Vplyv regulačnej hydrauliky na energetickú náročnosť traktorových orbových súprav

doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc.,

†prof. Ing. Ivan Petranský, DrSc.,

doc. Ing. Štefan Drabant, CSc.,

prof. Ing. Anton Žikla, CSc.,

Ing. Marek Bolla,

Ing. Peter Petranský,

Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

Orba patrí k energeticky najnáročnejším pracovným operáciám v rastlinnej výrobe. Aj keď moderné pestovateľské postupy uvažujú s vynechávaním orby, resp. jej nahrádzaním inými pracovnými operáciami (najčastejšie kyprením), pre komplexné pôsobenie na pôdu, ktorým sa orba vyznačuje, nie je možné pri niektorých plodinách orbu nahradiť. Preto má význam zaoberať sa skúmaním faktorov, ktoré ovplyvňujú celkovú energetickú náročnosť tejto pracovnej operácie.

Orbovú súpravu tvorí traktor s pluhom (prípadne doplneným zariadením na úpravu oráčiny). Celková energetická náročnosť pracovnej operácie, najčastejšie vyjadrená spotrebou nafty na jednotku výkonnosti, bude preto závislá tak od prevádzkových vlastností energetického zdroja (traktora), ako aj pracovného stroja (pluhu). Označenie „prevádzkové vlastnosti traktora“ zahŕňa súbor vlastností určujúcich schopnosť traktora pracovať za určitých špecifických podmienok a spĺňať agrotechnické požiadavky vykonávanej pracovnej operácie. Napríklad pri orbe, ako jednej z energeticky najnáročnejších operácií základného obrábania pôdy, ide predovšetkým o vlastnosti spojené s dobrými ťahovými schopnosťami traktora. Stále sa zvyšujúca technická dokonalosť traktorov sa vyznačuje snahou o zlepšenie ich prevádzkových vlastností uplatnením prvkov automatizácie pri riešení prenosu výkonu motora cez jednotlivé funkčné uzly až na pracovný stroj (pluh). Uvedené tvrdenie dokumentuje napríklad aj zavádzanie regulačných prvkov pre radenie prevodových stupňov pod zaťažením, automatické vypínanie a zapínanie pohonu prednej nápravy, automatické vypínanie a zapínanie uzávierky diferenciálu, ako aj zavádzanie nových regulačných systémov hydrauliky traktorov. Súčasná technická dokonalosť traktorov (ale aj konštrukčné riešenia pluhov) poskytujú teda reálne možnosti pre znižovanie energetickej náročnosti orby. Prevládajúci spôsob spojenia traktora s pluhom v súčasnom období je pomocou trojbodového závesu. Regulácie trojbodových závesov ovládaných hydraulicky sú štandardnou výbavou traktorov. V praxi sa však často vyskytujú prípady energeticky nesprávneho zostavenia orbovej súpravy, alebo nesprávneho používania regulácií trojbodových závesov. V predloženom príspevku preto uvádzame výsledky z prevádzkových meraní energetickej náročnosti dvoch orbových súprav, pozostávajúcich z traktora ZTS 18345 M2000 v spojení so štvorradličným neseným a päťradličným návesným pluhom. Cieľom práce bolo uskutočniť prevádzkové merania uvedených traktorových orbových súprav pri použití troch systémov regulácie trojbodového závesu traktora: polohovej, zmiešanej a silovej.

Prevádzkové merania uvedených traktorových súprav boli zamerané na:

• fyzikálno-mechanické vlastnosti pôdy (objemová hmotnosť vlhkej a suchej pôdy, vlhkosť pôdy objemová a hmotnostná, penetrometrický odpor a šmyková pevnosť pôdy),

• prevádzkové ukazovatele orbovej súpravy (pracovná šírka záberu súpravy, hĺbka spracovania pôdy, pracovná rýchlosť súpravy, preklz hnacích kolies a spotreba nafty).

Na základe výsledkov experimentálne nameraných hodnôt sme potom uskutočnili výpočet ďalších prevádzkových ukazovateľov orbovej súpravy podľa nasledovných vzťahov:

- plošná výkonnosť orbovej súpravy (m2.s-1) kde:

S – spracovaná plocha (m2),

t – celkový čas merania (s).

- objemová výkonnosť orbovej súpravy (m3.s-1) kde:

h – priemerná hĺbka orby (m),

- hmotnostná výkonnosť orbovej súpravy (t.s-1) kde:

w – objemová hmotnosť suchej pôdy (t.m-3)

- hodinová spotreba nafty (dm3.h-1) kde:

M – spotreba nafty za čas merania (dm3),

- hektárová spotreba nafty (dm3.ha-1) - spotreba nafty na meter kubický obrobenej pôdy (dm3.m-3)

- spotreba nafty na tonu obrobenej pôdy (dm3.t-1)

Merania fyzikálno-mechanických vlastností pôdy a vyššie uvedených prevádzkových ukazovateľov orbovej súpravy pri uplatnení platných STN a ON sme uskutočnili na pozemkoch PD Mošovce pri orbe strniska po pšenici. Namerané a vypočítané prevádzkové hodnoty ukazovateľov pre orbovú súpravu pozostávajúcu z traktora ZTS 18345 M2000 a štvorradličného neseného, resp. päťradličného návesného pluhu sú uvedené v tabuľke. Je z nej zrejmé, že pri práci súpravy traktora s návesným štvorradličným pluhom sa prejavuje zvolená hydraulická regulácia a má jednoznačný vplyv na jej výsledné výkonnostné a energetické ukazovatele. Pri polohovej regulácii traktor udržuje nastavenú hĺbku orby a nárast pracovného odporu pluhu sa prejavuje zvýšeným preklzom, znížením rýchlosti súpravy a v dôsledku toho aj jej plošnej výkonnosti. Nakoľko ale nedochádza k výraznejšej zmene hĺbky orby vplyvom regulácie, je v konečnom hodnotení spotreba na tonu obrobenej (obrátenej) pôdy nižšia ako pri voľbe silovej regulácie. Po zvolení silovej regulácie a pri prípadnom zvýšení pracovného odporu pluhu dôjde k zmene hĺbky orby (hydraulika pluh pridvihne). Nakoľko preklz v tomto prípade je pomerne nízky, nedochádza k zníženiu rýchlosti súpravy, čo sa prejaví na jej vyššej plošnej výkonnosti. Keď sa odpor pôdy zníži, hydraulika zahĺbi pluh opäť do pôdy a tento proces sa náhodne opakuje. „Kolísanie“ hĺbkovej polohy pluhu sa v konečnom dôsledku prejaví na celkovom zvýšení spotreby nafty na 1 tonu obrobenej (obrátenej) pôdy. Nakoľko jednou z agrotechnických požiadaviek pri orbe je čo najpresnejšie spracovanie pôdy náradím na nastavenú hĺbku, je použitie silovej regulácie pri orbe neseným pluhom nevhodné tak z agronomického, ako aj z energetického hľadiska, čo dokazujú aj výsledky našich meraní. Aj pri práci traktora s návesným päťradličným pluhom sme zaznamenali rozdiel výkonnostných a energetických ukazovateľov pri zmene hydraulickej regulácie, ktorý je však menej výrazný ako pri predchádzajúcej súprave (viď údaje v tabuľke). Predpokladáme, že je to dané práve spôsobom uchytenia pluhu za traktorom, keď pri zvýšení pracovného odporu a nastavenej silovej regulácii dôjde k nadvihnutiu prednej časti pluhu na ramenách hydrauliky traktora, avšak pri zadných orbových telesách sa zmena hĺbky orby výraznejšie neprejaví. Výsledkom takejto práce je potom nerovnomerná hrebenitosť povrchu poľa, keďže predné orbové telesá orú plytšie ako zadné, čo z agronomického hľadiska opäť nie je prípustné.

ZÁVER

V súčasnom období je najčastejším spôsobom spojenie traktora s pluhom za pomoci trojbodového závesu. Regulácie trojbodových závesov ovládaných hydraulicky sú štandardnou výbavou moderných konštrukcií traktorov. V praxi sa však často vyskytujú prípady energeticky nesprávneho zostavenia orbovej súpravy, alebo nesprávneho používania regulácií trojbodových závesov. Pri orbe sa za jednu z dôležitých agrotechnických požiadaviek považuje spracovanie pôdy na požadovanú hĺbku a odstránenie jej prípadného nadmerného zhutnenia. A práve pre tento prípad je silová regulácia hydrauliky nevhodná. Aj keď prevláda názor, že pri nastavení silovej regulácie možno dosiahnuť vyššiu plošnú výkonnosť orby a v dôsledku toho aj nižšiu hektárovú spotrebu nafty, naše merania potvrdili, že v prepočte na objem spracovanej pôdy sa spotreba nafty zvýši. Pri nastavení silovej regulácie je pôda pluhom síce “naoraná“, ale nie je prepracovaná do požadovanej hĺbky, čo je v konečnom dôsledku z agronomického hľadiska nežiadúce a neprípustné.