od cięgieł dolnych układu zawieszenia ciągnika,
pozwala wyznaczyć wartości sił R^y i R2 • Kierunki tych sił są pro­
P2 - od łącznika górnego układu zawieszenia,
stopadłe do płaszczyzn odpowiednich kół. Należy zauważyć, że ruch
G
pługa będzie stateczny, jeśli linia działania wypadkowej W^ będzie
- ciężar pługa,
- oddziaływania gleby: sumaryczne
zgodna z linią działania siły P 2j{. W przypadku niezgodności linii
- reakcja gleby na koło
polowe w płaszczyźnie pionowej,
w kierunku prostopadłym do ruchu agregatu). Spełnienie tego wymogu
R1y - reakcja gleby na koło
polowe w płaszczyźnie poziomej,
w różnych warunkach pracy uzyskuje się przez regulację kąta y usta­
R2
bruzdowe w płaszczyźnie poziomej.
wienia koła bruzdowego względem kierunku orki.
K * K1 ♦ k 2 ♦
ich działania będzie następowało znoszenie pługa (przemieszczanie
i poszczególnych skib,
R'
- reakcja gleby na koło
W rozważaniach pominięto niewielkiej wartości siłę reakcji
gleby na koło bruzdowe w płaszczyźnie pionowej.
Wartości składowych Kx i Ky można wyznaczyć z zależności 3.2
i 3.3, natomiast wartości pozostałych sił można wyznaczyć stosu­
jąc znane już metody: analityczną lub graficzną. Na rysunku 3.33
przedstawiono metodę graficzną. Znając wartości sił Kx i G oraz
kierunek siły R' (a1 » arc tg f1, gdzie f1 - jest współczynnikiem
-
82
-
3.6. ANALIZA POKONYWANIA PRZESZKÓD PRZEZ PŁUG LEŚNY
-
83
-
Na rysunku 3.34 przedstawiono układ sił działających na pług
leśny przy centralnym natrafieniu odbojnicy na przeszkodą i zało­
Charakterystyczną cechą pracy pługów używanych do uprawy nie
żeniu, iż ruch ciągnika odbywa sią z jednostajną prędkością w te­
karczowanych powierzchni leśnych jest konieczność pokonywania prze­
renie poziomym. W celu uproszczenia rozważać pominięto siły dzia­
szkód wystających nad powierzchnią gruntu. Przejściu pługa nad ta­
ką przeszkodą towarzyszy opór, na ogół znacznie większy od oporu
łające ze strony gleby na krój i korpus płużny.
Przy różnych sposobach pokonywania przeszkody mogą działać
wyorywanych skib. Stąd też bardzo duże znaczenie mają elementy
na pług (przykładowo LPz-75) następujące siły:
pługa ułatwiające pokonywanie przeszkód. Powinny one być tak
ukształtowane i rozmieszczone, aby siła uciągu niezbędna do poko­
nania przeszkody była jak najmniejsza.
W większości pługów leśnych głównym elementem ułatwiającym po­
P
X
i P
z
- od układu zawieszenia ciągnika,
Rq - reakcja przeszkody na odbojnicą,
R^ - reakcja gleby na walce ugniatające,
konanie przeszkód jest odbojnica. Od jej charakterystycznych para­
G - ciężar pługa
oraz siły i moment bezwładności, wynikające z niejednostajnego
metrów: kąta pochylenia piersi - 6 oraz współrzędnych - a4 i b^
ruchu pługa (przy jednostajnym - z założenia - ruchu ciągnika).
(rys. 3.34) zależy nie tylko wartość oporu, ale także kinematyka
wynoszenia i przejścia pługa nad przeszkodą.
Siła Rq jest sumą składowych: normalnej do piersi odbojnicy
N i stycznej T. Jest ona odchylona od normalnej N o kąt Y * arc tgu
gdzie u jest współczynnikiem tarcia piersi odbojnicy po przeszko­
dzie. W przypadku, gdy przeszkodą jest pniak, wartość y można przyj­
mować od 0,2 do 0,3.
Siła R3 jest odchylona od pionu o kąt a * arc tg f, gdzie f
jest oporem toczenia walców po świeżo odłożonych skibach (f * 0,05f
♦0 ,10 ) .
Z dotychczasowych analiz (42) wynika, że pług leśny po zetknię­
ciu sią odbojnicy z przeszkodą może rozpocząć jej pokonywanie kilko­
ma sposobami.
Pierwszy sposób polega na nieprzerwanym przesuwaniu sią odboj­
nicy po przeszkodzie przy styku walców ugniatających z odłożonymi
przez korpus skibami. Po zetknięciu sią z przeszkodą następuję
uniesienie przodu pługa. Schemat kinematyczny i układ sił dla te­
RYS. 3.34. Schemat sił działających na pług LPz-75 podczas pokonywania przeszkody
go przypadku przedstawiono na rysunku 3.35. Należy zauważyć, że
układ zawieszenia oddziałuje na pług tylko składową poziomą, a
Typowymi przeszkodami na nie karczowanej powierzchni leśnej są
wiąc P^. Wynika to z faktu, że ciągła dolne układu zawieszenia
wystające z ziemi pniaki, pozostałe po wycięciu drzew. Wyniesienie
pługa mogą mieć ograniczony ruch tylko ku dołowi, do góry mogą
pługa na pniak następuję tylko w tym przypadku, gdy odbojnica na­
trafi na niego centralnie. W innym przypadku ukształtowanie odboj­
przemieszczać sią praktycznie bez oporów.
Drugi sposób pokonywania przeszkody polega na tym, że w chwili
nicy powinno powodować boczne przemieszczenie pługa i ominiecie
zetkniącia sią odbojnicy z przeszkodą następuję zatrzymanie postę­
przeszkody przez korpus płużny. Rozważania zawarte w tym rozdziale
powego ruchu odbojnicy, a oddziaływanie ciągnika powoduje jej obrót
bądą dotyczyły tylko centralnego uderzenia odbojnicy, gdyż właśnie
wraz z pługiem wokół punktu B - a wiąc uniesienie tyłu pługa (rys.
ten przypadek decyduje o doborze wielkości ciągnika tworzącego z
pługiem agregat maszynowy.
3.36). Obrót pługa trwa do chwili, aż powstaną warunki do poślizgu
84
85
pługa względem ich punktu styku, ale punkt A zawieszenia pługa nie
ma możliwości przemieszczenia się ku dołowi. Aby był możliwy ruch
ciągnika, musi nastąpić obrót pługa wokół punktu A przy jednoczes­
nym poślizgu odbojnicy po pniaku. W tym przypadku układ zawieszenia
oddziałuje na pług obydwoma składowymi PX i Pz .
Można jeszcze wyróżnić czwarty sposób wsunięcia się pługa na
przeszkodę, kiedy pojawia się taki układ sił, że pług przemieszcza
się ruchem prostoliniowym w kierunku określonym przez kąt pochyle­
nia piersi odbojnicy. Układ zawieszenia oddziałuje na pług siłą Px ,
zaś reakcja gleby na walce R^ * 0.
Z punktu widzenia jakości orki najkorzystniejszy jest pierwszy
sposób przejścia pługa nad przeszkodą, gdyż daje najkrótszy odcinek
nie wyoranej bruzdy. Przygotowanie gleby do odnowienia lasu wymaga
wtedy mniej pracochłonnych poprawek ręcznych. Także z punktu widze­
obrót wokół punktu
działa-*4cych 03 Płu8 LPz-75 pokonujący przeszkód
nia obciążenia elementów pługa najkorzystniejszy jest pierwszy spo­
przez
sób. Przy obrocie pługa wokół punktu styku odbojnicy z przeszkodą
lub punktu zawieszenia następuje wysokie uniesienie korpusu płużnego, a następnie opadnięcie (najczęściej na pniak), co powoduje
znaczne obciążenia udarowe, w niektórych sytuacjach prowadzące do
zniszczenia elementów pługa, np. grządzieli lub słupicy.
Wystąpienie określonego sposobu pokonywania przeszkody uwarunko­
wane jest układem sił powstających w chwili zetknięcia się odbojnicy
z przeszkodą. Rozwiązanie konstrukcyjne pługa LPz-75 sprzyja wystą­
pieniu układu sił powodującego ruch pługa drugim sposobem. Za po­
mocą odpowiednich zmian konstrukcyjnych pługa LPz-75 można doprowa­
dzić do układu sił powodującego pokonywanie przeszkody bardziej
przeszkodą przez
odbojnicy po pniaku. W tym przypadku także można przyjąć, że układ
pożądanym sposobem (pierwszym).
Rozważmy zatem warunki odpowiadające obydwu sposobom przecho­
dzenia pługa nad przeszkodą. Przyjmijmy, że do chwili zetknięcia
zawieszenia oddziałuje tylko siłą Px,a wartość siły R3 ■ 0, gdyż
się odbojnicy z przeszkodą pług znajdował się w ruchu postępowym,
następuje oderwanie walców od podłoża. Ten sposób przejścia przez
natomiast po uderzeniu - w ruchu złożonym płaskim.
przeszkodę jest możliwy, jeśli punkt styku odbojnicy z przeszkodą B
Przy pierwszym sposobie wchodzenia na przeszkodę po fazie ude­
(rys. 3.34) znajduje się przed punktem A (ujemna wartość a4) lub
rzenia (zakładamy, że uderzenie jest całkowicie plastyczne) środek
gdy punkt A nie ma ograniczonej możliwości przemieszczania się ku
dołowi.
chwilowy obrotu znajduje się na przecięciu prostopadłych do znanych
Trzeci sposób pokonywania przeszkody występuje w sytuacji, gdy
układ sił po zetknięciu się odbojnicy z przeszkodą wymusza obrót
kierunków prędkości punktów związanych z pługiem B i D (rys. 3.35).
Prędkość punktu B jest w każdej chwili styczna do przeszkody, a
więc jest pochylona względem poziomu pod kątem 0 ♦ 4> , gdzie <t> jest
kątem, o jaki obrócił się pług po zetknięciu się z przeszkodą, na-
-
86
-
-
87
tomiast prędkość punktu D -osi walców toczących się po odłożonych
skibach - jest równoległa do gleby i zzałożenia pozioma.
Prędkość kątową pługa
♦ " 'Ht (r^~) * " 7
\ r OH!
$znajdujemy ze związku
r 2H d t
~3---- S
r ^ . 8 i n 3 <B**> [irDE'sin<8-Yi'
DE
1 ’
(3.18)
I
v
4> « —
OH
(3.14)
Znajdując $
gdzie
v
£l+cos2 (B+$)J ♦rA D *cos (y^4,♦) *sin3 (6+4)-2
i i*
»cos (B+4)
można wyznaczyć przyspieszenia środka cię­
żkości pługa
- prędkość ruchu ciągnika (v * const),
- promień określający odległość prędkości v od środka chwilo­
wego obrotu O.
Promień r_H zależy od wymiarów geometrycznych pługa, wysokości
sc
ł 2-xc
-2
ł-c . ♦•xc ♦ ♦ -xc
(3.19)
przeszkody (położenia punktu B) i kąta obrotu $, mianowicie
r0H
sin
gdzie x i z są współrzędnymi środka ciężkości C względem środka
c
c
chwilowego obrotu O. Z zależności geometrycznych wynika, że
[rDE*sln(8-Y1)*co8(8^)-rDA.«in (y,**)-
• sin2 (B+*)h.l
♦ >- h
j
(3.15)
xc * rC D -cos(Y2 **)
(3.20)
zc * rO H ł rAD*8ln<Y1 ^ ) • rCD-sin<y2*<»
gdzie
rDE “ diu9°ść odcinka DE,
r ^ - długość odcinka AD,
h1
- różnica między wysokością osiwalców
przeszkody
gdzie
rCD - długość odcinka CD,
y 2 ~ kAt pochylenia linii CD względem poziomu w chwili t * 0, z ry­
pługa i wysokością
sunku 3.34 wyznaczamy
h 1 * rw * a “ h
(3.16)
r^ - promień walców,
a
h
- wysokość skib (przyjmujemy
- wysokość przeszkody,
równągłębokości orki),
Y0 * arc tg b3~bo
2
a3_ao
(3.21)
Równania dynamiczne ruchu dla pierwszego sposobu pokonywania
przeszkody mają następującą postać
- kąt pochylenia względem poziomu prostej AD w chwili
t * 0, z rysunku 3.34 wynika, że
m«x C » PX - RO •Bin(8+Y+4) ” Rusina
*3
b3
y1 « arc tg —
(3.17)
Różniczkując wyrażenie 3.14 znajdujemy przyspieszenie kątowe
pługa, mianowicie
m*zc * - m«g ♦ RQ *cos(B+Y+4) ♦ Rc *cosa
ID*0 * - m*g'rCD«cos (y24^) ” px ,*'AD *sin (Yj+4) ♦
♦ Rq -[l b *c o s (B+Y*$) - h 1 «sin (B♦▼ ♦^)]
(3.22)
-
89
-
Układ sił i schemat obliczeniowy dla drugiego sposobu pokonywa­
gdzie
m - masa pługa,
nia przeszkody przedstawiono na rysunku 3.36. W tym przypadku po
ID - moment bezwładności pługa wzglądem punktu D,
uderzeniu odbojnicy w przeszkodą - jeśli punkt A ma zachować stałą
g
prędkość poziomą - prędkość kątowa pługa obracającego sią wokół
- przyspieszenie ziemskie,
punktu B jest równa
10 - rzut odcinka BD na kierunek poziomy
sin(6-y.)
*B * rDE * sin ($♦♦)
(3.29)
h 1*ctg(8-*$)
Z układu równać 3.22 wyznaczamy zależność określającą wartość
siły Px
Px . m-g-(Fg1+Fd1)
* * r
(3.23)
.sln(4o-*i
gdzie
v
- prędkość ruchu ciągnika (v * const),
r ^ - długość odcinka AB,
nu
- kąt pochylenia prostej AB wzglądem poziomu w chwili t * 0.
(3.24)
Różniczkując równanie 3.29 wzglądem czasu znajdujemy przyspie­
szenie kątowe $ pługa
gdzie
rC D *cos(Y2*<>) ♦
FS1 " T
—
—
k ‘ rAD‘sin(V
5 *~
= - i 2-ctg($o*<>)
(3.30)
(3.25)
Równanie ruchu obrotowego dla drugiego sposobu pokonywania prze­
A1
1 *5 ♦ (x„
c ♦ z^-f)*k
c
“ k - r^-sin4 y <|++) •g
Fd1
szkody ma następującą postać
(3.26)
XB # * * V
k *
A
1B- h 1•tg(8+f ♦♦)
tg(B+Y+t) - f
-—
m
(3.27)
(3.28)
rAB-8in(V
0) “ m*g*rBC*cos(Y3«-4>)
(3.31)
gdzie
rBC * długość odcinka BC,
IB - moment bezwładności pługa wzglądem punktu B,
Y3
- kąt pochylenia wzglądem poziomu prostej BC w chwili t « O,
z rysunku 3.34 wynika, że
Podstawiając do powyższych zależności kolejne wartości na 4 > 0
można obliczyć wartość siły Px . Przyjąta metoda analizy ruchu pługa
nie uwzglądnia fazy jego uderzenia w przeszkodą i związanych z tym
zmian ruchu. Ponieważ jednak na nie karczowanych powierzchniach
prędkość orki na ogół nie przekracza 1 m*s 1, to uzyskany opis ru­
chu pługa można uznać za dostatecznie dokładny.
Wprowadzone do równania 3.24 współczynniki Fg1 i
b*~brt
* arc tg-— —
1
o 4
(3.32)
Z równania 3.31 znajdujemy zależność określającą wartość siły
P__, którą można zapisać w następującej postaci
określone
zależnościami odpowiednio 3.25 i 3.26 można uważać za opory jednost­
kowe ruchu pługa podczas pokonywania przeszkody, odniesione do cię­
żaru pługa. Pierwszy jest oporem statycznym (dla v « 0), drugi dynamicznym (uwzględniającym wpływ prędkości orki).
Px * m *g•(Fg2 ♦ Fd2)
(3.33)
-
90
91
gdzie
RYS. 3.37. Zależność oporów jednostko­
wych pługa LPz-75 od kąta pochylenia
piersi odbojnicy 8 i prędkości ruchu
v przy pokonywaniu przeszkody o wyso­
kości h - 0,15 m
rRr -cos (Yv*ł)
F S2 * rA B . s i n ( V * ,
(3 -3 4 »
2- ctg(♦ ♦♦)
Fd2 “ “ r ^ - g - s i n ^ * * )
(3.35)
IB
X0
z - -2m
(3.36)
Podobnie jak w poprzednim przypadku współczynniki Fs2 i Fd2
wyrażają opory jednostkowe przy pokonywaniu przeszkody, odniesione
do ciężaru pługa.
Sposób pokonywania przeszkody uwarunkowany jest wartością siły
Px - Wynoszenie pługa nad przeszkodę będzie następowało tym sposobem,
sobem, jeśli będzie miał odbojnicę o kącie pochylenia piersi nie
dla którego wartość siły Px jest mniejsza. Uwzględniając zależności
przekraczającym 52°, a prędkość orki nie będzie przekraczała 0,5
3.24 i 3.33 warunek ten można zapisać następująco
m-s“1. Przy prędkości orki 1,0 m-s” 1, nawet przy kącie pochylenia
piersi odbojnicy 40°, pług będzie pokonywał przeszkodę drugim spo­
n».g.(Fsl ♦ Fd1) - przy unoszeniu przodu pługa
sobem .
W produkowanym modelu pługa LPz-75 kąt pochylenia piersi wyno­
[m.g.(Fs2 ♦ F{j2 ) “ przy unoszeniu tyłu pługa
si 70°. Pług ten może pokonywać przeszkodę tylko drugim sposobem,
Px -
a więc bardzo niekorzystnie, nawet przy prędkości orki bliskiej
Na rysunku 3.37 przedstawiono zależność oporów jednostkowych
się do początkowej fazy ruchu po przeszkodzie (ó«0). W miarę zwięk­
F 1 * FS1 + Fd1
(3.37)
F2 *
od
Fs2
zeru.
Podane na rysunku 3.37 wartości jednostkowych oporów odnoszą
szania ó wartości oporów F 1 i F2 zwiększają się. Wzrasta zwłaszcza
opór jednostkowy przy pierwszym sposobie pokonywania przeszkody.
+ Fd2
W tym przypadku istnieje możliwość ograniczenia tego oporu przez
kąta pochylenia piersi odbojnicy 8 i prędkości orki dla pługa
LPz-75 w pierwszej chwili po zderzeniu się z przeszkodą, to jest
wprowadzenie zmiennego kąta pochylenia piersi odbojnicy - mniejsze­
go u dołu, większego u góry. W ten sposób można zachować stały kąt
natarcia piersi odbojnicy
const) przy przesuwaniu się pługa
dla $ * 0. Parametry pługa przyjęte do obliczeń wynoszą: m * 420 kg,
Ic * 135 kg-m2, aQ ■ 0,935 m, bQ * 0,125 m, a^ * 2,03 m, b3 * 0,225 m,
po przeszkodzie.
Trzeci sposób pokonywania przeszkody wymaga większej siły Px
r^ * 0,2 m, położenie najniższego punktu piersi odbojnicy: a4o ■
niż dwa pierwsze. Konstrukcja pługa powinna więc wykluczać taki
■ 0,015 m, b4o * 0,495 m.
Punkty przecięcia A i B określają graniczne wartości kątów po­
chylenia piersi odbojnicy przy prędkości orki odpowiednio v « 0 i
v ■' 0,5 m-s”1. Pług LPz-75 może pokonywać przeszkodę pierwszym spo-
\
przypadek ruchu przy napotkaniu przeszkody.
Czwarty sposób występuje tylko w przypadkach granicznych,
określonych punktami przecięcia się oporów F 1 i F2 .
-
92
-
3.7. PROJEKTOWANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW PŁUGÓW LEŚNYCH
3.7.1. Korpusy lemieszowe
Powierzchnie roboczą pługa lemieszowego tworzą: lemiesz i odkładnica. Kształt tej powierzchni ma decydujący wpływ na jakość
orki, w pracach leśnych - głównie na właściwe ułożenie skiby.
Dolną cześć płaszczyzny tworzy lemiesz, najczęściej kształtu
trapezowego. W korpusach jednoodkładnicowych ma on pogrubiony, a
często i wydłużony dziób (rys. 3.39). Lemiesz odcina skibę od ca­
lizny i wznosi ją na odkładnice. Jego ustawienie charakteryzują
trzy kąty (rys. 3.38).
RYS. 3.38. Klin przestrzenny utworzony
przez lemiesz pługa
RYS. 3.39. Lemiesze pługów jednoodkładnicowych: trapezowy (a), z wydłużonym
dziobem (b) oraz dwuodkładnicowych (c)
tg y * —
T
OD
Wynika z nich następująca zależność miedzy kątami a, y i 0Q
a
- kąt wzniosu piersi,
Y
- kąt skrawania (pochylenia powierzchni roboczej),
tga * tgY • sin0o
(3.38)
0Q - kąt ustawienia ostrza.
Wartości poszczególnych kątów zależą od typu odkładnicy. Zakre­
Na rysunku 3.38 płaszczyzna robocza jest określona punktami
ABC, ściana pionowa bruzdy - OBC, a dno bruzdy - OAC. Zależności
geometryczne dają
sy stosowane w praktyce zestawiono w tabeli 3.2.
Wymiary lemiesza (rys. 3.39) zależą od szerokości roboczej i
zawierają sie w granicach: s^ * 120+170 mm, s2 * 100+140 mm,
g 1 - 8+12 mm, g2 * 12+24 mm. Większa grubość części przydziobowej po­
zwala na pociąganie w miarę zużywania sie i w ten sposób przedłużenie
okresu użytkowania lemiesza. W korpusach dwuodkładnicowych lemiesze
8in0o
■f
są najczęściej połączone ze sobą przez spawanie piersiami, co wyklu­
cza możliwość pociągania - wtedy grubość lemieszy jest jednakowa
na całej długości.
-
Typy odkładnie
-
94
Wartości kątów
a
[stopnie]
Y
12-15
20-25
95
-
0o
Śrubowe, półśrubowe i cylin­
droidalne do orki łąk oraz
do szybkiej orki
30-35
RYS. 3.40. Odkładnice pługów lemieszowych: cylindryczna (a), cylindroidalna (b),
półśrubowa (c) i śrubowa (d)
Półśrubowe i cylindroidalne
pługów ciągnikowych do nor­
malnej orki
Cylindroidalne i cylin­
dryczne
14-18
Odkładnice śrubowe (rys. 3.40d) mają warstwice przecinające
22-28
35-45
najczęściej 18
15-20
40
22-30
40-48
45
długość - L, mierzone jak na rysunku 3.41. Stosunek — nazywany
najczęściej 18
jest stromością odkładnicy. W zależności od wartości tego stosun­
Półśrubowe i cylindroidalne
do orki bruzd (pługi leśne)
się w jednym punkcie lub prawie w jednym punkcie na skrzydle odkład­
nicy i będące zawsze liniami zakrzywionymi.
Charakterystycznymi parametrami odkładnicy są: wysokość H i
17-20
28-35
28-34
ku wyróżnia się odkładnice: strome * 0,8*1,0 i leżące
Ostrze lemiesza jest zaostrzone, najczęściej jednostronnie od
góry, pod kątem 12*15®. Tylko w pługach leśnych ostrze jest dodat­
kowo wzmocnione przez zaostrzenie także od dołu - najczęściej jest
■ * 0,7*0,8, normalne - -jj* s
1,0*1,3 (rzadziej 1,4).
RYS. 3.41. Wymiary określające strcmość
odkładnicy
to zaostrzenie symetryczne, wynoszące z każdej strony po 12*15°.
Lemiesze wykonane są ze stali wegIowo-manganowej. Ostrze na
szerokości 30*40 mm jest utwardzane do twardości 500*700 HB.
Zadaniem odkładnicy jest wyniesienie skiby, przemieszczenie jej
w bok i odwrócenie. Do wypełnienia tych zadań niezbędne jest odpo­
wiednie ukształtowanie odkładnicy.
Kształt odkładnicy charakteryzują przekroje ortogonalne, czyli
Odkładnice strome są przeważnie cylindryczne, rzadziej - cylindro­
idalne, odkładnice normalne - cylindroidalne i półśrubowe, a odkład­
ślady cięć jej powierzchni płaszczyznami równoległymi do płaszczyzn
nice leżące mogą być cylindroidalne, półśrubowe i śrubowe. W płu­
rzutów, np. poziomej - dającej warstwice, pionowej - prostopadłej
gach leśnych stosuje się głównie odkładnice półśrubowe leżące, rza­
do kierunku ruchu i pionowej - równoległej do kierunku ruchu pługa.
dziej - cylindroidalne.
Wymiary odkładnicy zależą od przeznaczenia pługa oraz głębo­
Odkładnice cylindryczne mają warstwice w postaci linii prostych
i równoległych do siebie (rys. 3.40 a). W innych płaszczyznach
przekroje ortogonalne są także równoległe.
kości orki a i szerokości skiby b. Ustalając parametry wyjściowe
Odkładnice cylindroidalne (rys. 3.40b) mają warstwice nieco
która zapewnia dobre odwrócenie skiby. Zależnie od rodzaju orki
zbieżne i będące najczęściej liniami prostymi, inne przekroje orto­
gonalne nie są do siebie równoległe.
do zaprojektowania odkładnicy należy przyjąć taką wartość b/a,
zaleca się projektować następujące wartości b/a:
- do bardzo głębokiej orki 0,8*1,2
Odkładnice półśrubowe (rys. 3.40c) mają warstwice bardziej
- do głębokiej orki 1,2*1,3
zbieżne, przecinające się na skrzydle, mogą one być liniami pros­
tymi lub zakrzywionymi.
- do średniej orki 1,4*1,5
- do płytkiej orki 2,0*2,5
- do orki łąk i bruzd w leśnictwie 2,0*2,4
-
96
-
97
gdzie
Ah2 - wyznacza sie podobnie jak do równania 3.40,
Ah3 - wartość zależna od rodzaju pługa: dla pługów łąkowych Ah3 *
«*0,1*b (gdzie Ah3 i b w cm), dla pozostałych pługów upra­
wowych Ah3=0*3 cm.
W pługach klasycznych pierś odkładnlcy jest odchylona od pionu
o A s ^ O , 5*1,0 cm. Dolną krawędź odkładnlcy wyznacza sie na pod­
stawie kąta pochylenia skiby
0 * arc sin-?b
RYS. 3.42. Główne wymiary korpusów lemieszowych w rzucie czołowym: a - pług
uniwersalny, b - pług leśny
(3.42)
Aby nie następowało zgarnianie odłożonej skiby przez dolną kra­
wędź odkładnlcy, należy ją podnieść na odległość As2 * 2 cm (rys.
Wyznaczanie kształtu odkładnlcy rozpoczynamy od założenia para­
metrów a l b ,
typu i rodzaju odkładnlcy oraz kątów a i 6q lub y i
3.42a) .
Pługi wyorujące bruzdę» np. leśne dwuodkładnieowe, dokonują
0Q . Następnie ustalamy wymiary rzutu czołowego podane na rysunku
pełnego odwrócenia skiby, układając ją na wywyższeniu. W tym przy­
3.42.
padku zasady doboru podstawowych wymiarów w rzucie czołowym są na­
W pługach uniwersalnych - jednoodkładnicowych długość lemiesza
stępujące :
B i wysokość piersi odkładnlcy h w rzucie czołowym ustala sie na
podstawie następujących zależności (2):
(3.43)
B * b ♦ Ab
(3.39)
b ♦ Ah
(3.44)
h * b ♦ Ahj ♦ Ah2
(3.40)
H * b ♦ a
(3.45)
B 1 « b ♦ Ab1
(3.46)
Wartość Ab zależy od rodzaju pługa: dla normalnych Ab * 244 cm,
dla łąkowych Ab * -(2*4) cm. Wartość Ah^ jest zależna od rodzaju
gleby: dla gleb średnio zwięzłych i zwięzłych Ah1 * -(0*2) cm; dla
gdzie
lekkich, piaszczystych: Ah1 * 0*2 cm, gdy a > 15 cm i Ah1 * 2*3 cm,
gdy a < 15 cm; dla łąk Ah^ * -(0,1*0,2)•b, w tym przypadku Ah^ i
Ab « 0*2 cm,
b w cm,
Wartość Ah^ dobiera sie stosownie do prędkości orki: Ah2 * 0,
gdy v < 2 m*s , Ah0 * (2*3)*(v-2), gdy v > 2 m-s - 1 , przy
Ah = (0 ,4*0,5)*a [cm],
Ab1 * (0,8*0,9)-b [cm],
czym Ah2 bedzie w cm jeśli v w m*s
Całkowitą wysokość odkładnlcy H określa następująca zależność
Dolna krawędź odkładnlcy pługa leśnego nie może zgarniać odło­
żonej skiby. Jeśli przyjąć, że wysokość skiby po odłożeniu jest
Va2 ♦ b2 ♦ Ah2 - Ah3
(3.41)
równa a, to początek krawędzi dolnej powinien znajdować sie na wy­
sokości h 1 > 2a.
98
-
Górna krawędź odkładnicy powinna natomiast zapewnić pełne odwró­
cenie skiby. W tym celu najwyżej położony jej punkt powinien znaleźć
się poza bruzdą.
Kształt powierzchni roboczej pługa można wyznaczyć różnymi me­
todami (2). Do prostszych należy metoda jednej kierownicy i zmiany
kąta warstwie 0n . Kierownicą może być krzywa przekroju odkładnicy,
poprowadzonego prostopadle do ostrza lemiesza lub przez krawędź
piersi odkładnicy. Najczęściej ma ona kształt paraboli.
Metodę wykreślania takiej kierownicy przedstawiono na rysunku
99
do 10'. Podobnie odcinek EB, pomniejszony o s, dzielimy na dzie­
sięć równych części i numerujemy je od 1 "
do 10". Łącząc punkty
1' z 1 " # 2' z 2'' itd. otrzymujemy dziesięć stycznych do paraboli,
które za pomocą krzywika pozwalają łatwo wykreślić kształt paraboli
- w naszym przykładzie spełnia ona rolę kierownicy.
Na wysokości H, przy założonej podziałce t, rysujemy warstwice
1, ..., 10; na każdej z nich możemy wyznaczyć odległość Ln . Odle­
głości te wykorzystujemy do odwzorowania kształtu piersi odkładnicy
3.43. Dla przykładu za prowadnicę przyjęto parabolę przekroju popro­
na rysunku 3.44 (rzut pionowy).
Po narysowaniu rzutu czołowego korpusu, kierownicy w rzucie
wadzonego przez pierś odkładnicy. Po założeniu stromości odkładnicy
pionowym i ustawienia lemiesza (0Q ) w rzucie poziomym, na wszystkie
rzuty nanosimy ślady cięć płaszczyznami poziomymi (warstwice). Za­
RYS. 3.43. Wykreślanie kie­
rownicy korpusu lemieszowego
kładamy, że w rzucie poziomym warstwice są liniami prostymi (odkładnica cylindroidalna) i mają zmienny kąt pochylenia 0n (poza
dwoma pierwszymi, których
* ®2 * ®o^ °kreślony równaniem
„ ♦ S7-<"-2»2
n ■ eo
64
(3M7)
Dla rozważanego przykładu wykres tej funkcji przedstawiono na
prawym dolnym rysunku 3.44.
Aby narysować warstwice w rzucie poziomym rzutujemy punkty
1 do 10 przecięcia odpowiednich warstwie z piersią odkładnicy w
rzucie pionowym na ślad piersi w rzucie poziomym, numerując je tak
samo od 1 do 10. Punkty te są początkiem warstwie w rzucie poziomym
Każdą z prostych rysujemy pod kątem, którego wartość dla odpowied­
niego numeru warstwicy odczytujemy z wykresu zamieszczonego obok
tego rzutu. Punkty końcowe tych warstwie ustalamy korzystając z
rzutu czołowego. W ten sposób wyznaczamy kształt korpusu w rzucie
poziomym. Wykorzystując ten zarys oraz zarys pługa w rzucie czoło­
(w przykładzie dla pługa leśnego przyjęto: ~ * 1,186, H « 50 cm,
B * 35 cm, h * 42 cm, B1 « 63 cm, a * 17°, 0Q « 30°) rysujemy, w
wym można ustalić kształt korpusu także w rzucie pionowym.
Postępując podobnie jak z warstwicami, można wykreślić ślady
odpowiedniej skali, położenie punktów B i F. Z punktu B pod kątem
przekrojów ortogonalnych’płaszczyznami równoległymi do rzutu czo­
a do poziomu kreślimy prostą BE, zaś z punktu F pod kątem Ay
do
łowego a, ..., n (oznakowano co drugą płaszczyznę) oraz równo­
■ 3*6°, a dla
ległymi do rzutu pionowego I, ..., XII.
Wykreślony kształt śladów przekrojów ortogonalnych pozwala
pionu prostą EF. Dla odkładnic cylindroidalnych Ay
odkładnic półśrubowych A y * 5*10°. W przykładzie przyjęto AY *
- 5°. Początkowy odcinek prowadnicy, licząc od punktu B, dłu­
na wykonanie modelu tłocznika odkładnicy. Odpowiednie elementy
gości s » 6ł8 cm jest linią prostą (w przykładzie s * 7 cm). Od­
wykonuje się na podstawie rzutu poziomego lub pionowego odkładnicy.
cinek FE dzielimy na dziesięć równych części numerując je od 1"
Odkładnice wykonuje się z blachy grubości 6 t 8 mm ze stali węglo
-
-
101
-
wej lub węglowo-manganowej. Tylko odkładnice do bardzo głębokiej
orki wykonuje się z blachy grubości 10 mm. W pługach leśnych bar­
dzo często odkładnica składa się z dwóch części: piersi i skrzydła.
Lemiesz i odkładnicę mocuje się do słupicy za pomocą specjal­
nych śrub wpuszczanych (rys. 3.451, umożliwiających uzyskanie gład­
kiej powierzchni roboczej korpusu płużnego.
leśnego
RYS. 3.45. Śruby do mocowania lemieszy,
odkładnie i płozów: a - noskowa,
b - kwadratowa
powierzchni
roboczej
korpusu
lemieszowego
pługa
b
RYS. 3.44. Kształtowanie
100
3.7.2. Grządziel
W pługu leśnym dwuodkładnicowym elementem łączącym poszczególne
zespoły jest grządziel. Siły zewnętrzne działające na pług będą
przenosiły się na grządziel, wywołując w niej naprężenia odpowied­
nie do stanu pracy.
Wielkość sił przenoszonych na grządziel zależy od sposobu połą­
czenia z nią poszczególnych zespołów oraz sposobu połączenia pługa
z ciągnikiem. Inny układ sił wystąpi w przypadku sztywnego połącze­
nia ramy walców w pługu LPz-75 (rys. 3.11), inny zaś w przypadku
wahliwego połączenia w pługu ASP-2 (rys. 3.13). Inny będzie układ
sił działających na grządziel, gdy pług w położeniu roboczym jest
połączony z ciągnikiem trójpunktowym układem (rys. 3.14 i 3.16),
a inny, gdy dwupunktowym (rys. 3.11).
Metody wyznaczenia sił działających na pług dla różnych roz­
wiązań konstrukcyjnych przedstawiono w rozdziale 3.5.3.
Do obliczenia grządzieli danego pługa leśnego należy wybrać
takie przypadki obciążenia, które powodują wystąpienie maksymal­
nych naprężeń w jej przekrojach poprzecznych.
102
-
Ponadto wartość oporu pługa Kx określonego zależnością 3.2 należy
zwiększyć o wartość dodatkową K^, uwzględniającą zmienność obciąże­
ko:
nia podczas orki. Na korpus
płużny będzie więc działać siła K ^ f której składowe będą równe
K 1x * Kx ł Kd
<3 -48>
103
-
Ka. * C a- • Kx
(3.50)
gdzie
- współczynnik nadwyżek dynamicznych równy
* 1,542,5,
wartości większe odnoszą się do orki na nie karczowanych powierzch­
niach leśnych z większymi prędkościami.
Na rysunku 3.46a przedstawiono przykładowo schemat sił działa­
jących na pług LPz-75. W pługu tym z grządzielą długości a2 połą­
K 1 z “ K1x't9°k
l3-49»
gdzie
- kąt pochylenia siły K 1 względem dna bruzdy: jego wartość
jest taka sama, jak we wzorze 3.3.
Wartość siły dodatkowej Kd zależy od warunków orki i sposobu
połączenia pługa z ciągnikiem. W przypadku dwupunktowego zawiesze­
nia maksymalna wartość siłydziałającej na korpusuwarunkowana jest
pozostawaniem pługa wzagłębieniu. Siłę K 1 możnawięc
wyznaczyć
z warunku równowagi momentów względem punktu obrotu pługa. W przy­
padku trójpunktowego zawieszenia wartość siły dodatkowej zaleca się
wyznaczyć z równania
czone są sztywno:
- krój tarczowy, którego oś obrotu A
ma współrzędne a^ i b^
i na który działają siły R 1x i R1z;
- korpus płużny, którego słupicą łączy się z grządzielą w od­
ległości a2 , a działające na niego siły K 1x i K^z są przyłożone do
punktu B, mającego współrzędne (względem końca grządzieli) a4 i b2 ;
- walce ugniatające, których oś obrotu C ma współrzędne a^ i
b3, ana które działają siły R^x i R j 2?
- belka poprzeczna, do której w punkcie
0
zakładane są cięgła
dolne podnośnika i cięgno ustalające głębokość orki, działające na
pług siłami P
X
i
Z
(punkt 0 jest odległy od osi grządzieli o b ).
^
Poza wymienionymi siłami na pług działa jeszcze ciężar, rozło­
żony nierównomiernie na całej jego długości. Dla uproszczenia obli­
czeń rozłożono go na cztery części, przykładając każdą z nich w
miejscach mocowania głównych zespołów (rys. 3.46). W przypadku płu­
ga LPz-75 G = 4,2 kN, zaś poszczególne części oszacowano następują­
co: G 1 * 0,90 kN, G 2 * 0,75 kN, Gj * 1,75 kN i G 4 * 0,80 kN.
Największe opory gleby występują przy maksymalnej głębokości
orki a = 0,15 m. Siły działające na krój będą równe (z rys. 3.28):
R1x * 1,15 kN i R 1z * 1,65 kN. Maksymalną wartość sił działających
na korpus należy natomiast wyznaczyć z warunku zachowania statecz­
ności pługa, ze względu na jego dwupunktowe zawieszenie w położe­
niu roboczym. W przypadku granicznym, gdy następuje utrata sta­
teczności, R^ * 0, a wartość sił K 1x * 10,15 kN i K 1z * 2,72 kN
(przy założeniu
* 15°). Z rysunku 3.28 wynika, że dla a = 0,15 m
przeciętna wartość siły K
C
0
na
10.15kN
rozciągających (c) działających na
grządziel pługa LPz-75 (przy zało­
żeniu: aj - 0,295 m, a2 - 1,17 m
aj ■ 2,085 m, «4 - 0,355 m,
0,095 m, b.
0,42 i
0,615 m, b.
0, 165 i)
« 6,6 kN, a więc siła dodatkowa Kd =
* K1x - Kx * 3'55 kNPrzy określonych wyżej oporach gleby siły działające od ciąg­
nika będą równe Px - 11,3 kN i P2 ■ 5,27 kN.
Ustalone wartości sił spowodują wystąpienie w przekrojach po­
przecznych grządzieli momentów gnących i sił rozciągających o war-
i
-
104
-
-
105
-
tościach przedstawionych na rysunku 3.46 b i c. Największa wartość
poprzecznej kół jezdnych, albo uszkodzenie pługa (najczęściej wy­
momentu gnącego wystąpi w końcowym przekroju grządzieli i będzie
gięcie grządzieli).
Jeśli konstrukcja pługa umożliwia odchylenie korpusu od zało­
równa 6,47 kNm. W tym najbardziej niebezpiecznym przekroju wystąpi
jeszcze siła rozciągająca wartości 10,15 kN. Maksymalna naprężenie
wypadkowe będzie więc równe
żonej trasy, to w celu przyspieszenia jego powrotu na tę trasę, a
także większej stabilności, można układ wyposażyć w sprężyny, jak
to przedstawiono na rysunku 3.47. Maksymalne wartości sił obciąża­
Mg
°w ‘ W
pr
+ 1 T < kg
<3.51)
9
jących grządziel w płaszczyźnie poziomej są wtedy uwarunkowane cha­
rakterystyką sprężyn i maksymalną wielkością odchylenia korpusu.
gdzie
Mg - moment gnący.
3.7.3. Talerze
Wg - wskaźnik wytrzymałości na zginanie,
Pr - siła rozciągająca,
F
Powierzchnię roboczą talerza stanowi wycinek kuli o kącie wierz­
chołkowym 20k (rys. 3.48). Ostrze talerza jest wynikiem przecięcia
- przekrój poprzeczny grządzieli,
się powierzchni kuli ze stożkiem o kącie wierzchołkowym 2$ . Charak-
kg - naprężenia dopuszczalne na zginanie.
terystycznymi parametrami roboczymi talerza są dwa kąty: ustawienia
W podobny sposób należy rozważyć obciążenie pługa i jego grzą­
dzieli w innych fazach, np. w położeniu transportowym lub przy wygłębianiu pługa na przeszkodzie.
60 i pochylenia B. Kąt 0Q zawiera się w granicach 40*50°, kąt 0 zaś
15*25°.
W niektórych konstrukcjach pługów może okazać się niezbędne
przeprowadzenie obliczeń wytrzymałościowych grządzieli także przy
uwzględnieniu sił działających w płaszczyźnie poziomej, które po­
jawią się w przypadku mirooosiowego uderzenia pługa w przeszkodę.
Wtedy pług musi przejść obok przeszkody. Przypadek taki przedsta­
wiono na rysunku 3.47. Jeśli pług, by ominąć przeszkodę, nie ma
możliwości dostatecznego odchylenia (choćby tylko korpusu) wzglę­
dem ciągnika, to nastąpi albo utrata przyczepności podłużnej lub
Średnica talerza jest uwarunkowana przewidywaną maksymalną głę­
bokością orki a i kątem pochylenia talerza B. Do wyznaczenia śred­
nicy talerza d przyjmuje się następującą zależność
RYS. 3.47. Schemat sił działa­
jących na pług lećny w przypad
ku mimoosiowo napotkanej prze­
szkody
(3.52)
-
-
106
107
-
Wartość występującego w tym równaniu współczynnika k zaleca
sie przyjmować zależnie od zakresu głębokości orki:
- do głębokiej orki k « 2,5*3,
- do średniej orki k * 3*4,
- do płytkiej uprawy (bronowanie) k * 4*6.
Kąt zaostrzenia talerza 0Q zaleca sie przyjmować w granicach
Bq * 10*15°, a kąt przyłożenia o * 3*5°.
Jeśli określimy d oraz założymy wartości a, 8Q i 6o , to promierf
wycinka kuli r^ obliczymy z następującej zależności
d
d
rk " 2*sin$k * 2*sin(6o-a-80>
(3.53)
Talerze pługów tłoczy sie z blach ze stali węglowej lub weglowo-manganowej grubości 6 = 0,008 *d ♦ 1 TnuiG Ostrze hartuje sie
W przypadku
gdy talerze mają kąt pochylenia 0 > 0, to ich roz­
stawienie określają dwa parametry: t i e (rys. 3.50). Z zależności
na szerokości około 40 mm do twardości 300 HB.
geometrycznych wynika, że
3.7.4. Rozstawienie talerzy w pługu wielokorpuśnym
BC * FD - EF
Aby pług talerzowy wielokorpuśny właściwie spełniał wymagania
w zakresie równomierności głębokości orki, niezbedne jest właściwe
BC * bt-sineQ
ustawienie względem siebie korpusów płużnych.
Rozważymy dwa przypadki rozstawiania talerzy: pierwszy, kiedy
kąt 6 * 0 i drugi, kiedy 8 > 0.
FD * FG,cos0o * t-cos0o
EF » CF*sin0Q * e*sin0Q
Jeśli przez c oznaczymy wysokość dopuszczalnych nierówności
(tzw. wysokość grzebienia), to dla pierwszego przypadku, kiedy
8*0,
bt*sin0o « f c o s 0 Q - e-sin0Q
szerokość robocza talerza bedzie równa (rys. 3.49)
Z ostatniego równania wyznaczamy
bfc « 2 */c* (d-c)
(3.54)
(3.56)
bt * f c t g 0 Q - e
a ponieważ
Ponieważ w pochylonym pod kątem 8 talerzu
b 'SinO- « fcos©^
t o
o
(3.57)
bt - 2v&rr«d cos8
to rozstawienie talerzy t, umieszczonych na jednej osi bedzie
równe
t * 2* Vc* (d -c) • tg0Q
to z porównania wyrażeń 3 .5 6 1 3.57 wynika, że
(3.55)
(3.58)
e] -t96o
-
108
-
-
RYS. 3.30. Schemat rozstawienia
talerzy w przypadku 6 > 0
109
3.7.5. Sprężyna naciągowa w pługu talerzowym z wychylnym korpusem
Wychylne korpusy w leśnych pługach talerzowych znajdują coraz
większe zastosowanie przy wyorywaniu bruzd lub naorywaniu wywyższeń
ze względu na dobre zabezpieczenie pługa przed uszkodzeniem (rys.
3.20 i 3.24). Warunkiem dobrego działania pługa jest właściwy do­
bór parametrów sprężyny utrzymującej korpus w położeniu roboczym
i pozwalającej mu na odchylenie się w przypadku napotkania prze­
szkody.
Na rysunku 3.51 przedstawiono schemat obliczeniowy zamocowania
korpusu wychylnego na przykładzie pługa L-82 (rys. 3.20).
Aby zapobiec zatrzymywaniu się między talerzami różnych zanie­
RYS. 3.51. Schemat obliczeniowy sprężyny utrzymującej wychylny korpus pługa ta­
lerzowego
czyszczeń i zapewnić dobre odkładanie skib, rozstawienie talerzy
powinno być większe niż podwójna maksymalna głębokość orki (t > 2a)
Dobieramy więc wartość e, która spełni zalecany warunek.
Wysokość grzebienia c zależy od głębokości orki. Dla głębokiej
i średniej orki c < 0,3-a, dla płytkiej orki c < 0,5*a, zaś dla
spulchniania gleby (bronowania) c < a.
Wypadkowa oporu gleby K jest przyłożona na obwodzie talerza
w punkcie A wyznaczonym przez płaszczyznę symetrii. Względem osi
obrotu słupicy, do której zamocowany jest korpus talerzowy, punkt
A ma współrzędne 1^ i ljSprężyna śrubowa jest zamocowana jednym końcem do dźwigni OC
w punkcie C, drugim zaś do ramy pługa w punkcie B (może też być
zamocowana do końca dźwigni znajdującej się na słupicy drugiego
korpusu). Wstępne napięcie sprężyny musi równoważyć nie tylko prze­
ciętny opór gleby, ale także siłę dodatkową, wynikającą ze zmień-
-
110
-
4. Maszyny do doprawiania
i pielęgnacji gleby
ności oporów gleby. Obliczając dla tego rodzaju pługów wartość siły
dodatkowej ze wzoru 3.50, przyjmujemy w warunkach nie karczowanych
powierzchni leśnych
* 0,5r0,75.
Z warunku równowagi momentów względem punktu O otrzymujemy wy­
rażenie określające napięcie wstępne sprężyny P t
SI
1. *sin (6 *BV ) ♦ l**cos|0 ♦Blr)
Ps 1 * K -'1 *cd )J
p- I 3 .COSY ------ 2-Ji-
,3-59)
4.1. ZASTOSOWANIE
Maksymalne napięcie sprężyny wtedy powinno wystąpić, gdy słupi­
cą obróci się o kąt 0Q i płaszczyzna talerza będzie równoległa do
Maszyny doprawiające są stosowane do spulchniania gleby, usuwa­
kierunku ruchu. Przyrost napięcia powinien być jak najmniejszy, dla­
tego dobiera się możliwie jak największą długość sprężyny.
nia z niej niepożądanych elementów, np. korzeni drzew, wyrównywania
bądź ugniatania gleby przed lub po wykonaniu podstawowego zabiegu
Na rysunku 3.52a przedstawiono zmianę długości sprężyny przy
uprawowego, jakim jest orka. Zaliczono do nich także maszyny, które
obrocie dźwigni OC o kąt 0Q , a na rysunku 3.52b zmianę napięcia
spulchniając glebę na znaczną głębokość jednocześnie wprowadzają
sprężyny. Przy doborze tych parametrów należy zachować warunek:
do niej środki chemiczne - użyźniające lub niszczące szkodniki.
Ps2 < 1'25'P»1•
Maszyny pielęgnacyjne są stosowane do niszczenia chwastów i
spulchniania gleby na ogół znacznie płycej niż czynią to maszyny
doprawiające na międzyrzędziach upraw. Do tej grupy zaliczono rów­
nież te maszyny, które spulchniając płytko glebę wnoszą do niej
lub nanoszą na jej powierzchnię środki chemiczne.
4.2. POGŁĘBIAĆZE
4.2.1. Uwagi ogólne
Pogłębiacze służą do spulchniania gleby do głębokości 30?80 cm.
Zabieg ten jest elementem procesu przygotowania gleby pod uprawy
leśne, stosowanym zwłaszcza przed sadzeniem mechanicznym. Pogłębiacz, spulchniając glebę, przecina jednocześnie znaczną liczbę
korzeni, co sprzyja bardziej statecznej pracy sadzarki i większej
udatności uprawy.
Pogłębiacze są używane do:
- spulchniania bruzd wyoranych pługiem dwuodkładnieowym,
- kruszenia warstw rudawca na pasach przed orką,
- wprowadzania do gleby chemicznych środków użyźniających lub
owadobójczych; w tym przypadku pogłębiacze muszą być wyposażone
w dodatkowe urządzenia.
Ł
-
Pogłębiacze mogą być jedno- i wielopoziomowe. W pierwszych
stopki spulchniające umieszczone są na łapie pogłebiacza na jednym
poziomie, w drugich - na kilku poziomach.
113
stopka dolna 4, kroju nożowego 5, dwóch kół kopiujących 6 oraz me­
chanizmu regulacji głębokości 8 i 9.
Krój chroni łapę spulchniającą na całej jej długości przed za­
W celu zmniejszenia nakładów na przygotowanie gleby spulchnia­
czepieniem o znajdujące się w glebie przeszkody; umożliwia to pra­
nie może być wykonywane jednocześnie z orką. Agregat wykonujący ta­
cę pogłębiacza na nie karczowanych powierzchniach leśnych. Ustawie­
ki zabieg składa się z korpusu płużnego (najczęściej lemieszowego)
nie kroju pod kątem 68° względem poziomu pozwala na przecinanie ko­
i łapy spulchniającej. Zasady konstrukcji takich agregatów omówiono
w rozdziale 4.2.4.
4.2.2. Budowa i regulacje
Pogłębiaćz L-01, służący do spulchniania gleby w uprzednio wyp­
ranej bruździe przedstawiono na rysunku 4.1. Składa się on z ramy 1,
łapy spulchniającej, którą stanowią: trzonek 2, stopki górne 3 i
rzeni grubości do 8 cm, przy utrzymaniu pogłębiacza w zagłębieniu,
oraz na samoczynne wygłębienie w przypadku napotkania większych
przeszkód•
Stopki spulchniające są zamocowane na łapie spulchniającej na
dwóch poziomach, których płaszczyzny są od siebie odległe o 15,5 cm.
Pochylenie stopek względem poziomu wynosi 20°. Ostrza stopek gór­
nych są ustawione względem kierunku ruchu pod kątem 45°, ostrza
stopek dolnych zaś pod kątem 40° (rys. 4.2). Maksymalna głębokość
spulchniania wynosi 40 cm, a szerokość - 30 cm.
Głębokość spulchniania reguluje się przez zmianę położenia
dwóch kół kopiujących wykonanych z blachy stalowej, które porusza­
ją się po dnie wyoranej bruzdy. Koła te są opuszczane lub podno­
szone za pomocą pokrętła 9 i mechanizmu śrubowego 8, co wpływa na
stopieri zagłębienia się w glebę stopy pogłębiacza. Po wyregulowaniu
głębokości należy zawsze spoziomować ramę pogłębiacza przez zmianę
długości łącznika górnego trójpunktowego układu zawieszenia.
Droga zagłębiania łapy spulchniającej pogłębiacza L-01, o ma­
sie 260 kg, wynosi 1,3 m. Prędkość robocza, zależnie od warunków,
wynosi od 0,55 do 0,75 m-s”1. Pogłębiacz L-01 wymaga agregatowania
z ciągnikami klasy 0,9.
Na rysunku 4.3 przedstawiono pogłębiacz (spulchnlacz) trójpo­
ziomowy E-TM-3. Jest on także przeznaczony do pracy na nie karczo­
wanych powierzchniach leśnych. Składa się z ramy 1 oraz łapy, któ­
rą tworzą: trzonek 4, krój 2 i trzy pary stopek 3. Dodatkowymi
elementami pogłębiacza są obciążniki 5, które zostały rozmieszczo­
ne na całej długości ramy. Ostry kąt pochylenia kroju umożliwia
łatwe wygłębienie pogłębiacza w przypadku napotkania większej
przeszkody.
Czynności regulacyjne w tym pogłębiaczu polegają na doborze
RYS. 4.1. Schemat pogłebiacza leśnego L-01: 1 - rama, 2 - trzonek łapy, 3 - stop­
ki górne (lewa i prawa), 4 - stopka dolna, 5 - krój, 6 - koła kopiujące, 7 - wi­
dełki, 8 - mechanizm śrubowy regulacji głębokości, 9 - pokrętło
odpowiedniej masy obciążników, zapewniających żądaną głębokość
spulchniania oraz wybraniu otworu na stojaku ramy do zamocowania
łącznika górnego układu zawieszenia i spoziomowaniu ramy pogłębia-
-
Q
114
B-B
-
115
RYS. 4.3. Spulchniacz trójpoziomowy
E-TM-3: 1 - rama, 2 - krój, 3 - stop­
ki spulchniające, 4 - trzonek, 5 - ob­
ciążniki
RYS. 4.2. Główne wymiary stopki górnej prawej (a) i dolnej (b) pogłębiacza L-01
cza w położeniu roboczym przez zmianę długości łącznika górnego
w celu zapewnienia statecznej pracy pogłębiacza.
Pogłębiacz E-TM-3 (Węgry) spulchnia glebę do głębokości 70+80
cm na szerokości 100+150 cm. Masa pogłębiacza wynosi 1650 kg. Jest
on agregatowany z ciągnikiem klasy 5+10. Prędkość robocza, zależ­
RYS. 4.4. Schemat gleboopylacza L-81: 1 - rama, 2 - wał przegubowy, 3 - przekład­
nia stożkowa, 4 - zbiornik, 5 - przekładnia łańcuchowa napędu mieszadła górnego,
6 - dźwignia dozatora, 7 - ramię, 8 - walec zaciskający, 9 - napinacz łańcucha
napędu mieszadła dolnego, 10 - oś wału tarczy rozrzucającej, 11 - trzonek,
12 - ślizgi, 13 - stopka, 14 - krój, 15 - dociążniki, a^ - głębokość bruzdy wyoranej pługiem, &2 ~ głąbokość spulchniania
nie od warunków, wynosi od 0,8 do 1,3 m*s-1.
Na rysunku 4.4 przedstawiono pogłębiacz - gleboopylacz L-81
przeznaczony do spulchniania i wprowadzania do gleby środków owa­
dobójczych w postaci proszków lub granulatów w celu zniszczenia
pędraków na terenach ich masowego występowania.
Gleboopylacz L-81 składa się z ramy 1, kroju 14, łapy spulchnia*
j^cej, którą stanowią: trzonek 11, stopka 13 i trzy ślizgi 12. Po­
nadto ma on zbiornik na środki chemiczne 4 oraz walec 8 ugniatający
annlrhn ione i alebv. Walec ten jest wahliwie połączony
-
117
-
116
4.2.3. Opory ruchu i stateczność pracy
z podłużnicą ramy. W dolnej części zbiornika znajduje sie mieszadło
ślimakowe. Na jego wale, w połowie długości, jest umieszczony podaj
nik łopatkowy. Podajnik wygarnia środek chemiczny do zsypu, który
jest oddzielony od zbiornika zasuwką spełniającą funkcje dozatora,
nastawiąną dźwignią 6. Mieszadło ślimakowe napędzane jest od walca
Na opory ruchu pogłebiacza składają sie:
- opory przecinania gleby przez krój nożowy lub tarczowy R 1x#
- opory ruchu łapy spulchniającej Kx ,
- opory toczenia elementów podporowych (kopiujących) R2x-
zaciskającego 8 za pośrednictwem przekładni łańcuchowej, umieszczo­
Zasady obliczania pierwszych dwóch oporów podano w rozdziałach
nej na prawym ramieniu 7. W celu zapobieżenia zbrylaniu sie środka
2.4 i 2.5. Jeśli pogłebiacz ma krój nożowy, to wypadkową tych oporów
chemicznego i ułatwienia jego opadania, w środkowej części zbior­
przykładamy do kroju w połowie jego zagłębienia. Jeśli pogłebiacz
nika umieszczono dodatkowe mieszadło pretowe (górne). Jest ono na­
nie ma specjalnego kroju, to elementem przecinającym glebe w pła­
pędzane od wałka mieszadła dolnego za pomocą drugiej przekładni
szczyźnie pionowej jest trzonek łapy spulchniacza, np. w pogłebiaczu E-TM-3. Opór wypadkowy wynikający z przecinania gleby w pła­
łańcuchowej.
Środek chemiczny przesuwa sie ze zsypu do pionowego kanału
trzonka 11, a z niego na umieszczoną pod stopką obrotową tarczet
szczyźnie pionowej przykładamy wtedy bezpośrednio do trzonka.
Jeśli krój ma co najmniej te samą długość i grubość co trzonek,
która rozrzuca go równomiernie na całej szerokości spulchnianego
to łape bedą obciążały tylko opory gleby działające na stopki spul­
pasa gleby. Tarcza otrzymuje napęd od wału odbioru mocy ciągnika
chniające. W pogłebiaczach kilkupoziomowych, jeśli stopki wyższego
(WOM) za pośrednictwem wału przegubowego 2 i przekładni stożkowej 3
poziomu spulchniają glebe jako pierwsze, to obciążenie łapy rozkła­
Krój 14 jest pochylony pod kątem 45°, co powoduje stosunkowo
da sie prawie równomiernie na poszczególne poziomy. Jeśli zaś spul­
łatwe wygłebienie gleboopylacza przy napotkaniu przeszkody. Takie
chnianie zaczynają stopki dolne, to niemal całość obciążenia przy­
ustawienie kroju powoduje jednak dużą pionową reakcje gleby, utrud­
pada na stopkę najniżej położoną. Stopki na wyższych poziomach spul­
niającą utrzymanie założonej głębokości spulchnienia. Dlatego na
chniają glebe już rozluźnioną przez stopkę położoną na poziomie
bardziej zwięzłych glebach, które stawiają większy opór, niezbedne
niższym, co powoduje, że ich opór jest stosunkowo niewielki. Przy
jest dociążenie gleboopylacza obciążnikami 15.
obliczeniach wytrzymałościowych, w przypadku gdy stopki wyższego
poziomu spulchniają glebe jako pierwsze, opór łapy rozdzielamy równo­
Oś walca zaciskowego jest mocowana w ramionach przesuwnie, co
pozwala na regulacje napięcia łańcucha napędu mieszadła specjalny­
miernie na poszczególne poziomy. W przypadku zaś, gdy najpierw spul­
mi naciągami śrubowymi 9, umieszczonymi na końcach obydwu ramion 7.
chniają glebe dolne stopki, wtedy cały opór umieszczamy na poziomie
Czynności regulacyjne w tym gleboopylaczu polegają na spozio­
mowaniu ramy w położeniu roboczym przez zmianę długości łącznika
najniższym.
Na całkowity opór ruchu pogłębiacza składają sie jeszcze opory
górnego układu zawieszenia oraz ustaleniu dawki preparatu dźwignią
toczenia kół podporowych (w pogłebiaczach przyczepianych) lub kół
6. Przed rozpoczęciem pracy niezbedne jest także sprawdzenie napię­
kopiujących (w pogłebiaczach zawieszanych). Wartość tych oporów
cia łańcucha napędzającego mieszadło dolne i ewentualne jego wyre­
jest proporcjonalna do normalnej reakcji gleby działającej na te
gulowanie napinaczem 9. Należy przy tym uważać, aby oś walca pozos­
elementy pogłebiacza.
Z dotychczasowych badań pogłebiaczy leśnych wynika, że wiel­
tała prostopadła do kierunku ruchu.
Masa gleboopylacza L-81 (bez preparatu) wynosi 280 kg, spul­
kością decydującą o wartości całkowitego oporu pogłebiacza jest
chnia on glebe do głębokości 25*30 cm, na szerokości 30 cm. Zbior­
nik może pomieścić 120 dm3 preparatu, który wystarcza na 4*6 godzin
głębokość spulchniania (12, 26, 28, 32, 34, 41). Badania oporów
pracy. Dozator umożliwia regulacje dawki w zakresie 0*200 kg/ha.
że wartość całkowitego oporu jest w przybliżeniu funkcją kwadrato­
Prędkość robocza wynosi 0,5+1,0 m*s 1. Gleboopylacz L-81 wymaga
wą głębokości, mianowicie
agregatowania z ciągnikiem klasy 0,9.
pogłebiaczy krajowych (wyniki naniesiono na rys. 4.5) wskazują,
r
118
-
119
-
RYS. 4.5. Zależność oporów
ruchu pogłębiacza P od głębo­
kości spulchniania a
'
1
(4.1.)
gdzie
Px - całkowity opór pogłębiacza w kN,
a
- głębokość spulchniania w m,
K,'--RYS. 4.6. Metoda wykreślna wyznaczania wartości sił P^,
pogłębiacz L-01
i R2 działajęcych
kj - opór jednostkowy w kPa (w przeciętnych warunkach k^ * 52 kPa).
pozwalają wyznaczyć nieznane wartości sił P1, P 2 i R2 . Należy za­
Przy formułowaniu warunków statecznej pracy pogłębiacza należy
uwzględnić, poza już omówionymi, siły działające od układu zawiesze­
znaczyć, że kierunek siły R2 , określony kątem a 2 (rys. 4.6) jest
nia ciągnika P 1 i P 2 (w pogłębiaczu zawieszanym) lub od haka zacze­
uwarunkowany oporem toczenia kół kopiujących f2 , mianowicie a 2 *
■ arc tgf2 . Składowe pionowe oddziaływania gleby na krój i stopy spul
powego P (w pogłębiaczu przyczepianym), ciężar G oraz normalne re­
chniające obliczamy natomiast ze wzorów 2.28 i 3.3*
akcje gleby działające na elementy robocze i kopiujące: R1z# * z
i R2 Z - Jeśli założymy, że pogłębiacz porusza się ruchem jednostaj­
nym w terenie poziomym, to układ sił działających na pogłębiacz
zawieszany, np. L-01, będzie taki jak na rysunku 4.6.
Pogłębiacz wtedy utrzyma założoną głębokość spulchnienia, gdy
Korzystając z metody wykreślnej (rys. 4.6) postępujemy następu­
jąco: sumując siły K i R^ znajdujemy wypadkową W 1, dalej sumujemy
W1 i G znajdując wypadkową W2 . Należy zauważyć, że siła P będąca
wypadkową sił P 1 i P 2 równoważy pozostałe siły zewnętrzne działają­
ce na pogłębiacz, a zatem jej linia działania musi przechodzić
będzie istniała pionowa reakcja gleby na koła kopiujące, a więc
przez punkty: O - wynikający z przecięcia się linii działania sił
R2 > 0. Gdy z układu sił będzie wynikało, że R 2 < 0, to pogłębiacz
P^ i P 2 oraz
albo nie zagłębi się na żądaną głębokość, albo nastąpi jego ^ g ł ę ­
kowej W 2 i siły R2 , której linia działania przechodzi przez punkt
bienie - jeśli zmiana wartości sił nastąpiła w trakcie pracy pogłę­
biacza.
O 4 . Znane kierunki sił przyłożonych do punktu 0 3 oraz wartość W 2
Wartości sił działających od układu zawieszenia i reakcję gle­
by na koła kopiujące można wyznaczyć metodami: analityczną i wykreślną, podobnie jak w przypadku pługów zawieszanych (rozdz.
3.5.3.).
“ określony przecięciem sie linii działania wypad­
pozwalają wyznaczyć wartości R^ i W^. Ponieważ
* P, to odmierza­
jąc odpowiednią długość siły P w punkcie O, przy znanych kierunkach
działania sił P 1 i P 2 można już wyznaczyć ich wartości.
W celu poprawy stateczności pracy pogłębiacza użytkownik ma
najczęściej dwie możliwości oddziaływania: przez zmianę ciężaru
Metoda analityczna polega na zrzutowaniu sił na kierunki:
(dokładając lub zdejmując odpowiednią liczbę obciążników) lub przez
równoległy (x) i prostopadły (z) do gleby oraz ułożeniu równania
zmianę kąta pochylenia siły p'2 (jeśli w stojaku ramy przewidziano
momentów względem jednego z punktów, np. 0 1. Trzy równania równowagi
kilka otworów do przyłączenia łącznika górnego)• Zwiększenie masy.
-
120
a także obniżenie punktu O2 prowadzi do zwiększenia stateczności
pracy pogłębiacza ale również zwiększenia oporów ruchu.
4.2.4. Pługopogłębiacze
Pługopogłębiaczem przyjęto nazywać narzędzie wykonujące jedno­
cześnie dwa zabiegi uprawowe: wyorywanie bruzdy i spulchnianie jej
środkowego pasa. Narzędzie to umożliwia wykonanie tych zabiegów w
możliwie krótkim czasie i przy małych nakładach energetycznych (44).
Połączenie pługa leśnego i pogłębiacza w jeden agregat nie może
spowodować pogorszenia jakości wykonywania obydwu zabiegów uprawo­
wych. Agregat nie może więc pozostawiać większych odcinków nie wyoranych i nie spulchnionych bruzd niż czynią to pług i pogłębiacz w
układzie indywidualnym. Nie powinna się też zmniejszyć równomier­
ność głębokości orki i spulchniania. Z powyższych założeń wynika,
że reakcje elementów roboczych pługa i pogłębiacza na napotkaną
przeszkodę powinny być niezależne od siebie.
Pługopogłębiacz jest przeznaczony do uprawy gleby przede wszyst­
kim na nie karczowanych powierzchniach leśnych. Po napotkaniu nieu­
stępliwej przeszkody, np. pniaka, większych korzeni i kamieni musi
on więc zareagować wygłębieniem zarówno korpusu płużnego, jak i łapy
spulchniającej. Znacznie więcej przeszkód ma do pokonania łapa spul­
chniająca, co wynika z większej głębokości jej pracy. Ponieważ nie­
zależne wygłębianie na przeszkodzie korpusu płużnego i łapy spul­
chniającej pługopogłębiacza jest trudne do uzyskania, to biorąc pod
uwagę jakość pracy można dopuścić, że jeśli na przeszkodę natrafia
korpus płużny, to razem z nim wygłębia się także łapa spulchniająca.
Jeśli natomiast na przeszkodę natrafia tylko łapa spulchniająca, to
korpus płużny powinien pozostać w zagłębieniu i wyorywać bruzdę.
Utrzymanie korpusu płużnego w zagłębieniu przy wygłębiającej się
łapie wymaga zmiany jej położenia względem korpusu płużnego. W tym
celu pługopogłębiacze są wyposażane w specjalne mechanizmy zabezpie­
czające łapy spulchniające. Mechanizmy te utrzymują łapę w położeniu
roboczym - gdy dokonuje ona spulchnienia gleby, natomiast umożliwia­
ją jej odchylenie względem korpusu płużnego - gdy napotyka nieustęp­
liwą przeszkodę. Konstrukcja mechanizmu zabezpieczającego jest głów­
nym czynnikiem decydującym o jakości pracy pługopogłębiacza.
Na rysunku 4.7
przedstawiono pługopogłębiacz z hydraulicznym
122
-
-
a ; v .*s s -ia Ł .v ™ s ;
-
123
-
mechanizmem zabezpieczającym, a na rysunku 4.8, z mechanizmem sprę­
żynowym .
W pierwszym rozwiązaniu łapa pogłębiacza 4 jest utrzymywana w
położeniu roboczym siłownikiem hydraulicznym 3, zasilanym z akumu­
latora hydraulicznego 2 o odpowiednio dobranym ciśnieniu roboczym.
Biorąc pod uwagę fakt, że łapa jest zamocowana do korpusu płuinego
obrotowo, stateczność jej pracy będzie zapewniona, jeśli moment si­
ły parcia siłownika względem osi obrotu będzie większy od momentu
oporów gleby działających na łapę.
Na podstawie dotychczasowych badań można przyjąć, że skuteczną
pracę łapy uzyskuje się, gdy siła wymuszająca jej obrót jest 1,5*2
razy większa od przeciętnych oporów gleby. A zatem parametry siłow­
nika i ciśnienie robocze w akumulatorze powinny ten warunek spełnić.
Obrót łapy będzie wtedy następować, gdy napotka dostatecznie dużą,
nieustępliwą przeszkodę. Ważną zaletą tego rozwiązania jest uzyska­
+f o o f
nie zwartej konstrukcji pługopogłębiacza.
W drugim rozwiązaniu położenie robocze łapy spulchniającej utrzy­
mywane jest za pomocą odpowiednio dobranych sprężyn płaskich (re­
sorów) i krzywek. Zespół pogłębiający składa się z ramy 3 wahliwie
połączonej z ramą walców ugniatających pługa 2, co umożliwia - przez
zastosowanie specjalnego cięgła 4 - zmianę głębokości spulchniania
-O
gleby; czterech łap spulchniających 5 zamocowanych na wspólnej tar­
czy 6, osadzonej na wale 7 razem z dwoma krzywkami 10; dwóch par
resorów 8 (po jednej z każdej strony tarczy), naciskających na krzy­
wki 10. Przednie końce resorów są zamocowane do ramy pogłębiacza 3,
a tylne są połączone śrubą 12 służącą do zmiany siły nacisku reso­
rów na krzywkę. W miejscu styku z krzywką resory - dolny i górny mają specjalne występy 9 ze skośnymi powierzchniami, zwiększającymi
stabilność łap pogłębiacza (rys. 4.8b).
Podobnie jak w poprzednim rozwiązaniu obrót łapy powinien na­
stąpić w wyniku napotkania dostatecznie dużej, nieustępliwej prze­
szkody. Odpowiedni moment utrzymujący łapę w położeniu roboczym
uzyskano dzięki dobraniu kształtu krzywek i występów na powierzchni
resorów oraz napięcia resorów. Jeśli ciągnik ma dostateczną siłę
uciągu, to napotkanie przez łapę zagłębioną w glebie nieustępliwej
przeszkody, wymusi obrót łapy oraz pozostałych trzech łap zamocowa­
nych do tarczy 5. W trakcie wygłębiania jednej łapy następuje więc
zagłębianie następnej. Obrót tarczy o 90° przywraca pierwotny stan
-
124
-
pracy pogłębiacza. W porównaniu z poprzednim rozwiązaniem przywra­
canie założonych warunków pracy pogłębiaćza odbywa się w tym przy­
padku znacznie szybciej. W konsekwencji pogłębiacz ten pozostawia
krótszy odcinek nie spulchnionej bruzdy.
Istotnym mankamentem drugiego rozwiązania jest znaczne wydłuże­
nie zestawu. W pierwszym długość zestawu jest równa długości pługa
- 1 4 0 cm, a w drugim - 330 cm. W drugim rozwiązaniu masa agregatu
wynosi 575 kg.
Zastosowanie mechanizmów zabezpieczających łapy spulchniające
pozwoliło na ich ustawienie robocze pod kątem 90° i większym w sto­
sunku do powierzchni gleby. W ten sposób uzyskano lepszą stateczność
agregatu. Reakcja gleby na łapę w położeniu roboczym ma bowiem skła­
dową pionową równą zeru lub skierowaną ku dołowi.
Aby wyjaśnić wpływ położenia łapy w trakcie jej wygłębiania na
przeszkodzie na stateczność agregatu, należy ustalić w jaki sposób
siła wymuszająca wygłębienie zależy od położenia łapy. Forma tej za­
leżności jest uwarunkowana konstrukcją mechanizmu zabezpieczającego,
jest więc jego charakterystyką.
Parametry rozważanych mechanizmów podano na rysunku 4.9. Zmianę
wartości siły obwodowej wymuszającej obrót łapy w obydwu mechaniz­
mach, obliczoną z równania momentów względem osi obrotu, przedsta­
wiono
na rysunku 4.10. W przypadku mechanizmu hydraulicznego (linia
1), przy założeniu stałej wartości ciśnienia w akumulatorze, obrót
łapy wymaga zwiększania wartości siły obwodowej. Wartość maksymalna
występuje przy ustawieniu łapy pod kątem około 70° do powierzchni
gleby. Aby łapa mogła przesunąć się nad przeszkodą, np. pniakiem,
musi obrócić się o kąt około 90°. Pokonanie przeszkody przez łapę
pogłębiacza, przy roboczym położeniu korpusu płużnego, będzie wyma­
gało maksymalnej wartości siły wymuszającej obrót. Ponieważ siła ta
przenosi się na korpus płużny, to utrzymanie korpusu w zagłębieniu
wymaga dużej masy pługopogłębiacza, w tym przypadku ponad 2000 kg.
Agregaty te mają masę kilkakrotnie mniejszą, dlatego już przy znacz­
nie mniejszym kącie obrotu następuje wygłębianie korpusu płużnego
razem z łapą. Przy tak niekorzystnej charakterystyce mechanizmu za­
bezpieczającego ten rodzaj pługopogłębiaczy może znaleźć zastosowa­
nie tylko na powierzchniach o bardzo małej liczbie przeszkód; w
trudniejszych warunkach praca ich będzie nieefektywna.
W przypadku mechanizmu sprężynowego (według pomysłu Stróżczyó-
-
125
-
-
126
-
-
skiego) przebieg zmian wartości siły wymuszającej obrót łapy jest
127
-
4.3. KULTYWATORY
całkowicie odmienny (krzywa 2 na rys. 4.10). Zakładając, że siła
nacisku sprężyn płaskich F zmienia się proporcjonalnie do ugięcia
(w rozważanym przykładzie założono stałą sprężyn c = 250 N am 1),
siła obracająca łapę nieznacznie wzrasta tylko w początkowej fazie
obrotu (do 10°). W następnej, która rozpoczyna się z chwilą zetknię­
cia się krzywki z płaskimi powierzchniami występów sprężyn, siła
obracająca łapę szybko maleje. W końcowej fazie wygłębiania (w przy­
4.3.1. Uwag i ogólne
Kultywatory służą przede wszystkim do powierzchniowego spulch­
niania gleby, na ogół do głębokości 16 cm, a także do wyciągania
z niej korzeni chwastów i drzew, po uprzednim usunięciu karp. W tym
przypadku zagłębienie zębów może wynosić do 30 cm. Kultywatory mo­
gą służyć do uprawy gleby na całej szerokości pasa i do uprawy
kładzie od 52°) ma ona nawet wartość ujemną, co jest spowodowane
zmianą znaku momentów sił działających od sprężyn na krzywkę, które
nie stanowią już oporu, a wspomagają obrót łapy. Takie oddziaływa­
nie sprężyn ułatwia zagłębianie się drugiej łapy. Maksymalne war­
tości siły wymuszającej występują więc w położeniach pionowych łap,
zarówno wygłębiającej,~jak i zagłębiającej się (ujemne wartości
siły P - krzywa 2 na rys. 4.10). Przy tej pozycji łapy, ze względu
na małą wartość składowej pionowej, wpływ siły obwodowej na sta­
teczność agregatu jest jednak niewielki. Ponieważ w innych położe­
niach łapy wartości siły obwodowej są znacznie mniejsze, to masa
pługopogłębiacza ze sprężynowym mechanizmem zabezpieczającym, nie­
międzyrzędowej.
Warunki pracy kultywatorów są bardzo różnorodne, co wpływa na
duże zróżnicowanie rozwiązań konstrukcyjnych. Na podstawie sposobu
łączenia z ciągnikiem kultywatory dzielimy na zawieszane i przycze­
piane. Niektóre kultywatory mają konstrukcję umożliwiającą wprowa­
dzanie do gleby środków użyźniających. Kultywatory mogą być zesta­
wiane w agregaty z innymi rodzajami narzędzi doprawiających, np.
w celu przedsiewnego przygotowania gleby kultywatory łączy się z
wałami lub bronami.
4.3.2. Budowa i regulacje
zbędna do zachowania statecznego ruchu korpusu płużnego, nie musi
być tak duża jak pługopogłębiacza z mechanizmem hydraulicznym.
Aby przyspieszyć obrót tarczy po przekroczeniu maksymalnej war­
Podstawowymi elementami kultywatora (rys. 4.11) są: rama 2,
mająca co najmniej jedną belkę poprzeczną 4, koło kopiujące 3
tości siły obwodowej i uzyskać wcześniejsze wprowadzenie drugiej
zamocowane na wahaczu 7, którego położenie regulowane jest wrze­
łapy do zagłębienia, można jeszcze skorygować kształt występu
cionem 1. Elementami roboczymi kultywatora są zęby (łapy) 5 zakoń-
sprężyny. Zamiast poziomego odcinka BC (rys. 4.9b) i dalej skosu
CD można wykonać pochyloną powierzchnię tego występu już od punktu
B, tak jak to pokazano linią przerywaną. Zmiana siły obwodowej
będzie wtedy taka, jak to ilustruje krzywa 3 na rysunku 4.10. Po
korekcie kształtu występu sprężyny popychanie tarczy z łapami
przez sprężyny następuje już po obrocie tarczy o 40°, a następują­
ca szybciej zmiana dodatnich wartości siły obwodowej sprzyja sta­
teczności pracy agregatu.
Doboru takich parametrów pługopogłębiacza, jak masa i poło­
żenie środka ciężkości, stosownie do głębokości orki i pogłębia­
nia, należy dokonać na podstawie analizy stateczności pracy w spo­
sób podany dla pługów i pogłębiaczy w rozdziałach 3.5.3 i 4.2.3.
Należy przy tym brać pod uwagę różne fazy wygłębiania łapy przy
napotkaniu nieustępliwej przeszkody.
RYS. 4.11. Kultywator zawieszany
-
128
-
-
129
-
czone redliczkami 6 lub gęsiostopkami. Zęby kultywatorów mogą być
sprężyste, półsztywne lub sztywne (rys. 4.12).
q
b
c
d
e
RYS. 4.12. Zęby kultywatorów: sprężyste (a i b), półsztywne (b) i sztywne (d i e)
Zęby sprężyste, wykonane najczęściej z płaskiej stali sprężyno­
wej, pod wpływem zmiennych oporów podczas pracy kultywatora przemiesz­
czają się ruchem drgającym. Ruch ten wzmaga kruszenie i mieszanie
gleby, ale nie sprzyja utrzymaniu jednakowej głębokości spulchniania.
Końcówkę zęba sprężystego stanowi najczęściej dwustronnie zaostrzona
redliczka, rzadziej - gęsiostopka (rys. 4.13).
Zęby półsztywne mają trzonek składający się z dwóch części: gór- I
nej - sprężystej i dolnej - sztywnej. Zęby tego rodzaju także prze­
mieszczają się w glebie ruchem drgającym, jednak - ze względu na
większą sztywność - mniej intensywnym, co powoduje słabsze kruszenie
gleby i większą równomierność głębokości spulchniania. Dolna część
zęba półsztywnego jest zakończona redliczką lub gęsiostopką.
Zęby sztywne mają na ogół jednoczęściowy, sztywny trzonek, za­
kończony najczęściej gęsiostopką, rzadziej redliczką. Jeśli kultywator przeznaczony jest do pracy w trudnych warunkach, w których
mogą wystąpić nieprzewidziane przeszkody, to zęby sztywne mają za­
RYS. 4.13. Elementy robocze zębów kultywatorów: redliczka (a) i gęsiostopka (b)
bezpieczenie przed uszkodzeniem. Może to być kołek mocujący ząb
w obsadzie (ulega on ścięciu przy obciążeniu przekraczającym dopusz- I
dużym obciążeniom
i bardzo często wymagają odpowiedniego zabezpie­
czalne) lub odpowiednie sprężyny albo siłowniki, umożliwiające wygłębienie zęba przy nadmiernym obciążeniu. Zęby sztywne nie rozkruszają gleby podczas spulchniania, dlatego też nadają się do pracy
przede wszystkim na glebach zwięzłych. W zęby sztywne wyposażone
są kultywatory leśne, które ze względu na cel zabiegu (m.in. wyczesywanie korzeni), a także ze względu na warunki pracy, podlegają
czenia przed uszkodzeniem.
Zęby są mocowane do belki poprzecznej ramy za pomocą jarzemek
i nakładek (z wyjątkiem zabezpieczonych sprężyną lub siłownikiem),
co umożliwia łatwą zmianę ich rozstawienia stosownie do przewidy­
wanych warunków pracy. Kultywatory mogą mieć jedną, dwie, a nawet
’
130
-
trzy belki poprzeczne. Zęby są do nich mocowane w taki sposób, aby
ich ślady nie pokrywały się. Zbyt małe odstępy między zębami, a tak«
131
RYS. 4.14. Wybieracz korzeni:
1 - rama, 2 - pokrętło, 3 - koło
kopiujące, 4 - ząb
że między rzędami zębów, powodują gromadzenie się przed zębami zwa­
łów roślin i zanieczyszczeń, co prowadzi do zapychania się kultywatora i konieczności częstego wygłębiania go w celu oczyszczenia.
Ustawienie zębów musi więc w każdych warunkach gwarantować nie tylko spulchnienie pasa gleby założonej szerokości, ale także samoo­
czyszczanie się kultywatora.
Poza rozstawieniem zębów regulacja kultywatora polega na usta­
wieniu żądanej głębokości, co w kultywatorze zawieszanym wykonuje
się przez zmianę położenia kół kopiujących (rys. 4.11), a w kulty­
watorze przyczepianym przez zmianę położenia kół podporowych. Nale- I
ży także zwrócić uwagę na jednakowe zagłębienie w glebę wszystkich
zębów kultywatora. Po zawieszeniu na ciągniku niezbędne jest więc
spoziomowanie ramy w położeniu roboczym za pomocą odpowiednich ele­
mentów regulujących układu podnośnika hydraulicznego (łącznika gór- I
nego i korby wieszaka). Niektóre typy kultywatorów, najczęściej
pracujące w trudnych warunkach, mogą być wyposażone w dociążniki,
gwarantujące wymagane zagłębienie się zębów. W tym przypadku po
rozpoczęciu pracy należy dobrać dociążniki o masie wystarczającej
do uzyskania właściwego zagłębienia i statecznej pracy kultywatora
w danych warunkach.
Na rysunku 4.14 przedstawiono kultywator leśny - wybieracz ko­
rzeni na wykarczowanych powierzchniach przygotowywanych pod szkółkę
lub plantację, gdzie przewiduje się uprawę całej powierzchni.
Wybieracz korzeni składa się z ramy 1, pięciu zębów 4 i dwu kół I
kopiujących 3, ustawianych - przy regulacji głębokości - pokrętłami
2. Wyposażony jest on także w dociążniki o masie 200 kg zakładane
w trudniejszych warunkach. Masa wybieracza, bez dociążników, wynosi
520 kg. Zagłębienie zębów można regulować w granicach 25t 35 cm.
Szerokość robocza wynosi 150 cm.
Wybieracz ten nie ma zabezpieczenia zębów przed uszkodzeniem.
W większości nowych rozwiązań przewiduje się odpowiednie zabezpieczeń
nia zębów, np. w kultywatorze KRT-3 (ZSRR), przeznaczonym do głęb­
na niej przesuwany stosownie do żądanego rozstawu zębów. Do górnego
szego (do 24 cm) spulchniania gleby na powierzchniach leśnych (33).
ramienia trzonka 1 zamocowane jest cięgło 5, którego drugi koniec
Połączony jest z wahaczem 6, osadzonym w górnej części wspornika 3.
Zastosowane w nim rozwiązanie przedstawiono na rysunku 4.15.
Trzonek zęba 1 zamocowany jest wahliwie we wsporniku 3, który
w środkowej części wahacza znajdują się zaczepy dla dwu równolegle
jest przykręcony do belki poprzecznej ramy 4, przy czym może być
unieszczonych sprężyn śrubowych 7, których drugi koniec za pomocą
-
132
133
-
RYS. 4.16. Schemat kultywatora
OSA-655 (Szwecja): 1 i 2 - rama
lewa i prawa, 3 i 4 - siłowniki
hydrauliczne ramy lewej i prawej,
5 - ząb, 6 - siłownik zabezpie­
czający ząb, 7 - zespół steru­
jący, 8 - ciągnik
RYS. 4.15. Zamocowanie zęba wychylnego
w kultywatorze leśnym [29]: 1 - trzo­
nek, 2 - sworzeń, 3 - wspornik, 4 - bel­
ka poprzeczna, 5 - cięgło, 6 - wahacz,
7 - sprężyna, 8 - śruba naciągowa,
9 - nakrętka, 10 - mechanizm naciągu,
11 - obsada
śrubowego mechanizmu naciągowego 8, 9 i 10 połączono z obsadą 11,
ny jest do agregatowania z ciągnikami leśnymi, jego całkowita masa
mocowaną do ramy kultywatora. Rozciągniecie sprężyn na długość 635
wynosi około 2000 kg.
mm daje siłe naciągu 0,2 kN. Przy takim naciągu ząb odchyla się,
jeśli opór przekroczy 0,4 kN.
4.3.3. Opory ruchu i stateczność pracy
Na rysunku 4.16 przedstawiono schemat dwurzędowego kultywatora
OSA-655 do spulchniania placówek przed posadzeniem sadzonek na nie
Na całkowity opór kultywatora składają sie opory spulchniania
karczowanych powierzchniach leśnych. Kultywator ten ma dwie wahliwie
gleby przez poszczególne zeby i opory toczenia kół kopiujących.
zawieszone ramy 1 1 2 ,
Opory toczenia kół można przyjąć jako proporcjonalne do normalnej
opuszczane i podnoszone siłownikami hydrau­
licznymi 3 1 4 . Na końcu każdej ramy osadzono wahliwie trzy zeby 5,
reakcji gleby i obliczać z równania
przy czym każdy z nich utrzymywany jest w położeniu roboczym własnym
siłownikiem hydraulicznym 6. W przypadku natrafienia zeba na prze­
szkodę i wystąpienia oporu przekraczającego dopuszczalną wartość
następuję odchylenie zeba do tyłu, a po przejściu nad przeszkodą
ponowne jego zagłębienie pod wpływem ciągłego nacisku siłownika hy­
draulicznego.
Obydwie ramy kultywatora OSA-655 są cyklicznie
na przemian
opuszczane i podnoszone, powodując na określony czas zagłębienie
i wygłebienie zębów. Cykl ten jest zaprogramowany i sterowany sen­
gdzie
Rlx - opór toczenia kół kopiujących,
R1z - normalna reakcja gleby na koła kopiujące,
- współczynnik oporu toczenia kół (w warunkach leśnych
f 1 - 0,08*0,12).
Opór zębów kultywatora zależy od głębokości - w przypadku redli-
sorami. Odcinki spulchnione mają długość 60 cm, a odstępy miedzy
czek, a także szerokości - w przypadku gęsiostopki. Przeciętny opór
nimi wynoszą 100 cm. Szerokość spulchnianych przez trzy zeby placó­
redliczki dla zakresu głębokości 5t 20 cm można obliczać z zależności
wek wynosi 60 cm, a rozstaw rzędów 180 cm. Kultywator ten przewidzia
-
Kx
134
135
-
■ V « 2
(4.3)
Praca kultywatora wtedy będzie stateczna, gdy zmiana oporów ru­
chu wynikająca z niejednorodności gleby nie spowoduje zmiany zagłę­
gdzie
bienia zębów. Warunek ten będzie spełniony, jeśli będzie istniała
Kx - opór gleby działający na redliczkę w kN,
a - głębokość spulchniania w m,
reakcja gleby na koła kopiujące kultywatora. Na rysunku 4.18 przed­
stawiono układ sił działających na kultywator zawieszany. W układzie
k^ - opór jednostkowy w kPa (k1 * 25435 kPa, zależnie od rodzaju
gleby).
tym G jest ciężarem kultywatora, Kw - wypadkową reakcją gleby na
wszystkie zęby kultywatora, R - wypadkową reakcją gleby na koła
kopiujące oraz P - wypadkową sił, jakimi działają na kultywator
Przeciętny opór gęsiostopki dla podanego zakresu można obliczać
z następującego równania
Kx - k^a-b
elementy zawieszenia ciągnika.
(4.4)
gdzie
Kx - opór gleby w kN działający na gęsiostopkę,
a
- głębokość spulchniania w m,
b
- szerokość gęsiostopki w m,
kj - opór jednostkowy w kPa (dla gleb lekkich k1 * 10413, dla
średnich k1 s 15418, dla ciężkich k1 * 20425 kPa).
Opór gleby działający na ząb powoduje także wystąpienie skła­
RYS. 4.18. Układ sił działajęcych na kultywator zawieszany podczas pracy
dowej pionowej (rys. 4.17). Wypadkowa K jest skierowana w dół pod
Siły G i Kw , których linie działania przecinają się w punkcie A,
kątem ł<r ‘ 10420°, przy czym mniejsze wartości odnoszą się do
większych kątów a. W przypadku redliczki siła K przyłożona jest
dają wypadkową W ^ . Jej linia działania przecina się z linią działa­
do jej powierzchni na wysokości 0,2«a, licząc od dzioba, w przy­
nia siły R (przechodzi przez oś koła, a względem pionu odchylona
padku gęsiostopki natomiast - od ostrza skrzydeł w połowie ich dłu­
gości (wypadkowa z dwóch skrzydeł znajdzie się w osi symetrii
gęsiostopki).
jest o kąt a 1 ■ arc tg f^) w punkcie B. Ponieważ wypadkowa W 2 jest
równoważona przez siłę P, to ich linie działania pokrywają się, a
więc siły te leżą na prostej OB. Warunek ten pozwala na wyznaczenie
wartości sił P i R. Praca kultywatora będzie stateczna, gdy linia
działania wypadkowej
, w najbardziej niekorzystnym przypadku
obciążenia, będzie przechodziła nad punktem O, gdyż tylko wtedy
siła R będzie miała wartość większą od zera.
4.3.4. Podstawy projektowania
Dobór kąta wierzchołkowego gęsiostopki. Ząb kultywatora zakoń­
czony gęsiostopką służy nie tylko do spulchniania gleby, ale także
RYS. 4.17 Miejsce przyłożenia wypadkowej oddziaływania gleby na zęb kultywatora
z redliczkę (a) i gęsiostopkę (b)
do przecinania korzeni chwastów, a nawet pozostawionych w glebie
korzeni drzew. Te ostatnie zadania wykonuje on łatwiej przy prawi­
dłowym zaprojektowaniu kąta wierzchołkowego gęsiostopki (20Q) .
-
136
-
-
137
-
RYS. 4.19. Rozkład sił działających na ostrze
gąsiostopki i korzeń rośliny
Na rysunku 4.19 przedstawiono rozkład sił działających na
RYS. 4.20. Strefy spulchniani« przez zęby kultywatora na boki (a) i w przód (b)
ostrze i korzeń przy ich zetknięciu sie. Opór korzenia Q można
rozłożyć na dwie składowe: normalną do ostrza - N i styczną - S.
Poprzeczne rozstawienie zębów oblicza się z zależności
Normalna powoduje wystąpienie siły tarcia T miedzy ostrzem gęsiostopki i korzeniem. Przecięcie korzenia może wtedy nastąpić, gdy
t « 2-a*tgp-*-b+At
o
siła T bedzie mniejsza od S. Uwzględniając, że T * N*tgt,
gdzie $ jest kątem tarcia korzenia po ostrzu, można napisać n a s t ę ­
pujące zależności
gdzie
tQ -poprzeczne rozstawienie zębów w m,
a b At -
Q«sin0o «tgó<Q'COs0o
tg♦ <ctg0Q ■ tg(9O°-0Q)
z których wynika, że
(4.7)
p
głębokość
spulchniania w m,
szerokość
redliczki lub gęsiostopkiw m,
dodatkowe
zwiększenie rozstawu,
sprzyjające samooczyszczaniu
się kultywatora w mj At 5 0,02t 0,05 m dla redliczek i At * 0f0,05
m dla gęsiostopek,
- kąt tarcia wewnętrznego gleby.
Można założyć, że przeciętna wartość p * 45°, a zatem tg p ■ 1,
wtedy rozstawienie zębów, zapewniające samooczyszczanie się kultywa­
Ponieważ kąt tarcia $ na ogół nie przekracza 45*, to przyj­
mując te wartość jako graniczną otrzymujemy, że
tora, będzie równe
t o * 2 -amax
v ♦ b ♦ At
2.0q < 90°
(4.6)
(4.8)
Rozstawienie szeregów zębów, warunkowane strefą spulchniania
w przód i samooczyszczaniem się kultywatora powinno wynosić
Aby wiec gesiostopka mogła przecinać korzenie chwastów
i drzew, jej kąt wierzchołkowy powinien być mniejszy od 90*. Naj­
częściej kąt ten wynosi 60*90°.
t
* a *tgp ♦ 1
Rozstawienie zębów kultywatora. Szerokość strefy oddziaływania
zębów kultywatora na glebę zależy od kąta tarcia wewnętrznego gle­
by, zagłębienia zęba i wymiarów geometrycznych redliczki lub gęsiostopki. Na rysunku 4.20 przedstawiono strefy oddziaływania zębów
na boki i w przód.
gdzie
tp - rozstawienie szeregów zębów w m,
1 - odległość dzioba ostrza od trzonka zęba w m.
(4.9)
r
-
138
-
139
Jeśli przyjmiemy, że p ■ 45°, to wzór 4.9 przyjmie postać
-
Obliczenie sprężyny zabezpieczającej ząb. Przykład zamocowania
zęba kultywatora zabezpieczonego sprężyną przedstawiono na rysunku
lp » * » x
ł 1
«•"»
4.15. Ramię zęba jest połączone ze sprężyną za pośrednictwem łącz­
nika i wahacza, które tworzą z elementem ramy czworobok przegubowy
Szerokość robocza kultywatora wynika z odpowiedniego rozstawie­
Kinematykę tego układu przedstawiono na rysunku 4.21. Napięcie
nia zębów we wszystkich szeregach. Warunkiem prawidłowego rozstawie­
wstępne sprężyny powinno zapewnić utrzymanie zęba w położeniu ro­
nia zębów jest niepokrywanie się śladów kolejnych ich szeregów.
boczym do chwili, aż wartość oporu nie przekroczy granicy uznanej
W przypadku gęsiostopek ślady mogą zachodzić na siebie na szerokość
za bezpieczną dla danego kultywatora. Siła wychylająca ząb jest
c * 2*3 cm. Jeśli założymy, że gęsiostopki we wszystkich szeregach
równa
mają jednakową szerokość b, to szerokość robocza kultywatora wyniesie
Px ■ *V Kx
bk * b*n - c-(n-1)
<4.13>
(4.11)
gdzie
Kx - przeciętny opór w kN działający na ząb,
gdzie n jest liczbą gęsiostopek.
W przypadku zębów zakończonych redliczkami szerokość robocza
kultywatora zależy od przyjętej nierównomierności głębokości spul­
chnienia. Graniczną wartość można określić następująco
X1 - współczynnik przeciążenia.
Zaleca się, by rozpoczęcie wychylania zęba następowało, gdy
* 1,5, a przy maksymalnym wychyleniu zęba
* 3f5.
Napięcie sprężyny utrzymującej ząb w położeniu roboczym, w
bk 4 m*(2-amax^b)
(4.12)
przypadku zastosowania czworoboku przegubowego (rys. 4.21), obli­
czamy z równania
D
V X4
Ps * I - t4 - V Kx - T s
<4-14)
gdzie T g - opory tarcia mechanizmu, a 1^, lj, 13 i 1^ wymiary wska
zane na rysunku 4.21. Bernacki (2) zaleca przyjmować Tg * 0,1-Pg«
Aby obliczyć maksymalne napięcie sprężyny, należy do równania
4.14 podstawić odpowiednie dla tego położenia zęba wartości 1^,
12# 13 i 14 oraz wymaganą wartość X^• Znając wydłużenie sprężyny
oraz wartości napięcia wstępnego i końcowego można dobrać charak­
terystyczne parametry sprężyny.
141
-
4.4.
140
-
BRONY
4.4.1. Uwagi ogólne
Brony służą do wyrównywania powierzchni, spulchniania gleby
i stworzenia odpowiedniej pod zasiew struktury gleby, zniszczenia
chwastów i zadarnienia, wykonania podorywki, wymieszania nawozów
mineralnych z glebą, przykrycia nasion po siewie. Głębokość pracy
RYS. 4.22. Schemat brony zawiesza­
nej zębowej: 1 - stojak, 2 - belka
poprzeczna zaczepowa, 3 - belka
wydżwigowa, 4 - pole brony,
5 - łańcuch pociągowy, 6 - łań­
cuchy wydfwigowe, 7 - belka po­
dłużna ramy z zaczepem
elementów roboczych bron wynosi najczęściej 3*10 cm. Brony można
podzielić na trzy grupy: zębowe, obrotowe (zębowe lub łopatkowe)
i talerzowe.
Brony zębowe mają zastosowanie głównie w szkółkach leśnych,
obrotowe w szkółkach i na uprawach, a talerzowe głównie na uprawach
leśnych i do konserwacji pasów przećiwpożarowych.
4.4.2. Brony zębowe
Zastosowanie, klasyfikacja i budowa. W leśnictwie brony zębowe
są wykorzystywane do uzupełniającej uprawy gleby w szkółkach. Ze
względu na masę przypadającą na jeden ząb można je podzielić na
trzy grupy:
W celu zachowania równomiernego zagłębienia się zębów brony
i statecznej jej pracy linie działania łańcuchów pociągowych po­
- ciężkie, służące do wyczesywania drobniejszych korzeni przy
zakładaniu szkółki i do spulchniania gleb bardziej zwięzłych;
- średnie, służące do spulchniania gleb i niszczenia chwastów
na glebach mniej zwięzłych;
- lekkie, służące do wyrównywania powierzchni, przerywania na­
winny przechodzić przez środki pól. Jeśli łańcuch pociągowy jest
zbyt krótki, to mniej zagłębiają się zęby przednie pola, jeśli
zaś zbyt długi - zęby tylne. W pierwszym wypadku jest podrywany
podczas pracy przód brony, w drugim - tył. W obydwu wypadkach
ruch pól jest niestabilny - skokowy# co prowadzi często do ich wy­
czyń włoskowatych, niszczenia wschodzących chwastów i płytkiego
spulchniania gleby pod zasiew na glebach lekkich.
Charakterystyczne parametry bron zębowych według podanego po­
działu zestawiono w tabeli 4.1.
Brony zębowe różnią się także rozmieszczeniem i rodzajem zębów.
Wyróżnia się brony zygzakowe, sprężynowe, chwastowniki, łąkowe.
wracania się.
Liczba pól brony zależy od wielkości uprawianej powierzchni
i siły uciągu ciągnika. Jeśli szerokość transportowa brony prze­
kracza 2,5 m, to belka zaczepowa składa się z trzech części. Na
rysunku 4.23 przedstawiono bronę z dzieloną ramą, składaną i roz­
kładaną za pomocą siłowników hydraulicznych, podłączonych do ukła­
W leśnictwie znajdują zastosowanie przede wszystkim brony zygza­
kowe, niekiedy - sprężynowe.
Brona zębowa zygzakowa (rys. 4.22) ma stojak 1 z belką zacze­
pową 2, belki wydżwigowe 3, pola 4, łańcuchy pociągowe 5 i wydżwigowe 6. Niektóre konstrukcje bron mają też belki podłużne 7, umo­
żliwiające dołączenie innych narzędzi doprawiających, np. wałów
strunowych lub bron obrotowych.
du hydrauliki zewnętrznej ciągnika.
Elementami roboczymi pól bron zębowych są zęby sztywne, przy­
kręcone do odpowiednio ukształtowanych płaskowników, stanowiących
8zkielet pola. Kształt i podstawowe wymiary zębów dla różnego ro•
* ^4
-
142
-
-
143
RYS. 4.23. Schemat brony zawi*.
z nich. Szerokość oddziaływania zęba na boki i w przód - podobnie
szanej z dzielona rama: 1 - •tc-1
jak, 2 - belka poprzeczna r*iy jak w przypadku kultywatora - zależy od kąta tarcia wewnętrznego
3 - składana cz«ść ramy, 4 - %
gleby (rys. 4.20a). Rozstawienie zębów na belce musi być zawsze
łownik hydrauliczny, 5 - prze­
wody łączące siłownik z hydra­ większe niż szerokość strefy oddziaływania zębów, gdyż w przeciwnym
ulika ciągnika
razie występuje garnięcie gleby. Wzór 4.8 dla brony zębowej, mającej
zaostrzone zęby, przyjmie następującą postać
fcO * 2 -amax+ At T"]
(4'15)
gdzie At * 0,02+0,05 m.
Rozstawienie podłużne zębów jest zawsze znacznie większe niż
strefa oddziaływania zęba w przód, ułatwia to samooczyszczanie się
brony. Dostosowując wzór 4.10 do bron zębowych ( 1 * 0 ) , podłużne roz
stawienie zębów (rozstawienie szeregów) powinno spełniać warunek
,
p > Vmax
(4*16)
Rozmieszczenie zębów pola brony uważamy za prawidłowe, gdy
podczas pracy każdy ząb pozostawia własny ślad, przy czym odległości
_
w
RYS. 4.24. Kształt zębów bron zębowych: a - zagięte owalne; b, c - bron ciężkich;
d, e - bron ¿rednich; f - bron lekkich
śladów sąsiednich zębów powinny być jednakowe dla całego pola. Ta­
kie rozstawienie zębów można zaprojektować wykorzystując metodę roz­
winięcia kilkuzwojowej linii śrubowej. Zwojami są rzędy zębów, pochy
lone pod pewnym kątem, np.
Każdy ząb ma kwadratową część górną, zakończoną gwintem. Wcho­
4.25). Jeśli pole brony
dzi ona w kwadratowy otwór płaskownika pola. W ten sposób ząb jest
zabezpieczony przed obrotem podczas bronowania.
. Odstępy zębów są równe tP
(rys.
będzie miało n rzędów i będą Sinaione pochy
lone pod tym samym kątem oraz rozmieszczone w jednakowych odstępach,
to przy ograniczonej długości pola będzie można wyróżnić m szeregów.
Do wykonania zębów używa się stali węglowej St 7 lub węglowo-manganowej o zawartości węgla około 0,7%. Część roboczą zęba har­
tuje się do twardości 450*550 HB.
Oznaczając szerokość pola brony przez t, a odległość sąsiednich
¿ładów zębów przez t2 możemy napisać następujące związki
Podstawy projektowania. Brony sprężynowe są jednopolowe (jednosekcyjne). Elementami tych bron są zęby wykonane z zagiętych, sprę­
t *m-t*n^*t
o
z
(4.17)
t * n*t
(4.18)
żystych płaskowników, zakończone redliczkami, lub sprężystych prę­
tów - najczęściej okrągłych, spłaszczonych na końcu. Zęby spręży­
o
* n*m*t
z
nowe działają na glebę podobnie jak zęby sprężyste kultywatorów.
Wywołany zmiennymi oporami gleby ruch drgający zęba powoduje znacz­
nie lepsze spulchnienie gleby i rozbijanie brył, pożądane w niektórych warunkach.
\
Rozstawienie zębów brony wynika ze strefy oddziaływania każdego j
ft
Aby spełnić wymagania dotyczące rozmieszczenia zębów, wartości
® i n muszą spełniać następujące warunki: n > 1, m > n+1 oraz m i
n nie mogą mieć wspólnego podzielnika. Warunki te spełniają zbiory
RYS. 4.25. Rozmieszczanie zębów
brony metod« rozwiniętej linii
śrubowej, gdy m - 5 i n - 3
gdzie cz jest współczynnikiem zależnym od rodzaju brony, mianowicie
c
Z
« 6*7 dla brony lekkiej,
c2 * 5*6 dla brony średniej,
c
Z
a 4*5 dla brony ciężkiej.
Projektowanie brony rozpoczyna się od wyznaczenia wartości tQ
(wzór 4.15). Następnie przekształcając wzór 4.17 obliczamy t2 , a ze
wzoru 4.20 - tp . Biorąc pod uwagę, że
* « 1 * iPt^
(4.21)
Łp
tgo2 * ( i ^ F T
(4.22)
{2, 3}, jeśli m « 5
można już wykreślić całą siatkę rozmieszczenia zębów brony, jak
{2, 3, 4, 5}, jeśli m * 7
*
Powszechnie przyjmuje się m - 5 i n * 3. Stąd brona zębowa ma
pięć belek poprzecznych i cztery podłużne - zygzakowe (rys. 4.26).
przedstawiono na rysunku 4.26.
Opór ruchu brony zębowej zależy od zagłębienia zębów i szerokości
roboczej. Dla przyjętych w praktyce rozwiązań konstrukcyjnych zaleca
się go obliczać z równania
Jeśli odległości śladów zębów są jednakowe, to odstępy szeregów
są równe
Px * k-b [kN]
(4.23)
so
gdzie
b - szerokość robocza brony w m,
k - opór jednostkowy w kN*m ^ (k * 0,5t 0,7 kN*m 1 .40]).
4.4.3. Brony obrotowe
Brony obrotowe są stosowane do spulchniania i wyrównywania gleb
oraz niszczenia chwastów na międzyrzędziach upraw, głównie w szkół­
kach leśnych. Umożliwiają one spulchnianie gleby do głębokości 8*15
RYS. 4.26. Kształtowanie pola
brony zębowej, gdy m ■ 5 i
n ■ 3: 1 - belki podłużne "z>
gzakowe", 2 - belki poprzeczr
3 - zęby
cm.
Wyróżniamy brony obrotowe o osi obrotu ustawionej w płaszczyźnie
Poziomej (brony kolczatki, motyki obrotowe, brony łopatkowe) oraz
146
147
-
RYS. 4.28. Brona łopatkowa czterosekcyjna, zawieszana [2J: 1 - rama,
2 - stojak, 3 - wieszaki, 4 - łopatka,
5 - tuleja dystansowa, 6 - obsada wa­
łów sekcji
w płaszczyźnie pionowej (łopatkowe do pielęgnowania gleby na między­
rzędach upraw).
Brony kolczatki są stosowane do kruszenia świeżo odkładanych
skib w szkółkach lub po pełnej orce zrębów. Elementami roboczymi są
zęby 3 (podobnie jak w bronach zębowych) zamocowane na powierzchni
walca 2 (rys. 4.27), osadzonego w łożyskach ramy 1. W innych kon­
strukcjach są nimi szeregi gwiazd zamocowane obrotowo na osiach
sekcji.
Brona łopatkowa składa się z dwóch lub czterech (rys. 4.28)
sekcji i kabłąkowo wygiętej ramy z elementami zawieszenia. Przy du­
żej szerokości brony czterosekcyjnej zewnętrzne końce sekcji są
unoszone w położeniu transportowym dodatkowo w górę. Całkowita sze­
rokość brony może być wtedy równa szerokości ciągnika.
Motyki obrotowe służą do spulchniania bardzo ciężkich gleb.
Przykład takiej trzysekcyjnej brony przedstawiono na rysunku 4.29.
Składa się ona z ramy 1, trzech sekcji pierścieni z zagiętymi zęba­
mi 2, zamocowanych wahliwie do poprzeczki ramy, przy której znaj­
dują się też elementy zawieszenia 3. Głębokość spulchnienia zależy
od liczby obciążników układanych na specjalnej ramie 4 każdego
z wahaczy. Maksymalna głębokość spulchnienia gleby może wynosić
8 cm. Każda sekcja ma 16 pierścieni o średnicy 35 cm.
Brony obrotowe z osią elementów roboczych w płaszczyźnie piono­
poprzeczna 1, która za pośrednictwem wsporników 3 łączy bronę z kor­
pusem ciągnika, oraz łuk 7 umożliwiający zawieszenie elementów robo­
wej są stosowane przede wszystkim do pielęgnacji gleby na między-
czych. Odległość osi ciągnika od obrabianego rzędu można regulować
rzędziach w szkółkach leśnych. Ich istotną zaletą jest możliwość
odpowiednim wysunięciem belki w granicach 1,2*1,4 m. Każdy z dwóch
pracy nawet przy wysokości sadzonek do 2 m.
elementów roboczych jest zawieszony na równoległoboku, który stano­
Bronę obrotową KBL-1 zawieszaną z boku ciągnika przedstawiono
wią: pionowe elementy łukowej ramy 7, dźwignie - górna 18 i dolna 22
na rysunku 4.30. Można nią pracować na równych powierzchniach o po­
- oraz stojak 8. Dzielona słupicą 23 łączy korpus 13 z dolną częścią
chyleniu wzdłużnym do 12° i poprzecznym - do 4°. Brona jest umiesz­
stojaka 8 za pośrednictwem wspornika 10. Wspornik ten może być prze­
czona na ciągniku z jego prawej strony. Ramę brony stanowią: belka
suwany w kierunku poprzecznym, co pozwala ustawić żądaną odległość
-
149
pomiędzy elementami roboczymi; maksymalnie do 10 cm. Obrotowy element
roboczy stanowi 12 ramion i 12 szprych rozstawionych promieniowo,
zwieńczonych na zewnątrz pierścieniem. Wewnętrzne końce ramion są
zamocowane do jednej, wyżej położonej tarczy, zaś szprych - do dru­
giej tarczy, położonej niżej. Zespół ten jest zamocowany na końcu
osi osadzonej za pośrednictwem dwóch łożysk w korpusie 13. Korpus
jest zamocowany do słupicy za pomocą śrub 11 i 12. Sposób zamocowania
pozwala na uzyskanie poprzecznego pochylenia osi obrotu w granicach
10+15°.
Opuszczanie i podnoszenie elementów roboczych odbywa się za po­
mocą siłownika hydraulicznego. Podczas pracy brony rozdzielacz hydra­
uliczny ustawia się w położeniu "pływającym". W przypadku wystąpienia
RYS. 4.29. Motyka obrotowa MWN - 2,8 M (ZSRR) [Pronin A. F., Ilin G. P.# Bazdyriew
N. D. i in.: Mechanizacja agrolesomelioratiwnych rabot. Uysszaja Szkoła, Moskwa
1973]: 1 - rama, 2 - pierścienie robocze, 3 - półki na obciążniki
niewielkich nierówności powierzchni element roboczy może odpowiednio
zmieniać swoje położenie dzięki zastosowaniu sprężyny 16 dociskają­
cej stojak 8 do gleby. Docisk elementu roboczego zapewnia spulchnie­
nie gleby do głębokości 8 cm, na szerokości 60470 cm.
Bronę obrotową skonstruowaną na podobnej zasadzie, jak wyżej
omówiona, ale łączoną z ciągnikiem za pośrednictwem uniwersalnego
układu zawieszenia przedstawiono na rysunku 4.31. Stosuje się ją do
pielęgnacji gleby w uprawach, których założenie poprzedzała pełna
orka. Wysokość młodych drzewek nie może przekraczać 40 cm - w przy­
padku zastosowania elementów roboczych ze szkieletem prętowym - lub
100 cm - przy zastosowaniu łopatek. Odległość między elementami ro­
boczymi zależy od ich rodzaju i wysokości drzewek.
mentami prętowymi, przy wysokości
Dla bron z ele­
drzewek 10+40 cm,szerokość
nie
spulchnionego pasa powinna wynosić 4 cm, zaś dla prętowych i łopat­
kowych - przy wysokości sadzonek 40 cm i wyższych - 4+6 cm. Rozsta­
wienie reguluje się przesuwając korpusy elementów roboczych na belce
poprzecznej ramy.
Regulacja głębokości polega na zmianie położenia względem ramy
kół kopiujących. Na glebach lekkich, gdy wysokość drzewek nie prze­
kracza 40 cm, wtedy głębokość spulchnienia nastawia się w granicach
4+5 cm, gdy zaś drzewka są wyższe od 40 cm - wtedy 5+7 cm. Na gle­
bach ciężkich odpowiednio: 6+7 cm i 7+8 cm.
RYS. 4.30. Brona obrotowa KBL-1 (ZSRR)[29]: 1 - belka poprzeczna, 2, 14, 15 - jarz«
3, 10 - wsporniki, 4, 11 - śruby, 5, 9 - wieszaki transportowe, 6, 19 - sworznie,
7 - rama kabłąkowa, 8, 20 - stojaki, 12 - śruba ustalaj«ca, 13 * korpus zespołu
roboczego, 16 - sprężyna, 17 - wodzik, 18 - dźwignia, 21 - kołnierz, 22 - dźwignia,
23 - słupicą
Kąt odchylenia od pionu osi elementów roboczych wynosi 9°, sze­
rokość spulchnianego pasa 60+80 cm, a masa całej brony - 326 kg.
Brona może być agregatowana z ciągnikiem klasy 0,6 lub 0,9, zależnie
od warunków pracy.
151
-
gach talerzowych. W pierwszym przypadku kilka, a nawet kilkanaście
talerzy umieszcza sie na jednej kwadratowej osi tworząc sekcje. W
drugim zaś każdy z talerzy jest mocowany do ramy indywidualnie.
Brony talerzowe mają najczęściej dwie lub cztery sekcje. Taką
liczbę sekcji mogą mieć brony zarówno przyczepiane, jak i zawieszane.
Większą liczbę sekcji, np. 8, mają już tylko brony przyczepiane.
Sekcje bron mogą być umieszczone obok siebie, tak że każda pra­
cuje na swoim pasie gleby - takie brony nazywamy jednośladowymi.
Jeśli zaś dwie sekcje są umieszczone jedna za drugą, tak że pracują
na jednym pasie, to brony nazywamy dwuśladowymi. Ponadto wyróżnia­
my brony symetryczne - jeśli sekcje są tak ustawione, że siły dzia­
łające od gleby na broną w kierunku poprzecznym do ruchu równoważą
sią - oraz niesymetryczne - jeśli siły te nie równoważą sią.
Brony talerzowe można także podzielić na: lekkie - gdy masa
obciążająca jeden talerz nie przekracza 30 kg i ciężkie - gdy jest
ona wiąksza od 30 kg.
RYS. 4.31. Brona obrotowa KRL-1M (ZSRR) [29}: 1 - skrobak, 2 - koło podporowe,
3 - śruba mocującą trzonek koła, 4 - osłona, 5 - stojak, 6 - rama, 7 - jarzmo,
8 - wspornik, 9 - słupicą, 10 - zespół roboczy, 11 - oś, 12 - łożysko
Specjalistyczne leśne brony talerzowe są projektowane przede
wszystkim do prac pielęgnacyjnych i zwykle są to brony zawieszane,
symetryczne, ciążkie.
Do spulchniania gleby po orce i wyrównywania powierzchni, zwłasz­
4.4.4. Brony talerzowe
cza po pełnej orce na wykarczowanych powierzchniach leśnych, stosu­
je sią rolnicze brony talerzowe. W trudniejszych warunkach może wy­
Zastosowanie, klasyfikacja 1 budowa. Brony talerzowe mogą być
stąpić konieczność dodania obciążników.
Na rysunku 4.32 przedstawiono bronę przyczepianą, czterosekcyjną,
stosowane do płytkiej uprawy gleby (podorywki), spulchniania wierzch-l
niej warstwy gleby z równoczesnym wyrównywaniem powierzchni, np. na
dwuśladową, z wydźwigiem hydraulicznym sekcji do pozycji transporto­
powierzchniach odnawianych lub zalesianych po pełnej orce, oraz do
wej. Dwie przednie sekcje mają uzębione talerze, które odwracają
pielęgnacji gleby na międzyrzędziach upraw leśnych. Na glebach lżej­
9lebę na zewnątrz, natomiast dwie tylne mają talerze gładkie, odwra­
szych brony talerzowe mogą być wykorzystywane do konserwacji pasów
cające glebę do środka. Kąt ustawienia talerzy reguluje się korbą,
przeciwpożarowych. Brony te, ze wzglądu na łatwość pokonywania prze­
obracając specjalne śruby: zewnętrzną, która zmienia ustawienie sek­
szkód, mogą być także wykorzystywane do uprawy gleby przy naturalnym | cji tylnych, lub wewnętrzną, zmieniającą położenie sekcji przednich.
odnawianiu lasu.
Tę regulacje należy przeprowadzić w pozycji uniesionej, gdyż opory
W leśnictwie głębokość spulchniania gleby za pomocą bron tale­
są wtedy najmniejsze. Brona wymaga także poziomowania, aby wysokość
rzowych może dochodzić do 20 cm, jednak najczęściej wynosi ona od 8
do 15 c m .
Przednich i tylnych sekcji nad podłożem była w położeniu transpor­
Elementami roboczymi brony talerzowej są talerze gładkie lub uzę*
blone, ustawiane pod kątem, najczęściej tylko w płaszczyźnie pozio­
Przez obrót cięgła podłużnego, znajdującego się nad ramą brony i łą­
mej, ale niekiedy także w płaszczyźnie pionowej - podobnie jak w płu-
niku poziomowania brony sworzert podwójnej dźwigni układu zaczepowe-
towym jednakowa. Bronę poziomuje się przy opuszczonych sekcjach
czącego układ podnoszenia kół z przednim układem zaczepowym. W wy­
90 powinien się znaleźć w położeniu roboczym w środku długości ucha
153
-
sowano tu siłownik podłączany do hydrauliki zewnętrznej ciągnika.
W położeniu transportowym specjalny zatrzask, znajdujący się na ra­
mie brony, zabezpiecza sekcje przed niespodziewanym opadnięciem.
Głębokość spulchniania reguluje się odpowiednią liczbą obciążni­
ków, układanych w specjalnych skrzynkach zamocowanych na podłużnicach ramy.
Talerze sekcji umieszczone są na osi o przekroju kwadratowym,
zakończonej z jednej strony łbem, z drugiej - gwintem. Pomiędzy tale­
rzami znajdują się tuleje dystansowe, a całość jest mocno ściągnię­
ta nakrętką, zabezpieczoną przed obrotem odginaną podkładką. Niektó­
re tuleje dystansowe są wykorzystywane jako tuleje łożyskowe - wtedy
mają one specjalny kształt, który umożliwia osadzenie łożyska tocz­
nego lub ślizgowego.
Należy zwrócić uwagę, że przy każdym talerzu, od jego strony we­
wnętrznej, jest umocowany do belki wspornikowej skrobak usuwający
oblepiającą talerz glebę. Podczas pracy brony skrobaki nie mogą opie­
rać się o powierzchnię talerza, co wymaga kontroli i odpowiedniej
regulacji w miejscu ich zamocowania.
Na rysunku 4.33 przedstawiono bronę rolniczą zawieszaną. Jest
to brona czterosekcyjna, dwuśladowa, asymetryczna, która m a : ramę 1,
dwie belki wspornikowe 7 i 8 w kształcie litery Z, a na każdej z
nich są dwie sekcje talerzy 7 i 8 . Belki wspornikowe są zamocowane
do ramy brony 1 z jednej strony na stałym czopie 3, umożliwiają­
cym obrót belki w płaszczyźnie poziomej, a z drugiej - na wieszaku
9
mogącym zajmować cztery różne położenia. Dają one możliwość usta­
wienia talerzy w stosunku do kierunku ruchu brony pod kątami: 19°,
21°, 24°, 26°.
RYS. 4.32. Brona talerzowa przyczepiana z uniesionymi sekcjami (przednimi - A
i tylnymi - B) [20]: a - widok z boku, b - widok z góry; 1 - ucho zaczepu, 2 - ra­
ma, 3 - zaczep, 4 - sekcja lewa przednia, 5 - sekcja prawa przednia, 6 - hydrau­
liczne przewody giętkie, 7 - dźwignia dwuramienna, 8 - zderzak oporowy, 9 - cięgłc
górne, 10 - siłownik hydrauliczny, 11 - ramię zatrzasku, 12 - dźwignia zatrzasku a
sprężyną, 13 - cięgło, 14 - sekcja tylna prawa, 15 - płyta regulacyjna, 16 - korba
śruby regulacyjnej, 17 - sekcja tylna lewa, 18 - skrzynka z obciążnikami, 19 - ko­
ło jezdne, 20 - oś dźwigniowa kół, 21 - ramię dźwigni koła
Przed przystąpieniem do pracy niezbędne jest dokładne spoziomo­
wanie brony. Służą do tego celu elementy układu zawieszenia: łącz­
nik górny - w kierunku podłużnym i prawy wieszak - w kierunku po­
przecznym.
Leśne brony talerzowe są stosowane głównie do pielęgnacji upraw.
Ich zadaniem jest więc spulchnienie wierzchniej warstwy gleby i
zniszczenie chwastów bez uszkodzenia młodych drzewek. Biorąc pod
cięgła podłużnego, zaś w położeniu transportowym - w uchu zaczepowyn
uwagę bardzo zróżnicowane warunki zakładania upraw i różny ich wiek,
cięgła podłużnego powinien mieć luz H 2 mm umożliwiający wyhaczenie
zatrzasku zabezpieczającego położenie transportowe brony.
niu różnych rozwiązań konstrukcyjnych.
Do wydźwigu sekcji z położenia roboczego do transportowego zasto
spełnienie powyższych wymogów może być osiągnięte dzięki zastosowa­
Na rysunku 4.34 przedstawiono leśną bronę talerzową, czterosek-
RYS. 4.33. Brona talerzowa, dwuśla­
dowa, asymetryczna, zawieszana [2]:
1 - rama ze stojakiem, 2 - wrzecio­
no wieszaka sekcji, 3 - czop stały,
4 - łożysko, 5 - wałek skrobaków,
6 - skrobaki, 7 - talerze sekcji
przedniej, 8 - talerze sekcji tyl­
nej, 9 - wieszak sekcji
cyjną, dwuśladową do pielęgnacji gleby na mlędzyrzędzlach upraw w wie­
ku 1+5 lat, założonych na zrębach nie karczowanych i porolnych. Brona
ta może być także wykorzystana - przy odpowiednim ustawieniu sekcji do spulchniania gleby po orce lub do konserwacji pasów przeciwpoża­
rowych .
Brona-składa się z ramy nośnej 1, którą stanowią: belka poprzecz­
na i stojak, umożliwiające trójpunktowe zawieszenie brony na podnoś­
niku hydrulicznym ciągnika, oraz z przyłączonych do belki poprzecznej
4.34. Brona talerzowa BTL do pielęgnacji upraw: 1 - rama nośna, 2 - rama sek, 3 - sekcja talerzy przednia, 4 - sekcja talerzy tylna, 5 - oś obrotu sekcji,
• osłona talerzy przednich. 7 - łącznik, 8 - cięgno transportowe, 9 - obciężni-
156
dwóch wahaczy 2, mających po dwie sekcje talerzy 3 1 4 .
Każdy z waha-
czy ma trzy miejsca mocowania na belce poprzecznej. Pozwalają one tai
dobrać odległość między sekcjami, aby brona jak najskuteczniej nisz­
czyła chwasty, a jednocześnie nie przysypywała sadzonek spulchnioną
glebą. Przy kolejnych ustawieniach szerokość nie spulchnionego pasa
miedzy sekcjami wynosi 0, 60 i 82 cm. Sposób zamocowania wahaczy
umożliwia ponadto ustawienie osi sekcji pod kątem w płaszczyźnie
pionowej także w trzech położeniach: 0°, +16° i -16°, co sprzyja
lepszemu dostosowaniu położenia talerzy do kształtu powierzchni na
międzyrzędziach.
Każda z sekcji składa sie z trzech lub czterech talerzy o śred­
nicy 56 cm i mocowana jest na ramie wahacza 2 za pomocą stałego
czopu 5 i przesuwanego wieszaka 11. Wieszak ma trzy położenia dające
kąty ustawienia talerzy wzglądem kierunku ruchu: 8°, 20° i 30°. Tale­
rze sekcji mogą być tak ustawione, że będą przemieszczały glebą na
zewnątrz lub do wewnątrz. Aby zabezpieczyć sadzonki przed zasypaniem
przy zewnątrznych lub wewnętrznych talerzach, zależnie od kierunku
przemieszczania gleby, do ramy wahaczy mocuje się płyty osłonowe 10.
W celu ułatwienia wchodzenia talerzy brony na wysokie przeszkody
(np. pniaki), do ramy wahaczy 2 zamocowano, przed pierwszymi sekcja­
mi odpowiednio ukształtowane płyty ochronne 6.
Głębokość spulchniania jest regulowana masą obciążników (0*40 kg
wkładanych do specjalnych koszy, umieszczonych na ramie każdego waha
cza. Zmiana obciążników, przy masie brony 710 kg, pozwala uzyskać
głębokość spulchniania w granicach 74-15 cm, a szerokość spulchnia­
nych pasów 60*90 cm.
Uniesienie sekcji w położenie transportowe umożliwiają łańcuchy
8 łączące wahacze ze stojakami zewnętrznymi ramy głównej brony. W po
łożeniu roboczym sekcji długość łańcuchów powinna być tak dobrana,
aby talerze miały pełną swobodę kopiowania powierzchni gleby.
Ważnym elementem regulacyjnym jest poprzeczne wypoziomowanie
ramy brony za pomocą prawego wieszaka układu zawieszenia.
Do spulchniania gleby na międzyrzędziach służy także czterosekcyjna, dwuśladowa brona talerzowa zawieszana, przedstawiona na ry­
sunku 4.35. W porównaniu z poprzednio omówioną ma ona w każdej sek­
cji po pięć talerzy o średnicy 51 cm, przy czym talerze pierwszych
sekcji przemieszczają glebę do wewnątrz a następnych na zewnątrz.
Wahacze z sekcjami roboczymi mają jedno położenie na belce poprzecz-
rama
YS. 4.35. Brona talerzowa BL-1 do pielęgnacji upraw: 1 - rama nośna, 2 ekcii 3 - sekcja talerzy, 4 - oś obrotu sekcji, 5 - nakrętka wieszaka, i - siownik'hydr.uliczny, 7 - »wir. 8 - -no-tr. 9 - .k— Ltor hydr.uUczny,
158
-
nej ramy. Nie ma więc możliwości zmiany ani rozstawienia wahaczy,
ani ich skrętu w płaszczyźnie pionowej. Szerokość nie spulchnionego
pasa między sekcjami wynosi 60 cm. Kąty ustawienia talerzy w pła­
szczyźnie poziomej w stosunku do kierunku ruchu brony mogą wynosić:
16°, 21° i 26°.
Odmiennie rozwiązany jest w tej bronie sposób dociążania tale­
rzy. Zastosowano tu siłowniki hydrauliczne jednostronnego działa­
nia 6, łączące ramę wahacza 2 ze stojakiem ramy głównej 1. Układ
hydrauliczny brony składa się z: zbiornika z pompą tłokową 7 napę­
dzaną dźwignią ręczną, zaworu odcinającego 7, manometru 8 i akumu­
latora 9, z którym połączone są cylindry siłowników obydwu waha­
czy. Wytworzone w akumulatorze ciśnienie przenosi się do siłowni­
ków każdego z wahaczy, te z kolei powodują w położeniu roboczym
brony zwiększenie nacisku talerzy na glebę, dociążając ramę waha­
cza częścią ciężaru ramy nośnej. Końcówka tłoczyska ma dwa miejsca
zamocowania na ramie wahacza, co pozwala na regulację siły docisku
przy tej samej wartości ciśnienia w akumulatorze.
Brona ta wymaga szczególnie starannego poziomowania przed
rozpoczęciem pracy i to zarówno w kierunku poprzecznym, jak i po­
dłużnym.
Do spulchniania gleby i niszczenia chwastów na międzyrzędziach
upraw leśnych w wieku 1t 4 lat, założonych na zrębach nie karczowa­
nych i cięższych glebach, może być stosowana brona jednośladowa,
nazywana opielaczem upraw (rys.
4.36). Składa się ona z ramy 1 i
dwu wahliwie zamocowanych roboczych zespołów 2 i 3. Zespoły mają
po dwa talerze: zewnętrzny o średnicy 56 cm i wewnętrzny o śred­
nicy 66 cm. Każdy z talerzy ma własny korpus 4 zamocowany do słu­
picy 5 połączonej wahliwie z ramą zespołu roboczego. Odpowiedni
docisk talerza do gleby zapewnia teleskop sprężynowy 6, łączący
korpus z ramą zespołu roboczego. Zastosowano tu taki sam sposób
zamocowania talerza, jak w pługu L-32 opisanym w rozdziale 3.4.2
i przedstawionym na rysunku 3.21.
Zespoły talerzy są tak ustawione, że przemieszczają glebę
na zewnątrz. Kąt ustawienia talerzy w płaszczyźnie poziomej wyno­
si 35°, a w płaszczyźnie pionowej - 9*.
Głębokość spulchniania jest regulowana napięciem sprężyn te­
leskopów i obciążnikami układanymi na ramie wahacza. Masa brony,
wynosząca 335 kg i obciążniki - łącznie 90 kg, pozwalają uzyskać
160
-
-
161
głębokość spulchniania do 15 cm. Szerokość robocza każdego zespołu
szenia na ciągniku oraz dwie sekcje 11 i 12 mające po cztery talerze
jest równa 50*60 cm, a szerokość nie spulchnionego pasa między zespę.
łami wynosi 70 cm.
0 średnicy 51 cm, rozstawione na osi co 17,5 cm. Sekcje są połączone
Do belki poprzecznej ramy głównej, poniżej ramy zespołów robo­
stawienie określa się stosownie do potrzebnej szerokości nie spul­
1 belką nośną 3 za pośrednictwem pionowych płyt 2 i 7, których roz­
czych, są przyspawane zderzaki umożliwiające utrzymanie talerzy nad
chnionego pasa gleby. Do tych płyt są przykręcane ramy sekcji 1 i 8 ,
ziemią przy uniesieniu brony do położenia transportowego. Przed roz­
mające z przodu płyty pionowe podobnego kształtu jak płyty 2 1 7 .
poczęciem pracy należy zawsze spoziomować bronę, aby w położeniu ro­
Przewidziano możliwość obrócenia płyt związanych z ramą sekcji w
boczym zapewnić dostatecznie dużą odległość ramy zespołu roboczego
płaszczyźnie pionowej, co pozwala na regulację ustawienia sekcji
od zderzaka i tym samym kopiowanie powierzchni przez talerze, nawet
gdy występują pewne nierówności terenu.
talerzy względem powierzchni gleby. Kąt pochylenia osi talerzy mo­
żna zmieniać skokowo co 5° w granicach 0*20°.
Sekcje talerzy są połączone z ramą za pośrednictwem dwu par
Na rysunku 4.37 przedstawiono bronę do pielęgnacji upraw na nie
karczowanych powierzchniach leśnych z liczbą pniaków do 1000 szt./ha.i płyt poziomych. Każda z par ma płytę górną 10, 13 i dolną 11, 12.
Płyty górne są osadzone w ramach 1 1 8
wahliwie, w położeniu po­
ziomym utrzymują je dwie pionowo ustawione sprężyny śrubowe 17.
Płyty dolne 11 i 12, utrzymujące osie sekcji talerzy, można zamo­
cować do płyt górnych 10 i 13 w czterech położeniach, co umożli­
wia zmianę kąta ustawienia talerzy w płaszczyźnie poziomej w gra­
nicach 0*30° w odstępie do 10°.
Talerze sekcji mogą przemieszczać glebę na zewnątrz lub do
środka. Zmianę kierunku uzyskuje się przez zamianę miejsc sekcji.
Wahliwe zamocowanie zespołów roboczych pozwoliło zabezpieczyć
talerze przed uszkodzeniem przy napotkaniu przeszkody. Jeśli opór
jest zbyt duży, to następuje odchylenie sekcji do tyłu z jedno­
czesnym uniesieniem w górę, co umożliwia bezpieczne przetoczenie
się talerzy po przeszkodzie.
Głębokość spulchniania, poza zmianą spowodowaną kątem usta­
wienia talerzy, reguluje się obciążnikami, którymi wypełnia się
specjalne skrzynki umieszczone na ramach sekcji. Zakres zmian głę­
bokości wynosi 6*12 cm. Zmianę szerokości spulchnionych pasów uzys­
RYS. 4.37. Brona talerzowa KLB-1,7 (ZSRR) [29] s 1 - rama zespołu lewego, 2 - płyt*
lewa, 3 - belka poprzeczna, 4 - sworzeń układu zawieszenia, 5 - uchwyty układu za­
wieszenia, 6 - śruby, 7 - płyta prawa, 8 - rama zespołu prawego, 9 - śruba bloku­
kuje się przez regulację kąta ustawienia talerzy w płaszczyźnie po­
jącą, 10 - płyta sekcji prawej, 11 - sekcja prawa, 12 - sekcja lewa, 13 - płyta
sekcji lewej, 14 - stojak, 15 - podpórka, 16 - pojemnik na obciążniki, 17 - sprę­
żyny, 18 - oś obrotu sekcji
I
ziomej, a także przez zmniejszenie liczby talerzy w sekcji, np.
do trzech sztuk.
Bronę talerzową do pielęgnacji upraw na nie karczowanych po­
wierzchniach położonych na zboczach o pochyleniu do 12° przedsta­
Można ją stosować na różnie przygotowanych pod uprawę powierzchniach?
wia rysunek 4.38. Ma ona cztery sekcje talerzy: dwie przednie 1
szczególnie jednak na powierzchniach po częściowej orce pługiem dwuodkładnieowym.
I
1 dwie tylne 16 wahliwie połączone z ramą brony 8. Sekcje przed­
nie mają po trzy talerze przemieszczające glebę na zewnątrz, a
Brona ma belkę nośną 3 ze stojakiem 14 i uchwytami 5 do zawie-
tylne - po cztery, przemieszczające glebę do wewnątrz. Wszystkie
talerze mają jednakową średnicę - 51 cm.
I
162
-
-
RYS. 4 .38. Brona talerzowa KDS-1,8 dla warunków górskich (ZSRR) [29]: 1 - sekcja p r z e d n ia , 2, 12, 27 - w s p o r n i k i ,
3 - łańcuch, 4 - sworzeń, 5 - c i ę g ł o , 6 - s t o j a k , 7 - o4, 8 - rama, 9, 13, 14, 15 - n a k r ę t k i , 10 - t r z p i e ń ,
11 - os se k cji t y l n e j , 16 - sekcja t y l n a , 17 - t a l e r z , 18 - otwory r e g u l a c y j n e , 19 - płyta d olna , 20 - p ł y t a
górna, 21 - sworzeń, 22 - o g r a n i c z n i k , 23 - uchwyt, 24 - nakrętka r e g u l a c y j n a , 25 - oparcie sprężyn, 26 - s p r ę -
12 13
-
163
-
Sekcje przednie są osadzone na sworzniach 7, umożliwiających
obrót sekcji w płaszczyźnie poziomej. Połączenie wysuniętych do
przodu dźwigni 2 obydwu sekcji łącznikiem poprzecznym 5 powoduje,
te ich obrót jest wzajemnie zależny. Dźwignie 2 połączono ponadto
za pomocą łańcuchów 3 i sprężyn śrubowych 26 z zaczepem ciągnika.
Taki układ, w przypadku zsunięcia się brony po zboczu z założonego
pasa, wymusza samoczynny powrót na ustalony kierunek. Przesunięciu
brony towarzyszy bowiem zmiana kąta ustawienia talerzy, przy czym
zasadnicze znaczenie ma zmiana kąta ustawienia talerzy sekcji przed­
nich. Zwiększa się kąt ustawienia z tej strony, na którą nastąpiło
przesunięcie, zmniejsza zaś - z przeciwnej. Powoduje to naruszenie
równowagi działających na bronę sił poprzecznych. Zwiększa się na­
pięcie sprężyny 26 i łańcucha 3 z tej strony, na którą nastąpiło
przesunięcie, zmniejsza zaś z przeciwnej. W wyniku tej różnicy sił
brona powraca na założony tor, gdzie ma zrównoważony układ sił.
Sekcje przednie tej brony mają, podobnie jak w poprzednio omó­
wionej bronie, zabezpieczenie przed uszkodzeniem talerzy w przy­
padku dynamicznego uderzenia w przeszkodę. Pionowo ustawione sprężyny 25 (w tym przypadku ściskane) pozwalają na pewne odchylenie
się sekcji do tyłu i jej uniesienie, co umożliwia bardziej łagodne
przetoczenie się talerzy po przeszkodzie.
Zmiana kąta ustawienia talerzy w płaszczyźnie poziomej odbywa
się w ten sam sposób, jak w poprzedniej bronie. Sekcje mają cztery
położenia dające kąt ustawienia 0f30°, w odstępach co 10°. Głębokość
spulchnienia gleby wynosi od 6 do 12 cm.
Brona ma regulację rozstawienia sekcji. Każda z sekcji może być
przesuwana po poprzeczkach ramy 8, co pozwala dobrać, stosownie do
szerokości międzyrzędzi, warunków terenowych i wysokości drzewek,
bezpieczną odległość talerzy od rzędu sadzonek.
Zasady projektowania talerzy bron omówiono w rozdziale 3.7.3.
Większość leśnych bron talerzowych ma talerze o średnicy 51*66 cm,
grubości 4*6 mm, promieniu krzywizny kuli 60*66 cm i kącie zaostrze­
nia 15*16°• W przypadku talerzy uzębionych głębokość wycięcia wyno­
si 6r8 cm, podziałka kątowa - najczęściej 45°, a długość ostrzy na
obwodzie talerza 7*10 cm.
Opory ruchu 1 stateczność. Jak wynika z wyżej podanych opisów
leśne brony talerzowe na ogół nie mają kół podporowych, dlatego w
położeniu roboczym opór ruchu będzie wynikiem układu sił działają­
cych na talerze brony.
-
164
-
Opór brony można określić następując* zależnością
165
-
będzie przechodziła przez oś wahać (punkt B). W przypadku tak połą­
czonych zespołów roboczych brony z belką nośną nachylenie linii
Kx * k»a*b [kN]
(4.24)
działania wypadkowej W 1 podlega ciągłym zmianom spowodowanym zmien­
nością siły oddziaływania gleby K. Ponieważ w czasie pracy brony
gdzie
a - głębokość spulchniania w m ,
ciężar G2
b - szerokość spulchniania brony w m,
k - opór jednostkowy w kPa, dla glebleśnych k ■ 25*40 kPa.
zmniejszenie głębokości spulchniania. Taki sposób połączenia zespo­
Większe wartości odnoszą się do gleb
nej głębokości spulchniania - zmiany wysokości punktu B, odpowied­
niej do zmian obciążenia.
jest stały, to linia działania wypadkowej
, będzie
przechodziła nad lub pod punktem B, powodując zwiększenie lub
łów roboczych z belką nośną wymaga - w celu utrzymania równomier­
ciężkich i powierzchni zrębo­
wych, mniejsze - do gleb lżejszych corocznie uprawianych, np. w
Aby wyznaczyć siły działające w elementach układu zawieszenia
szkółkach leśnych.
Reakcja gleby na talerze brony Kz jest równa
Kz * Kx tgf
ciągnika, należy uwzględnić także ciężar belki nośnej brony G^ , co
pokazano na rysunku 4.39.
(4.25)
W przypadku zastosowania siłownika hydraulicznego, spełniają­
cego rolę amortyzatora w połączeniu zespołów roboczych brony z bel­
Kąt ¥ (pochylenie siły wypadkowej K) zależyod konstrukcji ta­
ką nośną (rys. 4.40) wypadkowa W jest sumą oddziaływania gleby K
lerzy, kątów ustawienia oraz stanu i rodzaju gleby. Bernacki (2)
i ciężaru całkowitego brony G. Jest ona równoważona przez układ
podaje, że wartość kąta ¥ zawiera się w granicach 20r55*.
zawieszenia siłami cięgła dolnego
W bronach talerzowych istotne znaczenie ma też działająca na
i łącznika górnego P2. Warunki
równowagi sił wymagają, aby linia działania wypadkowej W przechodzi­
talerze składowa poprzeczna do kierunku ruchu brony Ky . Określa
ła przez punkt E. W przypadku zmian oddziaływania gleby na zespoły
się ją, podobnie jak w pługu talerzowym (rozdział 3.5.2.).
w celu rozpatrzenia stateczności brony symetrycznej znajdujemy
robocze, przy swobodnym zawieszeniu brony, będzie także następowała
wypadkową oporów talerzy wszystkich sekcji brony, jak pokazano na
przednim rozwiązaniu, a wynika to z mniejszego kąta pochylenia wy­
padkowej W.
rysunku 4.39, gdzie wypadkowa K oddziaływania gleby na wszystkie
zmiana głębokości, tyle że w znacznie mniejszym stopniu niż w po­
talerze znajduje się w punkcie A. Jeśli sekcje są połączone wahliwie z belką nośną, to ruch ich będzie stateczny, tzn. założona
głębokość spulchniania będzie wtedy utrzymana, gdy linia działania
wypadkowej W 1, będąca sumą siły K i ciężarów wszystkich sekcji G2 ,
RYS. 4.39. Schemat aił dzia­
łających na broną talerzową
z wahliwymi zespołami robo­
czymi
RYS. 4.40. Schemat sił dzia­
łających na broną talerzową
z hydraulicznym dociskiem
zespołów roboczych
-
4 .5 .
166
-
WAŁY
-
167
i średnicy 33 cm. Walec ma w dnie otwór zamykany pokrywą 5, umo­
żliwiający napełnienie walca wodą. Na ramie znajduje się półka 3
4.5.1. Zastosowanie i budowa
Wały służą do ugniecenia gleby, rozdrobnienia grud ziemi, wyrów­
nywania zaoranej powierzchni pola, skruszenia zaskorupionej gleby,
a także przywałowania nawozu zielonego (np. łubinu) przed jego przyoraniem.
pozwalająca na ułożenie obciążników. Masa walca w stanie suchym
wynosi 114 kg, a po napełnieniu wodą - 209 kg.
Do ugniatania głębszych warstw gleby służą wały pierścieniowe.
W leśnictwie największe zastosowanie mają wały Campbella (rys. 4.42).
Wał taki składa się z ramy 1 i wąskich pierścieni klinowych 2,
Biorąc pod uwagę różnice konstrukcyjne i przeznaczenie wały
można podzielić na: gładkie, pierścieniowe i strunowe. Wyróżnia się
wały zawieszane i przyczepiane. Mogą składać sie z jednej lub kilku
sekcji. Wał
może tworzyć samodzielne narządzie lub agregat z płu­
giem, kultywatorem lub siewnikiem.
Wały gładkie mogą być lekkie i ciężkie. Lekkie znajdują zasto­
sowanie przede wszystkim w szkółkach leśnych do przedsiewnego ugnie­
cenia gleby, a także wgniecenia wysianych nasion. Zagęszczenie czą­
stek gleby wokół nasion zwiększa podsiąkanie wilgoci i ułatwia ich
kiełkowanie. Wały ciężkie są stosowane do ugniecenia gleby i wyrów­
nywania powierzchni po wykonaniu pełnej orki, np. pod szkółkę lub
uprawę plantacyjną.
Stosowany powszechnie w szkółkach leśnych zawieszany wał gład­
RYS. 4 . 4 2 . Wał C am pbella: a - s e k c j a wału z a w ie s z a n e g o , b - p i e r ś c i e ń ; 1 - rama,
2 - pierścień, 3 - oś pierścieni
ki, tzw. grządkowy, przedstawiono na rysunku 4.41. Składa się on
z czworokątnej ramy 1 ze stojakiem 2 oraz walca 4 długości 125 cm
gładkich lub uzębionych, o średnicy 60*70 cm, połączonych z piastą
za pomocą szprych. Pierścienie są osadzone na wspólnej osi 3, w od­
stępach 14*16 cm, co ułatwia im zagłębienie się w glebę na kilka­
naście cm. Efektem pracy takiego wału jest spulchnienie górnej war­
stwy gleby i ugniecenie podglebia.
Do pokruszenia grud i wyrównania niewielkich nierówności po­
wierzchni służą wały strunowe. Użycie wałów strunowych zaleca się
szczególnie przed siewem nasion drobnych w szkółkach leśnych. Skła­
dają się one z prętów stalowych, mocowanych ukośnie najczęściej do
trzech tarcz (rys. 4.43).
Wały mogą być też wykorzystane do kształtowania wywyższeń na
terenach okresowo podmokłych (9). W tym przypadku wałowanie musi
poprzedzić pełna orka. Kształt pozostającej po wałowaniu powierz­
chni jest wynikiem odpowiedniego kształtu walca (rys. 4.44). W pre­
zentowanym przykładzie wał ma średnicę zmniejszającą się ku środ­
kowi. W połowie długości ma on przyspawany kołnierz, który spełnia
-
-
168
RYS. 4.43. Przednia sekcje wału
strunowego przyczepianego:
1 - rama, 2 - tarcze, 3 - prę­
ty, 4 - zaczepy sekcji tylnych
169
-
4.5.2. Opory ruchu i parametry konstrukcyjne
Zależność oporów walca od zwartości gleby qQ i parametrów kon­
strukcyjnych przedstawia równanie 2.41. Do szacunkowych obliczeń
korzysta się z jego prostszej postaci, mianowicie
P « f*G LkN]
x
(4.26)
gdzie
G - ciężar walca
f - współczynnik
w kN,
oporów toczenia walca, który
przy wałowaniu
nionej gleby bez jej wstępnego ugniecenia wynosi od 0,15 do 0,30.
Zagłębienie walca gładkiego podczas wałowania można wyznaczyć
ze wzoru 2.42, uwzględniając, że P
RYS. 4.44. Wał kształtowy do rabatowałków (USA) [9]: 1 - wał,
2 - krój, 3 - rama walca, 4 - kor­
pus płużny talerzowy, 5 - rama
główna, 6 - siłownik hydrauliczny
* G oraz wykorzystując zależz
ność między kątem 8Q i a (rys. 2.11).
Ugniecenie gleby przez wał jest tym większe, im większy jest
nacisk jednostkowy, określany jako stosunek ciężaru do szerokości
roboczej wału. Największe ugniecenie występuje na powierzchni i
zmniejsza się dość szybko z głębokością, co przedstawiono na ry­
sunku 4.45.
RYS. 4.45. Rozkład ugniecenia
gleby przez wał gładki v za­
leżności od głębokości C3]
rolę koju tarczowego. Kołnierz ten, będąc w zagłębieniu, stabilizuje
ruch walca, zapewniając prostoliniowość kształtowanych wywyższeń.
Przed wałem - na jego skrajach - umieszczono korpusy płużne z tale­
Zaznaczając odpowiednie poziomy gleby stwierdzamy, że po prze-
rzami uzębionymi, których zadaniem jest ułatwienie odpowiedniego
jeżdzie wału na dobrze spulchnionej glebie ugniecenie na głębokości
ukształtowania powierzchni. Efektem pracy agregatu są wywyższenia,
30 cm stanowi już tylko 5% tej wartości, jaką uzyskuje się na po­
których wysokość wynosi 20,3 cm, a odległość wierzchołków około
wierzchni .
Podstawowymi parametrami wałów są: średnica, długość i masa
244 cm. Zaletą takiej uprawy jest zachowanie przez długi okres
uformowanego kształtu powierzchni, co sprzyja rozwojowi posadzonych
na wywyższeniach sadzonek.
przypadająca na jednostkę długości walca. Wartości najczęściej spo­
tykane przedstawiono w tabeli 4.2.
spulch­
-
170
-
-
TABELA 4.2. Parametry wałów
Rodzaj wału
Średnica
[cm]
Długość
[cm]
Masa jednostkowa
[kg/cm]
Gładki lekki
35-50
100-200
0,8-3
Gładki ciężki
70-120
150-250
5-10
Pierścieniowy
Strunowy
35-70
70-120
1 #2-3
25-30
100-120
0,5-1
171
-
Opór włóki Kx zależy od jej ciężaru, mianowicie
(4.27)
Kx « kw -G [kN]
gdzie
k - opór jednostkowy odniesiony do jednostki ciężaru włóki; dla
włók: drewnianych k
* 0,4*0,6, stalowych - kw * 0,5*1,0,
stalowych z belką zębatą kw * 0,8*1,0,
G
4.6. WŁÓKI
- ciężar włóki w kN.
Żądaną głębokość spulchnienia zapewnia właściwe przyłożenie si­
ły P, która równoważy wypadkową W (rys. 4.47). Kąt przyłożenia siły
Włóki są najprostszymi narzędziami służącymi do wyrównywania
powierzchni gleby i płytkiego jej spulchnienia (1*2 cm). Są one uży­
P powinien być w granicach
* 15*20°. Zmiana kąta
pozwala na
niewielką regulację głębokości spulchniania.
wane przede wszystkim w szkółkach leśnych - umożliwiają spulchnie­
nie gleby po jej powierzchniowym podeschnięciu, kiedy bronowanie
RYS. 4 . 4 7 . Schemat s i ł d z i a ł a j ą c y c h
na włókę
byłoby zabiegiem zbyt wczesnym. Włóki stosowane są także przy za­
kładaniu szkółek lub upraw leśnych do wyrównywania powierzchni po
pełnej orce.
Włóki są narzędziami przyczepianymi. Składają się z kilku belek
ułożonych poprzecznie do kierunku ruchu (rys. 4.46a) lub z pierś­
cieni (rys. 4.46b) połączonych ze sobą łańcuchami.
Wyróżnia się włóki lekkie - najczęściej drewniane - o masie jed­
nostkowej poniżej 20 kg/m szerokości roboczej i ciężkie - najczęściej
stalowe - o masie jednostkowej w granicach 20*40 kg/m.
4.7. OPIELACZE
4.7.1. Przeznaczenie, budowa i regulacje
Oplelacze służą do pielęgnowania gleby na międzyrzędziach
w szkółkach leśnych. Umożliwiają one mechaniczne niszczenie chwas­
tów i spulchnianie gleby na głębokość 2*8 cm. Opielacze powinny
zachowywać dużą równomierność zarówno głębokości spulchniania, jak
i odległości elementów roboczych (narzędzi) od rzędów sadzonek.
W celu spełnienia tych wymagań opielacze mają mechanizmy pozwala­
jące na dokładną regulację głębokości pracy oraz korygowanie po­
łożenia narzędzi względem sadzonek w trakcie wykonywania zabiegu.
Elementami roboczymi opielaczy mogą być: pazurki, gęsiostopki,
noże kątowe lub elementy obrotowe - rotacyjne. Narzędzia pracu­
jące na poszczególnych międzyrzędziach mogą być mocowane na jed­
nej belce poprzecznej lub na oddzielnych wieszakach, tworząc tzw.
RYS. 4 . 4 6 . S e k c je w łók: a - tr z y b e lk o w a , b - p i e r ś c i e n i o w a
-
172
-
173
-
sekcje robocze. To drugie rozwiązanie jest bardziej złożone, ale
symbolem N-11. Głównymi elementami tych konstrukcji są: rama 1 ze
umożliwia utrzymanie takiej samej głębokości spulchniania na wszy­
stojakiem 2 i zaczepami do zawieszania opielacza na ciągniku oraz
obsadami dwóch kół podporowych i podestem 10 (w N-11 z siedziskiem)
stkich międzyrzedziach. Opielacze z sekcjami roboczymi są zalecane
szczególnie na nie wyrównanych powierzchniach szkółki.
Szerokość robocza zawieszanego opielacza leśnego jest najczęś­
dla operatora, sterującego elementami roboczymi.
Opielacz ma trzy zespoły robocze: podstawowy - spulchniający
ciej równa szerokości całej grzędy. Niektóre z opielaczy wyposaża
glebę na międzyrzędziach i dwa pomocnicze - spulchniające ślady kół
się także w dodatkowe elementy robocze do spulchniania śladów kół
ciągnika.
ciągnika.
Zespół podstawowy stanowi rama 6 wykonana z prętów stalowych
0 przekroju kwadratowym, do której jest przykręcana poprzeczka z na­
rzędziami 8 rozstawionymi odpowiednio do odstępów między rzędami
sadzonek. Rama narzędziowa 9 jest połączona z ramą główną 1 za po­
średnictwem ramion dźwigni nastawnych 6, dwukierunkowych przegubów
7 i łączników 8 (rys. 4.49a i c ) . Ramiona dźwigni pozwalają dostoso­
wać wysokość ramy narzędziowej do wymaganej głębokości spulchniania
1 oporów ruchu elementów roboczych. Łączniki natomiast, tworząc
wraz z poprzeczką ramy głównej i przednimi poprzeczkami ramy narzę­
dziowej 12 (dolną i górną) równoległobok, umożliwiają podczas ruchu
<
.
fc
O
A
4
*
«
\
i r
\
<
7
“
3
lii ‘.n--
A
A
^
1.
li.
•
RYS. 4.48. Opielacz wielorzędowy [prospekt]: 1 - rama opielacza, 2 - stojak,
3 - koło podporowe, 4 - dźwignia z zapadką, 5 - cięgno, 6 - rama narzędziowa,
7 - elementy robocze spulchniające źlady kół, 8 - elementy robocze spulchniające
międzyrzędzie, 9 - kierownica, 10 - podest
Na rysunku 4.48 przedstawiono opielacz wielorzędowy firmy Bgedal, który jest pierwowzorem polskiej wersji opielacza oznaczonego
RYS. 4 . 4 9 . Schemat z a w ie s z e n i a ramy n a rz ę d z io w e j ( a ) , zespołów pomocniczych (b)
i s te r o w a n ia ramą na rz ę d z io w ą (c) o p i e l a c z a N—11: 1 - rama, 2 - k o ło podporowe,
3 - d źw ig n ia nastaw na z z a p ad k ą , 4 - c i ę g n o , 3 - sp rę ż y n a c i ę g n a , 6 - ramię
dźw igni n a s t a w n e j , 7 - p r z e g u b , 8 - ł ą c z n i k , 9 - rama n a r z ę d z io w a , 10 - elem e n t
r o b o c z y , 11 - k i e r o w n i c a , 12 - p o p r z e c z k a , 13 - ramka z e s p o łu dodatkowego,
14 - sprężyna dociskowa
-
174
-
-
175
-
korygowanie położenia narzędzi względem rzędów sadzonek. Korekty
spreiyną śrubową. Pod wpływem zmiennych oporów pazurki przemieszcza­
tej dokonuje operator za pomocą kierownicy 11, zamocowanej do ramy
narzędziowej.
ją sie wiec ruchem drgającym, intensyfikując w ten sposób spulchnia­
Wychylenia ramy narzędziowej w płaszczyźnie pionowej ogranicza
cięgno 4 zakończone sprężyną 5, łączące stojak ramy głównej z gór­
ną poprzeczką ramy narzędziowej.
Każdy z zespołów pomocniczych składa sie z ramki 13 i zespołu
nie gleby.
Warunkiem prawidłowej pracy opielacza jest ustawienie na jednym
poziomie wszystkich narzędzi, tj. zachowanie jednakowej odległości
ostrzy od belki narzędziowej, dostosowanie rozstawu do odległości
miedzy rzędami oraz spoziomowanie ramy głównej opielacza.
roboczego 10 z gesiostopką, zamocowanego na jej tylnej poprzeczce.
Odmienną konstrukcje ma uniwersalny oplelacz czechosłowacki.
Ramka jest osadzona we wspornikach ramy głównej wahliwie, a jej po­
Składa sie on z zespołu nośnego NR 2 (rys. 4.51) oraz zawieszanych
łożenie robocze jest utrzymywane sprężyną śrubową 14 (rys. 4.49b).
zespołów roboczych mających sprężyste pręty (tzw. szczotkę PK 150 Z
Podczas pracy narzędzie, w wyniku zmiennych oporów, jest wprawiane
- rys. 4.52a) lub elementy obrotowe (rys. 4.52b).
w ruch drgający, co powoduje lepsze spulchnienie gleby. Zagłębienie
elementów spulchniających ślady kół ciągnika reguluje sie przesuwa­
jąc je w uchwytach mocujących na poprzeczce ramki.
Elementami roboczymi zespołu podstawowego opielacza N-11 mogą
być pazurki, gesiostopki lub płytki obrotowe (rys. 4.50). Trzonek
pazurków składa sie z dwóch części, połączonych ze sobą wahliwie
w płaszczyźnie ruchu opielacza. Wzajemne położenie utrzymywane jest
Podstawowym elementem zespołu nośnego jest prostokątna rama 1,
zespawana z ceowników, wewnątrz której umieszczono rame narzędzio­
wą 2, zapewniając jej możliwość przemieszczania sie w kierunku po­
przecznym. Położenie ramy narzędziowej określane jest przez opera­
tora za pomocą specjalnej kierownicy 4. Rama narzędziowa może być
także zablokowana i wtedy opielacz bedzie pracował jak kultywator.
Rama narzędziowa ma od dołu przyspawane dwa zaczepy do przyłą­
RYS. 4 . 5 0 . N a r z ę d z ia o p i e l a c z a N-11: a - g e s i o s t o p k ą , b - p a z u r k i , c - p ł y t k i
obrotowe
czania zespołów roboczych. Głębokość spulchniania jest regulowana
177
Zespół z elementami obrotowymi składa się z ośmiu sekcji do
spulchniania międzyrzędzi i dwu sekcji szczotek do spulchniania
śladów kół ciągnika. Każda sekcja jest połączona wahliwie z belką
poprzeczną, mocowaną do ramy narzędziowej. Docisk elementów robo­
czych do gleby zapewniają sprężyny śrubowe, napierające na dźwig­
nie wahaczy. Części elementów obrotowych pozostające nad ziemią
znajdują się w osłonkach, które zabezpieczając sadzonki przed
uszkodzeniem przez wirniki, pozwalają na spulchnianie gleby niemal
na całej szerokości międzyrzędzia.
Aby uzyskać jednakową głębokość spulchniania przez wszystkie
elementy robocze niezbędne jest dokładne spoziomowanie, zarówno
poprzeczne jak i podłużne, ramy opielacza w położeniu roboczym.
W opielaczach stosowanych w leśnictwie do korygowania położe­
nia narzędzi, poza rozwiązaniem przedstawionym na rysunku 4.49,
stosuje się mechanizmy zębate lub hydrauliczne (rys. 4.53). W pierw-
0
RYS. 4 . 5 2 . Z espoły ro b o cz e montowane na ram ie NR 2 [ p r o s p e k t]
( s z c z o t k a ) PK 150Z, b - r o t a c y j n y RNP 7
b
: a - prętow y
położeniem kół podporowych 3, które w tym opielaczu znajdują się
za elementami roboczymi i są zamocowane do ramy nośnej przesuwnie.
RYS. 4 . 5 3 . Schematy s te r o w a n ia ramę na rz ę d z io w a o p i e l a c z y : a - z mechanizmem
zębatym , b - z mechanizmem h y d r a u lic z n y m ; 1 - rama o p i e l a c z a , 2 - rama n a r z ę d z i o ­
wa, 3 - r o l k i prow adzące, 4 - wycinek k o ł a z ę b a t e g o , 5 - l i s t w a z ę b a t a , 6 - e l e ­
menty r o b o c z e , 7 - k i e r o w n i c a , 8 - s i ł o w n i k h y d r a u l i c z n y , 9 - r o z d z i e l a c z ,
10 - u k ła d z a w ie s z e n i a na c i ą g n i k u
Szczotka ma trzy belki poprzeczne z prętami sprężystymi do
spulchniania gleby. Na zewnętrznych belkach mocuje się po 10 prę­
szym przypadku z kierownicą 7, zamocowaną obrotowo na ramie głów-
tów, a na środkowej 12. Liczbę i rozstawienie prętów oraz rozsta­
wienie belek można zmieniać stosownie do potrzeb.
nej 1, połączony jest wycinek koła zębatego 4, a z ramą narzędzio­
wą listwa zębata 5. Jeśli rama narzędziowa jest osadzona w odpo­
wiednich prowadnikach ramy głównej, zapewniających jej przemiesz­
-
178
-
-
179
-
czanie się tylko w kierunku poprzecznym, to obrót kierownicy, prze2
zastosowane połączenie zębate, spowoduje skorygowanie położenia ra­
my narzędziowej.
W drugim przypadku przemieszczenia ramy narzędziowej dokonuje
siłownik hydrauliczny 8. Jeden jego element, np. cylinder, zamoco­
wany jest do ramy głównej 1, zaś tłoczysko do ramy narzędziowej 2.
Układ hydrauliczny musi jeszcze mieć rozdzielacz hydrauliczny 9
z tzw. urządzeniem śledzącym, np. typu Orbitrol, do ustalania poło­
żenia tłoczyska. Układ hydrauliczny opielacza jest przyłączony do
gniazd hydrauliki zewnętrznej ciągnika.
W opielaczach mających oddzielne zespoły robocze dla każdego
międzyrzędzie poszczególne sekcje mają wahliwe połączenie z belką
poprzeczną. Jeśli w sekcji jest jeden element roboczy, to może on
być zamocowany na wahliwej dźwigni, dociskanej do gleby sprężyną,
(rys. 4.52b). Jeśli zaś są dwa lub trzy elementy robocze, to naj­
częściej są one mocowane do grządzieli, która łączy się z belką
poprzeczną za pośrednictwem równoległoboku. Przykład takiego roz­
wiązania przedstawiono na rysunku 4.54. Sekcja, poza elementami
roboczymi 10, ma koło kopiujące 12, umożliwiające utrzymanie odpo­
wiedniej głębokości spulchniania. Zagłębienie narzędzi nastawia
się przez przesuwanie trzonków w uchwytach mocujących 8. Niektóre
sekcje mają także możliwość zmiany kątowego położenia ramion równo­
ległoboku, np. przez uniesienie lub opuszczenie belki poprzecznej,
co eliminuje konieczność stosowania sprężyny dociskającej równoległobok do ziemi na ciężkich glebach.
Różne przypadki ustawienia elementów roboczych na międzyrzędziu przedstawiono na rysunku 4.55. Rozstawienie narzędzi musi gwa­
rantować: nieuszkadzanie sadzonek, spulchnienie możliwie najszer­
szego pasa gleby i samooczyszczanie się elementów roboczych z pie­
lonych chwastów.
fS. 4 . 5 4 . S e k c ja robo cza o p i e l a c z a zaw ieszona na rów noległoboku f P r o n i n A. F . ,
lin G. P . , Bazdyriew N. D ., i i n . : M e c h a n iz a c ja a g r o le s o m e lio r a ti w n y c h r a b o t .
/ s s z a j a S z k o ła , Moskwa 1973J: 1 - ram ię d o l n e , 2 - w sp o rn ik p r z e d n i , 3 - ram ię
5 rne, 4 - n a k r ę t k a d w u stro n n a , 5 - w sp o rn ik t y l n y , 6 - g r z ę d z i e l , 7 - n a k ł a d k i ,
» 9 - uchw yty, 10 - ele m e n ty r o b o c z e , 11 - t r z o n uchwytów, 12 - k o ł o k o p i u j ą c e ,
3 - o g r a n i c z n i k łańcuchowy
Pas bezpieczeństwa od środka rzędu sadzonek do zewnętrznej
krawędzi narzędzia zależy od głębokości spulchniania, prostolinio-
itosować zakładki szerokości 2*8 cm, mniejsze wartości dotyczą bar-
wości rzędów, wieku sadzonek, prędkości ruchu, stateczności pracy
i od konstrukcji narzędzia. Stąd też szerokość tego pasa podaje się
Iziej sztywnych narzędzi.
Zasady podłużnego rozstawienia elementów roboczych podano przy
w dużych granicach 2*10 cm.
omawianiu kultywatorów - są one także obowiązujące dla opielaczy.
W przypadku stosowania dwu i trzech elementów roboczych spulch­
niane przez nie pasy powinny zachodzić na siebie tym więcej, im
większa jest możliwość odchylania bocznego narzędzi. Zaleca się
Chociaż opielacze pracują na ogół przy znacznie mniejszym zachwasz
czeniu gleby, to jednak ich samooczyszczanie także powinno być
-
180
181
-
1
o
b
J
* -r U
RYS. 4.55. R ozm ieszczen ie elementów roboczych o p i e l a c z y : b , - s z e r o k o ś ć robocza
s e k c j i , b^ ~ s z e r o k o ś ć n i e s p u lc h n ia n e g o p a s a ( tz w . pas b e z p i e c z e ń s t w a ) , s - s z e ­
r o k o ść z a k ł a d k i , t - r o z s ta w rzędów
RYS. 4 . 5 6 . Noże kątowe o p i e l a c z y : a - w yg ięty w prawo z o s tr z e m pionowym pod kątem
a/
on« -
------------ *------------
' ------------- J
v on#
4.7.2. Konstrukcja i opory ruchu
Noże kątowe opielaczy przedstawiono na rysunku 4.56. Mają one
Najczęściej stosowanymi elementami roboczymi opielaczy są na­
ostrze pionowe i poziome. Jeśli ostrze poziome znajduje się z pra­
rzędzia składające się z trzonka i gęsiostopki lub noża kątowego.
wej strony ostrza pionowego, to jest to nóż kątowy prawy, jeśli zaś
GęglQ8topkl opielaczy mają podobną budowę jak kultywatorów.
z lewej, to jest to nóż kątowy lewy. Ostrze pionowe może być po­
Wykonywane są najczęściej z blachy manganowo-krzemowej, grubości
chylone pod kątem mniejszym niż 90° (rys. 4.56a) lub większym niż
2#5*3 mm. Ostrze hartuje się w oleju do twardości 400-500 HB, na
90* (rys. 4.56b). W pierwszym przypadku najczęściej
szerokość 3*4 cm. Parametry geometryczne gęsiostopek zestawiono w
w drugim 0 « 155*160°. Kąt skrawania noży kątowych jest nieco mniej
tabeli 4.3. W porównaniu z kultywatorami (rys. 4.13b) wartości
szy niż gęsiostopek - zawiera się w granicach
kątów w gęsiostopkach opielaczy są nieco mniejsze, szczególnie ich
górne granice.
konuje się z blachy manganowo-krzemowej grubości 344 mm. Szerokość
TABELA 4.3. Geometria gęsiostopek opielaczy (2)
Szerokość
Grubość blachy
Kąty wg oznaczeń na rys. 4.13b
[cm]
[mm*]
[stopnie]
2‘6o
a
Y
y-
ś* 25*30°,
134-18°. Noże wy­
robocza noża na ogół nie przekracza 25 cm.
Opory ruchu elementów roboczych obliczamy w podobny sposób
jak kultywatorów. Do ustalenia oporu ruchu gęsiostopek i noży można
więc wykorzystać wzór 4.4. Składowa pionowa oddziaływania gleby Kz,
ze względu na mniejszy kąt skrawania, będzie odpowiednio mniejsza
niż w kultywatorach. Kąt nachylenia wypadkowej K (rys. 4.17b) za­
7-10
2,5
55-60
10-11
18-20
wiera się w granicach
10-15
2,5-3,0
60-65
11-12
20-22
muje się, że wypadkowa K jest przyłożona w połowie szerokości noża.
15-30
3,0-3,5
65-70
12-13
21-23
- 8415°. W przypadku noży kątowych przyj­
Poza oporem Kx i składową Kz ma ona także składową w płaszczyźnie
poziomej Ky, prostopadką do kierunku ruchu noża. Wartość tej skła­
Kąt ostrza B jest także nieco mniejszy - nie powinien przekra­
dowej jest równa
czać 10*. Podobnie jak w kultywatorach, gęsiostopka opielacza może
być ostrzona z góry lub z dołu. Gęsiostopka zaostrzona z dołu łat­
wiej przecina korzenie chwastów, ale szybciej się tępi.
Ky * Kx łt9ei
(4*28)
-
182
Kąt 01 zależy przede wszystkim od wartości kąta ustawienia
ostrza poziomego 0Q dla większości noży kątowych 81 s* 30*.
W przypadku zastosowania prętów sprężystych do spulchniania
międzyrzędów (tzw. szczotek) opór ruchu jest proporcjonalny do
szerokości roboczej opielacza i głębokości spulchniania. Może on
być także obliczany ze wzoru 4.4, w którym b będzie szerokością
spulchnianego pasa gleby. Składowa pionowa oddziaływania gleby,
zależnie od geometrii prętów, może być skierowana do góry
*śr * " (10*15°).
Obliczenia wytrzymałościowe trzonków przeprowadza się przy
uwzględnieniu siły dodatkowej (wzory 3.48 i 3.50), wynikającej ze
zmiennych oporów ruchu. Wartość współczynnika nadwyżek dynamicznych
zakłada się w granicach
* 2*3.
4.7.3. Stateczność pracy
Warunki utrzymywania równomiernej głębokości pracy opielacza
są formułowane w zależności od rozwiązania konstrukcyjnego. Rozpa­
trzymy omówione konstrukcje z wahliwym i sztywnym połączeniem zes­
RYS. 4 . 5 7 . Układ s i ł d z i a ł a j ą c y c h na o p i c l a c z N-11
połów roboczych z ramą nośną opielacza.
Układ sił działających na elementy opielacza N-11 przedstawiono
cisku na kierownicę i w ten sposób utrzymania lub przywrócenia zało­
na rysunku 4.57. Na elementy podstawowego zespołu roboczego, spulch­
niającego międzyrzędzia gleba oddziałuje siłą K 1 zaś na zespoły do­
żonej głębokości spulchniania gleby.
Stateczność pracy zespołów dodatkowych jest wtedy zachowana, gdy
datkowe (lewy i prawy) spulchniające ślady kół ciągnika, siłą K2.
reakcja gleby na koło podporowe jest większa od zera. Jak widać z
Na koła podporowe gleba
Ruch opielacza powo­
przedstawionej na rysunku 4.57 analizy, spełnienie tego warunku wy­
dują siły od układu zawieszenia ciągnika P1 i P2. Stateczność pod­
maga, aby linia działania siły W 3 przechodziła nad punktem O prze­
stawowego zespołu roboczego zapewniają siły: P^, występująca w cięg­
cięcia się linii działania sił P 1 i P2 - Siła W3 jest wypadkową sił
nie łączącym ramę narzędziową ze stojakiem ramy głównej, oraz Pj,
W 1 i W2 . W 2 zaś jest wypadkową ciężaru ramy głównej (nośnej) opie­
występująca w miejscu wahliwego połączenia ramy narzędziowej z ramą
lacza (wraz z operatorem) G2 i oddziaływania gleby na zespoły dodat­
główną. Warunkiem statecznej pracy tego zespołu jest dodatnia war­
kowe K2 . Z rysunku wynika, ii warunek statecznej pracy zespołów
tość siły P4 , tj. taki jej zwrot, jak na rysunku 4.57. Ponieważ
dodatkowych można uzyskać nawet przy znacznie mniejszym ciężarze G 2 .
cięgno
oddziaływa siłą R1.
nie zapewnia siły o przećiwnym zwrocie, to w przypadku
ujemnej wartości siły P^ następowałoby wygłębianie elementów robo­
Analizę stateczności opielacza ze sztywnym połączeniem zespo­
łu roboczego rozpatrzymy na przykładzie opielacza PK 150 Z (rys.
czych. Można zauważyć, że warunek statecznej pracy będzie spełniony,
4.58). Na opielacz ten działają siły: reakcja gleby na zespoły ro­
jeśli linia działania siły
, będąca wypadkową ciężaru zespołu na­
bocze K, reakcja gleby na koła podporowe R1, ciężar wraz z opera­
rzędziowego G 1 i oddziaływania gleby K^, przechodzi nad punktem Oj.
W przypadku tego opielacza, gdy chwilowe zwiększenie oporów spo­
torem G oraz siły od układu zawieszenia P1 i P2 * Możliwości zacho­
wania założonej głębokości spulchniania występują wtedy, gdy siła
woduje, że linia działania siły
R.>0.
przechodzi pod punktem Oj opera­
tor ma możliwość dociążania zespołu narzędziowego przez w y w a r c i e
n a .
Warunek ten jest spełniony, gdy linia działania siły W 1
przechodzi nad punktem O.
-
184
-
-
185
-
!
Przy lekkich sekcjach zaleca się nawet o2 * -10°. Tak małe wartości
pochylenia równoległoboku mogą powodować w bardziej zróżnicowanych
warunkach g l e b o w y c h niestateczną pracę opielacza, dlatego przewidu­
je się albo regulację kąta a2 , albo specjalną sprężynę w układzie
równoległoboku z regulowanym napięciem umożliwiającym zmianę piono­
wego obciążenia sekcji.
Z przedstawionej analizy wynika, że stateczność zespołów robo­
czych opielaczy zależy przede wszystkim od ich ciężaru. W większości
przypadków warunki stateczności są spełnione, jeśli masa opielacza,
odniesiona do szerokości spulchniania, wynosi 50ł80 kg*m 1 .
Rozważmy jeszcze stateczność pracy sekcji opielacza połączonej
z ramą nośną za pośrednictwem równoległoboku. Układ sił przedstawia
rysunek 4.59. Możliwość statecznej pracy sekcji występuje wtedy,
gdy reakcja gleby na koło kopiujące jest większa od zera (R^ > 0) .
Warunek ten jest spełniony, jeśli linia działania wypadkowej W 1
jest pochylona względem poziomu pod większym kątem niż siły P1 i P2
występujące w układzie zawieszenia. Aby koło kopiujące zbytnio nie
ugniatało gleby, kąt pochylenia równoległoboku dobiera się tak, by
siła Rj miała jak najmniejszą wartość. Na ogół przyjmuje się a2< 6°.
187
5.2. BUDOWA I REGULACJE
5. Czynne maszyny uprawowe
5.2.1. Glebogryzarki
Elementy robocze glebogryzarek są osadzone na wale ustawionym
równolegle do podłoża i prostopadle do kierunku przemieszczania sie
maszyny. W leśnictwie wykorzystuje sie je do płytkiej uprawy gleby,
pielęgnacji upraw, wykonywania i konserwacji pasów przeciwpożaro­
wych. Glebogryzarki mogą być samobieżne - przeznaczone do pracy na
małych działkach szkółek leśnych - i zawieszane na ciągnikach.
Koncentracja szkółek w leśnictwie polskim spowodowała, że
5.1. ZASTOSOWANIE I KLASYFIKACJA
małe, samobieżne glebogryzarki są stosowane tylko w nielicznych
przypadkach. Ustąpiły one miejsca glebogryzarkom zawieszanym.
Maszynami czynnymi albo aktywnymi przyjęto nazywać takie, w któ­
Elementami roboczymi glebogryzarek są najczęściej noże, rza­
rych elementy robocze skrawające glebe otrzymują napęd, powodujący
dziej pręty sprężynowe (rys. 5.1), w niektórych rozwiązaniach tak­
ich obrót lub przemieszczanie sie niezależnie od postępowego ruchu
że bijaki (rys. 5.6) mocowane po kilka sztuk (348) do tarcz osa­
maszyny, przy czym prędkość skrawania jest zawsze większa od pręd­
kości postępowej.
dzonych w odpowiednich odstępach Aa wale wirnika. W przypadku sto­
sowania noży ich liczba jest parzysta na każdej tarczy, połowa
Pojawienie sie maszyn czynnych znacznie zwiększyło możliwości
mechanizacji prac w leśnictwie. Maszyny tej grupy stosuje sie do
uprawy gleby w szkółkach i na zrębach (także nie karczowanych), do­
prawiania gleby w szkółkach, pielęgnacji upraw, przygotowania gle­
by pod odnowienia samosiewne, regulacji stosunków wodnych na po­
wierzchniach leśnych, wykonywania i konserwacji pasów przećiwpożarowych, wykonywania placówek i jamek przy odnawianiu lasu,
a tak­
że dołków przy grodzeniach, np. upraw leśnych.
Duży zakres i zróżnicowanie warunków pracy oraz wymagań agro­
technicznych powodują znaczne różnice w budowie czynnych maszyn
uprawowych. Z punktu widzenia możliwości przemieszczania sie ma­
szyn podczas pracy dzielimy je nas przenośne, samobieżne i agregatowane z pojazdami (najczęściej ciągnikami). Ze względu na spo­
sób agregatowania maszyny czynne dzielimy na: przyczepiane, półzawieszane i zawieszane. Elementy robocze maszyn czynnych mogą wy­
1
i
1
i
i
i
i
konywać ruch obrotowy lub posuwisto-zwrotny. Ruch obrotowy wyko­
nują elementy robocze glebofrezarek, glebogryzarek i świdrów gle­
bowych, a posuwisto-zwrotny - bron zębowych i pogłebiaczy. Naj­
większe zastosowanie w gospodarstwach leśnych mają glebofrezarki.
Ze względu na przeznaczenie, sposób pracy i różnice w budowie, moż­
na je podzielić na nożowe i ślimakowe.
\
V
0
U
RYS. 5 . 1 . Elementy ro b o cz e g le b o g r y z a r e k : a - sp rężynow e, b - p r o s t e , c - łukowe,
d - kętov e
I
-
188
189
-
noży jest wygięta w lewo, a połowa - w prawo. W jednej płaszczyźnie
pracuje więc od 2 do 4 noty.
W glebogryzarkach samobieżnych zjawisko to jest wykorzystywane do
ich przemieszczania się podczas pracy. Bardziej intensywne krusze­
Zasada pracy glebogryzarki polega na odcinaniu przez obraca­
nie gleby występuje przy obrotach przeciwbieżnych. Wirniki glebo­
jące się noie kęsów gleby oraz nadaniu im energii ‘kinetycznej. Dzię­
gryzarek stosowanych w praktyce mają obroty współbieżne, które wy­
ki tej energii kęsy gleby, uderzając dodatkowo o osłonę wirnika, ule­
magają mniejszych nakładów energetycznych do napędu wirnika. Tylko
gają rozdrobnieniu, a cząstki gleby przemieszaniu. W porównaniu z ma­
niektóre wirniki mają możliwość przestawiania kierunku obrotów na
szynami biernymi glebogryzarki w jednym zabiegu wykonują więcej za­
przeciwbieżne.
Spośród glebogryzarek rolniczych najczęściej jest stosowana
dań, co stanowi ich ważną zaletę.
Torem każdego elementu roboczego glebogryzarki jest cykloida.
Odcinany kęs kształtują cykloidy dwóch kolejnych noży, pracujących
w leśnictwie lekka glebogryzarka zawieszana U500 (model wcześniej­
szy GGz-1,6). Umożliwia ona spulchnianie pasa gleby szerokości
w tej samej płaszczyźnie (rys. 5.2). Długość kęsa 1 jest tym większa,
160 lub 180 cm (zależnie od typu) na głębokość do 12 cm. Schemat
im mniejsza liczba noży pracuje w jednej płaszczyźnie i mniejszy
ogólny tej glebogryzarki przedstawiono na rysunku 5.3a. Częścią
jest stosunek prędkości obwodowej wirnika u « u) *R do prędkości
łączącą poszczególne zespoły jest rama 2, która w przedniej części
ruchu maszyny v. Aby zapewnić spulchnienie i w miarę równomierną
ma elementy umożliwiające zawieszenie jej na ciągniku, a w tylnej pionową płytę do zamocowania obudowy przekładni 5 oraz wsporniki do
przyłączania osłony wirnika 4. Osłona jest połączona z ramą wahliwie, a jej położenie względem wirnika ustala się za pomocą specjal­
nej listwy z otworami 3.
RYS. 5.2. Tory elementów roboczych glebogryzarek i.kształt skrawanych kęsów:
a - przy obrotach współbieżnych, b - przy obrotach przeciwbieżnych; 1 - cyklo­
ida noża pierwszego, 2 - cykloida noża drugiego
głębokość na całej powierzchni, przy dwóch nożach pracujących w jed­
nej płaszczyźnie stosunek ~ > 4. Im mniejsza jest długość kęsa, tym
większe jest rozdrobnienie gleby i bardziej intensywne przemiesza­
nie cząstek. Nadmierne rozdrobnienie może mieć niekorzystny wpływ
na rozwój sadzonych lub pielęgnowanych roślin. Dlatego też stopień
rozdrobnienia, zwłaszcza na glebach zwięzłych, powinien być zawsze
dostosowany do obecnych potrzeb.
Intensywność rozdrabniania gleby zależy też od kierunku obro­
tów elementów roboczych. Jak przedstawiono na rysunku 5.2. mogą
mieć one obroty współbieżne lub przeciwbieżne. Współbieżne są wte­
dy» 9<ty opory skrawania gleby działają w kierunku ruchu maszyny.
RYS. 5.3. Schemat glebogryzar­
ki zawieszanej lekkiej: a - ogól­
ny, b - napędu współbieżnego,
c - napędu przeciwbieżnego;
1 - wał przegubowy z osłoną,
2 - rama, 3 - listwa, 4 - osło­
na, 5 - przekładnia kątowa,
6 - nóż, 7 - łapa spulchniająca,
8 - koło podporowe, 9 — koło tale­
rzowe, 10 - koło atakujące
191
190
Przekładnia glebogryzarki otrzymuje napęd od WOM ciągnika za
pośrednictwem wału przegubowego 1, umieszczonego w specjalnej osło­
Glebogryzarkę FLU-0,8 do częściowej uprawy gleby (spulchniania
pasów) na nie karczowanych powierzchniach leśnych, z liczbą pniaków
nie teleskopowej ze względu na bezpieczeństwo pracy. Przekładnię
do 600 szt./ha, przedstawiono na rysunku 5.4. Jest ona wykorzysty­
stanowi para kół zębatych stożkowych, zmniejszająca obroty z 540
wana także do przygotowania gleby pod odnowienia naturalne oraz do
obr./min WOM
do
152 obr./min wirnika.
Przekładnia
dzieli
wirnik na dwie części. Wał każdej części ma cztery tarcze, do któ­
rych jest zamocowanych po sześć noży łukowych - trzy wygięte w lewo,
trzy zaś w prawo. W jednej płaszczyźnie pracują więc trzy noże.
Jest także możliwość zamocowania na tarczy czterech noży - dwu le­
wych i dwu prawych. Taką liczbę noży stosuje się, gdy zachodzi ko­
nieczność znacznego zmniejszenia stopnia rozdrobnienia gleby przez
wirnik glebogryzarki.
Obudowę przekładni można tak zamocować do ramy, że wirnik
będzie miał obroty współbieżne (rys. 5.3b) lub przeciwbieżne (rys.
5.3c). Zmianę kierunku uzyskuje się przez obrócenie o 180° obudowy
przekładni wokół osi wału napędzającego, tak aby koło talerzowe
przekładni 9 znalazło się z prawej strony koła atakującego 10.
Do dolnej części obudowy przekładni jest przykręcona osłona
z łapą spulchniającą środkowy pas gleby, nie objęty pracą noży.
W przypadku przekręcania przekładni, osłonę należy odkręcić od
obudowy i ponownie zamocować w dolnym położeniu.
Regulację głębokości skrawania noży umożliwiają zamocowane
przesuwnie w przedniej części ramy dwa koła podporowe i łącznik
górny układu zawieszenia.
Stopień rozdrobnienia gleby przez tę glebogryzarkę można re­
gulować przez odpowiedni dobór noży na tarczach wałów, zmianę kie­
runku obrotów i prędkości obrotowej (w zakresie możliwych zmian
obrotów silnika) oraz przez odpowiednie ustawienie osłony wirnika.
W przypadku zbliżenia osłony do wirnika, kęsy gleby odcinane przez
noże z większą siłą uderzają w osłonę i ulegają intensywniejszemu
rozdrobnieniu. Na glebach lekkich osłona powinna być uniesiona
wyżej, a na glebach ciężkich i suchych - opuszczona nisko. Oparcie
jej na ziemi stwarza możliwość jednoczesnego wyrównywania powierz­
chni przez glebogryzarkę.
Niewielkie zastosowanie glebogryzarek rolniczych w leśnictwie
wynika przede wszystkim z niedostatecznego lub żadnego, np. w gle­
bogryzarce U500, zabezpieczenia noży przed uszkodzeniem w przypadku
natrafienia na niespodziewaną przeszkodę. Glebogryzarki przeznaczone
do pracy w leśnictwie muszą mieć takie zabezpieczenia.
RYS. 5.4. Glebogryzarka leśna FLU-0,8 (ZSRR): a - schemat ogólny [33], b - sche­
mat napędu noży; 1 - wał przegubowy, 2 - stojak ramy, 3 - osłona wirnika,
4 - przekładnia walcowa, 5 - sprzęgło, 6 - przekładnia kgtowa, 7 - ruszt przesiewny, 8 - płoza, 9 - wirnik, 10 - rama, 11 - wał wirnika, 12 - tarcza nożowa,
13 - tarcza sprzęgłowa, 14 - nóż, 15 - sprężyna dociskowa, 16 - nakrętka regu­
lacyjna
-
192
-
-
193
-
konserwacji pasów przeciwpożarowych. Szerokość robocza wynosi 80 cm,
a głębokość skrawania od 6 do 15 cm.
Podstawowymi zespołami tej glebogryzarki są: rama 10 z elementa­
mi zawieszania, wał napędowy 1, dwie przekładnie: kątowa 6 i walco­
wa 4, wirnik 9, osłona z rusztem przesiewnym 7 i dwie płozy 8.
Średnica wirnika wynosi 64 cm. Wirnik 9
składa się z siedmiu
tarcz nożowych 12 osadzonych swobodnie na wale. Do każdej tarczy
jest zamocowanych osiem noży kątowych 14 - cztery prawe i cztery
lewe. Każda tarcza (rys. 5.4b) napędzana jest od wału wirnika za
pomocą tarcz ciernych 13, które na wale wirnika są osadzone prze­
suwnie. Docisk tarcz ciernych do tarcz nożowych jest wywierany
przez specjalne sprężyny dociskowe 15, których napięcie jest regu­
lowane za pomocą dwóch nakrętek 16, umieszczonych na wale wirnika.
Takie połączenie tarcz nożowych z wałem wirnika, w przypadku tra­
fienia noża na przeszkodę, daje możliwość wystąpienia poślizgu
tarczy, co zabezpiecza nóż przed uszkodzeniem. Prędkość wirnika
wynosi 245 obr./min.
Osłona wirnika glebogryzarki FLU-0,8 w tylnej części jest za­
kończona rusztem przesiewnym. Stanowi go 13 prętów długości 35 cm,
przyspawanych do poprzecznie zamocowanego kątownika, w odstępach
co 7,5 cm. Odrzucane przez noże glebogryzarki kęsy gleby uderzając
w ruszt ulegają rozdrobnieniu i posegregowaniu. Drobniejsze cząstki
gleby przelatują dalej, wyrównując częściowo powierzchnię pasa za
glebogryzarką. Większe cząstki, najczęściej zawierające chwasty i
darń, są zatrzymywane i opadają na spulchniony pas bezpośrednio za
RYS. 5.5. Schemat glebogryzarki
bijakowej: a - ogólny, b - na­
pędu i zawieszenia bijaków;
I - wał wirnika, 2 - tarcze,
3 - cięgno, 4 - bijak, 5 - prze­
kładnia kątowa, 6 - osłona wir­
nika, 7 - stojak, 8 - cięgno
górne układu zawieszenia,
9 - rama, 10 - wał przegubowy,
II - osłona sadzonek
wirnikiem, gdzie za chwilę są pokrywane drobnymi cząstkami gleby
przelatującymi przez ruszt.
Głębokość spulchnienia gleby jest regulowana przez odpowiednie
ustawienie względem wirnika płóz, znajdujących się z obydwu jego
stron. Każda z płóz jest zamocowana do ramy jednym końcem na stałej
osi, a drugim przesuwnie. Wybranie odpowiedniego otworu i zabloko­
wanie położenia sworzniem umożliwia uzyskanie żądanej głębokości
skrawania•
Glebogryzarkę do pielęgnowania upraw leśnych na nie karczowanych
powierzchniach wyposażoną w bljaki przedstawiono na rysunku 5.5.
Zasadniczą -zaletą tej glebogryzarki jest brak noży, które - na­
wet mając zabezpieczenie - ulegają uszkodzeniom. Wyeliminowanie
urządzeń zabezpieczających elementy robocze znacznie upraszcza kon­
strukcję* maszyny.
Wirnik z bijakami 4 otrzymuje napęd z WOM za pośrednictwem wału
przegubowego 10 i przekładni kątowej 5. Na wale wirnika 1 jest
osa­
dzonych dziesięć tarcz 2, po pięć z każdej strony przekładni, na
których przewidziano możliwość zawieszenia do 12 elementów bijako­
wych. Ich liczba i kształt
są
dobierane zależnie od warunków pra­
cy i potrzebnej intensywności niszczenia chwastów. Przykłady różnego
kształtu bijaków przedstawiono na rysunku 5.6.
Prędkość wirnika, przy 540 obr./min WOM, wynosi 152 obr./min.
Bijaki kształtu a, c i d przy tej prędkości obrotowej nie tylko
niszczą znajdujące się na powierzchni chwasty, ale mogą spulchniać
glebę na głębokość 8*10 cm. Bijaki kształtu b przeznaczone są tylko
do powierzchniowego niszczenia chwastów.
-
194
-
-
195
Ze względu na sposób połączenia z ciągnikiem glebofrezarki dzie­
limy na: zawieszane, półzawieszane i przyczepiane. Ze względu zaś
na kształt wirnika i rozmieszczenie noży skrawających wyróżnia się
glebofrezarki: walcowe, walcowo-czołowe i stożkowe.
Dopiero w ostatnich latach glebofrezarki znalazły szersze za­
stosowanie w gospodarce leśnej. Przygotowanie gleby do odnowienia
za pomocą frezów sprzyja intensyfikacji produkcji leśnej, gdyż na
RYS. 5.6. Elementy robocze glebogryzarek bijakowych: a - prostokątną płyta za­
wieszana na łańcuchu, b - haki zawieszone na łańcuchu, c - graniastosłup kwadra­
towy zawieszony na lince, d - stożek zawieszony na lince
uprawianym pasie razem z glebą skrawana jest duża ilość małych
przeszkód (pniaków i korzeni), co po odnowieniu ułatwia wykonanie
zabiegów pielęgnacyjnych.
Frezowanie gleby w przypadku występowania w niej pniaków i ko­
Bijaki, których długość wynosi około 40 cm, uzyskują stosunkowo
dużą prędkość obwodową i uderzając w glebę nadają wybijanym cząstkom
dużą prędkość - stąd konieczność stosowania odpowiednich osłon za­
pewniających bezpieczeństwo pracy i ochronę roślin przed uszkodze­
niem. Na przedstawionym schemacie funkcje te spełniają: osłona bez­
pieczeństwa 6 umieszczona nad wirnikiem i osłona sadzonek 11 umiesz­
czona pod przekładnią.
Regulacja położenia roboczego glebogryzarki następuje przez
odpowiednie ustawienie cięgieł dolnych i dobór długości cięgna gór­
nego 8 (rys. 5.5) układu zawieszenia. Przy takim rozwiązaniu, gdy
glebogryzarka nie ma elementów kopiujących powierzchnię gleby, dobrą
skuteczność pracy można tylko wtedy osiągnąć, gdy powierzchnia upra­
wy jest w miarę wyrównana. W przypadku występowania nierówno wyoranych bruzd, znacznego zróżnicowania wysokości skib, dużej liczby
wysokich pniaków efekt niszczenia chwastów jest niewielki, a uszko­
dzeniom ulega zbyt duża liczba sadzonek. Glebogryzarki bijakowe
mogą więc znaleźć zastosowanie do pielęgnacji głównie tych upraw,
pod które była wykonana pełna uprawa gleby.
rzeni odbywa się przy bardzo małej prędkości postępowej agregatu,
około 1*1,5 km/h. Mimo to, biorąc pod uwagę fakt, że glebofrezarka
zastępuje pracę wielu maszyn (pługa, karczownika, kultywatora), jej
stosowanie może być uzasadnione także względami ekonomicznymi.
Glebofrezarki wymagają stosunkowo dużej mocy do napędu głowicy,
ale niewielkiej siły uciągu do swego przemieszczania. Jest to właś­
ciwość niezwykle ważna podczas pracy na terenach o małej wytrzyma­
łości podłoża, dlatego obecnie w tych właśnie warunkach glebofre­
zarki zastępują maszyny uprawowe bierne.
Istotną wadą glebofrezarek jest mała trwałość noży skrawających.
Są one przeważnie wykonywane ze stali chromowej, poddanej specjalnym
zabiegom cieplnym i plastycznym. W ostatnich latach podejmuje się
próby napawania ostrzy materiałami o większej odporności na zużycie.
Obecnie trwałość noży osiąga już ponad 40 godzin pracy.
Glebofrezarkę nożową TTS-KV 160 do spulchniania pasa gleby szero­
kości 40 cm na głębokość 25 cm przedstawiono na rysunku 5.7. Jest
ona zawieszana na ciągniku dysponującym silnikiem o mocy co najmniej
52 kW.
Glebofrezarka składa się z ramy 1, przekładni kątowej 3 i jej
5.2.2. Glebofrezarki nożowe
Maszyny zaliczone do tej grupy są wyposażone w obrotowe ele­
osłony 4, głowicy frezowej 5 i jej osłony 2. Przekładnia 3 otrzy­
muje napęd od WOM ciągnika za pośrednictwem wału przegubowego tele­
menty robocze, skrawające nie tylko glebę, ale także znajdujące
skopowego 7. Prędkość obrotowa głowicy wynosi 115 obr./min. Kieru­
się w niej korzenie i pniaki. W odróżnieniu od glebogryzarek oś
nek obrotów głowicy jest współbieżny.
obrotu wirnika glebofrezarek nożowych może być ustawiona pod róż­
nym kątem w stosunku do powierzchni gleby i kierunku ruchu maszyny.
Glebofrezarki mogą być stosowane do spulchniania pasa gleby,
wykonywania rowów odwadniających lub rabatów na gruntach okresowo
podmokłych.
Głowica frezowa składa się z wału, osadzonych na nim dwu tarcz,
dwunastu poprzeczek - rozmieszczonych równomiernie na obwodzie tarcz
- oraz z noży skrawających: zewnętrznych i wewnętrznych. Noże ze­
wnętrzne, wykonane z płaskowników o przekroju poprzecznym 100 x 12 mm.
-
196
-
197
-
RYS. 5.7. Glebofrezarka TTS-KV160 (Finlandia): 1 - rama,
2 - osłona wirnika, 3 - prze­
kładnia kątowa, 4 - osłona prze­
kładni, 5 - wirnik, 6 - nóż bocz­
ny, 7 - wał przegubowy
VW/KKV/t\J/W
WT^TTT
są przykręcone od strony zewnętrznej do tarcz wirnika - po 12 sztuk
do każdej. Noże wewnętrzne natomiast wykonane są z piaskowników o
RYS. 5.8. Glebofrezarka MLF-0,8 (ZSRR): 1 - rama, 2 - przekładnia kątowa, 3 - »iłownik płyty dociskowej, 4 - przekładnia walcowa, 5 - siłownik kół podporowych,
6 - ruszt, 7 - koła podporowe, 8 - wirnik, 9 - nóż, 10 - przećiwnóż, 11 - płoza,
12 - płyta dociskowa
przekroju 50 x 25 mm. Tworzą pary przyspawane końcami do belki po­
przecznej w odstępach co 112 mm (mierzonym od powierzchni wewnętrz­
nych noży). Zespołów takich jest 12. Różnią się one między sobą roz­
mieszczeniem noży na belce. Jest ono tak dobrane, by zapewnić fre­
zowanie gleby na całej szerokości pasa. Na obwodzie obydwie tarcze
są połączone belkami, na których wspierają się tylnymi powierzch­
niami noże frezowe. Belki te mają odpowiednie wgłębienia na noże,
co zapewnia im także dostateczną stateczność poprzeczną.
Tak połączone noże tworzą głowicę w kształcie bębna z wystają­
cymi promieniowo elementami skrawającymi, średnica zewnętrzna gło­
się w glebie pniaki o średnicy do 20 cm.
Podstawowymi zespołami glebofrezarki MLF-0,8 są: rama 1 z ele­
mentami przyłączenia do ciągnika, płyta dociskowa 12 z przeciwnożem
10, głowica frezowa 8, osłona z rusztem segregującym 6, przekładnie
- kątowa 2 i walcowa 4, sprzęgło przeciążeniowe, płozy 11 i koło
podporowe 7 oraz siłowniki hydrauliczne - płyty dociskowej 3 i kół
podporowych 5.
Głowica frezowa o średnicy 80 cm otrzymuje napęd od WOM za po­
średnictwem wału przegubowego teleskopowego, przekładni kątowej,
wicy wynosi 96 cm.
Regulacja glebofrezarki polega na spoziomowaniu ramy za pomocą
elementów układu zawieszenia ciągnika. Masa glebofrezarki wynoszą­
ca 700 kg zapewnia zagłębienie się głowicy frezowej aż do oparcia
się osłony przekładni o glebę, co gwarantuje uzyskanie charakterys­
tycznej dla niej głębokości spulchniania.
Prędkość robocza agregatu wynosi od 1 do 2,5 km/h, przy czym
górna wartość może być stosowana tylko na powierzchniach, z których
uprzednio usunięto przeszkody utrudniające pracę, jak kamienie i
pniaki.
Na rysunku 5.8
wierzchni odpady drewna o średnicy do 12 cm i frezować znajdujące
bocznej przekładni walcowej i ciernego sprzęgła przeciążeniowego,
umieszczonego wewnątrz bębna głowicy frezowej. Prędkość obrotowa
głowicy wynosi 280 obr./min, a kierunek obrotów jest przećiwbieżny
do ruchu agregatu.
Bęben głowicy ma tarcze, do których przyspawane są odpowiednie
uchwyty mocujące talerzowe noże skrawające. Tylko do skrajnych
tarcz są zamocowane noże płaskie, kształtujące pionowe ścianki
spulchnianego pasa.
Płyta dociskowa 12 jest wahliwie połączona z wałem głowicy, a
przedstawiono glebofrezarkę półzawieszaną
MLF-0,8 do spulchniania pasa gleby szerokości 80 cm na głębokość
25 cm. Jej elementy robocze mogą przecinać znajdujące się na po-
jej odpowiednie ustawienie względem gleby zapewnia siłownik hydra­
uliczny 3, którego cylinder jest zamocowany do płyty, a końcówka
tłoczyska do wspornika ramy. Płyta, posiadająca u dołu - od strony
198
głowicy - przeciwnóż, dociska do gleby pozostałości zrębowe, w tym
również nie ścięte drzewa i krzewy, umożliwiając ich rozdrobnienie
przez noże głowicy. Obwód hydrauliczny siłownika utrzymującego pły­
tę ma ograniczoną wartość ciśnienia i w wypadku napotkania przez
płytę wyższej przeszkody (np. pniaka) umożliwia uniesienie płyty
bez podnoszenia głowicy frezowej, która wtedy zachowuje założoną
głębokość skrawania.
Do ustalenia głębokości skrawania służą płozy, położone z dwóch
stron bębna, a do całkowitego wygłębienia - koła podporowe, które
podczas pracy mogą także ugniatać spulchniony pas gleby. Rama kół
jest wahliwie połączona z ramą glebofrezarki, a jej położenie jest
utrzymywane dwoma siłownikami hydraulicznymi. Do napędu siłowników
wykorzystuje się hydrulikę zewnętrzną ciągnika.
Prędkość robocza agregatu wynosi od 0,4 do 0,8 km/h. Pniaki o
większej średnicy niż 20 cm powinny być usunięte ze spulchnianego
pasa, w przeciwnym wypadku niezbędne jest przy takich przeszkodach,
wygłębianie głowicy frezowej, co pogarsza efekty pracy maszyny.
Glebofrezarkę ze stożkową głowicą L-117, przeznaczoną do wyko­
nywania rabatowałków, przedstawiono na rysunku 5.9. Głowica, któ­
rej maksymalna średnica wynosi 88 cm, może wykonać trapezowy rów
głębokości 50 cm, szerokości 15 cm na dnie i 65 cm u góry. Jedno­
cześnie usypuje ona z prawej strony rowu, z wydobywanej gleby, wy­
wyższenie wysokości 30*50 cm, zależnie od szerokości jego podsta­
wy (odpowiednio 150*90 cm).
Głównymi zespołami glebofrezarki L-117 są: rama 1, przekład­
nia kątowa 2, głowica frezowa 3, płoza 8 oraz osłony - przednia 5,
górna 6 i tylna 4.
Głowica frezowa otrzymuje napęd od WOM ciągnika za pośrednic­
twem wału przegubowo-teleskopowego i przekładni kątowej o przeło­
żeniu 3,73. Przy 1000 obr./min WOM głowica uzyskuje 268 obr./min
w kierunku przeciwbieżnym.
Głowica stożkowa, spawana z blach stalowych, ma 8 ramion roz­
mieszczonych promieniowo. Na każdym z nich znajdują się dwa noże
kształtujące ściany boczne i jeden kształtujący dno rowu. W celu
uzyskania rowu z jednakowo pochylonymi ścianami bocznymi oś głowi­
cy została ustawiona pod kątem 30° do poziomu.
Wymiary usypywanego przez głowicę wywyższenia są regulowane
odpowiednio ustawieniem osłony górnej. Po zmianie długości listwy
RYS. 5.9. Glebofrezarka do rabatowałków L-117: 1 - rama, 2 - przekładnia kątowa, 3 - wirnik, U - osłona tylna,
5 - osłona przednia, 6 - osłona górna, 7 - listwa nastawna, 8 - płoza, 9 - cięgło nastawne płozy, 10 - podpórka
-
200
łączącej osłoną z ramą następuje obniżenie lub podwyższenie osłony,
co powoduje usypywanie wywyższenia odpowiedniej wysokości. Jeśli
jest ono wyższe, to szerokość podstawy jest odpowiednio mniejsza.
Głębokość wykonywanego rowu jest regulowana położeniem płozy,
opierającej się o dno rowu. Jej większe opuszczenie zmniejsza głę­
bokość rowu.
Prędkość robocza agregatu wynosi od 1 do 1,2 km/h. Ponieważ
głowica może frezować pniaki o średnicy do 15 cm, to większe prze­
szkody powinny być wcześniej usunięte z trasy. Pozostawienie ich
będzie wymuszało wygłębienie głowicy, a ponieważ ponowne zagłębie­
nie następuje na odcinku 2,5»3 m, to należy się wtedy liczyć z gor­
szymi efektami pracy.
5.2.3. Glebofrezarki ślimakowe
Glebofrezarki ślimakowe są to maszyny, których elementem robo­
czym jest frez ślimakowy o poziomej i prostopadłej do kierunku ru­
RYS. 5.10. Glebofrezarka ślimakowa do wyorywania bruzd: a - schemat ogólny,
b - schemat napędu; 1 - koło podporowe, 2 — rama, 3 - listwa nastawna, 4 - osłona,
5 - frez ślimakowy, 6 - łapa spulchniajęca, 7 - wał wirnika, 8 - przekładnia
kątowa
wiono na rysunku 5.10. Jej podstawowymi zespołami są: rama 2, prze­
kładnia kątowa 8, frezy 5 - lewy i prawy, osłona wirnika 4, łapa
chu osi obrotu. Frez ślimakowy wykonany jest najczęściej z płyt
spulchniająca 6 i koła podporowe 1. Wirnik otrzymuje napęd od WOM
stalowych lub płaskowników, tak nawiniętych na wał, że tworzą linię
ciągnika za pośrednictwem wału przegubowo-teleskopowego i przekład­
śrubową. Płyty łączone są z wałem przez spawanie, płaskowniki na­
ni kątowej o przełożeniu 3,55. Dla tej glebofrezarki - przy 540
tomiast są najczęściej przykręcane do uprzednio przyspawanego koł­
obr./min WOM, średnicy frezów 60 cm, zastosowaniu na wałach dwuzwo-
nierza. Całość tworzy bardzo wytrzymały, nie podlegający odkształ­
jowych frezów oraz przeciwbieżnych obrotów - prędkość robocza agre­
ceniom, zespół. Dlatego też glebofrezarki ślimakowe, chociaż nie
gatu, zapewniająca frezowanie pasa szerokości 60 cm i głębokości
frezują pniaków, mogą pracować na powierzchniach, gdzie ich liczba
10 cm, nie może przekraczać 3 km/h (43).
Frezy ślimakowe będą odrzucały glebę na zewnątrz bruzdy, jeśli
może dochodzić do
800 szt./ha, bez obawy uszkodzenia elementów
roboczych. Trwałość frezów, w przypadku napawania ostrza tnącego
przy współbieżnych obrotach wirnika na lewym wale będą miały kieru­
twardym stopem, osiąga 100 godzin pracy.
nek nawinięcia lewy, a na prawym - prawy. W glebofrezarce przedsta­
Na wale umieszcza się najczęściej dwa odcinki ślimaków o prze­
wionej na rysunku 5.10 środkowy pas gleby, znajdujący się pod prze­
ciwnych zwojach, które mogą odrzucać skrawaną glebę na zewnątrz
kładnią, jest spulchniany specjalną łapą do głębokości 32 cm. Glebo-
lub do środka uprawianego pasa. Zależy to od kierunku obrotów wir­
frezarka ta jest przeznaczona do częściowej uprawy gleby na nie kar­
nika i nawinięcia linii śrubowej frezu. W przypadku gdy gleba prze­
czowanych powierzchniach leśnych z liczbą pniaków do 600 szt./ha.
mieszczana jest do wewnątrz, na środku pasa powstaje wywyższenie.
W dogodnych warunkach terenowych może ona być agregatowana nawet
Jego wysokość zależy od szerokości i głębokości uprawianego pasa.
z ciągnikiem klasy 0,6, dysponującym mocą 22 kW.
Dobre zdzieranie wierzchniej warstwy runa, pozostawianie spul­
Prędkości robocze glebofrezarek ślimakowych wynoszą od 1,5 do
3,0 km/h, wartości
większe można stosować na powierzchniach bez
chnionej powierzchni bruzdy oraz możliwość agregatowania z niewiel­
przeszkód (kamieni, pniaków, korzeni). Maksymalna głębokość frezo­
kimi ciągnikami powodują, że glebofrezarka jest szczególnie przy­
wania na ogół nie przekracza 15 cm.
datna do przygotowania gleby do samosiewnego odnawiania lasu pod
Przykład glebofrezarki ślimakowej do wygrywania bruzd przedsta-
okapem drzewostanów.
-
202
-
Regulacja glebofrezarki polega na odpowiednim do głębokości
-
20 3
-
Kierunek obrotu wirnika jest przeciwbieżny. Aby wyorać bruzdę, koł­
skrawania ustawieniu kół podporowych oraz odpowiednim ustawieniu
nierz na lewej części bębna - pertrząc w kierunku ruchu agregatu -
względem wirnika osłony, mającej wpływ na rozdrobnienie i rozrzu­
cenie gleby.
jest nawinięty w prawo, a na prawej w lewo. Wiertło otrzymuje napęd
Na rysunku 5.11 przedstawiono glebofrezarkę ślimakową opraco­
od WOM ciągnika za pośrednictwem wału przegubowo-teleskopowego, prze­
kładni kątowej zębatej, sprzęgła ciernego i przekładni łańcuchowej
waną w NRD, pracującą w zestawie z sadzarką leśną. Jest ona prze­
z łańcuchem drabinkowym dwurzędowym. Całkowite przełożenie jest rów­
znaczona do zdzierania wierzchniej warstwy gleby na pasie szero­
kości 40 cm na głębokość do 10 cm. Może ona pracować na powierzch­
ne 4. Przy 1000 obr./min WOM wirnik uzyskuje 250 obr./min.
Włączanie i wyłączanie napędu na wirnik dokonywane jest za
niach leśnych o liczbie pniaków do 800 szt./ha.
pomocą układu hydraulicznego (rys. 5.12), w skład którego wchodzą
siłownik dwustronnego działania 5, zawór rozdzielczy 3 i zawór re­
gulacyjny 4. Układ jest zasilany z hydraulicznego obwodu zewnętrz­
nego ciągnika. Siłownik hydrauliczny, obracając korbą osadzoną na
RYS. 5.12. Schemat hydraulicznego sterowania sprzęgła glebofrezarki połączonej
z sadzarką RPK-V: 1 - zawór odcinający (szybkozłącze), 2 - przewód elastyczny,
3 - zawór rozdzielczy, 4 - zawór regulacyjny, 5 - siłownik
wale krzywkowym, powoduje docisk lub zwolnienie nacisku na tarcze
RYS. 5.11. Glebofrezarka ślimakowa RPK-V: 1 - wspornik ramy nośnej sadzarki, 2 - linka zawieszenia, 3 - mechanizm wyłączający sprzęgło, 4 - sprężyna pod­
trzymująca obudowę przekładni kątowej, 5 - rozdzielacz hydrauliczny, 6 - rama,
7 - siłownik sprzęgła, 8 - przekładnia kątowa, 9 - obudowa sprzęgła tarczowego,
10 - obudowa przekładni łańcuchowej, 11 - wirnik, 12 - frez ślimakowy
sprzęgła płytkowego. Przerwanie nacisku i tym samym przerwanie na­
pędu następuje w chwili wystąpienia zbyt dużych oporów, np. przy
zetknięciu się frezu z przeszkodą. Zwiększony w tej chwili moment
obrotowy powoduje taki obrót obudowy przekładni kątowej, wspiera­
jącej się na specjalnych sprężynach śrubowych, że zamocowana do
Głównymi zespołami glebofrezarki są: rama 6, przekładnia kątowa
niej krzywka przesunie stykający się z nią suwak, a ten za pośred­
zębata 8, przekładnia łańcuchowa 10, sprzęgło cierne wielopłytkowe
nictwem układu elektrycznego spowoduje zmianę ustawienia rozdzie­
9, bęben 11 z frezami ślimakowymi 12 i elementy układu hydraulicz­
lacza hydraulicznego 3. Czas rozłączenia napędu jest określony odpo­
nego 5 i 7 sterujące pracą sprzęgła ciernego.
wiednim nastawieniem zaworu regulacyjnego. Jest on tak dobierany,
Wirnik składa się z wału, bębna o średnicy 43 cm, ze śrubowo
aby frez mógł przetoczyć się przez przeszkodę przy wyłączonym na­
przyspawanym kołnierzem wysokości 6,5 cm i przykręcanych do niego
pędzie i następnie samoczynnie rozpoczął wyorywanie bruzdy. War­
10 płaskowników o przekroju poprzecznym 90 x 12 mm, stanowiących
elementy frezu ślimakowego. Zewnętrzna średnica frezu wynosi 63 cm.
tość momentu rozłączającego napęd reguluje się przez zmianę napię­
-
204
-
-
20 5
Podstawowe zespoły glebofrezarki FLSz-1,2 to: rama 1 z elemen­
cia sprężyn podtrzymujących obudowę przekładni, zaś czas rozłącze­
nia przez nastawienia zaworu regulacyjnego 4.
tami zawieszenia na ciągniku, przekładnia z kołami stożkowymi 2
Włączenie napędu następuje także przez obciążenie przekładni
i walcowymi 3, wirnik 5, krój nożowy 6 z elementami spulchniają­
odpowiednim, minimalnym momentem obrotowym, warunkującym niezbęd­
ne ugięcie sprężyn i przekazanie sygnału przez suwak kopiujący
krzywkę. Minimalne ciśnienie w układzie hydraulicznym niezbędne
do sterowania pracą frezu wynosi 2,4 MPa.
Głębokość frezowania reguluje się zmieniając wysokość zacze­
cymi, płozy 7 i osłona wirnika 4.
Wirnik otrzymuje napęd od WOM za pośrednictwem wału przegubo­
wo-teleskopowego i przekładni kątowo-walcowej. Prędkość obrotowa
wirnika wynosi 220 obr./min, o kierunku współbieżnym. Przekładnia
dzieli wał wirnika 9 na dwie części - lewą i prawą. Każda część
pienia linki podwieszającej frez na ramie sadzarki. Wysokość ta
napędza - za pośrednictwem sprzęgła ciernego wielotarczowego 11
zależy także od głębokości pracy bruzdownika sadzarki, należy więc
ją odpowiednio korygować.
oraz sprzęgła kłowego 10 z wkładkami gumowymi - tuleję, na której
osadzone są elementy robocze. W tym przypadku są to dwa frezy
Glebofrezarka ma masę własną około 400 kg, a sadzarka około
czterozwojowe 5 i osiem noży kątowych 8, zamocowanych w dwóch
1550 kg. Wymaga to agregatowania ze stosunkowo dużym ciągnikiem, co
płaszczyznach, wahliwie, w kierunku poprzecznym do płaszczyzny
najmniej klasy 2. Prędkość robocza zawiera się w granicach 1,5*2,5
km/h.
obrotu. Noże kątowe spulchniają części bruzdy w pobliżu środka
Na rysunku 5.13 przedstawiono glebofrezarkę ślimakową FLSz-1,2
do częściowej uprawy gleby, głównie na terenach okresowo podmokłych.
pasa. Średnica frezów ślimakowych i nożowych wynosi 60 cm, a sze­
rokość obrabianego pasa - 120 cm. Środek pasa, znajdujący się
pod przekładnią jest spulchniany krojem nożowym, posiadającym radełko. Krój spełnia także rolę stabilizatora, gdy na zespół fre­
zów ślimakowych działają niezrównoważone siły poprzeczne.
Wywyższenie wykonują frezy ślimakowe. Aby przemieszczać gle­
bę ku środkowi, przy współbieżnych obrotach wirnika, kierunek na­
winięcia
zwojów na wale lewym jest prawy, a na prawym - lewy.
Do regulacji głębokości dwóch bruzd bocznych i wysokości wy­
wyższenia służą dwie płozy, umieszczone z każdej strony wirnika.
Zagłębienie frezów można regulować w granicach 10t15 cm, a wy­
sokość wywyższenia w granicach 18*22 cm.
Na stopień rozdrobnienia gleby i kształt wywyższenia ma wpływ
ustawienie osłony wirnika. Przy pracy na glebach ciężkich
usta­
wia się możliwie największą odległość między osłoną a wirnikiem
(25 cm), na glebach gorszych - najmniejszą (18 cm).
Trwałość i prawidłowa praca glebofrezarki zależy także od
właściwego wyregulowania sprzęgieł przekazujących napęd na po­
szczególne bębny. Do regulacji służą - znajdujące się na końcach
RYS. 5.13. Glebofrezarka ślimakowa FLSz-1,2 (ZSRR): a - schemat ogólny, b - sche­
mat napędu elementów roboczych; 1 - rama, 2 - przekładnia kątowa, 3 - przekładnia
walcowa, 4 - osłona wirnika, 5 - frez ślimakowy, 6 - krój nożowy, 7 - płoza,
8 - nóż, 9 - wał wirnika, 10 - sprzęgło podatne, 11 - sprzęgło cierne tarczowe
wałów - nakrętki, którymi dokonuje się zmiany napięcia sprężyn
talerzowych sprzęgła (rys. 5.13b).
Prędkość robocza agregatu zależy od warunków występujących
na powierzchni i wynosi od 1,8 do 2,5 km/h.
przez naorywanie na środkowej części pasa wywyższenia. Glebofre­
zarka ta może pracować na powierzchni uprzednio uprzątniętej z od­
padów zrębowych, o liczbie nie większej jak 600 szt./ha.
-
206
-
207
-
5.2.4. Świdry glebowe
Świdry glebowe są to maszyny o pionowej osi obrotu elementu
roboczego, który nosi nazwę wiertła. Służą one do wykonywania w
glebie otworów lub jej miejscowego spulchnienia. W leśnictwie
wykorzystywane są więc do wiercenia otworów pod słupki grodzeniowe, jamek do sadzenia drzewek i małych sadzonek - często z za­
krytym systemem korzeniowym, a także do przygotowania placówek,
tzw. talerzy, na których wysadza się sadzonki lub wysiewa nasiona.
Wyróżniamy świdry glebowe przenośne i zawieszane. Pierwsze ma­
ją silnik spalinowy o mocy 1,543,5 kW, najczęściej dwusuwowy, a
masa całej maszyny na ogół nie przekracza 25 kg. Prędkość obroto­
wa wiertła zawiera się w granicach 250*350 obr./min. Świdry prze­
nośne pozwalają na wykonywanie otworów o średnicy do 30 cm i głębo­
kości 50 cm.
Świdry zawieszane są agregatowane, zależnie od warunków, z
ciągnikami rolniczymi lub leśnymi. Wiertło może mieć napęd mecha­
niczny od WOM ciągnika lub hydrostatyczny z układu hydraulicznego
ciągnika. Prędkość obrotowa wiertła zawiera się w granicach 1004
4200 obr./min. Świdry zawieszane umożliwiają wykonywanie otworów
o średnicy do 100 cm, głębokości 150 cm.
Duże zróżnicowanie wymagań stawianych świdrom glebowym powo­
duje dużą różnorodność konętrukcji ich elementów roboczych. Wiertła
różnią się wymiarami i kształtem. Na rysunku 5.14 przedstawiono
najczęściej stosowane wiertła pełnozwojowe spiralne (a), śrubowe
(b) i śmigłowe (c) oraz łopatkowe (d) i strzemiączkowe (e, f).
Powierzchnię spiralną wiertła tworzy prosta prostopadła do
RYS. 5.14. Przykłady wierteł świdrów glebowych: a - spiralne, b - śrubowe,
c - śmigłowe, d - łopatkowe, e, f - strzemiączkowe
osi obrotu, przemieszczana po linii śrubowej o zwiększającym się
punktów od osi obrotu. Wiertła śmigłowe rozrzucają wydobywaną gle­
skoku. Powierzchnię śrubową otrzymuje się, gdy prosta jest prze­
bę na dużą odległość od jamki, wymagają one większej mocy i z tego
mieszczana po linii śrubowej o stałym skoku. Obydwie powierzchnie
największy kąt jest przy osi wiertła. Wiertła spiralne, zwiększa­
powodu są rzadziej stosowane.
Wiertła pełnozwojowe służą do wykonywania otworów, a łopatko­
we i strzemiączkowe do wykonywania placówek i spulchniania jamek.
jąc pochylenie powierzchni z wysokością, nadają cząstkom gleby
Wiertła pełnozwojowe mogą mieć kształt walcowy (jak pokazano na rys.
większą prędkość w miarę unoszenia ich w górę, co powoduje większe
5 .1 4 ) lub stożkowy, zależnie od wymaganego kształtu otworu. Wiertła
ich rozluźnienie i ułatwia usunięcie z otworu.
śmigłowe są dwuzwojowe, a spiralne i śrubowe najczęściej jednozwojo-
charakteryzują się zmiennym na promieniu kątem wznoszenia się -
Powierzchnię śmigłową tworzy odcinek, którego jeden koniec
we z krótkim u dołu odcinkiem drugiego zwoju (rys. 5.14a, b) , zawie­
przemieszcza się po prostej wzdłuż osi, a drugi po linii śrubowej.
rającym nóż skrawający służący do symetrycznego obciążenia wiertła
Powierzchnia ta ma stały kąt pochylenia niezależnie od oddalenia
i zapewnienia mu w ten sposób bardziej statecznego ruchu. Wiertła
-
208
209
-
0 dwu i więcej zwojach stosuje się przy wykonywaniu bardzo płytkich
przenośnego
wykorzystuje się najczęściej silniki pilarek spalino­
otworów, gdy stosunek głębokości do średnicy jest niniejszy od jed­
wych. Połączenie silnika z przekładnią następuje za pośrednictwem
ności.
odśrodkowego sprzęgła ciernego 2, które dobrze spełnia także zadania
Wiertło na dole każdego skrzydła ma nóż do skrawania warstwy
sprzęgła przeciążeniowego. Duża prędkość obrotowa silników pilarek,
gleby. W wiertłach o kilku zwojach noże mogą być umieszczone na
w przypadku zastosowania ich do świdrów przenośnych, wymaga użycia
jednym lub różnych poziomach. W wiertłach walcowych noże mogą mieć
przekładni o przełożeniu 30440. Uzyskuje się to przez zastosowanie
położenie prostopadłe do osi obrotu lub uniesiony zewnętrzny koniec
przekładni dwustopniowych - kątowej 5 i ślimakowej 6 - lub jedno-
1 tworzyć z osią kąt mniejszy od 90°. Kąt przyłożenia noża względem
stopniowych - ślimakowych.
powierzchni poziomej wynosi 15*35°. Niektóre konstrukcje wierteł
Uchwyty sterujące świdra przenośnego są połączone z obudową
mają za nożem przykręconą specjalną piętkę, za pomocą której można
przekładni i muszą mieć dostateczną długość, by ułatwić zrównowa­
regulować prędkość posuwu wiertła, stosownie do warunków glebowych.
żenie momentu obrotowego przekazywanego przez silnik na wiertło.
W tym przypadku kąt przyłożenia wiertła może być większy.
Przy stosunkowo niedużej masie własnej świdra (przeciętnie ok. 15 kg)
U dołu wiertła, w miejscu połączenia skrzydeł lub noży z wałem,
na osi obrotu mocuje się specjalne pionowe piórka skrawające środek
otworu. Ułatwiają one zagłębianie się wiertła.
Świder przenośny (rys. 5.15) składa się z silnika spalinowego 1,
przekładni 4, wiertła 8 i uchwytów sterujących 3. Do napędu świdra
służą one robotnikom do wywierania odpowiedniego nacisku na wiertło
w celu uzyskania niezbędnej prędkości zagłębienia.
Świder przenośny, podobnie jak i świdry zawieszane, jest wypo­
sażony w kilka wierteł o różnych średnicach i kształcie. Przyłącze­
nia dokonuje się za pomocą uchwytów szybkomocujących
lub sprzęgieł
kołnierzowych.
Schemat zawieszenia i napędu świdra glebowego W-152 agregatowanego z ciągnikiem rolniczym przedstawiono na rysunku 5.16. Świ­
der zawieszany składa się z ramy 7, przekładni 8, wiertła 12, wału
przegubowo-teleskopowego 13 ze sprzęgłem przeciążeniowym 15 oraz
ogranicznika głębokości wierconych otworów 11.
Warunkiem prawidłowego wykonania otworów, zwłaszcza o większej
głębokości, jest zachowanie stałego i pionowego położenia osi wier­
tła, przy czym pionowe ustawienie osi wiertła powinno być możliwie
niezależne od kierunku pochylenia ciągnika.
Całkowite spełnienie tych warunków, zwłaszcza w świdrach ma­
jących napęd od WOM jest bardzo trudne; stąd za poprawne przyjmuje
się takie rozwiązanie, w którym zmiana pochylenia osi wiertła w
trakcie wykonywania otworu wynosi nie więcej niż 5°, a średnica
otworu nie różni się od założonej więcej niż o 5 cm.
RYS. 5.15. Schemat napędu świdra
przenośnego: 1 - silnik spalinowy,
2 - sprzęgło odśrodkowe, 3 - uchwy­
ty sterujące, U - obudowa prze­
kładni, 5 - przekładnia kątowa,
6 - przekładnia ślimakowa,
7 - sprzęgło kołnierzowe,
8 - wiertło
Aby spełnić te wymogi, wiertło najczęściej jest zawieszane
na czworoboku przegubowym, zbliżonym do równoległoboku, którego
jeden z dłuższych boków (na rys. 5.16 - drążek ustalający 5) jest
zmiennej długości i umożliwia pionowanie osi wiertła na pochylonej
powierzchni.
Wiertło otrzymuje napęd od WOM za pośrednictwem wału przegubowo-
210
-
-
RYS. 5.16. Schemat zawieszenia i napędu świdra glebowego W-152: 1 - koło tylne ciągnika, 2 - korba podnośnika hy­
draulicznego, 3 - wieszak, 4 - stojak, 5 - drążek nastawny, 6 - nakrętka dwustronna, 7 - rama, 8 - przekładnia
kątowa, 9 - korba rączna, 10 - sprzęgło kołnierzowe, 11 - ogranicznik głębokości, 12 - wiertło, 13 - wał prze­
gubowo-teleskopowy, 14 - wspornik ramy, 15 - sprzęgło przeciążeniowe, 16 - ciągło dolne układu zawieszenia
-
211
-teleskopowego i przekładni stożkowej. Wał ma wbudowane sprzęgło prze­
ciążeniowe, zabezpieczające wiertło przed uszkodzeniem w wypadku natra­
fienia na przeszkodą* świder W-152 ma sprzęgło kłowe, ze skośnymi po­
wierzchniami zaczepowymi, dociskanymi sprężyną śrubową. Wielkość prze­
noszonego momentu obrotowego reguluje sie przez zmianą napiącia sprę­
żyny. Jeśli WOM ciągnika ma tylko jeden kierunek obrotów, to przekład­
nia kątowa może być wyposażona w dodatkowe koło ząbate, które jest na­
pędzane rączną korbą i pozwala na odwrócenie obrotów wiertła, a wiąc
ułatwia jego wygłąbienie w wypadku zakleszczenia sią w otworze.
świdry zawieszane wyposaża sią w ograniczniki głębokości wierco­
nych otworów. Najczęściej są to dwie, mocowane przesuwnie do obudowy
przekładni lub ramy, podstawki. Nastawia sią je przed rozpoczęciem
wiercenia otworu.
świdry agregatowane z ciągnikami rolniczymi mogą pracować na te­
renach o niewielkim pochyleniu, na ogół do 8°. Na terenach o większym
pochyleniu stosuje sią ciągniki leśne, świdry przeznaczone do pracy
w warunkach górskich mogą mieć nieco odmienną budową, najczęściej
mają mocniejszą ramą. Na rysunku 5.17 przedstawiono świder glebowy
OPGN-1 do pracy w warunkach górskich, z możliwością wykonywania pla­
cówek o średnicy 100 cm. Ciągnik przy wykonywaniu placówki ustawia
sią prostopadle do warstwicy. Pochylenie terenu nie może przekraczać
25°.
Zespół roboczy świdra OPGN-1 może mieć dwa elementy: głowicą
frezową (rys. 5.17b) i wiertło śrubowe (rys. 5.17c). Wówczas jedno­
cześnie wykonuje placówką i jamką o średnicy 30 cm i głębokości 50
cm. Prędkość obrotowa elementów roboczych wynosi 135 obr./min.
Rozwój świdrów glebowych idzie w kierunku usprawnienia ich obsłu­
gi i zwiększenia zakresu wykonywanych przez nie prac. Na rysunku 5.18
przedstawiono schemat połączenia hydraulicznego napędu wiertła z sa­
moczynnym jego pionowaniem. Przegub kulisty 5 zaciskany jest siłow­
nikiem hydraulicznym 6 w chwili uruchamiania silnika napędzającego
wiertło. W pozycji uniesionej nie napędzane wiertło jest swobodnie
zawieszone w przegubie kulistym i pod własnym ciężarem ustawia sią
pionowo. Podczas opuszczania następuję włączenie napędu silnika hy­
draulicznego 1 i jednoczesne zablokowanie przegubu 5. W ten sposób
na nierównym terenie wyeliminowano konieczność każdorazowego, ręcz­
nego pionowania wiertła.
W niektórych warunkach, zwłaszcza przy zakładaniu plantacji
leśnych, zachodzi konieczność nie tylko przygotowania jamki o okreś-
I
-
2 13
-
RYS. 5.18. Schemat świdra z napędem hydrostatycznym wiertła: 1 - silnik hydrosta
tyczny, 2 - szczęka przegubu kulistego, 3 - wiertło, 4 - rama, 5 - przegub kulis
ty, 6 - siłownik hydrauliczny
lonych wymiarach, ale także nasypania do niej - przed posadzeniem
sadzonki - odpowiedniej ilości substratu użyźniającego. Możliwość
jednoczesnego wykonania tych zabiegów za pomocą świdra glebowego
przedstawiono na rysunku 5.19. Świder wyposażony jest w zbiornik
na substrat 1 i odpowiednią pompę nurnikową 4, która przez drążony
wał wiertła wtłacza, podczas jego wygłąbiania, ustaloną dawką sub­
stratu.
W niektórych przypadkach niezbądne jest wykonanie w ziemi otwo­
rów o dużych średnicach. Świder mający taką możliwość przedstawiono
na rysunku 5.20. Zastosowano w nim dwa wiertła pełnozwojowe 3, na­
pędzane za pomocą przekładni planetarnej 2. Dzięki niej uzyskano
RYS. 5.17. Świder glebowy do wykonywania placówek OPGN-1 (ZSRR) [33]: a - widok
ogólny 1 - rama, 2 - mechanizm pionowania wiertła» 3 - przekładnia» 4 - korpus
frezu» 5 - noże» 6 - wiertło» 7 - wał przegubowo-teleskopowy» b - frez 1 - noże
spulchniające» 2 - osłona» 3 - tulejka» 4 - nóż boczny (pionowy) 5 - nóż promie­
niowy (poziomy)» 6 - płytka» 7 - tarcza» 8 - żebra» 9 - wsporniki; c - wiertło*
1 - wkładka» 2 - wał» 3 - uzwojenie» 4 - śruba, 5 - przedłużacz» 6 - piórka
nie tylko obrót wierteł wokół ich własnych osi, ale także przemiesz­
czanie sie po okręgu obydwu osi. Wiertła przedzielone są odpowiednio
ukształtowaną przegrodą, co usprawnia wynoszenie i odrzucanie zie­
mi na zewnątrz.
214
21 5
-
-
RYS. 5.19. Świder glebowy
z urządzeniem zaopatruj«cym
jamk« w substrat: 1 - zbiornik
substratu, 2 - przekładnia k«towa, 3 - wiertło, 4 - nurnik,
5 - korba
RYS. 5.20. świder do wykonywania otworów dużej średnicy: 1 - przekładnia k«towa,
2 - przekładnia planetarna, 3 - wiertło, 4 - osłona
0,9. Składa się ona (rys. 5.21a) z ramy 1, dwu belek poprzecznych
8 i 9 z zębami i układu napędowego. Układ napędowy stanowią (rys.
5.21b): sprzęgło elastyczne 3, koło zamachowe 4, mimośród 5, dźwig­
nia 10 i wahacz środkowy 6 . Do obracającego się mimośrodu przyłączona
jest dźwignia, która z drugiej strony zakończona jest widełkami osa­
dzonymi na wale środkowego wahacza. Takie połączenie wahacza z mi5.2.5. Brony wahadłowe
mośrodem powoduje, że wahacz otrzymuje posuwisto-zwrotne ruchy tyl­
ko w jednej, poziomej płaszczyźnie. Przyłączone do końców wahacza
Spośród maszyn aktywnych o ruchu posuwisto-zwrotnym największe
poprzeczne belki z zębami wykonują na przemian ruchy w lewo i prawo.
zastosowanie ma brona wahadłowa (rys. 5.21). Jest ona wykorzystywana
do doprawiania gleby w szkółkach leśnych, gdzie służy do spulchnia­
Równoległe położenie belek względem siebie utrzymują dwa boczne wa­
hacze 7, osadzone w ramie brony 1 .
nia gleby, rozbijania brył i wyrównywania powierzchni. Na powierzch­
Przed przystąpieniem do pracy brona musi być dokładnie spozio­
niach leśnych przygotowywanych pod uprawy plantacyjne w końcowej
mowana zarówno w kierunku podłużnym, jak i poprzecznym. Boczne łań­
fazie prac może być ona wykorzystana do wyciągania z wierzchniej
cuchy ograniczające poprzeczne ruchy cięgieł dolnych podnośnika po­
warstwy gleby korzeni drzew i pozostałości runa leśnego. Maksymal­
winny być napięte. Głębokość spulchniania reguluje się przez odpo­
na głębokość spulchniania broną wahadłową wynosi 18 cm.
Brona wahadłowa jest zawieszana na ciągniku rolniczym klasy
wiednie ustawienie podnośnika hydraulicznego, odpowiadające żąda­
nemu zagłębieniu się zębów brony.
-
216
-
-
217
-
5.3. PODSTAWY TEORETYCZNE PRACY I ELEMENTY PROJEKTOWANIA
5.3.1. Glebofrezarki
Uzyskanie właściwych wyników pracy maszyn z wirującymi elemen­
tami roboczymi wymaga nadania nożom prędkości skrawania co najmniej
kilkakrotnie większej od prędkości przemieszczania się (roboczej)
maszyny. Prędkość obwodowa wirujących noży osiąga więc wartości w
granicach 4*15 m/s, zależnie od realizowanych zadari uprawowych i ro­
dzaju wirnika. Na ogół mniejsze wartości mają glebogryzarki i gle­
bofrezarki ślimakowe, większe zaś - glebofrezarki wykonujące rowy
odwadniające oraz odrzucające glebę na dalsze odległości.
Przy większych prędkościach skrawania duży wpływ na wielkość
pracy wykonywanej przez elementy robocze mają zjawiska dynamiczne,
występujące na powierzchniach styku narzędzia i gleby.
W przypadku
gdy noże są tak rozmieszczone na obwodzie wirnika,
że zajmują całą szerokość skrawanego pasa, Maszczenskij (25) wy­
różnia następujące zjawiska towarzyszące pracy noży: 1 ) odcinanie
kęsa gleby, 2 ) przemieszczanie kęsa (lub rozluźnionych cząstek
gleby) po ściankach bruzdy (caliźnie), 3) nadanie cząstkom gleby
prędkości wyrzutowej.
Wszystkie te zjawiska, aby mogły zaistnieć, wymagają zaangażo­
wania energii o określonych wartościach, których suma jest wiel­
kością wyjściową do ustalenia parametrów układu napędzającego wir­
nik glebofrezarki.
Energia skrawania gleby. Schemat skrawania kęsa gleby nożem
umieszczonym na obwodzie wirnika przedstawiono na rysunku 5.22.
Przy założonym przeciwbieżnym obrocie wirnika przekrój kęsa zwięk­
sza się od zera do wartości maksymalnej Fsmax * b*l, gdzie b
jest szerokością,a 1 - długością kęsa.
Długość kęsa zależy od prędkości roboczej v [m*s 1 ], prędkości
obrotowej wirnika n [min ” 1 ] i liczby noży pracujących w jednej pła­
szczyźnie z
RYS. 5.21. Brona wahadłowa: a - widok ogólny, b - schemat działania [20];
1 - rama, 2 - stojak zawieszenia, 3 - sprzęgło podatne, 4 - koło zamachowe
5 - mimośród, 6 - wahacz środkowy, 7 - wahacz boczny, 8 - belka tylna, 9 - belka przednia, 10 - dźwignia wahacza, 11 - sworznie łączące wahacze z ramę
1 - — V z*t^
gdzie t^ ■ ^
- ± ° - Vn*z
[.]
L
J
- czas jednego obrotu wirnika w s.
(5.1)
-
218
-
219
-
°k
As * k*b*l*R* J sina da « k*b* 1 *R* (1 -cosa^) CN*mJ
(5.3)
Ponieważ R* (1-cosa^)*a, to równanie 5.3 można też zapisać
następująco
A
s
* k*a*b#l [N*m]
(5.4)
Jeśli na obwodzie wirnika jest rozmieszczonych z noży pracują­
cych w jednej płaszczyźnie, to średnia moc potrzebna do ich napędu
będzie równa
N
.
8
[w]
(5.5)
*1
Uwzględniając, że czas jednego obrotu t^ *
Opór skrawania Pg jest proporcjonalny do przekroju kęsa
Ps “ k ‘Fs " k#b#1s W
(5.2)
gdzie
Fs “ przekrój kęsa w m,
b
- szerokość kęsa w m,
oraz zależność 5.1
wyrażenie 5.5 przyjmie postać
N
s
* k*a*b*v » k*v Q [W]
(5.6)
3
gdzie V
« a*b»v jest wydajnością skrawania gleby przez noże
s
3-1
wirnika pracujące w jednej płaszczyźnie w m *s
Energia tarcia odciętych kęsów po caliźnie. W trakcie skrawania
lg - grubość kęsa w m,
kęsy ulegają rozdrabnianiu, a oddzielające się cząstki gleby zajmują
k
miejsce między łopatkami i są przez nie przemieszczane aż do wyjścia
- jednostkowy opór skrawania w N«m”2 .
Ponieważ w glebofrezarkach stosunek długości kęsa do promienia
wirnika ma niewielką wartość, to z dostateczną dla prowadzonych
rozważań dokładnością można przyjąć lg - 1 • sina, gdzie a jest
danej łopatki z zagłębienia. W trakcie tego ruchu cząstki gleby sty­
kają się nie tylko z łopatką, ale także calizną gruntu. Nacisk od­
dzielonych cząstek na caliznę powoduje wystąpienie tarcia między nimi
i konieczność doprowadzenia do wirnika dodatkowej energii do pokona­
kątem określającym położenie noża (rys. 5.22). Uwzględniając tę
zależność elementarna praca skrawania noża przy obrocie o kąt da
na drodze ds ■ R-da będzie równa
nia tych oporów.
Siła nacisku jest wynikiem działania własnego ciężaru cząstek
i siły bezwładności powodowanej ruchem obrotowym. Ważne znaczenie,
dAs * k*b•1 •R sina*da
zwłaszcza w przypadku poziomo ustawionej osi wirnika, ma siła bez­
władności cząstek, dlatego oddziaływanie ciężaru zostanie w dal­
Całkowitą prścę skrawania nóż wykona na drodze kątowej ak
i będzie ona równa
szych rozważaniach pominięte.
Objętość gleby odciętej przez nóż przy obrocie wirnika o kąt a
jest równa
»
220
q - b*l*R'(1-cosa)
221
-
[m3 ]
(5.7)
Siła tarcia tej ilości gleby o caliznę, będąca wynikiem tylko siły
bezwładności, jest równa
*i o J
,ł
^ o t o o - T ' *H
&r
L
LNJ
(5#8)
[w]
(5.12)
także następująco
0
gdzie
Y
Nt * y •b-R*vu 2 ‘f 1 -(a^-sina^)
Ponieważ b*R* (1-cosa^) •v * a*b*v * V# , to moc tarcia można określić
v»b*l*R* (1-cosa) «u. *f - r M i
------------------ 3
średnia moc po­
-t .rrnS
2
T
Uwzględniając, że czas jednego obrotu t 1 * ^
trzebna na pokonanie tarcia odciętej gleby będzie równa
••*• r•t*'
C . ’ »Ina
-
NT * Y*Vs *u
alf-sinav
l-cosc^’ ^w ]
(5.13)
- gęstość gleby w kg*m~3,
u 1 - prędkość obwodowa środka ciężkości odciętej gleby w m«s”1,
- współczynnik tarcia cząstek o caliznę,
r^ - odległość środka ciężkości masy odciętej gleby od osi obrotu
wirnika w m.
Z dostateczną dla naszych rozważaćdokładnością można
r^ * R i u 1 * u, gdzie
u jestprędkością obwodowąnoży,
przyjąć
a jeśli
uwzględnić jeszcze zależność 5.1, to wyrażenie 5.8 przyjmie postać
Energia zderzenia i wyrzucania gleby. Proces nadawania cząstkom
gleby prędkości wyrzutowej można podzielić na dwie fazy:
I - nadanie cząstkom gleby prędkości posiadanej przez łopatki
w punktach pierwszego ich kontaktu (zachodzi tu zjawisko uderzenia
- oczywiście niesprężystego ze względu na plastyczność i spójność
gleby);
II - zwiększanie prędkości cząstek gleby w trakcie przemiesz­
czania po łopatkach
T
60»y*b* (1 -coso) #v #u 2 -f. P
—
L !>]
(5.9)
od wartości uzyskanej przy uderzeniu do maksy­
malnej - w chwili wyrzucania z wirnika.
Cząstki gleby, których zderzenie z łopatkami nastąpi na zew­
nętrznym krańcu, już w I fazie uzyskują prędkość wyrzutową.
Ze względu na dużą różnicę prędkości przemieszczania się osi
Elementarna praca tarcia na drodze R • da będzie równa
wirnika w porównaniu z prędkością obwodową, zderzenie cząstek z ło^*T *
60*Y*b*R*vu2 *f 1
------- (1 -cosa)*da
Całkując otrzymamy pracę tarcia gleby przemieszczonej jedną
łopatką przy obrocie o kąt ak , mianowicie
60»Y*b*R*v*u2 *f1 • (a.-sina. )
At -----------------------------
*-------- * -
(5 .io )
w ¿ r.e ein»
» ¿ n a s
v d a f p
Praca tarcia przypadająca na jeden obrót wirnika posiadającego
z łopatek w jednej płaszczyźnie jest równa
2
,
60*y *b*R*v«u *f.•(av-sinav)
Ar * ----------- ^— ]--- *----- Ł
(5.11)
RYS. 5.23. Ruch cząstki gle­
by po łopatce wirnika
222
patką przeanalizujemy przy założeniu nieruchomej osi wirnika oraz
gdzie
nieruchomych cząstek gleby w chwili uderzenia o łopatką wirnika.
Moment bezwładności j-tej cząstki gleby wzglądem osi obrotu
wirnika w chwili zetkniącia sią z łopatką jest równy
<J«-J,) •w2
E
(J+J•) *tó2
e1 ----- -j-— 1
;
f-
Wykorzystując zależność 5.15 wyrażenie na pracą wynikającą
Jj ■ “j • r jo
(5.14)
z uderzenia przyjmuje nastąpującą postać
T
2
J a •U)
gdzie
A'
‘J '
- moment bezwładności j-tej cząstki gleby w kg*m2,
nij - masa j-tej cząstki gleby w kg,
rj0” promień łopatki, na którym nastąpiło zderzenie z j-tą
cząstką gleby w m.(rys. 5.23)
<5,16)
Cząść tej energii jest tracona na rozdrobnienie gleby przy
uderzeniu, a druga na nadanie tej glebie prądkości u>. Oznaczając
Wykorzystując prawo zachowania ilości ruchu przy zderzeniu
dwóch ciał można napisać
pierwszą przez A jZ# drugą przez A^p można zapisać, że
Aj ■ A jz ♦ Ajp
(J*Jj)*U>j * J»u>+Jj*u>j0
(5*17>
Energia cząstek wynikająca z nadania im prądkości u) jest równa
2
z której to zależności wyznaczamy w^, mianowicie
J .*(!)
A. « -JjM
V —
jP “ " T *
J* 0)
wj " j—
j
fNm]
(5.18)
(5.15)
Stosunek
Aiz
nazywa siąwspółczynnikiemsprawności
Uwzglądniając wyrażanie 5.18 i5.15
gdzie
j
- moment bezwładności wirnika w kg-m2,
sprawnośćwirnika
wirnika.
można określić
nastąpująco
u
-prądkość kątowa wirnika w chwili zderzenia
w rad*s”1,
WjQ
“prądkość kątowa wzglądem osi wirnika j-tej
cząstki gleby
1 ” 1_
(5.19)
w chwili zderzenia w rad*s” 1 (z założenia u)jQ ■ 0 ),
Wj
-prądkość kątowa wirnika i cząstki gleby po zderzeniu
w rad«s” 1.
Z równania 5.15 wynika, że prądkość kątowa wirnika po zderzeniu
Nierównomierność obrotów wirnika można określić nastąpującym
współczynnikiem
w—U).
tj . - ; - i
(5.20)
z cząstką gleby zmniejszy sią tym bardziej, im wiąkszy bądzie mo­
ment bezwładności cząstki. Aby przywrócić prądkość kątową wirnika
sprzed zderzenia należy wykonać pracą
Aj - E - E1
Jego wartość dla szybkoobrotowych wirników glebofrezarek powinna
zawierać sią w granicach 0,02540,050.
Podstawiając 5.20 do 5.19 otrzymamy
-
224
225
-
sprawność wirnika bę­
równa jest momentowi wzglądem tego bieguna wypadkowej sił działa­
dzie w granicach Hj * 0,48840,493. Jeśli wartości te wprowadzimy
jących na punkt materialny.
W przypadku j-tej cząstki gleby, przemieszczającej sią wzdłuż
Dla podanych wyżej wartości granicznych
do wyrażenia 5.19, to okazuje sie, że aby uzyskać założoną nierównomierność należy ograniczyć moment bezwładności cząstek gleby,
mianowicie
iOq
aJ
Tj od osi obrotu wirnika (rys. 5.23), moment ilości ruchu jest rów­
ny nr*vaj-rj*cos6 . Zgodnie z wyżej podaną definicją mamy wiąc
tim' ¿siq
< 0,041*J
łopatki z bezwzględną prędkością v . i znajdującej sią w odległości
(5.22)
Maszczenskij (25) zakłada, iż niezależnie od ilości cząstek
4r(m 4 -vm4 -r.-c°s6) * M.
dt j aj 3
3
(5.26)
gleby zderzających sie z łopatką wirnika uderzają one w łopatkę
gdzie Mj jest momentem wzglądem bieguna 0 wypadkowej sił działają­
w odległości rQ * 0,8 *R od osi obrotu wirnika. Uwzględniając po­
wyższe w równaniu 5.14 otrzymujemy
cych na j-tą cząstką gleby.
Uwzględniając, że va ^*cos6^ * uj *
równanie 5.26 przyj­
mie postać
Jj « 0,64-m.-R2
Tkg.m2 ]
(5.23)
Z porównania wyrażeń 5.22 i 5.23 wynika, że
0,064 *J
“j « -------------R2
w»d(m^*r2) « Mj-dt
Og]
(5.24)
Jeśli powyższe prażenie pomnożymy przez w, to otrzymamy wyrażenie
na elementarną pracą sił działających na cząstką przy obrocie wir­
nika o kąt da * w-dt, mianowicie
Warunek ten pozwala na prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji wir­
nr»w 2 «d(r2) * M j *wdt * dA!j
nika glebofrezarki i przyjęcia parametrów eksploatacyjnych.
Praca niezbędna do nadania j-tej cząstce gruntu po zderzeniu
Całkowita praca na przemieszczanie cząstki po łopatce wirnika bą­
z łopatką wirnika prędkości u> jest równa
dź ie równa
A.
2
J -u/
Aj "T=S * l i m
/ dAj * m.«o)2 /
4*
*****
"o
Uwzględniając, że
bedzie miało postać
a'
« « y ujo
«
0,5 oraz u> *rj0 * ujQ
d(rj),
rj°
wyrażenie powyższe
a po rozwiązaniu i uwzględnieniu, że u T j 0 * ujQ # Uł#rji *
. tf«R - u otrzymujemy
[N-m]
(5.25)
0^01)890)0 rts a o ia s io w j>ia 6* 1*1wsi
A j * m j ’*u 2 ~u jo*
[N«m]
(5.28)
Do określenia stanu ruchu cząstki gleby w II fazie nadawania
jej prędkości wyrzutowej zostanie wykorzystane następujące twier­
dzenie mechaniki teoretycznej: pochodna wzglądem czasu momentu
ilości ruchu punktu materialnego, wzglądem nieruchomego bieguna 0 ,
Aby wyznaczyć całkowitą energią niezbędną do wyrzucenia cząstki
gleby przez łopatką wirnika sumujemy wyrażenia 5.25 i 5.28, mianowi-
227
-
226
2
2
o
2
Aj - A'j*Aj * “j ’ujo+mj ' (u -ujQ) - Bj-u2
[N-m]
kw - (d-l^X^0,294-yu2^981-b"2)-k1-k2 -k3
(5.29)
[N-cm‘ 2 ]
(5.31)
Z wyrażenia 5.29 wynika, że całkowita praca potrzebna do nada­
nia cząstce gleby prędkości wyrzutowej v . nie zależy od jej prędai
kości początkowej, a więc i miejsca zderzenia z łopatką wirnika.
gdzie
6 , X - współczynniki uwzględniające wpływ właściwości gleby:
dla gleb torfowych
6 ■ 10,5*25*10 4 *Ht * * * 771;
Wartość tej pracy określają masa i największa prędkość obwodowa,
dla gleb piaszczysto-gliniastych 6 * 10,5*1,4-Hp, X * 0,853;
jaką mają łopatki wirnika. Jeśli więc w ciągu 1 sekundy noże wirni­
ka skrawają masę gleby równą mg * y.v># to średnia moc
do jej wyrzucenia będzie równa
potrzebna
Ht - twardość gleb torfowych, określana metodą statyczną w kPa
(Hfc ■ 20041250 kPa dla gleb o wilgotności 95460%);
- twardość gleb piaszczysto-gliniastych, określana metodą uda­
H
Nj “ V
“2 ■ Y*V# -U2
[w]
rową (H * 2418 dla gleb o wilgotności 4045%);
P
„3
- gęstość gleby w g«cm
(dla gleb torfowych
Y * 0,841,3
(5.30)
Y
dla gleb piaszczysto-gliniastychy - 1,342,2
1
5.3.2. Jednostkowy opór skrawania gleby głowicami frezowymi
i zapotrzebowanie mocy do ich napędu
W przedstawionych wyżej rozważaniach założono, że jednostkowy
opór skrawania k jest niezależny od przekroju poprzecznego skrawa­
nego kęsa i prędkości skrawania. Badania eksperymentalne wykazują,
jednak, iż założenie to powoduje dość znaczne różnice między war­
tościami obliczeniowymi i uzyskanymi z badań eksperymentalnych.
Badania eksperymentalne zmierzające do ustalenia zależności
oporów jednostkowych od różnych czynników, np. właściwości gleby,
kształtu noży, prędkości skrawania, wymiarów kęsa, nie pozwalają
b
bieżąca grubość kęsa w cm,
- szerokość skrawania noia lub frezu w cm,
u
- prędkość obwodowa noży w m*s 1,
s
-
g*cm
-3
k 1 - współczynnik uwzględniający wpływ kąta skrawania a (k1 * 141,3;
mniejsza dla a * 45460°, większa dla 40°> a > 65°);
k 2 - współczynnik uwzględniający kształt noży (zgodnie z rysunkiem
5.14
k 2 « 0,7541,3);
k^ - współczynnik uwzględniający stopień samooczyszczania się noży
(w przypadku swobodnego oczyszczania się k^ = 0,7 dla gleb
torfowych i k 3 * 0,5 dla gleb piaszczysto-gliniastych, w przy­
padku braku samooczyszczania się k 3 = 1 ).
na oddzielenie poszczególnych zjawisk. Stąd też do celów praktycz­
Siłę obwodową skrawania Pg obliczamy z zależności 5.2, podsta­
nych określa się wypadkowe opory jednostkowe. W wyniku badań ekspe­
wiając za opór jednostkowy k = kw oraz b i lg w cm. Średnia wartość
rymentalnych uzyskano różne zależności oporów jednostkowych od po­
siły obwodowej występuje przy kącie
<p (rys. 5.22) równym
danych czynników i opublikowano ich opisy matematyczne. Szczegółową
analizę tych opisów przeprowadził Maszczenskij (25) , wykazując
znaczne różnice między wartościami oporów obliczanymi według tych
opisów. Powodem tych różnic jest głównie mały zakres badań ekspery­
Składową normalną Pn określa się z zależności
mentalnych, na podstawie których formułowano zależności matematyczne.
Wykorzystując dotychczasowe badania Maszczenskij zaproponował
pn ■ Pg *ctgT
(5.33)
równanie, pozwalające na obliczenie wartości oporów jednostkowych
odbiegających od wartości uzyskanych w badaniach eksperymental­
nych nie więcej jak o 30%, mianowicie
,
g*cm 3);
gdzie otgf ■ 0,340,7 i zależy od kształtu elementów roboczych oraz
prędkości ruchu.
-
228
-
Praca noża na elementarnej drodze ds » R.da przy założeniu
lg ** l*sino wyniesie
dA
gdzie B - szerokość robocza głowicy frezowej,
moc N potrzebna do napędu wirnika będzie równa
V2
*(6’1 **sin Xa+0,294'Y*u2+981*b”2)'b'l«R^sina^da
229
\2R/ *♦0,294*Y*u* ♦ 981 *b
Całkując powyższe przy założeniu, że
•a*B-v-k1 *k2 -k3
1-A
2-A ak
— -sin2
(/)
1-f
sin1 Xo*da &
J
0
[w ]
(5.35)
Zakładając parametry wyjściowe projektowanej glebofrezarki oraz
otrzymujemy następujące równanie na całkowitą pracę noża podczas
jednego obrotu wirnika
przewidywane warunki pracy, zależności 5.2 i 5.33 pozwalają określić
obciążenie elementów wirnika, a zależność 5.35 niezbędną moc do je­
go napędu.
A
s
-
10 -2
• 6d"Xsin~X
i r ) * 0'
1-i
294.yu *981 *b
-2
5.3.3. Glebofrezarki ślimakowe
Podstawowym warunkiem poprawności konstrukcji glebofrezarki śli­
2 ak
2*b*l«R»k1 *k2 *k3 -sin (•— )
makowej jest skrawanie powierzchni gleby na całej długości i szero­
[N*m ]
(5.34)
kości obrabianego pasa. Dodatkowe wymagania mogą dotyczyć uzyskania
odpowiedniej równomierności głębokości uprawy oraz kierunku i odle­
Przy uwzględnieniu, że wirnik posiada z noży, w tym z
cych w jednej płaszczyźnie oraz zależności
2
pracują­
głości przemieszczenia cząstek gleby.
Elementem roboczym tej glebofrezarki jest ostrze tnące w kształ­
cie linii śrubowej, której charakterystycznymi parametrami są: pro­
*R«v
u -z
[cm"]
mień zewnętrznej krawędzi tnącej R i skok linii śrubowej h. Charak­
terystycznymi parametrami wirnika są: liczba zwojów nawinięta na
jego wale z oraz prędkość obrotowa n. Parametrami eksploatacyjnymi
sin1
2
.'/5I
V 2R
2 *TT*R
100-u
są: prędkość robocza (postępowa) maszyny v, głębokość i szerokość
uprawy a i b.
Podczas pracy glebofrezarki każdy punkt ostrza zakreśla cykloidę, której równania mają następującą postać
[■]
x * v*t ± R*cos(w*t+8)
B 38~ “ 'b
zo
[cml
(5.36)
y * *o
y ± R •sin (u>#t+8)
*
W równaniach tych znak plus dotyczy współbieżnych, a minus przeciwbieżnych obrotów wirnika. Na rysunku 5.24 i 5.25 przedstawio i
-
Dl:
obrotowej wirnika współbieżnej i przeciwbieżnej n * 143 obr./min
oraz prędkości roboczych v * 0,5 i 1,5 m-s 1 .
V
no cykloidy punktu ostrza, którego promień R * 0,3 m, przy prędkości
1.5
-
■
231
obrotów współbieżnych wirnika, z jednym zwojem ślimaka, skrawanie
gleby na całej długości pasa zapewni prędkość robocza poniżej
1 m-s”1. Spełnienie tego warunku przy obrotach przeciwbieżnych wir­
nika jest możliwe nawet wtedy, gdy prędkość robocza wynosi około
1,5 m-s”1, a więc jest znacznie większa. Aby jednak zapewnić dosta­
teczną równomierność głębokości uprawy, prędkość robocza glebofre-
« < b “ 1
nr>v
»
-
u
■
fl.S
bib“ *
.
h
-
Jeśli głębokość uprawy a będzie wynosiła 0,1 m, to w przypadku
zarki powinna w obydwu przypadkach wynosić około 0,5 m»s 1.
Duży wpływ na jakość pracy glebofrezarki ślimakowej i dopusz­
czalną wartość prędkości roboczej ma także liczba zwojów ślimaka.
Na rysunku 5.25b linia przerywana przedstawia cykloidę punktu dru­
giego zwoju, leżącego po przeciwległej stronie osi obrotu wirnika.
■
Zakreskowany w przeciwną stronę przekrój jest skrawany przez drugi
zwój ślimaka. W tym przypadku nawet prędkość robocza v * 1,5 m*s 1
n
RYS. 5.25. Cykloidy punktu ostrza ślimakowego przy
przeciwbieżnych obrotach wirnika, ody R - 0,3 ®,
-
pozwala na uzyskanie dostatecznej równomierności głębokości pracy.
Aby zapewnić uprawę gleby na całej długości pasa punkty ostrzy
i
> . a l
nie os i wirnika, a więc
i
c
ślimaka znajdujące się w tej samej płaszczyźnie podczas jednego
obrotu muszą skrawać odcinek gleby większy niż wynosi przemieszcze­
(5.37)
— 1
u
n
c
w
_
..
_
—(i)•t (2'R-cos---2— * ▼•tj) •* > v -t
gdzie
R - promień wirnika w m,
- prędkość kątowa wirnika w rad*s 1,
t1 - czas zagłębienia punktu ostrza w s,
t
- czas jednego obrotu wirnika w s,
v
- prędkość robocza w m*s 1,
z
- liczba zwojów ślimaka.
_
« 44
_ J
W nierówności 5.37 plus dotyczy obrotów współbieżnych a minus
_
RYS. 5.24. Cykloidy punktu ostrza ślimakowego przy
współbieżnych obrotach wirnika, gdy R - 0,3 m,
230
- przeciwbieżnych. Zgodnie z rysunkiem 5.26 mamy
-
233
-
Wystarczającą równomierność głębokości uprawy dla warunków
leśnych uzyskuje się, gdy X1 ■ 1,84-2,0, wieksze wartości dotyczą
obrotów współbieżnych, mniejsze - przeciwbieżnych.
5.4. SPRZĘGŁA PRZECIĄŻENIOWE W MASZYNACH LEŚNYCH
5.4.1. Zastosowanie i wymagania ogólne
RYS. 5.26. Schemat do obliczania
powierzchni skrawania frezu ślima­
kowego
Zróżnicowane warunki pracy i niejednorodność oporów elementów
roboczych maszyn leśnych, z jednej strony, oraz ograniczona wytrzy­
małość elementów maszyny, z drugiej strony, powodują konieczność
stosowania w układach napędowych zespołów zabezpieczających je przed
przeciążeniem i zapewniających dostateczną trwałość maszyny. Role
bezpieczników spełniają sprzęgła przeciążeniowe, wchodzące w skład
układu napędowego maszyny roboczej.
Do maszyn leśnych wymagających zastosowania sprzęgieł przecią­
żeniowych należą: glebogryzarki, glebofrezarki, świdry glebowe,
wyorywacze, sadzarki, wciągarki, pilarki spalinowe. Sprzęgła prze­
znaczone do pracy w tych maszynach powinny charakteryzować sie:
- łagodnym włączaniem napędu na element roboczy w chwili rozpo­
a czas jednego obrotu jest równy
czynania ruchu;
- właściwościami tłumienia drgań skrętnych układu napędowego
t .2UL.il
w
n
maszyny;
- rozłączaniem napędu elementu roboczego przy możliwie jedno­
Uwzględniając powyższe związki w nierówności 5.37 otrzymamy po
znacznej wartości momentu obrotowego, niezależnie od warunków pracy;
- łatwością regulacji przenoszonego momentu obrotowego i utrzy­
przekształceniach
mania ustalonej wartości w dłuższym okresie pracy maszyny;
- dostateczną trwałością i niezawodnością pracy.
z * [lJ F v
1 T * a rc 008 n K h
1
W układach napędowych maszyn leśnych stosuje sie następujące
(5.38)
rodzaje sprzęgieł przeciążeniowych: niszczące - tulejowe i tarczo­
we, samowyłącżalne - kłowe i kulkowe, cierne - jedno-
Nierówność 3.38 pozwala tak dobrać parametry konstrukcyjne i
eksploatacyjne, aby zapewnić pełną uprawę pasa gleby. W celu uzys­
i wielotar-
czowe, stożkowe i b ę b n ó w .
W sprzęgłach niszczących elementem łączącym tuleje z wałem
kania dostatecznej równomierności głębokości uprawy nierówność
lub łączącym tarcze wałów jest kołek, o odpowiednio dobranej wy­
3.38 należy zapisać następująco
trzymałości na ścinanie. Ograniczenie wielkości przenoszonego mo­
mentu następuje przez ścięcie kołka. Przywrócenie możliwości prze­
noszenia napędu wymaga założenia nowego kołka. Ponieważ jest to
-
234
-
dość kłopotliwa czynność, sprzęgła takie służą tylko do ogranicza­
nia maksymalnej wartości momentu i towarzyszą im sprzęgła podatne
lub cierne, które znacznie zmniejszają możliwości wystąpienia gra­
nicznych wartości momentu obrotowego.
Zasada działania, budowa i podstawowe obliczenia sprzęgieł prze­
ciążeniowych są szczegółowo omówione w podręcznikach podstaw kon­
strukcji maszyn (19, 30), dlatego w dalszej części rozdziału zosta­
ną rozpatrzone tylko przykłady i problemy charakterystyczne dla na­
pędów maszyn leśnych.
5.4.2. Przykłady sprzęgieł przeciążeniowych maszyn leśnych
Szczególnie duża różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych sprzę­
gieł przećiążeniowych występuje w maszynach do uprawy gleby. Coraz
liczniejsze zastosowania tej grupy maszyn w leśnictwie, w bardzo
zróżnicowanych warunkach pracy wymagają - w celu zapewnienia dosta­
tecznej trwałości - doskonalenia zespołów zabezpieczających elementy
robocze.
Na rysunku 5.27 przedstawiono schemat konstrukcyjny sprzęgła
przećiążeniowego niszczącego, podatnego ze sprężystymi elementami
tłumienia drgań skrętnych, stosowanego w układach napędowych fre­
•' &
7
7
RYS. 5.27. Schemat sprzęgła przeciążeniowego podatnego, niszczącego [25]:
1 - piasta z ramionami, 2, 8 - sworznie, 3 , 6 - obsady sprężyny, 4 - tulejka,
5 - sprężyna, 7 - tarcza napędzana, 9 - śruba ogranicznika ugięcia sprężyn,
10 - wał napędowy, 11 - wał napędzany, 12 - bezpiecznik kołkowy, 13 - ogranicz­
nik ugięcia sprężyn
zów glebowych (25) . Osadzona na wielowypuście wału czynnego 10
piasta 1 ma trzy ramiona, do których za pośrednictwem sworzni 8
Wystąpienia oporów przekraczających wartość maksymalnego momen­
przyłączono obsady 6 sprężyn śrubowych 5. Drugie końce sprężyn
tu obrotowego powoduje zatrzymanie części biernej sprzęgła z pierś­
umieszczono w obsadach 3, które za pomocą sworzni 2 połączono z
cieniem 6. Znajdujące się na pierścieniach 5 i 6 wypusty wywołują
tarczą 7 piasty osadzonej na wielowypuście wału 11, napędzającego
w tej fazie duże obciążenia udarowe układu, dlatego niezbędne jest
elementy robocze frezarki. Tarcza 7 składa się z dwu części, połą­
natychmiastowe wyłączenie sprzęgła ciernego ciągnika, napędzającego
czonych kołkiem 12, dobranym odpowiednio do wartości dopuszczalne­
WOM. Ponowne włączenie napędu na wiertło następuje po wyeliminowa­
go momentu obrotowego. W przypadku wystąpienia większego obciąże­
niu nadmiernego oporu.
nia kołek ulega ścięciu.
Zastosowanie sprężyn śrubowych do przeniesienia momentu obroto­
Sprzęgło samowyłącżalne bezudarowe jest pokazane na rysunku
5.29 (13). Tarcza napędowa 2 ma wyfrezowane promieniowo specjalne
wego z wału czynnego na bierny pozwala na zmniejszenie szczytowych
kanały, w których są zagłębione kulki 7, a mogą także przemieszczać
obciążeń układu napędowego podczas rozruchu i pracy glebofrezarki.
się w nich specjalne płytki 4, utrzymywane sprężynami 3. Przenie­
Sprzęgło samowyłącżalne kłowe, stosowane w świdrach glebowych,
sienie momentu obrotowego ze strony czynnej (tarcza 2) na bierną
przedstawiono na rysunku 5.28. Z części czynnej 1 na część bierną 7
(tarcza 6) odbywa się za pośrednictwem kulek osadzonych w gniaz­
sprzęgła napęd przenoszony jest za pośrednictwem pierścieni 5 i 6
dach tarczy 6, dociskanych sprężyną 9. Wystąpienie nadmiernego mo­
stykających się ze sobą wpustami trójkątnymi. Docisk pierścieni do
mentu obrotowego powoduje pokonanie oporów toczenia przez kulki 7
siebie uzyskano przez zastosowanie śrubowej sprężyny 4, której na­
i wyjście ich z kanałów tarczy 2 - następuje obrót tarczy 2 wzglę­
dem tarczy 6. W trakcie obrotu kulki 7 toczą się po równej powierz-
pięcie regulowane jest nakrętkami 2.
-
236
-
-
237
-
chni (odcinek s na rys. 5.29). W czasie toczenia się kulek po luku
s następuje pod wpływem siły odśrodkowej promieniowe przesunięcie
się płytek 4 i wyrównanie powierzchni tarczy 2 na promieniu R, co
eliminuje udarowe obciążenie układu napędowego. Ponowne włączenie
napędu następuje po zatrzymaniu tarczy napędowej w celu umożliwie­
nia cofnięcia płytek 4 przez sprężyny 3 i wejścia kulek 7 w kanały
tarczy napędowej 2.
Regulacji wielkości przenoszonego momentu obrotowego dokonuje
się przez zmianę napięcia sprężyny 9 nakrętkami 11.
Sprzęgło cierne wielotarczowe, stosowane w glebogryzarkach i
glebofrezarkach przedstawiono na rysunku 3.30. Regulacja maksymalnej
RYS. 5.28. Sprzęgło przeciążeniowe kłowe: 1 - część napędzająca (czynna),
2 - nakrętki, 3 - podkładka, 4 - sprężyna, 5 ~ pierścień kłowy napędzający,
6 - pierścień kłowy napędzany, 7 - część napędzana (bierna)
RYS. 3.30. Sprzęgło przeciążeniowe cierne wielotarczowe [25]: 1 - obudowa, 2 - wał
napędzany, 3 - tuleja napędowa, 4 - tarcza dociskowa, 5 - łożysko, 6 - tuleja
łożyska, 7 - sprężyna, 8 - śruba regulacyjna, 9 - tuleja napędzana, 10 - tarcza
napędowa, 11 - tarcza napędzana, 12 - wał napędowy (czynny)
wartości przenoszonego momentu obrotowego następuje przez zmianę na­
pięcia sprężyny 7 śrubą 8.
Na rysunku 5.31 przedstawiono sprzęgło przećiążeniowe cierne
bębnowe, stosowane w świdrach i glebofrezarkach, pracujących w bar­
dzo trudnych warunkach, o dużej zmienności oporów (25).
RYS. 5.29. Sprzęgło przeciążeniowe kulkowe bezudarowe: 1 - wał napędzany,
2 - tarcza napędowa, 3 - sprężyna odciągowa, 4 - płytka, 5 - zastawka, 6 - tar­
cza napędzana, 7 - kulka, 8 - pierścień, 9 - sprężyna dociskowa, 10 - podkładka,
11 - nakrętki, 12 - wkręt
Bęben napędowy 7 ma zewnętrzną powierzchnię wyłożoną nakładka­
mi ciernymi 9. Piasta części biernej sprzęgła, osadzona na wale 2,
®a przyspawaną tarczę 3 z kołnierzem 4. Na wewnętrznej powierzchni
kołnierza jest osadzona za pomocą nakładek 11, specjalna bezdętkowa
-
-
238
RYS. 3.32. Sprzęgło przeciążenio­
we cierne bębnowe sprężynowe [25]
1 - bęben z frezami, 2 - nakładki
cierne segmentów napędowych,
3 - segmenty napędowe, 4 - sprę­
żyny dociskowe, 5 - popychaćz,
6 - śruba ze stożkiem, 7 - wał
napędzający, 8 - bęben sprzęgła,
9 - piasta z krzyżakiem,
10 - podstawa sprężyny
RYS. 5.31. Sprzęgło przeciążeniowe
cierne pneumatyczne [25]: 1 - reduk­
tor, 2 - wał napędzany, 3 - tarcza,
4 - kołnierz tarczy, 5 - zawór po­
wietrza, 6 - opona, 7 - bęben,
8 - wał napędowy, 9 - nakładki cier­
ne bębna, 10 - nakładki metalowe
opony, 11 - nakładki kołnierza
z
opona 6 z zaworem 5, uzbrojona od strony przylegającej do bębna
w stalowe nakładki 10.
23 9
/ / //s.
cia sprężyn 4, które naciskając na segmenty 3 zmieniają warunki
tarcia między nakładkami 2 i bębnem 8, a tym samym i maksymalną
Maksymalna wartość przenoszonego momentu zależy od ciśnienia
wartość przenoszonego momentu obrotowego. Każdy z segmentów docis­
powietrza w oponie. Sprężystość opony zapewnia przy tym bardzo dobre
kany jest własną sprężyną, równomierność ich nacisku na powierzch­
tłumienia drgań skrętnych, powodowanych przez zmienne opory skrawa­
nia elementów roboczych.
nię bębna zależy od dokładności wykonania sprężyn i wymiarów napi­
Duże zastosowanie w napędach glebofrezarek znajduje sprzęgło
zużycie elementów ciernych będzie nierównomierne. Sprzęgło to ma
cierne bębnowe sprężynowe przedstawione na rysunku 5.32 (25) . Do
nających je elementów. W porównaniu więc z poprzednim sprzęgłem
mniejsze właściwości tłumienia drgań skrętnych.
wewnętrznej powierzchni bębna biernego 8 są dociskane segmenty 3,
wyłożone okładziną cierną 2. Segmenty 3 są osadzone na popycha-
5.4.3. Sprzęgła o zwiększonej dokładności rozłączania napędu
czach 5, te zaś w ramionach piasty 9 i promieniowych otworach wału
czynnego 7. Popychacze 5 wspierają się na stożkowej części śruby
Rozłączanie napędu przy ściśle określonej wartości przenoszone
regulacyjnej 6, do której są dociskane sprężyną 4. Zmiana położenia
go momentu obrotowego jest niezwykle ważnym zagadnieniem w kon­
śruby regulacyjnej powoduje zmianę wysunięcia popychaczy 5 i napię­
strukcji układów napędowych maszyn leśnych. Im dokładniejsza jest
reakcja sprzęgła przeciążeniowego, tym ściślej można ustalić wymia
240
-
-
241
-
ry elementów napędowych i zagwarantować niezawodne działanie maszy­
wą F. Jeśli opór elementów roboczych zwiększa się, to wzrasta też
ny. Stąd też poszukuje sie rozwiązań sprzęgieł, które byłyby jak naj­
osiowa siła F, zmniejszając docisk tarcz ciernych sprzęgła. W ten
mniej wrażliwe na dokładność wykonania i zmianę warunków współpra­
cy ich elementów.
sposób sprzęgło staje się bardziej czułe na ograniczanie wartości
Rozpatrzymy dwa przykłady sprzęgieł przeciążeniowych ciernych
przenoszonego momentu obrotowego.
Oznaczając przez Pg siłę napięcia sprężyny sprzęgła, docisk Q
o zwiększonej dokładności rozłączania napędu, mających zastosowanie
tarcz ciernych sprzęgła, przy uwzględnieniu siły F, będzie równy
w maszynach leśnych, głównie glebofrezarkach (13, 14).
Na rysunku 5.33 przedstawiono schemat sprzęgła tarczowego o
Q - Ps - F
(5.40)
zwiększonej dokładności rozłączania. Napęd z wału czynnego 8 przePo uwzględnieniu tej zależności maksymalny moment tarcia M g
jednotarczowego sprzęgła wyniesie
RYS. 5.33. Schemat sprzęgła
tarczowego o zwiększonej do­
kładności rozłączania:
1 - tarcza cierna, 2 - tar­
cza napędzana, 3 - tarcza
napędowa, 4 - sprężyna do­
ciskowa, 5 - podkładka,
6 - nakrętka, 7 - kołek,
8 - wał napędowy
Mg » (P8-F)-yrs
(5.41)
gdzie
U - współczynnik tarcia powierzchni ciernych,
r
s
- średni promień powierzchni ciernych,
Ponieważ
P * F*tga
Ms * p *r
gdzie
r - promień siły P,
a - kąt nachylenia kanału w piaście tarczy,
to po podstawieniu do wzoru 5.41 otrzymamy
P_ #r_*U
M
« -S— S
8
14 rs
f
.p
r«tga M
noszony jest na tarczę czynną 3 przez specjalny kołek 7. W piaście
tarczy czynnej znajdują się dwa, położone naprzeciw siebie, podłuż­
(5.42)
r
Jeśli wyrażenie
oznaczymV 3ako c ' to wz<Sr 5,42 PrzyjBie postać
ne otwory 9, usytuowane pod kątem do osi piasty. W otwory te wcho­
dzą końce kołka 7. Kołek 7, przenosząc moment obrotowy, naciska na
ściankę otworu 9 siłą N, którą można rozłożyć na obwodową P i osio-
H
■
s
P •r •u
* *-----1+C-U
(5.43)
-
242
-
243
W sprzęgłach przećiążeniowych o zwiększonej czułości współczyn­
nik C jest parametrem konstrukcyjnym. Zaleca się przyjmować jego
wartość w granicach 2*4. Promień siły P zależy od średnicy wału
napędowego d^, mianowicie 2-r * (1,5f1,6)dw .
Kąt pochylenia kanału a ustala się w sposób następujący
-
W prezentowanym przykładzie powierzchnia cierna bębna 1 ma kształt
stożka o kącie wierzchołkowym 2*B. Z powierzchnią tą stykają się
dwa segmenty cierne 2, rozpierane sprężyną 4, a połączone z tarczą
napędzającą 3 kołkami 5. Segmenty 2 mają podłużne otwory 6, pochylo­
ne pod kątem a. W otwory te wchodzą kołki 5, umożliwiające przenie­
sienie momentu obrotowego z tarczy 3 na bęben 1.
o ■ arc
(5.44)
Przenoszenie momentu obrotowego, podobnie jak w poprzednim
s
sprzęgle, powoduje oddziaływanie kołka na segment sprzęgła siłą N,
Na rysunku 5.34 przedstawiono schemat sprzęgła przeciążeniowe­
go bębnowego o zwiększonej dokładności rozłączania napędu (14).
którą można rozłożyć na składowe: obwodową P i promieniową F. Siła
promieniowa F zmniejsza nacisk segmentu na powierzchnię bębna.
W tym przypadku maksymalny moment przenoszony przez sprzęgło będzie
równy
M
s
« (P -F) -r »—
s 9 8 sinB
(5.45)
Po uwzględnieniu w powyższym równaniu zależności
P * F»tga
M
s
« P *r
gdzie r jest odległością siły P od osi obrotu sprzęgła, otrzymuje­
my
P *r *u
Ms ------------<1 + r-tga-slnK1*81" 6
Jeśli oznaczymy
u. - —^— »
1
sinB ’
c
-------r 't«a
to równanie 5.46 przyjmie następująca postać
RYS. 5.34. Schemat sprzęgła bębnowego o zwiększonej dokładności rozłączania:
1 - bęben, 2 - segmenty cierne, 3 - tarcza napędowa, 4 - sprężyna dociskowa,
5 - kołek, 6 - otwór
(5-46>
-
M
-
W u
1+C*1J j
244
-
(5.47)
Równanie 5.47 ma tę samą formę jak równanie 5.43. Odpowiednie para­
Literatura
metry konstrukcyjne należy więc dobierać według podobnych zasad
jak dla sprzęgła tarczowego.
1. ALEKSANDRJAN K. W., GIEWORKJAN L. A.: Maszina dla prokładki lesoposadocznych
transzej i protiwoerozjonnych kanaw na górnych skłonach. Leśnoje chozjajstwo,
1972, nr 1.
2. BERNACKI H.: Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych, t. 1, cz. I i II, PWRiL,
Warszawa 1981.
3. BERNACKI H., HAMAN J., KANAFOJSKI C.: Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych
t. I, PWRiL, Warszawa 1967.
4. BOTWIN M., BOTWIN J.: Maszynoznawstwo leśne. PWRiL, Warszawa 1979.
5. BRACH J.# WALCZEWSKI R.: Koparki jednonaczyniowe - maszyny do robót ziemnych.
WNT, Warszawa 1982.
6. BRZEZIŃSKI B.: Wyposażenie Lasów Państwowych w pługi leśne. Las Polski, 1979,
nr 20.
7. BYSZEWSKI W., HAMAN J.s Gleba - maszyna - roślina. PWN, Warszawa 1977.
8. ĆIŹEK J.s Biotechnicke predpoklady mechanizace leśni vyroby. Statni zemŚdŚlskŚ
nakładatelstvi, Praha 1979.
9. DERR H. J., MANN W. F., jr. 2 Bedding poorly drained sites for planting
loblolly and slash pines in southwest Louisiana. Soouthem Forest Experiment
Station, New Orleans 1977 (USDA For. Serv. Res. Pap. SO-134).
10. GRZEGORCZYK A.s Mechanizacja prac odnowieniowych w leśnictwie szwedzkim.
Las Polski, 1979, nr 8.
11. HAMAN J.: Studium nad dwoma przypadkami powstawania drgań samowzbudnych
korpusu pługa. Ann. UMCS, s. E, 1959, vol. XIV.
12. JUDKIN W. W., BOJKOW W. M.: Tjagowoje soprotivljenije płoskoriezow głubokorychlitjelej. Mechanizacja i elektryfikacja, 1984, nr 5.
13. KARAMYSZEW W. R.s Rasczet nowoj konstrukcji priedochranitielnoj mufty leśnych
frez. Leśnoj Źurnał, 1980, nr 1.
14. KARAMYSZEW W. R.: Osobiennosti rasczeta bezudarnoj priedochranitielnoj
mufty leśnych maszyn. Lesnoj Żumał, 1983, nr 2.
15. KOLESNIKOW J. I., LARIN G. I.s Rasczet sił soprotiwlenija podrezaniju
poczwiennogo płasta zatuplennym lezwijem lemiecha lesnogo pługa. Lesnoj
Żumał, 1981, nr 4.
-
246
-
-
16. KOLESNIKOW J. I., LARIN G. I.: O siłach diejstwujuszczich na nożi leśnych
pługów. Leśnoj żurnał, 1984, nr 5.
247
-
34. RUDNICKI J.: Modernizacja pogłębiacza leśnego ŁZ-56, wymagania
techniczno-leśne. Dokumentacja IBL, Warszawa 1963.
17. KOLESNIKOW J. I., LARIN G. I.: K rasczetu tiagowogo soprotiwlenija leśnych
pługów. Lesnoj żurnał, 1985, nr 1.
35. SK0TNIK0W W. A., PONOMARIEW A. W., KLIMANOW A. W.: Prochodimost maszin.
18. KUCZEWSKI J.: Elementy teorii i obliczeń maszyn rolniczych. Cz. I. Maszyny
36. SOŁTYflSKI A.: Mechanika układu pojazd - teren. Wydawnictwo MON, Warszawa
do uprawy gleby i pielęgnacji roślin. Wyd. II, Wydawnictwo SGGW-AR, Warszawa
1981.
19. KUCZEWSKI J., MISZCZAK M.: Części maszyn i teoria mechanizmów. PWN, Warszawa
1985.
Nauka i Technika, Mińsk 1982.
1966.
37. STĘPCZYŃSKI J., STACHOWIAK W.: Sprawozdanie z prób przydatnośćiowych
racjonalizatorskich modernizacji pługów LPz-75. Sprawozdanie SOMiNL, Bedoń
1979.
20. ŁASZCZYK B., POKRZYWA B., REGULSKI S., ZAPENDOWSKI F.: Maszyny rolnicze.
PWRiL, Warszawa 1975.
38. STREHLKE E. G., STERZIK H. K., STREHLKE B.: Maszynoznawstwo leśne. PWRiL,
21. MAJEWSKI Z., ROSZKOWSKI H., WASZKIEWICZ C.: Wpływ częstotliwości drgań
39. SZCZECHOWICZ K.: Badania wskaźników jakości pracy pługów leśnych LPz-75
lemiesza na opór roboczy głębosza zawieszanego. Maszyny i ciągniki rolnicze,
1982, nr 4.
22. MAJEWSKI Z., ROSZKOWSKI H., WASZKIEWICZ C.: Wpływ zastosowania napędu
elementu roboczego na jakość pracy głębosza zawieszanego. Maszyny
i ciągniki rolnicze, 1982, nr 7.
Aktualny stan lasów, ich
i Technika, Mińsk 1985.
27. MATUSZ S.: Mechaniczna uprawa gleby w lesie. PWRiL, Warszawa 1967.
28. MATUSZ S., STASIEWICZ J.: Sprawozdanie z prób techniczno-eksploatacyjnych
prototypu pogłębiacza leśnego L-01 spulchniającego glebę do głębokości
40 cm. Dokumentacja IBL, Warszawa 1971.
29. METALNIKOW M. S.: Sprawocznik po regulirowkam lesochozjajstwiennych
maszin. Wysszaja Szkoła, Moskwa 1982.
Wykład elementów maszyn.
pokonywania przeszkód. Działalność Zakładu Mechanizacji Leśnictwa w okresie
43. WięsIK J.: Teoretyczne podstawy konstrukcji pługa ślimakowego do częściowej
uprawy gleby. Folia Forestalia Polonica, 1986, s. A, z. 28.
26. MATUSZ S.: Pogłębiacz PM-2. Dokumentacja IBL, Warszawa 1951.
W.:
lesnozagotowok, lesospława i lesnogo chozjajstwa. LP, Moskwa 1982.
41. WIECHOWSKI C.: Sprawozdanie z prób prototypu pogłębiacza L-14 konstrukcji
1957-1982. Wydawnictwo SGGW-AR, Warszawa 1983.
25. MASZCZENSKIJ A. A.: Energonasyszczennyje maszyny w melioracii. Nauka
31. NARTOW P. S.:
1965, nr 1.
40. SZEŁGUNOW J. W., KUTUK0W G. M., ILIN G. P.: Masziny i oborudowanije
42. WięSIK J.: Wpływ konstrukcji pługa leśnego na jakość orki i sposób
rola i funkcje. W głąb lasu.
Wydawnictwo Sport i Turystyka, Warszawa 1985.
30. MOSZYŃSKI
i LPz-80. Maszynopis w bibliotece SGGW-AR, Warszawa 1983.
CBKPML. Dokumentacja IBL, Warszawa 1971.
23. Mała encyklopedia leśna. PWN, Warszawa 1980.
24. MARSZAŁEK T.:
Warszawa 1976.
PWT, Warszawa 1955.
0 rabotie diskowych nożej leśnych pługów. Lesnoj żurnał,
32. POLIKUTIN N. G., LIUBIMOW A. I., MUSZKATINA B. B., SUCHONIN S. S.:
Issledowanije processa zagłublenija pricepnogo głubokorychlitiela.
Traktory i sielchozmasziny, 1977, nr 1.
33. PRONIN A. F., M0DEST0WA T. A.: Praktikum po lesochozjajstwiennym
i melioratiwnym maszinam. Wysszaja Szkoła, Moskwa 1984.
44. WIĘSIK J.: Analiza nakładów energetycznych na odnawianie lasu. Sylwan,
1987, nr 2.
45. W0R0BJEW G. I., MUCHAMIEDSZIN K. D., DEWJATKIN L. M.: Lesnoje chozjajstwo
mira. LP, Moskwa 1984.