docNarzędzia i maszyny uprawowe
download 
Reklamacja Transkrypt
Narzędzia i maszyny uprawowe
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego AGROINŻYNIERIA GOSPODARCE Ekspertyza Narzędzia i maszyny uprawowe – aktualne badania i tendencje rozwojowe Dr hab. inż. Zbyszek Zbytek Mgr inż. Włodzimierz Talarczyk Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych – Poznań Poznań, 2011 Publikacja dostępna w serwisie: www.agengpol.pl Spis treści 1. WSTĘP ................................................................................................................................... 3 2. AKTUALNE BADANIA NARZĘDZI I MASZYN UPRAWOWYCH ............................. 3 2.1. Jakościowe aspekty uprawy gleby .................................................................................. 4 2.2. Zużywanie elementów roboczych ................................................................................... 7 2.3. Energetyczne aspekty uprawy gleby ............................................................................... 8 2.4. Komputerowe wspomaganie prac projektowo-badawczych ......................................... 11 2.5. Inne kierunki badań ....................................................................................................... 12 3. TENDENCJE ROZWOJOWE NARZĘDZI I MASZYN UPRAWOWYCH ..................... 12 3.1. Uprawa pozbiorowa ...................................................................................................... 13 3.2. Uprawa jesienna ............................................................................................................ 16 3.3. Wiosenna uprawa przedsiewna ..................................................................................... 18 3.4. Uprawa i siew w jednym zabiegu.................................................................................. 22 3.4. Uprawa pasowa ............................................................................................................. 26 3.5. Inne rozwiązania narzędzi i maszyn uprawowych ........................................................ 27 4. PODSUMOWANIE ............................................................................................................. 28 5. PIŚMIENNICTWO .............................................................................................................. 28 1. Wstęp Zabiegi uprawowe to podstawowe czynniki agrotechniczne, ponieważ stwarzają w środowisku glebowym warunki dla działania czynników innych np. wymieszanie nawozu z glebą przyspiesza jego działanie. Dobrze doprawiona gleba nie tylko ułatwia przeprowadzenie siewu, ale zapewnia dobre wschody i wegetację roślin. Zadania poszczególnych zabiegów uprawowych są liczne i niekiedy przeciwstawne. Ostatecznie wybór zabiegów jest wynikiem kompromisu, gdyż uzyskanie uprawy idealnej jest niemożliwe, tym bardziej, że od chwili jej rozpoczęcia często występuje zmiana stanu gleby i warunków meteorologicznych. Ponadto sposób uprawy powinien wynikać nie tylko z dążenia do wytworzenia warstwy uprawnej zapewniającej poprawny siew, wegetację i plonowanie roślin, ale również z dążenia do ochrony gleby przed takimi zagrożeniami jak erozja, wyjałowienie czy niszczenie struktury. Gleba jest organizmem żywym, bogatym w edafon, który przekształca substancję organiczną w pokarm dostępny dla roślin. Mocek [Mocek 2003] podaje, że współczesna intensywna uprawa gleb prowadzi w większości przypadków do zmniejszenia się próchnicy w wyniku wzmożonego utleniania, aktywizacji procesów erozyjnych oraz deflacji. Dlatego uprawa gleby powinna prowadzić do ożywienia i podwyższenia jej żyzności oraz trwałej sprawności, która oznacza odporność na erozję, zagęszczanie, wymywanie i zaskorupienie. Uprawa gleby jest procesem charakteryzującym się najwyższą energochłonnością zabiegów w pracach polowych [Buliński 2009a]. Nieodpowiedzialne działania i złe dobranie technicznych środków produkcji może łatwo zniszczyć spodziewane efekty uprawy. Nie ma uniwersalnych zasad uprawy roli. Wybór właściwej metody musi zawsze uwzględniać lokalne warunki glebowe i klimatyczne, a ustalając celowość poszczególnych działań należy pamiętać o znanej zasadzie „zabiegów uprawowych tak dużo jak to jest konieczne, a tak mało jak to jest możliwe”. Powszechnie stosowany system uprawy roli opiera się na sprawdzonych w praktyce zasadach, ale w wyniku ciągłego postępu w technice i rolnictwie powstają nowe metody uprawy, a główne przyczyny tych zmian to dążenie do oszczędzania energii i konieczność ochrony gleby przed degradacją. Dlatego w wielu ośrodkach naukowych prowadzone są prace, które umożliwiają ukazanie kierunków rozwoju techniki rolniczej między innymi w doskonaleniu konstrukcji maszyn w celu ograniczenia ich negatywnych oddziaływań na środowisko naturalne [Kośmicki 2008, Pawłowski 2008]. Niewłaściwy dobór technicznych środków produkcji lub stosowanie ich w nieodpowiednich terminach stwarza zagrożenie dla gleby wtedy, gdy zabiegi uprawowe wykonywane są przy dużej wilgotności gleby, co powoduje nadmierne ugniecenie kołami jej wierzchniej warstwy lub podglebia. Prowadzi to niszczenia gruzełkowatej struktury, nadmiernego zagęszczenia, likwidacji porowatości [Buliński 2009b, Szeptycki 2006]. Celem opracowania jest wskazanie kierunków badań prowadzonych w wielu ośrodkach naukowych oraz przedstawienie tendencji rozwojowych narzędzi i maszyn do uprawy gleby. Dlatego niniejsze opracowanie zostało podzielone na dwie części: część pierwsza dotyczy badań naukowych prowadzonych w tym zakresie, część druga dotyczy tendencji rozwojowych narzędzi i maszyn uprawowych. 2. Aktualne badania narzędzi i maszyn uprawowych Rola badań naukowych oraz zagadnienia związane z projektowaniem, budową i eksploatacją maszyn, zwłaszcza w sektorze maszyn rolniczych, zaczyna wyraźnie wzrastać [Pawłowski 2008]. Rolnictwo wymaga prowadzenia wieloletnich badań naukowych, które będą wspierały jego rozwój przez opracowywanie nowoczesnych rozwiązań maszyn rolniczych. Elementy robocze narzędzi i maszyn uprawowych pracują w glebie, która nie stanowi materiału jednorodnego. Gleba w trakcie uprawy jest najczęściej w stanie półzwartym lub twardoplastycznym. Elementy robocze pracujące w tych warunkach narażone są na intensywne ścieranie, co powoduje wzrost nakładów na wykonanie zabiegu. Dlatego istotna jest trwałość eksploatacyjna elementów roboczych w kontekście trwałości i niezawodności maszyn uprawowych. Coraz powszechniej wykorzystuje się techniki komputerowe do opracowywania modeli matematycznych dla potrzeb planowanych symulacji, prowadzenia pomiarów parametrów eksploatacyjnych i wyznaczenia oporów roboczych. Badania prowadzone w warunkach rzeczywistych obciążeń eksploatacyjnych na polu lub w kanale glebowym umożliwiają doskonalenie modeli maszyn. Celem tego rozdziału jest zwrócenie uwagi na niektóre ważniejsze trendy badań narzędzi i maszyn uprawowych. 2.1. Jakościowe aspekty uprawy gleby Orka to ciągle podstawowy zabieg uprawowy wykonywany ze względu na dobre spulchnienie i odwrócenie gleby. Pług jako jedyne narzędzie zapewnia pełne przykrycie resztek roślinnych i pozostawienie czystej powierzchni, ułatwiającej wykonywanie kolejnych zabiegów: doprawienia i siewu. Podstawowym parametrem oceny jakości pracy pługa jest nierównomierność głębokości i szerokości orki, przykrycie resztek roślinnych i kruszenie gleby. Większość firm do orki po zbiorze kukurydzy oferuje pługi ze zwiększonymi prześwitami roboczymi. Talarczyk [Talarczyk 2007] prowadził badania porównawcze pługów podczas orki po zbiorze kukurydzy w celu oceny jakości orki w zakresie nierównomierność głębokości i szerokości orki, przykrycie resztek pożniwnych oraz dokładania i kruszenia skib. Stwierdził, że wszystkie badane pługi zapewniły bardzo dobre, ponad 90-procentowe przykrycie resztek po zbiorze kukurydzy. Wykazał, że najlepsze pokruszenie gleby zapewniły korpusy ażurowe. Kamiński [Kamiński 2007] określił kąty ustawienia korpusów pługa wahadłowego (kąt kruszenia i skrawania) przy których wskaźnik nierównomierności i szerokości orki oraz na stopień przykrycia resztek roślinnych jest najlepszy. Coraz powszechniej w uprawie gleby stosowana jest uprawa dwuwarstwowa, polegająca na głębokim spulchnieniu i płytki odwróceniu wierzchniej warstwy gleby. Dotychczas do tego typu uprawy stosowano pługi lemieszowe z pogłębiaczami. W Przemysłowym Instytucie Maszyn Rolniczych we współpracy z krajowymi producentami maszyn rolniczych opracowano, przebadano, a następnie wdrożono do produkcji narzędzia do dwuwarstwowej uprawy gleby. Przeprowadzono ocenę uprawy pługa zębowo-talerzowego i agregatu do bezorkowej uprawy gleby, przez wyznaczenie i porównanie wskaźników jakości pracy [Zbytek 2010a]. Badane agregaty zapewniają równomierne wymieszanie resztek roślinnych na całej szerokości roboczej i ich dobre przykrycie. Po uzyskaniu pełnego zagłębienia elementów roboczych badane agregaty są stabilne, o czym świadczą małe wartości wskaźników nierównomierności głębokości roboczej. Podczas wykonywania orki koła ciągnika prowadzone w bruździe są bardziej obciążone od kół prowadzonych po caliźnie, a tocząc się w zbyt wąskiej zazwyczaj bruździe ugniatają część odłożonej skiby i ugniatają glebę w dnie bruzdy, nadmiernie ją zagęszczając [Jurga 2008]. Prowadzi to do niszczenia gruzełkowatej struktury, nadmiernego zagęszczenia, likwidacji porowatości i rozpylenia gleby [Buliński 2009b]. To negatywne zjawisko jest szczególnie intensywne w przypadku wysokiej wilgotności gleby, występującej często w okresie orek przedzimowych, a jego niepożądany skutek, to tworzenie się podeszwy płużnej, która pogarsza stosunki wodno-powietrzne w glebie i obniża plon rośliny uprawnej. Rozwiązaniem najprostszym jest stosowanie w ciągnikach współpracujących z pługami opon szerokoprofilowych o mniejszych naciskach jednostkowych, które wymagają jednak szerszej bruzdy, wyorywanej na przykład przez korpus romboidalny lub specjalny zapłużek, montowany za ostatnim korpusem płużnym. Rozwiązaniem najbardziej pożądanym, wymagającym jednak zmian w konstrukcji pługów, jest prowadzenie ciągnika wszystkimi kołami po caliźnie. Przygotowanie gleby do siewu powinno nastąpić w jak najmniejszej liczbie przejazdów roboczych, najlepiej tylko w jednym. Każdy kolejny przejazd roboczy źle oddziaływuje na stan gleby i doprowadza do rozpylenia gleby. W uprawie przedsiewnej uprawia się przede wszystkim tę warstwę gleby, do której następuje siew nasion. Podstawowym parametrem oceny jakości pracy agregatu do przedsiewnej uprawy jest równomierna głębokość pracy na całej szerokości roboczej, wyrównanie powierzchni pola, zbrylenie gleby i miąższość uprawianej warstwy. Prowadzone badania agregatów dotyczą określenia wskaźników jakości pracy w aspekcie stosowania różnych elementów roboczych. Przybył [Przybył 2009] przeprowadził badania porównawcze dwóch agregatów wyposażonych w różne elementy spulchniające: w zęby zakończone gęsiostopki i zęby sprężynowe. Stwierdził, że stosowanie w agregatach do przedsiewnej uprawy różnych sekcji spulchniających nie wpływa znacząco na wyrównanie powierzchni pola i gęstość objętościową gleby. Wykazał, że agregat wyposażony w zęby z gęsiostopkami zapewnia rzeczywiste wartości głębokości roboczej bliższe nastawie, lepszy wskaźnik nierównomierności miąższości i wyższą obsadę roślin (pszenica, burak cukrowy). Talarczyk [Talarczyk 2009b] prowadził badania agregatu, który charakteryzuje się modułową budową, co umożliwia przystosowanie zarówno do jednoczesnej uprawy i siewu, jak i do precyzyjnej uprawy przedsiewnej. Krótki agregat uprawowy, wyposażony w wąski wał przedni, kultywator 3-rzędowy i tylny wał strunowy lub strunowo-pierścieniowy, współpracujący z siewnikiem zawieszonym na sprzęgu, jest przydatny do jednoczesnego doprawianie gleby i siewu na glebach lekkich i średnich, zwłaszcza po orce wstępnie doprawionej np. narzędziem zagregowanym z pługiem. Długi agregat uprawowy, rozbudowany o zgrzebło i lekki wał strunowy, jest przydatny do przedsiewnego doprawiania gleby, zwłaszcza pod rośliny płytkiego siewu, gdyż zapewnia dobre wyrównanie pola i równomierne zagęszczenie gleby poniżej głębokości siewu. Porównując wskaźniki jakości pracy badanych agregatów stwierdził, że na glebie średniej, po odleżałej orce agregat długi w porównaniu do krótkiego zapewnił lepsze: pokruszenie gleby, wyrównanie powierzchni pola, dociśnięcie warstwy siewnej do podłoża i równomierniejsze doprawienie warstwy siewnej. Postęp naukowo-techniczny umożliwia wprowadzenie, obok tradycyjnej, płużnej uprawy roli, uprawy bezorkowej. Uprawa bezorkowa z głębokim spulchnianiem pozwala na dobre wymieszanie resztek pożniwnych i jest zalecana pod rośliny głęboko korzeniące się. System ten ogranicza w znacznym stopniu degradację gleby i straty wody [Dzienia 2006]. Ponadto stymuluje różnorodność biologiczną gleby, ogranicza erozję wietrzną oraz sprzyja zwiększaniu zawartości substancji organicznej w glebie [Weber 2002]. Zamiast pługa podorywkowego stosuje się kultywatory ścierniskowe wyposażone w zęby sztywne, współpracujące z wałem strunowym i talerzami niwelującymi lub kompaktowe brony talerzowe. Innymi elementami roboczymi kultywatora ścierniskowego mogą być metalowe gwiazdy, których obrót dokonuje się pod wpływem oporu gleby stawianemu elementowi roboczemu [Zbytek 2005]. Wyniki badań Köllera [2001] wskazują, że jakość pracy kultywatora zależy od rodzaju elementów roboczych montowanych na zębach spulchniających. Redlice wąskie i sercowe spulchniają głębiej pas roli w swym bezpośrednim sąsiedztwie niż między redlicami. Podobne badania prowadził Talarczyk [Talarczyk 2009b]. Prowadził badania kultywatora podorywkowego wyposażonego w zęby z redlicami i podcinaczami bocznymi oraz talerze niwelujące i wał strunowy oraz w zęby z gęsiostopkami i zgrzebłem. Stwierdził, że pierwsza wersja kultywatora intensywnie miesza spulchnioną glebę i podcięte ściernisko, jest odporny na zapchania i dobrze zagłębia się na glebach ciężkich. Z kolei druga wersja kultywatora z uwagi na gorsze zagłębianie, jest przydatna do uprawy na glebach lekkich i średnich. Ponadto pozostawia w większości podcięte ściernisko na powierzchni spulchnionej gleby, dzięki czemu jest ona w większym stopniu chroniona przed erozją. Obecnie w uprawie pożniwnej stosowane są głównie kultywatory i brony talerzowe, które mieszają resztki pożniwne z glebą. W ostatnich latach obok klasycznych bron talerzowych z sekcjami ustawionymi ukośnie do kierunku jazdy coraz powszechniej stosowane są kompaktowe brony talerzowe. Cechą charakterystyczną tych bron jest krótka i zwarta budowa oraz to, że talerze łożyskowane są indywidualnie i ustawione w dwóch rzędach. Ocenę jakości pracy kompaktowej brony talerzowej współpracującej z wałem i zgrzebłem przeprowadził Talarczyk [Talarczyk 2006b]. Stwierdził, że większy o 5-10 cm boczny odrzut gleby powodują talerze odchylone górna krawędzią do tyłu, przy kącie natarcia 150 wynosił on 30 cm, a przy kącie natarcia 250 ok. 55 cm. Pełne podcięcie ścierniska po zbiorze zbóż zapewnia kąt natarcia talerzy 180, a silnie ukorzenionego ścierniska po kukurydzy minimum 200. Narzędzia do uprawy ściernisk pracują z dużą prędkością roboczą. Po uprawie nimi resztki roślinne są płycej i równomierniej umieszczone w glebie, a osypane podczas zbioru nasiona szybciej kiełkują. Powstała podczas uprawy pożniwnej spulchniona warstwa roli polepsza stosunki wodne przez przyspieszenie wsiąkania wody do głębszych warstw, a tym samym woda jest łatwiej dostępna dla systemu korzeniowego rośliny i tak łatwo nie wyparuje. Golka [2008] określił jakość uprawy ścierniska wykonywaną trzema narzędziami bezodkładnicowymi. Badania wykazały, że najwięcej roślin z osypanych nasion wzeszło po uprawie spulchniaczem obrotowym. Dobór narzędzi do uprawy pożniwnej jest sprawą indywidualną każdego rolnika. Od lat rolnicy dyskutują, co najlepiej zastosować w uprawie pożniwnej: kultywator czy bronę talerzową. Pomóc im w tym mogą badania porównawcze tych narzędzi [Buliński 2009a, Zbytek 2009]. Buliński dokonał oceny jakości pracy kultywatora i brony talerzowej na ściernisku po zbiorze pszenicy, na glebie średnio zwięzłej, o wilgotności 11,5%. Wykazał, że stopień podcięcia roślin przez kultywator wynosił 96%, a przykrycia roślin 80%. Wartości te uzyskane w tych samych warunkach dla brony wynosiły odpowiednio 93% i 84%. Zbytek porównał jakość pracy kultywatora podorywkowego i brony talerzowej, których elementy robocze - zęby i talerze podcinające ściernisko - rozmieszczone były w dwóch rzędach. Badania przeprowadził na glebie średniej, o wilgotności bezwzględnej 10-12%. Przeprowadzone badania wykazały, że zarówno kultywator jak i brona talerzowa spełniają wymagania uprawy pożniwnej, a różnice w jakości pracy są niewielkie. Również badania Grudnika [Grudnik 2003] nie dały jednoznacznej odpowiedzi, które z porównywanych narzędzi pracowało najlepiej. Oprócz zasadniczej uprawy pożniwnej wskazana jest jej pielęgnacja, np. bronowanie. Najbardziej przydatne do tego celu są specjalne brony mulczowe, przystosowane do pracy w warunkach dużej ilości resztek pożniwnych i z zastosowaniem dużych prędkości roboczych [Talarczyk 2005a]. Zęby brony zapewniają wyrwanie małych siewek chwastów, samosiewów i pobudzenie do kiełkowania nasion. O ile po samej uprawie pożniwnej w miejscach nadmiernego nagromadzenia resztek roślinnych, a szczególnie tam gdzie leżały rzędy słomy, wyraźnie widać koncentrację samosiewów, a z czasem również silne zadarnienie to po bronowaniu porost samosiewów i chwastów jest mniejszy i równomierniejszy. Taki stan pola ułatwia wykonanie uprawy gleby przed siewem i stwarza również większe możliwości wyeliminowania orki i zastąpienia jej bezorkowym spulchnianiem gleby. 2.2. Zużywanie elementów roboczych Wprowadzenie nowoczesnych rozwiązań technicznych do uprawy roli wymaga zastosowania materiałów charakteryzujących się określoną wytrzymałością. Elementy robocze maszyn i narzędzi uprawowych z jednej strony skrawają glebę, z drugiej zaś ją przemieszczają. Typowym przykładem tego procesu jest korpus płużny. Podczas orki lemiesz ulega ścieraniu o dno bruzdy i ścianę boczną, a przemieszczana na odkładnicy gleba ociera o jej powierzchnię. Intensywność zużywanie elementów roboczych narzędzi uprawowych, przede wszystkim lemieszy, zależy między innymi od przyjętego rozwiązania konstrukcyjno-technologicznego elementu roboczego, właściwości fizycznych obrabianych gleb i sposobu oddziaływania elementu roboczego na glebę. W praktyce rolniczej lemiesze ulegają największemu jednostkowemu masowemu zużyciu [Napiórkowski 2005]. Zagadnienie zużywania lemieszy płużnych w zróżnicowanych warunkach glebowych zostały szeroko omówione przez wielu specjalistów [Konstencki 2007a, Napiórkowski 2010a, Ptaszyński 2005]. Ich trwałość zazwyczaj określana jest wielkością powierzchni uprawy wykonaną aż do granicznego stanu zużycia. Konstencki [2006] zaproponował nową metodę określenia odporność lemieszy na zużycie. Wykazał, że zastosowanie liniowego wskaźnika jest dokładniejsze niż stosowanie wskaźnika uwzględniającego ubytek masy i trwałość lemiesza. Tempo zużycia jest zależne od warunków glebowych, eksploatacyjnych i wymiennych elementów np. dłuta [Napiórkowski 2010a]. Można powiedzieć, że nacisk gleby wywierany na powierzchnie elementów roboczych wpływa na wartość oporu ich przemieszczania w glebie. Konstencki określił średnie wartości nacisku wywieranego przez glebę pylastą w określonych punktach pomiarowych przez glebę na powierzchnię roboczą lemiesza przy różnych prędkościach orki [Konstencki 2007b, 2010, 2011]. Stwierdził, że oddziaływanie gleby na powierzchnię lemiesza jest największe na powierzchni natarcia lemiesza. W pozostałych miejscach pomiarowych, zlokalizowanych na części trapezowej lemiesza, było zdecydowanie najmniejsze. Na trwałość elementów roboczych w narzędziach uprawowych ma dobór materiału konstrukcyjnego, sposób rozmieszczenia na ramie narzędzia lub rodzaj wierzchniej warstwy elementu roboczego. Obecnie na elementy robocze pracujące w glebie powszechnie stosowane są stale z dodatkiem boru NJA-034B i stal 38GSA [Łabęcki 2007]. W ostatnim okresie stosowane są materiały odlewnicze z żeliwa sferoidalnego ADI. Łabęcki stwierdza, że żeliwo ADI, oznaczone jako 6-28, nadaje się na elementy robocze nazrzędzi uprawowych. Również rozmieszczenie elementów roboczych na ramie narzędzia ma znaczący wpływ na ich trwałość. Badania zębów kultywatora ścierniskowego wykazały, że trwałość redlic zęba kultywatora i podcinaczy montowanych na pierwszej belce ramy jest niższa niż tych samych elementów roboczych montowanych na drugiej belce [Kostencki 2005]. Wynika to z tego, że warunki pracy zębów kultywatora montowanych na pierwszej belce ramy są trudniejsze, ponieważ oddziaływują na glebę o nienaruszonej strukturze. Nałożenie warstw wieloskładnikowych na dłuta lemieszy powoduje zmniejszenie intensywności ich zużywania [Napiórkowski 2010b]. Napiórkowski stwierdził, że dłuta z dodatkową warstwą zużywały się intensywniej na grubości przy zmniejszonym zużywaniu na długości, co sprzyja procesowi samoostrzenia się dłut. Inne badania prowadził Kogut [Kogut 2006]. Prowadził polowe badania porównawcze pługa wyposażonego w odkładnice metalowe i wykonane z uretanu. Stwierdził, że zastosowanie odkładnic z uretanu zmniejsza opory orki, które przy prędkości orki 1,9 m/s stanowią 30% jednostkowego oporu orki korpusami z metalowymi odkładnicami. Zagadnieniem wpływu technologii przygotowania gleby pod siew rzepaku na intensywność zużywania elementów roboczych maszyn uprawowych zajmował się Napiórkowski [Napiórkowski 2001]. Stwierdził, że w technologii uproszczonej występuje mniejsze zużycie elementów roboczych niż w technologii tradycyjnej, niezależnie od uprawianej gleby. Większość badań elementów roboczych narzędzi uprawowych prowadzi się w warunkach rzeczywistych, na polu, o zmiennej strukturze i składzie granulometrycznym oraz przy aktualnej wilgotności gleby. Prowadzone są również badania w warunkach laboratoryjnych, do których wykorzystuje się kanał glebowy [Buliński 2010, Kamiński 2008, Miszczak 2005b]. Pomiary prowadzone w kanałach glebowych odbiegają od rzeczywistych warunków polowych, tym niemniej umożliwiają prowadzenie pomiarów w powtarzalnych warunkach pracy. Doposażenie kanału glebowego w nowoczesny sprzęt kontrolnopomiarowy umożliwia prowadzenie badań w szerokim zakresie warunków glebowych związanych z gęstością, zwięzłością, wilgotnością i składem granulometrycznym gleby. 2.3. Energetyczne aspekty uprawy gleby Zabiegi uprawowe przygotowujące glebę do siewu pochłaniają według różnych źródeł od około 10-15 % [Budzyński 2000] do 40% [Buliński 2009a] wszystkich nakładów energetycznych w polowej produkcji roślinnej. Dlatego wielu specjalistów poszukuje nowych rozwiązań w celu obniżenia tych nakładów. W większości publikacji przyjmuje się, że wskaźnikiem energochłonności produkcji roślinnej jest zużycie paliwa i opór roboczy narzędzia. Prowadzono wiele badań nad wprowadzaniem uproszczeń uprawowych w celu obniżenia energochłonności zabiegów uprawowych. Czarnocki [Czarnockii 2008] porównał zużycie paliwa i czas pracy przy kilku alternatywnych technologiach przygotowania roli do siewu. Uzyskał największe zużycie paliwa przy tradycyjnym przygotowaniu roli do siewu, uwzględniającym zarówno podorywkę jak i orkę siewną. Zastąpienie podorywki kultywatorowaniem lub talerzowaniem pozwoliło na ponad 20% oszczędności paliwa. Wyniki tej pracy wskazują, że rezygnacja z uprawy płużnej, a ograniczenie się tylko do płytkiej uprawy talerzowej i agregatem przedsiewnym pozwala na 60% oszczędności w paliwie. Potwierdzają to również wyniki badań prowadzone przez Białczyka [Białczyk 2008]. Wykazał, że wyeliminowanie orki z technologii uprawy pozwala zaoszczędzić 18-20 litrów paliwa na każdym hektarze. Stwierdził, że stosowane uproszczenia uprawowe nie spowodowały spadku plonu kukurydzy, natomiast niższy plon jęczmienia jarego i pszenicy w porównaniu z uprawą tradycyjną. Inne wyniki uzyskał Fiszer [Fiszer 2006], porównując tradycyjną i bezorkową uprawę pszenicy. Stwierdził, że technologia uprawy nie ma zasadniczego wpływu na parametry uzyskane w różnych metodach zbioru (w tym zużycia paliwa). Wskaźnikiem pomagającym ocenić różne systemy produkcji rolniczej jest wskaźnik efektywności energetycznej [Piskier 2010]. Porównując w badaniach polowych system orkowej i bezorkowej uprawy jęczmienia ozimego wykazał, że wskaźnik efektywności energetycznej nie był zróżnicowany i wynosił ok. 2,3. Inni badacze [Talarczyk 2001, Zbytek 2010] prowadzili badania nad zastąpieniem orki uprawą dwuwarstwową. Zaproponowali nowe rozwiązania narzędzi uprawowych pracujących zgodnie z zasadą „płytko odwracać i mieszać rolę oraz głęboko ją spulchniać”. Aby być zgodnym ze wskazaną zasadą należy ograniczyć stosowanie orek, zmniejszyć ich głębokość i zastąpić ten zabieg spulchnianiem gleby bez odwracania. Głębokie spulchnienie bez odwracania zachowuje naturalny profil gleby, rozluźnia i napowietrza glebę, a płytkie odwracanie i mieszanie z glebą resztek roślinnych oraz nawozów organicznych sprzyja poprawie sprawności gleby, obniża wymywanie i zagęszczenie. Prowadzone przez nich badania wykazały obniżenie zużycia paliwa nowych narzędzi w porównaniu z orką wykonaną pługiem lemieszowym. Prowadzono badania polowe mające na celu określenie wpływu kształtu elementów roboczych na jednostkowe zużycie paliwa [Miszczak 2005a]. W badaniach stosował prototyp głębosza rotacyjnego wyposażonego w dwie tarcze robocze wyposażone w elementy robocze o kształcie spiralnym i łukowym. Stwierdził, że najmniejsze wartości jednostkowego zużycia paliwa były uzyskiwane dla elementu roboczego o kształcie spiralnym przy najwyższych prędkościach ruchu agregatu i najmniejszych rozstawieniach elementów roboczych. Ocenę efektu energetycznego w postaci ilości zużytego paliwa na jednostkę powierzchni dla różnych narzędzi uprawowych przeprowadził Buliński [Buliński 2009a]. Porównując kultywator z zębami sztywnymi z gęsiostópkami i bronę talerzową na polu po zbiorze pszenicy, na glebie średniozwięzłej, przy wilgotności 11,5% uzyskał bardzo zbliżone wartości jednostkowego zużycia paliwa (ok. 9,25lha-1). Podczas pracy na elementy robocze narzędzi uprawowych działają siły określane oporem gleby. Opór gleby jest równoważony siłą pociągową. Na wielkość oporów elementów roboczych wpływ ma prędkość. Jednym z pierwszych, opisujących tę zależność jest Goriaczkin [Goriaczkin 1937], który przedstawił zależność matematyczną na opór pługa przyczepianego. Obecnie wiele ośrodków badawczych prowadzi prace badawcze nad określeniem oporów roboczych narzędzi uprawowych. Przeprowadzone porównanie stosowania różnych redlic mocowanych na trzonie zęba [Talarczyk 2006a] wykazało, że poszczególne redlice znacznie różnią się pod względem oporu roboczego. Mocowane dodatkowo w górnej części zębów głębosza podcinacze powodują nieznaczny wzrost oporów roboczych w zależności od prędkości roboczej wykonywanego zabiegu. Wzrost jest mniejszy przy większej prędkości roboczej ze względu na lepsze wypiętrzenie gleby przed podcinaczami. Wykazał również, że opory robocze podczas uprawy jednowarstwowej na głębokości 15 cm zębami wyposażonymi w szerokie redlice są porównywalne z oporami podczas uprawy na większą głębokość zębami wyposażonymi w wąskie redlice. Wyniki badań są zbieżne z wynikami Lejmana, który stwierdził, że jednym z najistotniejszych parametrów wpływających na wartości sił działających na narzędzia jest głębokość pracy [Lejman 2001]. Owsiak [2006] wykazał, że względne różnice pomiędzy średnimi wartościami zarejestrowanych sił a wartościami wyznaczonymi jedynie dla założonej głębokości pracy dochodziły do 20% i były wyższe dla niższej wartości założonej głębokości skrawania, co oznacza, że takich błędów należy się spodziewać przy wyznaczaniu wpływu głębokości skrawania na wartości oporów bez zastosowania układu do rejestracji głębokości. W literaturze z zakresu wpływu prędkości i głębokości roboczej na opór roboczy i wskaźniki jakości pracy narzędzia spotyka się badania laboratoryjno-polowe, w których wielkości empiryczne umożliwiły stosowanie analiz statystycznych. Kamiński [Kamiński 2005] na podstawie przeprowadzony analiz statystycznych wyników badań kultywatora wyposażonego w nowy typ zębów uzyskał równania regresji opisujące wpływ prędkości i głębokości uprawy ma stopień spulchnienia, wyrównania powierzchni pola i opory pracy narzędzia. Otrzymał zależności, które pozwalają dobrać wartości parametrów eksploatacyjnych, zapewniające racjonalne obciążenie ciągnika współpracującego z kultywatorem. Prowadzono badania nad wpływem stosowaniem różnych elementów roboczych i ich kształt na obciążenia eksploatacyjne narzędzi do uprawy roli. Stosowanie różnych zespołów roboczych (zębów głębosza, zębów kultywatora, niwelatora zgrzebłowego, talerzy niwelujących, wału strunowego) ma znaczący wpływ na opory robocze [Zbytek 2010]. Porównał opory robocze dwóch maszyn do uprawy dwuwarstwowej, których podstawowym zespołem były zęby głębosza różniące się między sobą. Prowadził badania przy prędkości roboczej ozimego zakresie 7,5-8 km/h, na glebie o średniej wilgotności bezwzględnej 9,5%, przyjmując różne głębokości pracy elementów roboczych. Porównywalne wartości siły uciągu na metr szerokości roboczej uzyskał spłycając głębokość pracy zębów głębosza w jednym z badanych agregatów o 10 cm. Wykazał, że talerze niwelujące powodują wzrost oporów roboczych. Podobne badania prowadził Miszczak [Miszczak 2002], wyznaczając opory zębów głębosza biernego na ściernisku o średniej zwięzłości 1,9-2,1 MPa i średniej wilgotności 17%. Stwierdził istotny wpływ prędkości ruchu agregatu, wielkość rozstawienia elementów roboczych oraz rodzaju nakładki (redlicy) na zębach głębosza na opory narzędzia. Z innych badań z tego zakresu wynika, że kształt elementów roboczych wpływa na opór stawiany przez glebę. Miszczak [Miszczak 2003] przeprowadził w kanale glebowym badania zębów spulchniacza rotacyjnego o różnych kształtach. Wykazał, że przebieg zmian momentu oporu podczas przejścia zęba jest znacznie zróżnicowany dla różnych elementów roboczych. Średnie wartości momentu oporu wystąpiły dla prostoliniowego elementu roboczego, niższe dla elementu roboczego kołowego i łukowego, najniższe dla zęba spiralnego. Lejman [Lejman 2005] również wykazał, że kształt narzędzia wpływa istotnie na charakter zmian oporu w funkcji głębokości skrawania, natomiast nie wpływa na charakter zmian oporu w funkcji zwięzłości gleby. Inne prace zmierzają do zmniejszenia oporów pracy narzędzi uprawowych przez dobór parametrów konstrukcyjnych elementów pracujących w glebie [Buliński 2009a]. Sposób mocowania zębów kultywatora na ramie może być czynnikiem wpływającym na wielkość oporów roboczych. Według Grisso [Grisso 1996], przy sztywnym mocowaniu elementów roboczych zapotrzebowanie na siłę uciągu było silnie związane z głębokością i prędkością roboczą. Mocując elementy na równoległobokach można obniżyć wielkość oporów roboczych o ponad 20% [Starovojtov 1997]. Według Frida [Frida 2004] zapotrzebowanie na energię przez zęby kultywatora na pokonanie oporów roboczych zależy w sposób liniowy od głębokości pracy. Niewielki wzrost głębokości roboczej prowadzi do zwiększenia wartości pionowej składowej siły oporu o ok. 31% i składowej poziomej o ponad 59%. Z innych badań wynika, że na wartość sił pionowych działających na narzędzie kultywacyjne ma zwięzłość gleby. Lejman [Lejman 2008] prowadził badania w warunkach polowych w glinie piaszczystej o wilgotności 10,8-12,2%. Stwierdził, że wzrost zwięzłości gleby powoduje początkowo spadek, a następnie wzrost wartości pionowych sił zagłębiających narzędzie. Proces ten można opisać równaniem paraboli stopnia drugiego, niezależnie od kształtu narzędzia oraz prędkości i głębokości skrawania. Kamiński [Kamiński 2007b, 2008] prowadził badania mające na celu określenie wpływu ustawienia korpusów płużnych i prędkości orki pługa wahadłowego między innymi na jednostkowy opór orki. Prowadzone badania laboratoryjne zweryfikował w badaniach laboratoryjno-polowych. Stwierdził, że na najmniejsze opory jednostkowe uzyskał przy kącie ustawienia nośnicy z korpusami (38059’), kącie skrawania lemieszy (33028’) i prędkości jazdy 1,4 ms-1. Na wielkość oporu roboczego może również wpływać zanieczyszczenie elementów roboczych narzędzi uprawowych. Badania w tym zakresie prowadził Kiełbasa [Kiełbasa 2010]. Prowadząc badania głębosza o jednym zębie roboczym wykazał, że wartość oporu roboczego głębosza bez zanieczyszczeń jest o ponad 37% niższa od oporów roboczych zarejestrowanych przy maksymalnym zanieczyszczeniu redlicy. Zwiększenie oporów roboczych prowadzi do zwiększenia zużycia paliwa. Kiełbasa wykazał, że zanieczyszczenie redlicy głębosza powoduje wzrost jednostkowego zużycia paliwa o 20%. Niektórzy badacze sami opracowują programy komputerowe do przeprowadzenia pomiaru parametrów eksploatacyjnych agregatów rolniczych [Kiełbasa 2005]. Opracowane programy pozwalają na pomiar, przetwarzanie i wizualizację mierzonych parametrów w czasie rzeczywistym. Zastosowanie techniki GPS umożliwia uzyskanie przestrzennej wizualizacji badanych parametrów narzędzia w określonym miejscu pola. Badania nad określeniem przestrzennej zmienności oporu roboczego głębosza o jednym zębie roboczym prowadził Kiełbasa [Kiełbasa 2007]. W pomiarach zastosował ramę wyposażoną w tensometryczne czujniki mierzące siłę oporu w poszczególnych cięgłach TUZ i zestaw pomiarowy LH-5000. Uzyskał średnią wartość oporu głębosza 3 kN, przy dużym współczynniku zmienności 36%. Tensometryczna rama pomiarowa jest już od wielu lat stosowana w Przemysłowym Instytucie Maszyn Rolniczych w Poznaniu do określenia oporów roboczych zawieszanych narzędzi i maszyn uprawowych [Talarczyk 2002, 2006, Zbytek 2007, 2008]. Urządzenie typ SPN-2 zawieszane jest na tylnym układzie zawieszenia ciągnika i umożliwia rejestrację siły poziomej w cięgle lewym i prawym oraz siły poziomej w łączniku. Również na Politechnice Poznańskiej [Musielski 2007] wykonano maszynę zawieszaną na ciągniku rolniczym przeznaczoną do pomiaru oporów penetracji gruntu w dwóch kierunkach. Urządzenie tensometryczne do pomiaru oporu roboczego kultywatora grzędowego zastosował również Słowiński [Słowiński 2003]. Wprowadzenie nowoczesnych rozwiązań technicznych narzędzi do uprawy roli wymaga zastosowania materiałów charakteryzujących się określoną wytrzymałością. Nowością są badaniach mające na celu wyznaczenie naprężeń panujących w ramie narzędzia uprawowego w funkcji głębokości i prędkości roboczej, wyposażenia w różne elementy robocze i ich kąta ustawienia [Talarczyk 2001, 2006a, Zbytek 2007a, 2008]. Przeprowadzone analizy wytrzymałościowe pozwalają udoskonalić konstrukcję maszyn rolniczych przez wyeliminowanie jej nadmiernie obciążonych węzłów. Badania wykazały, że istnieje możliwość wprowadzenia takich materiałów i rozwiązań technicznych ramy nośnej agregatu rolniczego, które zapewniają przeniesienie maksymalnych obciążeń pochodzących od wszystkich zespołów roboczych. Ponadto, wyznacza się mapy naprężeń, mające istotne znaczenie na etapie projektowania i optymalizacji konstrukcji. 2.4. Komputerowe wspomaganie prac projektowo-badawczych Dynamiczny rozwój systemów elektronicznych przyczynił się do ich zastosowania w maszynach rolniczych. Komputerowe stanowiska badawcze są stosowane w projektowaniu i symulowaniu procesów pracy maszyn [Pawłowski 2010]. Dysponując założeniami konstrukcyjnymi tworzy się modele matematyczne, które są potrzebne do przeprowadzenia symulacji wybranych funkcji w procesie technologicznym. Przeważnie do tych celów stosuje się specjalistyczne programy komputerowe lub tworzy się je w języku programowania DELHI [Lejman 2007a, 2007b]. W wyniku tych działań uzyskuje się informację o występujących siłach w wybranych elementach konstrukcji oraz zachowań kinematycznych [Rutkowski 2005]. Innym przykładem zastosowanej symulacji komputerowej jest symulacja układu kinematycznego ramy nośnej wielofunkcyjnego narzędzia uprawowo-pielęgnacyjnego [Zbytek 2007]. Przeprowadzone badania doprowadziły do przyjęcia kształtu i położenia określonych elementów narzędzia (zderzaków oraz łącznika). Zapewniło to prawidłowe składanie i rozkładanie ramy narzędzia oraz odpowiednie ustawienie zespołów roboczych w położeniu roboczym i transportowym. Prowadzone symulacje umożliwiają uzyskanie najodpowiedniejszego rozwiązania elementu roboczego, dobór parametrów kinematycznych i wizualizację ruchu wybranych elementów lub całej maszyny. Ostatecznym rezultatem symulowania procesów jest uzyskanie optymalnej konstrukcji zespołu narzędzia uprawowego, która stanowi podstawę do opracowania modelu obliczeniowego MES i przeprowadzenia obliczeń wytrzymałościowych całego narzędzia. Obecnie obserwuje się stały wzrost popularności metody sztucznych sieci neuronowych. Podjęto próbę budowy modelu zużywania się elementów roboczych w glebie, na przykładzie zużywania się lemieszy płużnych z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych [Napiórkowski 2006]. Jednak nie udało się wygenerować jednego modelu neuronowego uwzględniającego warunki glebowe oraz postacie konstrukcyjne lemieszy płużnych. Opracowano również autorski program komputerowy do przeprowadzenia badań symulacyjnych [Błaszkiewicz 2008], który pozwala wyznaczyć parametry wytrzymałościowe gleby. Inny obszar badawczy podjął Ślipek [Ślipek 2007]. Określił wymagania projektowe i konstrukcyjne dla maszyn uprawowych na podstawie badań ankietowych. Wyniki analizy w grupie założeń projektowych wskazują, że nastąpił wzrost wymagań w stosunku do następujących założeń: obsługa jednoosobowa, bezpieczeństwo pracy, rodzaj napędu i naciski jednostkowe kół. Również nastąpił wzrost wymagań w grupie kryteriów konstrukcyjnych, a dotyczył: małego zużycia energii, prostoty konstrukcji, wygody i łatwości regulacji, łatwości agregowania oraz łatwości przygotowania maszyny do pracy. 2.5. Inne kierunki badań W ostatnich latach powstały nowe, energooszczędne systemy upraw, wymagające zastosowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych maszyn i narzędzi. W szczególności dotyczy to zastosowania nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych kompozytowych, zarówno metalowych, jak i polimerowych, a także tworzyw degradowanych [Gościański 2010]. Tym samym powstaje nowy obszar badawczy, wymagający przeprowadzenia szeregu specjalistycznych badań laboratoryjnopolowych. Podjęte badania pozwolą na skonstruowanie narzędzi i maszyn pracujących w glebie ze zwiększonymi prędkościami roboczymi [Łabęcki 2001, 2002]. Dotychczas uważano, że najlepsze wskaźniki jakości pracy narzędzi i maszyn uprawowych uzyskuje się wówczas, kiedy pracują one z prędkościami roboczymi w zakresie od 5 do 10 km/h. Przeprowadzona analiza wykonania narzędzi do szybkiej uprawy gleby [Sheikh 2003] wykazała, że zwiększenie prędkości roboczej orki powoduje zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa (o 11%) i poślizgu kół w stosunku do niższych prędkości. Z kolei analiza przystosowania narzędzi i maszyn uprawowych do zwiększonych prędkości roboczych [Weymann 2009] wykazała szeroki obszar badań prowadzony w tym zakresie w zagranicznych ośrodkach badawczych i niskie zainteresowanie krajowych ośrodków badawczych. 3. Tendencje rozwojowe narzędzi i maszyn uprawowych Osiągnięcie szybkiego wzrostu wydajności rolnictwa będzie możliwe przy upowszechnianiu nowoczesnych technologii oraz unowocześnieniu przemian ilościowych i jakościowych posiadanego parku maszynowego, a także intensywności jego wykorzystania [Szeptycki 2004]. Techniczne środki produkcji i sposób uprawy warstwy uprawnej gleby należy tak dobierać, aby prowadziła ona do jej ożywienia, podwyższenia żyzności i wysokiej sprawności. Rodzaj zabiegu, głębokość uprawy i dobór narzędzia powinno wynikać z aktualnego stanu gleby i wymagań rośliny uprawnej. Celem tego rozdziału jest przedstawienie tendencji rozwojowych narzędzi i maszyn uprawowych. 3.1. Uprawa pozbiorowa Klasycznych pługów podorywkowych już dawno nie ma w produkcji, ale nowa oferta firm KVERNELAND i LEMKEN dowodzą, że nie jest to narzędzie całkowicie zapomniane. Ciągle wielu rolników ceni klasyczną podorywkę za dobre przyorywanie resztek pożniwnych i chwastów, ale czy nowe pługi zaczną konkurować z agregatami podorywkowymi pokaże czas. Oba pługi przystosowane są do orki bezzagonowej i mogą współpracować z wałami doprawiającymi odwrócone skiby. Pług Ekomat firmy KVERNELAND to klasyczny pług obracalny z korpusami prawymi i lewymi, a pług Glimmer firmy LEMKEN to pług wahadłowy z korpusami dwustronnymi. Zakres głębokości orki obu pługów wynosi odpowiednio do 18 i 20 cm, co wskazuje, że można nimi wykonać zarówno podorywkę, jak i płytką orkę siewną. Rozpowszechniły się już kultywatory dwurzędowe wyposażone w zęby sztywne z redlicami i szerokimi podcinaczami bocznymi, talerze niwelujące i wał. Producenci, aby sprostać coraz większym oczekiwaniom rolników, oferują jednak kolejne modyfikacje. Obok zębów z redlicami i podcinaczami oferowane są coraz częściej zęby z gęsiostopkami, które bardzo łagodnie podcinają ściernisko. Gęsiostopki nie żłobią głębokich bruzd, a więc powierzchnia pola jest łatwiejsza do wyrównania. Gdy czas do kolejnej uprawy jest długi, a spulchniona zębami gleba nie jest zbrylona, można zrezygnować z dociskania jej wałem, wystarczy wtedy rozgrabić podcięte ściernisko zgrzebłem. Kultywator współpracujący ze zgrzebłem musi być jednak wyposażony w koła ustalające zagłębienie zębów. Coraz bardziej różnorodna jest oferta zębów, a szczególnie sprężynowych, które nie wymagają dodatkowego zabezpieczenia. Im więcej zębów ma kultywator tym lepsze jest wymieszanie ścierniska z glebą, ale aby zapobiec zapchaniom zęby muszą być rozmieszczone w trzech, a nawet czterech rzędach. Agregat jest wtedy cięższy i dłuższy, a tym samym stawia większe wymagania ciągnikowi, ale pomimo to oferta takich kultywatorów jest coraz bogatsza. Innymi elementami roboczymi mogą być samonapędzające się gwiazdy z łukowo wygiętymi zębami [Zbytek 2005]. Gwiazdy są pochylone do przodu i odchylone od kierunku pracy tak, że opór gleby powoduje ich obrót. Efekt pracy, a przede wszystkim wymieszanie ścierniska z glebą, jest bardzo dobre pod warunkiem, że warunki glebowe umożliwiają uzyskanie zagłębienia 10 cm, niezbędnego do pełnego podcięcia resztek. Na glebach zwięzłych trudno jednak uzyskać takie zagłębienie, a wtedy pomiędzy gwiazdami przednimi i tylnymi pozostają grzywki nie podciętego ścierniska. Gwiazdy zabezpieczone są przed przeciążeniem, ale praca na glebach zakamienionych jest niemożliwa, gdyż występują częste przypadki zakleszczania się kamieni pomiędzy zębami. Modernizowane są też talerze niwelujące i wały, a aby ograniczyć przesypywanie gleby poza pas roboczy stosowane są już nie tylko specjalne redlice na skrajnych zębach, czy talerze odkładające glebę do środka, ale również ekrany. Niektórzy producenci mocują talerze niwelujące na sprężynach i stosują talerze z głębokim uzębieniem na obrzeżu, co ma poprawić mieszanie ścierniska z glebą. Oprócz wałów mocno dociskających spulchnioną glebę coraz częściej oferowane są również wały kolczaste, które bardzo dobrze mieszają podcięte ściernisko z glebą. Niektóre firmy proponują też bardzo oryginalne rozwiązania w tym zakresie. Przykładem może być wał napędzany, ze sprężystymi zębami, który bardzo intensywnie przetrząsa podcięte ściernisko. Swą pozycję na rynku umocniły kompaktowe brony talerzowe, z talerzami mocowanymi w dwóch równoległych rzędach, które doskonale sprawdzają się podczas płytkiej podorywki. Ich oferta jest już bardzo bogata zarówno w zakresie dostępnych szerokości roboczych, jak i różnorodności talerzy i sposobów ich mocowania. Wzrasta oferta bron z talerzami mocowanymi na sprężynach, które dzięki drganiom agresywniej nacierają na glebę (BURY, KONGSKILDE). Najczęściej są to sprężyny z prętów płaskich, ale np. firma AGRISEM mocuje talerze na sprężynach zwiniętych z prętów kwadratowych, o kształcie podobnym do zębów kultywatora, które wg producenta umożliwiają odchylenia talerzy w pionie i na boki (3D). Krótka i zwarta konstrukcja bron talerzowych nadaje się doskonale do zastosowania w agregatach uprawowo-siewnych. Wraz z rozpowszechnianiem się uproszczonej uprawy bezorkowej w dużych gospodarstwach, zapotrzebowanie na taki sprzęt jest coraz większe. Na krótkiej talerzówce można bez problemu zawiesić lub nabudować siewnik, a rozwiązanie najprostsze to wyposażenie talerzówki w sprzęg do klasycznego siewnika. Firma AGRISEM proponuje bardzo ciekawy agregat uprawowo-siewny, w którym siewnik nabudowany na bronie talerzowej nie posiada własnych redlic lecz rurki wysiewające, które zamocowane są na ekranie za pierwszym rzędem talerzy. Gleba odrzucona przez talerze przednie odbija się o ekran, ulega dodatkowemu pokruszeniu i opada przed wysiewanymi nasionami. Talerze tylne dopełniają podcięcia gleby i przykrywają nasiona, a następnie gleba wraz z nasionami zostaje dociśnięta wałem. Spulchniacz obrotowy jest przykładem maszyny, która jest znana od dawna, ale nigdy nie rozpowszechniła się na większa skalę. Jego elementami roboczymi są noże montowane w sekcjach, które podobnie jak w klasycznych talerzówki ustawione są skośnie do kierunku pracy w kształcie litery X lub V. Przy takim ustawieniu noże wycinają z powierzchni pola kęsy gleby ze ścierniskiem, kruszą je i mieszają. Niestety, aby uzyskać pełne podcięcie ścierniska trzeba ustawić kolejno po sobie 3, a nawet 4 sekcje, a wtedy spulchniacz jest długi i w przypadku dużych szerokości roboczych musi mieć konstrukcję półzawieszaną. Spulchniacze obrotowe nadają się głównie na gleby lekkie i średnie, a o zdolności ich zagłębiania decydują noże, które muszą mieć ostre krawędzie nacierające i dużą odporność na uderzenia kamieni. Wg badań [Golka 2005] to po spulchniaczu najszybciej kiełkują nasiona osypane podczas zbioru. Jest to wynik płytkiego i bardzo dobrego wymieszania resztek pożniwnych z glebą, podczas którego następuje też wytrząśnięcie nasion ze słomy. Opory robocze spulchniaczy są niższe niż kultywatorów i bron talerzowych, co gwarantuje ich dużą wydajność. Mankamenty spulchniaczy obrotowych to utrudnione zagłębianie na glebach zwięzłych, słabe niszczenie chwastów głęboko korzeniących się i rozłogowych oraz pracochłonna wymiana noży. Najprostsze i najmniej energochłonne narzędzia, które można zastosować w uproszczonej uprawie pożniwnej to specjalne brony mulczowe ze sprężystymi długimi zębami montowanymi w kilku rzędach w polach lub bezpośrednio na składanej ramie (BRODNICA). Zęby najczęściej zwinięte są z drutu sprężynowego, ale oferowane są również zęby z prętów płaskich z bardzo wąskimi redliczkami. Ich opory robocze, przy bardzo powierzchniowym działaniu na glebę, są niewielkie, dlatego oferowane są konstrukcje o dużych szerokościach roboczych, często przekraczających nawet 10 m. Ich konstrukcja przypomina chwastowniki, ale zęby są sztywniejsze, rozmieszczone w większej podziałce i ukształtowane tak, aby nie zapychały się podczas pracy. Zadaniem brony nie jest zerwanie ścierniska, lecz bardzo płytkie wzruszenie wierzchniej warstwy, wytrząśnięcie nasion ze słomy i równomierne rozgrabienie resztek. Do bezorkowego spulchniania gleby stosowane są głównie kultywatory ciężkie oraz głębosze, które oprócz spulchnienia warstwy ornej umożliwiają również rozluźnienie podglebia. Spulchnianie gleby bez odwracania jest ok. 30% mniej energochłonne od orki wykonywanej na tą samą głębokość roboczą i nie powoduje naruszenia warstwowej budowy gleby. Kultywatory ciężkie (KVERNELAND) o zakresie głębokości roboczej najczęściej 15-35 cm nazywane są często pługami dłutowymi. W porównaniu do głęboszy wyposaża się je w większą liczbę zębów, co zapewnia intensywniejsze pokruszenie gleby i lepsze wymieszanie z nią resztek pożniwnych. Zęby mogą być sztywne zabezpieczone dodatkowo przed przeciążeniem lub ciężkie sprężynowe. Aby uodpornić kultywatory na zapchania resztkami pożniwnymi zęby rozmieszcza się w 2-4 rzędach i stosuje się duże prześwity pod ramą. Z kultywatorami agreguje się dodatkowe narzędzia doprawiające powierzchnię spulchnionej gleby. Głębosze wyposaża się w mniejszą liczbę zębów i ustawia się je najczęściej w jednym rzędzie lub z niewielkim wzdłużnym przesunięciem na skośnych belkach ramy (SILOWOLFF, UNIA GROUP). Ze wzglądu na dużą głębokość (najczęściej do 50 cm) stosuje się zęby sztywne i zabezpiecza się je przed przeciążeniami bezpiecznikami, sprężynami lub hydraulicznie. Producenci oferują zęby o różnym kształcie. Mogą być one proste, wygięte do przodu lub w bok. Najmniejsze opory robocze stawiają zęby wygięte do przodu, gdyż unoszona przez redlicę warstwa gleby zostaje spulchniona przed trzonem, natomiast najmniejsze mieszanie gleby powodują zęby wygięte w bok, gdyż unoszona przez redlicę gleba nie trafia na czołową krawędź trzonu. Nie rozpowszechniły się głębosze aktywne z wymuszonymi ruchami zębów lub redlic, głównie ze względu na skomplikowaną budowę i niekorzystne przenoszenie drgań na ciągnik. Coraz częściej do współpracy z głęboszami oferowane są narzędzia umożliwiające wstępne doprawienie powierzchni wypiętrzonej gleby. Jest to szczególnie ważne, gdyż każdy ponowny przejazd po zgłęboszowanej glebie powoduje ponowne jej zagęszczanie. Na jakość spulchniania gleby i opory robocze kultywatorów i głęboszy wpływa przede wszystkim liczba zębów, ale również kształt redlic. Najlepiej spulchniają glebę szerokie redlice, ale stawiają tym samym większe opory i wyrzucają na powierzchnię część gleby przesuwającą się po redlicy w górę. Mniejsze opory stawiają redlice z wąskimi dłutami i bocznymi podcinaczami, które unosząc warstwę gleby powodują jej pękanie. Niektóre firmy oferują kultywatory z zębami ustawionymi w jednym rzędzie i wyposażonymi w bardzo szerokie podcinacze, zapewniające pełne pocięcie gleby. Pracują one zazwyczaj przed narzędziami intensywniej kruszącymi wierzchnią warstwę gleby. Dla lepszego rozcinania gleby przed trzonami zębów stosowane są dodatkowe kroje na redlicach oraz kroje tarczowe, które są szczególnie przydatne podczas pracy na polach zadarnionych lub z dużą ilością resztek pożniwnych. Spotkać można rozwiązania narzędzi uprawowych, które umożliwia spulchnianie gleby w dużym zakresie głębokości roboczej, w tym również głęboszowanie i pełne podcięcie ścierniska w jednym przejeździe roboczym (MANDAM). Tego typu agregat może z powodzeniem zastąpić kultywator podorywkowy i głębosz, a nabudowany na nim siewnik umożliwia również jednoczesny wysiew poplonu. Agregat z zębami głębosza i kultywatora ustawionymi na tym samym poziomie i wyposażonymi w szerokie redlice przypomina klasyczny kultywator podorywkowy i nadaje się doskonale do płytkiej (do 15 cm) uprawy pożniwnej, zapewniając pełne podcięcie ścierniska i spulchnienie gleby. Agregat z zębami ustawionymi na takim samym lub zbliżonym poziomie i wyposażonymi w szerokie lub wąskie redlice można wykorzystać również do spulchniania gleby na głębokość odpowiadającą orce. Agregatem z nisko opuszczonymi zębami głębosza (do 45 cm) i uniesionymi zębami kultywatora można przeprowadzić głęboszowanie połączone z płytkim doprawieniem, dającym np. efekt podorywki ścierniska. Podczas wykonywania takiego zabiegu zęby głębosza wyposażone są wąskie redlice i w specjalne podcinacze mocowane w górnej części trzonów. Na agregacie, podobnie jak na kultywatorach podorywkowych, można nabudować siewnik umożliwiający jednoczesny wysiew poplonu. Nasiona poplonu dozowane przez aparaty wysiewające, napędzane od koła ostrogowego, upadają na powierzchnię spulchnionej gleby przed wałem, gdzie są przykrywane wyrównywaną i zagęszczaną glebą. 3.2. Uprawa jesienna Pług, pomimo narzekań na energochłonność orki, jest ciągle podstawowym narzędziem rolniczym. Niepodważalna zaleta orki to przyoranie materii organicznej i pozostawienie „czystego stołu” ułatwiającego tradycyjne doprawienie gleby i siew. Spulchnianie warstwy ornej realizowane jest obecnie przede wszystkim pługami lemieszowymi, które dzięki odpowiednio wyprofilowanym odkładnicom zapewniają dobre pokruszenie i odwrócenie odciętych skib. Oprócz najprostszych konstrukcyjnie pługów zagonowych stosowane są pługi bezzagonowe, a przede wszystkim obracalne z korpusami prawymi i lewymi, które pozostawiają pole bez bruzd i dzięki dużej masie dobrze utrzymują głębokość orki na glebach ciężkich. Nie rozpowszechniły się natomiast lżejsze od pługów obracalnych bezzagonowe pługi wahadłowe. Ich konstrukcja jest prostsza i łatwiejsze są regulacje, ale z uwagi na uproszczoną powierzchnię roboczą dwustronne odkładnice gorzej odwracają glebę, a tym samym słabo przykrywają resztki pożniwne, szczególnie na słabo osypujących się glebach ciężkich. Analizując tendencje rozwojowe pługów lemieszowych odnotować można: - modernizacje ram (wprowadzono ramy jednobelkowe o modułowej budowie, z bocznym zawieszeniem korpusów), - zwiększanie prześwitów roboczych pod ramą i pomiędzy korpusami (w pługach przystosowanych do przyorywania dużej ilości resztek pożniwnych prześwit pod ramą przekracza często 800 mm, a rozstaw korpusów 1000 mm), - doskonalenie elementów roboczych pod względem oporów roboczych i trwałości oraz coraz powszechniejsze stosowanie odkładnic ażurowych, które lepiej kruszą odkładane skiby i wykazujących niższe opory robocze, - stosowanie regulowanej szerokości skib skokowo lub płynnie, z tendencją do jej zwiększania (szerokość pojedynczych skib mieści się często w zakresie do 55 cm), - doskonalenie osprzętu poprawiającego jakość orki (kroje, przedpłużki do przyorywania różnych materiałów organicznych i ścinacze, - doskonalenie zabezpieczeń korpusów płużnych przed przeciążeniem, umożliwiających orkę na glebach ciężkich i zakamienionych, - doskonalenie narzędzi doprawiających współpracujących z pługami, - doskonalenie regulacji w zakresie ustalania położenia punktu pociągowego, umożliwiających, eliminowanie zjawiska ściągania ciągnika podczas orki, - próby powrotu do pługów do płytkiej orki siewnej z ewentualnym wyposażeniem ich w pogłębiacze spulchniające glebę poniżej odwracanych skib. W starych konstrukcjach lekkich pługów zagonowych stosuje się jeszcze sztywno mocowane korpusy. Obecnie standardem są ścinane lub zrywane bezpieczniki, a na gleby zakamienione producenci proponują zabezpieczenia „non-stop’ najczęściej w postaci sprężyn lub resorów, które umożliwiają wychylenie korpusu po uderzeniu w kamień i ponowne zagłębienie po ominięciu przeszkody. Standardem są pełne skrzydła odkładnic, ale można również zainwestować w korpusy ażurowe, w których odkładnice składają się z kilku listew. Korpusy ażurowe są godne polecenia do orki na glebach ciężkich i podmokłych. Lepiej kruszą glebę, nie powodują zamazywania skib i stawiają niższe o 10-15% opory robocze, w wyniku mniejszego tarcia gleby o odkładnicę. Warto też wspomnieć o korpusach romboidalnych, które w odróżnieniu od korpusów klasycznych odcinają skiby o przekroju rombów i pozostawiają skośną ściankę bruzdową. Korpusy takie zapewniają lepsze dokładanie skib na glebach ciężkich, a w nieckowatej bruździe lepiej układają się szerokie koła ciągnika, gdyż boki opon nie opierają się o skośną ściankę. Wysokość korpusów lub raczej prześwit pod ramą wynosi z reguły 750 mm, a rozstaw korpusów dochodzi do 900 mm, ale producenci oferują również pługi o zwiększonych prześwitach roboczych. Przykładem są pługi w wersji CORN, o zwiększonej odporności na zapchania podczas orki po zbiorze kukurydzy. Często prześwit pod ramą przekracza w nich 800 mm, a rozstaw korpusów 1000 mm. Trzeba jednak pamiętać, że im większy jest rozstaw korpusów, tym większa jest długość pługa, a tym samym obciążenie ciągnika zawieszonym pługiem. W ostatnich latach można zaobserwować tendencję do zwiększania szerokości skib, teraz często wynosi ona nawet 50 cm. Bez wątpienia lepsze pokruszenie skib zapewniają korpusy wąskie, ale na dobrze kruszących się glebach lekkich i średnich można bez problemu odkładać skiby szersze. Im szerszy jest korpus, tym szersza jest bruzda, a w niej więcej miejsca dla kół ciągnika. Pług z szerokimi korpusami stawia niższe opory robocze od pługa o takiej samej szerokości, lecz z większą liczbą korpusów wąskich, ponieważ mniej skib jest odcinanych od calizny i mniej jest elementów, o które ociera gleba. Nie rozpowszechniły się pługi do orki dwuwarstwowej, wyposażone w pogłębiacze spulchniające glebę poniżej odwracanych skib, pomimo ograniczania nadmiernego mieszania warstw gleby jakie występuje podczas orki głębokiej. Przyczyną jest głównie konieczność wyposażania pługa w podwójne elementy robocze. W przypadku pługów współpracujących z ciągnikami ciężkimi pojawia się problem prowadzenia szerokich kół w wąskiej bruździe. Producenci próbują rozwiązać ten problem na różne sposoby, a odnotować można między innymi stosowanie korpusów romboidalnych lub specjalnych zapłużków poszerzających tylko ostatnią bruzdę, w której prowadzone są koła ciągnika. Korpusy romboidalne odcinają skibę o przekroju rombu pozostawiając skośną ściankę bruzdową, dzięki czemu w bruździe jest więcej miejsca, a skiby odcinane na słabo kruszących się glebach ciężkich lepiej przylegają do siebie. Prowadzenie ciągnika współpracującego z pługiem w bruździe jest wygodne dla operatora, ale ma niestety również wady: koła prowadzone w głębokiej bruździe nadmiernie ugniatają podglebie, pochylenie ciągnika powoduje nierównomierny rozkład nacisków na koła i pogorszenie ergonomii na stanowisku operatora ciągnika. Najlepszym sposobem wyeliminowania tych mankamentów jest prowadzenie ciągnika wszystkimi kołami po caliźnie. Istnieją pługi przystosowane do takiej pracy, ale jak dotychczas pomimo zalet nie stanowią konkurencji dla tradycyjnego sposobu orki. Wydaje się, że główną przeszkodą w ich rozpowszechnianiu się jest konieczność zakupu nowego pługa i obawa przed trudnością prostoliniowego prowadzenia ciągnika obok bruzdy. Nie rozpowszechniają się również tzw. pługi udarowe zawieszane na przednim TUZ ciągnika, a więc pchane podczas pracy i korzystnie dociążające przód. Agregat ciągnika z pługami z przodu i z tyłu jest jednak długi, pogarsza się jego zwrotność i prowadzenie wzdłuż poprzedniej bruzdy. Pługi z powodu skośnego ustawienia do kierunku pracy kolejnych korpusów są narzędziami długimi, co w połączeniu z dużą masą stawia duże wymagania współpracującym ciągnikom. W ciężkich, obracalnych pługach zawieszanych niektórzy producenci proponują rozwiązanie tego problemu przez stosowanie przestawianego koła kopiująco-transportowego lub dodatkowego koła transportowego, umożliwiającego podparcie tyłu pługa podczas przejazdów transportowych. Wtedy na czas transportu odłączany jest górny łącznik ciągnika i pług transportowany jest jako przyczepiany. Inne specyficzne rozwiązanie to składanie pługa na czas transportu. Rama pługa składa się wtedy z dwóch segmentów połączonych pionowym przegubem i jest składana siłownikiem hydraulicznym. Zaletą tego rozwiązania jest znaczne zmniejszenie długości transportowej, a tym samym poprawienie równowagi podłużnej ciągnika i bezpieczeństwa podczas przejazdów. 3.3. Wiosenna uprawa przedsiewna Agregaty do przedsiewnej uprawy roli są obok pługów najliczniejszą grupą maszyn uprawowych. Wraz ze zmianami w technologii uprawy roli następują modyfikacje ich konstrukcji, ale standardem są zestawy biernych narzędzi spulchniających glebę i różnego typu wałów doprawiających warstwę siewną. Oddziaływają one na glebę mniej energicznie od maszyn aktywnych, ale dzięki temu stawiają niższe opory robocze i są mniej destrukcyjne dla gruzełkowatej struktury gleby. Coraz częściej agregaty uprawowe łączy się w zestawy z siewnikami. Wraz ze zmianami w technologii uprawy roli pojedyncze zabiegi uprawowe zostały zastąpione zabiegami złożonymi z kilku operacji wykonywanych przez agregat uprawowy. Przez wiele lat standardem było połączenie narzędzia spulchniającego glebę (kultywator lub brona) z wałem kruszącym glebę i dociskającym ją do podłoża. Później agregaty uzupełniono o włókę przednią, której zadaniem jest wyrównanie gleby przed spulchnianiem. Oczywiście w takich rozwiązaniach konieczne jest stosowanie kół utrzymujących stałe zagłębienie zębów brony czy kultywatora. Obecnie standardem jest umieszczanie narzędzia spulchniającego pomiędzy dwoma wałami, które oprócz obrabiania gleby ustalają zagłębienie zębów. Najczęściej stosowanym narzędziem wyrównującym glebę jest włóka mocowana z przodu agregatu. Wyrównuje ona powierzchnię gleby bezpośrednio za ciągnikiem i częściowo zasypuje koleiny. Włóka przednia jest najczęściej prosta, ale niektórzy producenci oferują też włóki ze skośnie ustawionymi belkami nagarniającymi glebę w koleiny za kołami ciągnika (KVERNELAND, FARMET). Włóka przednia ma najczęściej postać prostej szyny lub ślizgowej płozy. Powinna być wyposażona w zabezpieczenie przeciążeniowe, umożliwiające jej odchylenie pod naporem nadmiaru gleby lub dużego kamienia. Może być zamocowana na trzonkach z zabezpieczeniem sprężynowym lub bezpośrednio na sprężynach zapewniających jej dużą elastyczność. Dolna krawędź nacierająca może być gładka lub z naciętym uzębieniem, a niektórzy producenci stosują też włóki z dodatkowymi zębami, które wzmagają kruszenie i wyrównanie gleb ciężkich i zlewnych. W agregatach stosuje się też elementy likwidujące nierówności za zębami spulchniającymi glebę, umożliwiając tym samym równomierne jej dociśnięcie przez pracujący z tyłu wał. Włóki tylne mają najczęściej postać lekkiej szyny spoczywającej na powierzchni spulchnionej gleby pod własnym ciężarem, ale oferowane są też zgrzebła w postaci pojedynczych palców montowanych pomiędzy tylnymi zębami (KERNER) lub grzebienia mocowanego za zębami. Wśród narzędzi spulchniających glebę dominują kultywatory z różnego typu zębami. Najczęściej są to zęby sprężynowe lekkie, ukształtowane z prętów płaskich i zakończone wąskimi redliczkami. Dla pełnego spulchnienia gleby konieczna jest wtedy mała podziałka zębów (najczęściej ok.100 mm) rozmieszczonych w kilku rzędach. Im większa jest podziałka pomiędzy zębami w rzędzie i odległość rzędów tym większa jest odporność na zapchania resztkami pożniwnymi. Bardziej odporne na zapchania są zęby wyposażone w szerokie gęsiostopki i rozmieszczone w dużej podziałce poprzecznej. Klasyczne zęby sprężynowe są półkoliście wygięte w części dolnej, co zapewnia dobre sprężynowanie, ale unoszone wraz z glebą resztki pożniwne zawieszają się na nich powodując zapchania, a duże odchylenia drgających zębów powodują zmiany w głębokości uprawy. Lepiej płytkie zagłębienie utrzymują zęby z prostą częścią dolną, ale ich oferta jest jednak ciągle niewielka. Tylko nieliczni producenci zagraniczni oferują bardzo dobrze utrzymujące małą głębokość uprawy zęby z prostym, sztywnym trzonkiem mocowanym na górnej sprężynie (SCHMOOTZER). Jako narzędzie spulchniające glebę oprócz kultywatorów stosowane są również brony zębowe, redlicowe i sprężynowe, przystosowane do płytkiej uprawy. Standardem jest rozmieszczanie zębów bron w kilku rzędach, w polach zawieszonych luźno za pomocą łańcuchów na ramie. Zagłębienie zębów zależy w tym przypadku tylko od nacisków jednostkowych, gdyż pola nie są dociążane ramą. Bezsporną zaletą luźno podwieszanych pól jest możliwość dostosowywania się ich do konfiguracji terenu, co ma szczególne znaczenie w agregatach o dużej szerokości roboczej, ale czasem występuje „podrywanie” pól i trudno jest uzyskać równomierne zagłębienie wszystkich zębów. Alternatywnym rozwiązaniem jest mocowanie pól na elastycznych wieszakach lub wahliwe tylko w kierunku poprzecznym. Brony z niskimi zębami, rozmieszczonymi w małej podziałce poprzecznej ( ok. 50 mm), nie nadają się do doprawiania gleby po uprawie bezorkowej, ze względu na częste zapchania resztkami. Oferta narzędzi toczonych, przystosowanych do płytkiego spulchniania i mieszania gleby, obejmuje głównie brony talerzowe, wały tarczowe lub kolczaste. Do stosowania w agregatach doprawiających przydatne są głównie krótkie brony talerzowe, w których talerze można pochylić do przodu, co ogranicza mieszanie i tym samym przesuszanie gleby. Do doprawiania gleby wcześniej spulchnionej bardziej przydatne są również talerze z głębokim uzębieniem, które działają podobnie jak noże spulchniaczy obrotowych. Rozwiązanie alternatywne dla talerzy to elementy robocze w postaci obręczy o dużej średnicy (HEKO). Podcinana przez nie gleba jest w niewielkim stopniu unoszona w górę, gdyż przesypuje się pomiędzy szprychami. Narzędzia toczone są bardziej odporne na zapchania, a więc są bardziej przydatne do doprawiania gleby spulchnionej bezorkowo. Zadaniem wału w agregacie jest przede wszystkim kruszenie spulchnionej gleby i ponowne jej zagęszczenie poniżej głębokości siewu. Wały z reguły przejęły również funkcję kół kopiujących i ustalają zagłębienie narzędzia spulchniającego glebę. Podczas uprawy przedsiewnej wały spełniają jeszcze jedno ważne zadanie, a mianowicie wytrząsają ze spulchnionej gleby podcięte chwasty, dzięki czemu zostają one skutecznie zniszczone. Najczęściej stosowane są wały strunowe, które w porównaniu z innymi wałami są z reguły lżejsze. Struny wału wykonane są najczęściej z płaskowników, prętów okrągłych, kątowników lub rurek. Jakość kruszenia gleby zależy głównie od podziałki i rodzaju strun. Lepsze kruszenie zapewniają ustawione na sztorc płaskowniki, które często posiadają uzębioną krawędź nacierającą. Struny nie tylko kruszą i zagęszczają glebę, ale również podrzucają gruzełki, które następnie opadają na powierzchnię gleby za wałem. Wały strunowe dzięki ażurowej konstrukcji są odporne na zalepianie wilgotną glebą. W klasycznych agregatach do uprawy przedsiewnej standardem są podwójne wały segmentowe, ze strunami zwiniętymi w przeciwnych kierunkach. Dzięki temu powierzchnia pola jest dobrze pokryta krzyżującymi się śladami strun. Aby wał toczył się płynnie struny powinny mieć stały kontakt z glebą, dlatego przy dużej podziałce strun korzystne jest ustawienie ich wg linii śrubowej lub przestawienie prostych strun na szerokości wału. Standardem są struny skręcone w jednym kierunku, ale oferowane są też rozwiązania ze strunami skręconymi w dwóch kierunkach od środka lub z kilkoma przegięciami na szerokości wału. Takie struny przesuwają glebę w różne strony i równomierniej przenoszą obciążenia. Pewną odmianą wału strunowego jest wał spiralny. Jego nazwa pochodzi od struny skręconej w spiralę, która przyspawana jest do osi na szprychach. Oczywiście jest on znacznie cięższy od klasycznego wału strunowego, ale większa powierzchnia styku spirali z glebą zapewnia lepsze kruszenie. Spirala może być zwinięta z pręta okrągłego, płaskiego lub o przekroju klinowym. Ciekawym rozwiązaniem jest podwójny wał z zazębiającymi się spiralami, pomiędzy którymi następuje dodatkowe kruszenie gleby. Obie sekcje połączone są przekładnią łańcuchową o przełożeniu 1:1, która powoduje, że ustawienie spirali względem siebie jest stałe i niemożliwe jest ich zakleszczenie się. Wały pierścieniowe składają się z szeregu pierścieni osadzonych na osi, choć sporadycznie spotyka się również pierścienie skręcane. Z reguły są one cięższe od wałów strunowych i wyposażone są w grzebień oczyszczający przestrzenie pomiędzy pierścieniami. W agregatach do uprawy przedsiewnej ciągle stosowane są między innymi klasyczne pierścienie Crosskill odlewane z żeliwa, które posiadają boczne występy dobrze kruszące glebę. Dobrym rozwiązaniem są też wały podwójne, o zwiększonej podziałce pierścieni w rzędzie. Sporadycznie w agregatach do uprawy przedsiewnej oferowane są również wały z pierścieniami o konstrukcji spawanej. Przykładem mogą być pierścienie o kształcie odwróconego V tzw. daszkowe lub klinowe. Do wałów pierścieniowych należy również zaliczyć specjalne wały ze sprężystymi elementami ukształtowanymi z płaskowników, które po przykręceniu na osi tworzą kształt pierścieni (BURY). Wał zębowy rozpowszechnił się wraz z maszynami aktywnymi, gdyż intensywnie spulchniona przez nie gleba wymaga silnego wtórnego zagęszczenia, ale z czasem wprowadzono go również do agregatów biernych. Jest to rura o dużej średnicy z przyspawanymi na obwodzie niskimi zębami. Średnica wału wynosi najczęściej 500 mm, a wysokość zębów ok. 50 mm. Podczas pracy zagłębione są całe zęby, a więc gleba jest dociskana również płaszczem rury. Zęby stanowią swego rodzaju ostrogi uniemożliwiające poślizg wału. Wały zębate stosowane są głównie w agregatach uprawowosiewnych, a więc wygładzona przez nie powierzchnia gleby zostaje od razu wzruszona redlicami i zgrzebłem siewnika. Wały kolczaste i tarczowe nadają się głównie do spulchniania i kruszenia gleby zwłaszcza zaskorupionej, dlatego w agregatach do doprawiania roli stosuje się je z reguły w połączeniu w wałami zagęszczającymi. Natomiast wały oponowe lub ogumione, są bardziej przydatne w agregatach do uprawy pożniwnej lub agregatach uprawowo-siewnych stosowanych w uprawie uproszczonej, pomijającej orkę. Pewnym wyjątkiem w tym zakresie jest segmentowy wał oponowy montowany z przodu agregatu uprawowego. Składa się on z segmentu środkowego ugniatającego glebę pomiędzy śladami kół ciągnika (BOMET) i segmentów bocznych ugniatających glebę na bokach. W efekcie gleba przed spulchnieniem jest na całej szerokości pasa roboczego pokryta śladami kół ciągnika i wału oponowego. Agregaty do uprawy przedsiewnej wyposażane są w spulchniacze śladów kół ciągnika. Są one niezbędne szczególnie w warunkach, gdy niezbyt szerokie koła ciągnika pozostawiają głębokie i mocno zagęszczone koleiny. Producenci oferują zarówno spulchniacze sztywne jak i z zabezpieczeniem sprężynowym, o regulowanym rozstawie umożliwiającym ustawienie ich za kołami ciągnika o różnym rozstawie i różnej szerokości opon. Dostępne powszechnie na rynku typowe, lekkie spulchniacze sprężynowe, montowane w agregatach uprawowych i siewnikach, mają z reguły małą wytrzymałość i przy przeciążeniach odkształcają się. W agregatach z małą podziałką zębów zęby skrajne odrzucają glebę poza pas roboczy powodując tworzenie grzbietów gleby na styku kolejnych przejazdów roboczych i w przypadku agregatów uprawowo-siewnych zbyt głębokie przysypywanie nasion. Problem ten jest rozwiązywany przez producentów na wiele sposobów. Rozwiązania najprostsze to odpowiednio ukształtowane redliczki na zębach skrajnych, odrzucające glebę do środka agregatu, lub sprężyste palce rozgrabiające grzbiet gleby, montowane np. na tylnym wale. Inne rozwiązanie to specjalne ekrany boczne zatrzymujące glebę odrzucaną zębami, krótkie montowane tylko przy zębach lub długie osłaniające całe boki agregatu. W praktyce stosuje się agregaty zawieszane lub półzawieszane z ramą stałą lub składaną do transportu. Składania do transportu nie wymagają agregaty, których szerokość nie przekracza 3 m. Również agregaty o szerokości 4 m często nie są składane do transportu, ale nie są one wtedy dopuszczone do ruchu po drogach publicznych. Bardzo sporadycznie w lekkich agregatach o szerokości w przedziale 3-4 m, stosuje się ręczne składanie skrajnych elementów. W przypadku szerokości większych stosuje się różne systemy hydraulicznego składania agregatu do transportu. System inny to konstrukcja 2-segmentowa składana do pionu. Mankamentem w tym przypadku jest również duża wysokość transportowa i wystawanie uniesionych elementów roboczych na zewnątrz. W takim systemie można składać również dwa wąskie agregaty połączone na jednej ramie nośnej w jeden agregat szeroki. W agregatach półzawieszanych możliwe jest również podwójne składanie ramy z dwoma sekcjami roboczymi, a obejmuje ono obrót segmentów do pionu, a następnie wzdłużnie do kierunku ruchu (HATZENBIHLER). System taki jest bardziej skomplikowany i wymaga długiego dyszla pociągowego, ale umożliwia łączenie dwóch wąskich agregatów przystosowanych do pracy samodzielnej i uzyskanie małej wysokości transportowej, niezależnie od szerokość roboczej składanych sekcji. Z reguły agregaty do uprawy przedsiewnej budowane są w wersji zawieszanej lub półzawieszanej, ale ciekawym rozwiązaniem w tym względzie jest agregat zawieszany wyposażony dodatkowo w dyszel pociągowy i wózek jezdny. Taki agregat można w przypadku stosowania lżejszego ciągnika lub podczas współpracy z siewnikiem przezbroić na agregat półzawieszany, tym bardziej, że wózek jezdny może być wyposażony w układ zawieszenia do siewnika. 3.4. Uprawa i siew w jednym zabiegu Klasyczne agregaty uprawowo-siewne powstające z połączenia maszyny uprawowej z siewnikiem znane są od wielu lat, a ich rozwój zaczął się wraz z rozpowszechnianiem się ciągników o dużej mocy, umożliwiających pokonanie większych oporów roboczych i obciążeń transportowych. Najpowszechniej stosowane są agregaty uprawowo-siewne przystosowane do doprawianie gleby i siewu po orce, w warunkach tzw. „czystego stołu”. Ale wraz z rozwojem uprawy bezorkowej coraz bardziej rozpowszechniają się również agregaty przystosowane do tej technologii, które dzięki odporności na zapchania elementów roboczych są przystosowane do pracy w warunkach dużej ilości reszek roślinnych tzw. mulczu (HORSCH). Ciągle standardem jest łączenie maszyny uprawowej i siewnika, przystosowanych również do pracy rozdzielnej, ale coraz częściej stosowane są również agregaty z siewnikami nabudowywanymi, których nie można stosować indywidualnie. Największe ograniczenie liczby przejazdów po polu umożliwiają agregaty uprawowo-siewne, które łączą podstawową uprawę gleby, jej doprawienie i siew nasion. Przykładem takiego agregatu dla technologii tradycyjnej jest zestaw pługa i siewnika wysiewającego nasiona za odłożonymi skibami. Zestaw taki trudno jest jednak przystosować do zakładania ścieżek technologicznych, a spulchnione skiby wymagają silnego wgłębnego dociśnięcia, gdyż osiadając w okresie późniejszym powodują uszkodzenia korzeni siewek roślin. Praca z siewnikiem ciągniętym za pługiem jest również utrudniona na polach o nieregularnym kształcie i z licznymi przeszkodami. Nie ma natomiast przeszkód w stosowaniu tego typu agregatów w technologii bezorkowej, gdyż elementy robocze spulchniające glebę bez odwracania nie spulchniają jej tak intensywnie jak korpusy płużne, a powierzchnia spulchnionej gleby jest natychmiast dociskana wałem. Jednak niezależnie od technologii głębokie spulchnienie gleby, jednoczesne jej doprawienie i obsianie to duży nakład energetyczny, a więc konieczność współpracy agregatu z ciągnikiem o dużej mocy. Pracując takimi zestawami nie można też uzyskać dużej prędkości roboczej i wydajności. Największe oszczędności energetyczne dają specjalistyczne siewniki do siewu bezpośredniego, w glebę nieuprawioną. Siewniki takie oprócz specjalnych tarczowych redlic (UNIA GROUP, AMAZONE, KVERNELAND, PÖTTINGER) o bardzo dużym nacisku, koniecznym do umieszczenia nasion w zwięzłej glebie, wyposażane są z reguły również w specjalne faliste tarcze rozcinające resztki pożniwne przed redlicami. Zaletą redlic tarczowych podczas siewu bezpośredniego jest odporność na zapchania, ale nie rozcięte resztki roślinne są wciskane w rowek siewny, co pogarsza kontakt nasion z glebą i ich kiełkowanie. Na polach bez upraw poprzedzających stosowane są również agregaty uprawowo-siewne, w których wysiew nasion następuje za ciężkimi zębami. Zęby w przeciwieństwie do tarcz usuwają resztki pożniwne z bruzd siewnych, ale niestety mają skłonność do wleczenia za sobą długich resztek. Agregaty takie stawiają oczywiście znacznie większe opory robocze od klasycznych siewników do siewu bezpośredniego, gdyż zęby podcinają glebę, dając efekt płytkiej uprawy powierzchniowej. Każda maszyna uprawowa umożliwiająca pożądane spulchnienie i doprawienie gleby może być bazą dla agregatu uprawowo-siewnego. Może to być zarówno maszyna bierna (VÄDERSTAD), jak i aktywna (KUHN). Podstawowy czynnik decydujący o jej wyborze to gleba, którą należy obrabiać z intensywnością wystarczającą do dobrego przygotowania warstwy siewnej. Zbyt intensywna uprawa, szczególnie po orce, to nie tylko marnotrawienie energii, ale również niebezpieczeństwo zniszczenia gruzełkowatej struktury gleby, a rozpylona gleba jest bardzo wrażliwa na erozję, zamulanie i zaskorupianie, powodujące znaczne pogorszenie wschodów. Bazą dla agregatów biernych są głównie kultywatory i brony talerzowe uzupełniane włókami, zgrzebłami i różnego typu wałami. Kultywatory z zębami lekkimi rozmieszczonymi w małej podziałce stosuje się z reguły do doprawiania gleby po orce, z dobrze przyoranymi resztkami pożniwnymi. Natomiast kultywatory z zębami cięższymi o zwiększonych prześwitach roboczych i brony talerzowe nadają się do stosowania zarówno po orce, jaki i w uprawie bezorkowej. Bardzo funkcjonalne jako baza dla agregatu uprawowo-siewnego są zwłaszcza krótkie, kompaktowe brony talerzowe. Na glebach ciężkich i suchych niezastąpione są maszyny aktywne (glebogryzarki, brony wirnikowe, brony wahadłowe), w których prędkość skrawania gleby jest znacznie większa od prędkości roboczej. Napędzane od WOM ciągnika elementy bardzo dobrze kruszą glebę, a ich skuteczność jest tym większa, im mniejsza jest prędkość robocza. Maszyny aktywne doskonale radzą sobie również podczas doprawiania gleby po uprawie bezorkowej. W takim zastosowaniu zmniejsza się również niebezpieczeństwo rozpylenia gleby, gdyż resztki pożniwne łagodzą intensywność oddziaływania wirujących zębów czy noży na glebę. Z reguły stosuje się je do budowy agregatów zawieszanych o szerokości do 4 m. Ich przydatność do budowy agregatów szerszych, półzawieszanych jest ograniczona ze względu konieczność rozbudowania układu przeniesienia napędu na dwie składane do transportu maszyny, ale niektórzy producenci oferują również takie rozwiązania. Maszyny aktywne uzupełnia się czasem biernymi zębami, które umożliwiają głębsze spulchnienie gleby przed elementami aktywnymi (LEMKEN). Ciekawym rozwiązaniem są również dodatkowe koła na skrajach, które dociskają glebę obok kół ciągnika i poprawiają utrzymywanie stałej głębokości roboczej (AMAZONE). W agregatach zawieszanych o szerokości do 4 m, nie składanych do transportu, najczęściej stosowane są klasyczne siewniki mechaniczne, przystosowane do pracy indywidualnej. Najprostsze rozwiązanie to zawieszenie siewnika na maszynie uprawowej za pomocą dwóch cięgieł dolnych i długiego łącznika górnego, umożliwiającego poziomowanie siewnika. Można je z powodzeniem stosować, gdy maszyna uprawowa ma lekką i krótką konstrukcję, a współpracujący ciągnik ma dobrze dociążony przód. Najczęściej jednak siewnik mechaniczny zawieszany jest na maszynie uprawowej za pomocą hydraulicznie sterowanego sprzęgu (BOMET, HYDROMASZ). Umożliwia on opuszczenie siewnika za maszynę uprawową na czas pracy lub obsługi oraz uniesienie go nad maszynę uprawową na czas przejazdów transportowych. Uniesiony na sprzęgu siewnik położony jest bliżej ciągnika, dzięki czemu agregat jest krótszy i powoduje mniejsze odciążenie przednich kół ciągnika w transporcie. Sprzęg składa się z połączonych przegubowo ramion, unoszonych jednym lub dwoma siłownikami hydraulicznymi. Umiejscowienie siłownika może być różne, ale najczęściej połączony jest on z górnym ramieniem sprzęgu. Siłownik może być dwustronnego lub jednostronnego działania, ale w przypadku siłownika jednostronnego działania kinematyka sprzęgu musi być tak dobrana, aby uniesiony siewnik mógł opadać w położenie robocze pod własnym ciężarem. Niektórzy producenci oferują również regulowane podpory pod koła uniesionego siewnika. W agregatach przyczepianych siewnik jest unoszony razem z maszyną uprawową na wózku jezdnym. Bardzo często nabudowuje się siewniki bezpośrednio na ramie maszyny uprawowej. Taki siewnik jest lżejszy, gdyż nie posiada kół, ale nie może być stosowany indywidualnie, a po zdemontowaniu z maszyny uprawowej musi być zamontowany w stojaku zapewniającym mu stabilność spoczynkową. Oczywiście po zdemontowaniu siewnika maszynę uprawową można stosować indywidualnie. Cechy charakterystyczne siewnika nabudowanego to z reguły długie redlice i napęd aparatów wysiewających od koła ostrogowego. Siewnik można nabudować w środku maszyny uprawowej, umiejscawiając jego redlice przed wałem. Taki agregat jest oczywiście dłuższy, ale wał korzystnie dociska warstwę siewną wraz z nasionami. Siewnik nabudowany musi być bezwzględnie wyposażony w wysoko położony pomost, z którego można wykonać obsługę i zasypać ziarno. W niektórych przyczepianych agregatach uprawowo-siewnych konstrukcją nośną jest rama siewnika, pod którą podwieszane są narzędzia uprawowe (LEMKEN). Takie rozwiązanie umożliwia wymienne stosowanie różnych narzędzi uprawowych. Zależne od długości agregatu i jego masy może być on zawieszany lub przyczepiany. Oryginalną konstrukcję mają czasem agregaty o bardzo dużej szerokości roboczej. Pierwszy człon takiego agregatu stanowi duży zbiornik nasion, czasem z własnym podwoziem i przenośnikiem załadowczym, a za nim ciągnięty jest zestaw maszyny uprawowej i zespołu wysiewającego, który posiada własne koła jezdne i hydrauliczny układ składania transportowego. Koła jezdne agregatu przyczepianego, które stanowią jego podporę również podczas pracy, muszą mieć dużą szerokość, aby ich naciski nie powodowały nadmiernego ugniecenia gleby przed wysiewem. Najczęściej jednak podwozie spełnia tylko funkcję transportową, a podczas pracy agregat wspiera się na wałach maszyny uprawowej. Niektóre firmy proponują też agregaty, w których tylny wał oponowy po przestawieniu spełnia również funkcję transportową. Bardzo ciekawie prezentuje się agregat z dużym zbiornikiem przypominającymi przyczepę jednoosiową, za którym ciągnięte jest uproszczone narzędzie robocze i zespół wysiewający. Rozbudowane agregaty przyczepiane przystosowuje się również do jednoczesnego wysiewu nawozu, zasypywanego do oddzielnej komory zbiornika, ale możliwe jest również zastosowanie oddzielnego siewnika nawozowego nabudowanego na maszynie uprawowej (HORSCH, KVERNELAND, LEMKEN, JUNKKARI, KONGSKILDE). Rozdzielnie można zawieszać na ciągniku również maszyny zapewniające pełną uprawę i siew w jednym przejeździe. Najczęściej proponowane zestawienie to kultywator z przodu i aktywny agregat uprawowo-siewny na bazie brony wirnikowej z tyłu. Wadą takiego rozwiązania jest jednak częściowe ugniatanie kołami ciągnika gleby spulchnionej kultywatorem. Niektórzy producenci oferują również zestawy, w których na przednim TUZ ciągnika zawieszony jest zbiornik z nasionami, które transportowane są pneumatycznie do tyłu, do rozdzielacza podającego nasiona do poszczególnych redlic zespołu wysiewającego połączonego z maszyną uprawową. Taki agregat może pracować jako zawieszany nawet przy dużej szerokości roboczej, gdyż zbiornik dociąża przód ciągnika zapewniając jego dobrą równowagę w transporcie. W takim systemie przedni zbiornik może być również nabudowany na przednim narzędziu uprawowym np. wale. Są również inne możliwości wykorzystania przedniego TUZ ciągnika podczas prac uprawowo-siewnych np. zawieszenie z przodu siewnika nawozowego, który umożliwia jednoczesne wysianie startowej dawki nawozu. Z uwagi na równomierność obciążeń ciągnika jest to rozwiązanie lepsze niż w przypadku agregatów ze dużymi zbiornikami podzielonymi na komorę nasienną i nawozową, które mają bardzo ciężką konstrukcję, szczególnie w przypadku, gdy wysiew nawozu realizowany jest oddzielnymi redlicami. Ciekawym rozwiązaniem są zestawy uprawowo-siewne łączone tandemowo. Pierwszym członem takiego zestawu jest zawieszana maszyna uprawowa, a drugim siewnik lub agregat uprawowo-siewny, który łączony jest z maszyną uprawową za pomocą dyszla. W położeniu transportowym przód takiego zestawu unoszony jest podnośnikiem hydraulicznym ciągnika, a tył wsparty jest na wózku jezdnym. Takie rozwiązanie daje dużą uniwersalność zastosowań, gdyż zależnie od warunków glebowych można doprawiać glebę z różną intensywnością, stosując sam agregat uprawowo-siewny lub poprzedzając go dodatkowym narzędziem. W siewnikach przystosowanych do pracy indywidualnej i w agregatach uprawowo-siewnych stosowane są głównie różne odmiany redlic stopkowych lub tarczowych. Redlice stopkowe stosowane są głównie po orce, gdyż w warunkach dużej ilości resztek roślinnych w warstwie siewnej są wrażliwe na zapchania. Redlice stopkowe oprócz standardowych zagarniaczy mogą być również wyposażane w płozy utrzymujące małą głębokość siewu lub rolki dociskające glebę z nasionami. Odmianą redlic stopkowych są redlice szablowe, które są odporniejsze na zapchania i dzięki dużej długości dobrze dostosowują się do powierzchni pola, a także redlice dłutowe przystosowane do siewu na dużą głębokość. Z kolei wśród redlic tarczowych wyróżnić można redlice jednotarczowe i cięższe dwutarczowe, szczególnie przydatne do siewu głębokiego na glebach zwięzłych. Redlice stopkowe i tarczowe stosowane są wymiennie, ale można też w siewniku z redlicami stopkowymi zamontować redlice tarczowe tylko za kołami siewnika, aby zapewniły lepszą jakość siewu na ugniecionej glebie. Poszukiwanie uproszczeń w konstrukcji i eksploatacji spowodowało powstanie specjalistycznych agregatów uprawowo-siewnych, w których wyeliminowano redlice siewnika. W takich agregatach funkcję redlic spełniają elementy robocze maszyny uprawowej, np. zęby kultywatora lub talerze brony talerzowej. W klasycznym układzie wysiew nasion następuje do bruzd za elementami roboczymi, a kolejne narzędzia robocze agregatu zasypują je i dociskają. Agregat, w którym funkcję redlic spełniają elementy robocze maszyny uprawowej jest krótszy i lżejszy od agregatu złożonego z porównywalnej maszyny uprawowej i siewnika z własnym zespołem wysiewającym. Agregat taki stawia również niższe opory robocze, gdyż eliminuje opory redlic siewnika. Standardem w takich agregatach, oprócz braku redlic, jest również dociskanie wałem gleby wraz z nasionami. Oprócz klasycznych metod umieszczania nasion w glebie redlicami czy elementami roboczymi maszyny uprawowej niektórzy producenci oferują również inne sposoby wysiewu. Firma AMAZONE proponuje wysiew nasion w koleiny zagęszczone wałem oponowym, a następnie dokładne przykrycie ich zgrzebłami, które rozgarniają grzbiety gleby utworzone pomiędzy koleinami. Wysiew nasion może być realizowany zarówno redlicami stopkowymi, jak i tarczowymi, które umożliwiają utrzymanie właściwej głębokości siewu. Zagęszczone pod nasionami pasma gleby mają zapewnić kiełkującym nasionom wodę podsiąkającą z głębszych warstw, a pulchna warstwa przykrywająca nasiona ma zapobiegać odparowywaniu wody z gleby i zaskorupianiu. Firma AGRISEM proponuje z kolei wysiew nasion na glebę odrzuconą przez przednie talerze krótkiej brony talerzowej i przykrycie ich glebą odkładaną w przeciwnym kierunku przez talerze tylne. Rury siewne zamontowane są na ekranie, który zatrzymuje glebę odrzucaną przez talerze przednie. Dopiero po przykryciu nasion, podobnie jak w rozwiązaniu firmy RAU, następuje ich dociśnięcie wraz ze spulchnioną glebą, a to zapewnia dobry kontakt nasion z glebą. Również w tym przypadku nasiona rozrzucone są na całej powierzchni pola, ale głębokość umieszczenia ich w glebie zależy w dużej mierze od głębokości uprawy. Jeszcze inny system proponuje firma HEKO. W jej agregacie rury siewne umieszczone są z tyłu pomiędzy pierścieniami wału, rozmieszczonymi w dwóch rzędach. Osypująca się z pierścieni gleba miesza się z nasionami, a dokładne ich przykrycie zapewnia tylne zgrzebło. Przy rozmieszczeniu pierścieni i rur siewnych w dwóch rzędach występują jednak różnice w umieszczeniu nasion w glebie, gdyż nasiona podawane rurami przednimi są wciskane w glebę przez pierścienie tylne, a nasiona podawane rurami tylnymi są tylko przykrywane glebą rozgarnianą na powierzchni przez zgrzebła. Rozwiązaniem innowacyjnym w zakresie sposobu wysiewu są również zęby z redlicami wysiewającymi jednocześnie nasiona i nawóz, podawane oddzielnymi przewodami, z oddzielnych komór zbiornika. Rozwiązanie takie oferuje np. firma HORSCH. Nawóz umieszczany jest pod nasionami, co zapewnia jego dobre przykrycie glebą i szybką dostępność dla korzeniących się siewek roślin. Każda redlica wysiewa dwa pasma nasion, które po wysianiu zostają zasypane przez zgrzebło i dociśnięte wałem. Zaletą wysiewu dwóch pasm przez jedną redlicę jest mała liczba zębów (12 zębów na szerokości 3 m), a tym samym mała masa. Zęby rozmieszczone są tylko w 3 rzędach, ale prześwity pomiędzy zębami są na tyle duże, że agregat może pracować bez zapchań w warunkach mulczu. Agregat uprawowo-siewny z zębami wysiewającymi nasiona oferuje również firma KÖCKERLING, ale za każdym zębem wysiewane jest tylko jedno pasmo nasion. W agregacie Ultima, o szerokości roboczej 3 m, jest 17 zębów w 5-ciu rzędach. Cechą charakterystyczną tego agregatu są koła ugniatające przed każdym zębem, które umożliwiają dokładne ustawienie głębokości siewu, indywidualne dostosowywanie się zębów do nierówności pola i równomierne rozłożenie nacisków. Nasiona zasypywane są zagarniaczami, następnie każde pasmo gleby z nasionami dociskane jest pierścieniem wału, a ostatnim zespołem jest zgrzebło, zasypujące ślady pierścieni. Rozmieszczenie zębów w dużej liczbie rzędów i ustawienie koła ugniatającego przed każdym zębem powoduje niestety, że agregat jest długi i ciężki. 3.4. Uprawa pasowa Duże oszczędności energetyczne można uzyskać zmniejszając nie tylko głębokość, ale również szerokość uprawy. W klasycznej technologii, niezależnie od rozstawu rzędów uprawianych roślin, uprawie podlega cała powierzchnia pola. Takie postępowanie podyktowane jest nie tylko dążeniem do wyrównania pola i uzyskania równomiernej warstwy siewnej, ale również dążeniem do mechanicznego zniszczenia chwastów na całym obszarze. W ofercie producentów sprzętu specjalistycznego można znaleźć maszyny (DURO), które po połączeniu ze siewnikiem punktowym przeznaczone są do technologii uprawy pasowej i jednoczesnego siewu. Technologia ta, w przypadku roślin uprawianych w rzędach o szerokim rozstawie, jest technologią pośrednią pomiędzy uprawą klasyczną i siewem w glebę nie uprawioną. Klasycznym przykładem roślin uprawianych w szerokich rzędach są buraki lub kukurydza, którą w uprawie na ziarno sieje się nawet w rozstawie 75 cm. Przy tak dużym rozstawie rzędów można znacząco zmniejszyć uprawianą powierzchnię, przygotowując tylko pasy gleby pod wysiew nasion. Do uprawy pasowej można z powodzeniem przystosować np. glebogryzarki międzyrzędowe, które dotychczas są powszechnie stosowane do mechanicznej pielęgnacji międzyrzędzi roślin o szerokim rozstawie rzędów. Na takich glebogryzarkach często nabudowuje się również siewniki nawozowe, umożliwiające zasilenie roślin podczas pielęgnacji. Do uprawy pasowej można również przystosować kultywatory, rozmieszczając zęby w odpowiednim rozstawie. Pewną odmianą uprawy pasowej i jednoczesnego siewu jest podsiew łąk, polegający na nacięciu w darni wąskich pasów, w które następnie wysiewane są nasiona trawy. Oczywiście również w takich agregatach możliwy jest jednoczesny wysiew nawozu przed sekcjami frezującymi darń (BRODNICA). Warunki wykonywania uprawy pasowej i jednoczesnego siewu w rzędach o dużym rozstawie są takie same jak przy samym siewie tzn. uporządkowanie kolejnych przejazdów roboczych w celu zachowania właściwej szerokości międzyrzędzi stykowych. Z kolei możliwe do uzyskania efekty w porównaniu do klasycznych technologii, spulchniających glebę na całym obszarze pola to: - mniejsza energochłonności uprawy gleby w efekcie zmniejszenia uprawianej powierzchni, - ograniczenie ugniatania gleby podczas następnych zabiegów wykonywanych w trakcie wegetacji roślin, w efekcie prowadzenia kół w nośnych międzyrzędziach, - ograniczenie erozji wietrznej i wodnej w efekcie pozostawienia międzyrzędzi bez uprawy lub z mulczem, wytworzonym podczas pielęgnacji mechanicznej. Z kolei w porównaniu do siewu bezpośredniego, uprawa pasowa zapewnia lepsze warunki wysiewu i kiełkowania nasion, przy czym sam siewnik nie wymaga szczególnego przystosowania, gdyż uprawione pasy mogą być obsiewane takimi samymi redlicami jak po uprawie całej powierzchni pola. 3.5. Inne rozwiązania narzędzi i maszyn uprawowych Przez długi okres rozwoju techniki rolniczej próbowano konstruować oraz wytwarzać maszyny i urządzenia, od których oczekiwano dobrej jakościowo pracy przy dużej niezawodności funkcjonowania w spodziewanym szerokim zakresie zmiennych warunków środowiskowych tj. praktycznie w każdych warunkach [Szeptycki 2006]. Obecnie tendencja ta zmieniła się – budowane są maszyny podstawowe ze znaczną liczbą adapterów i rozwiązań wariantowych, pozwalających dobrać maszynę do szczególnych wymagań i oczekiwań użytkownika. Na krajowym rynku maszyn rolniczych są przykłady konstrukcji uniwersalnych, które po przemontowaniu mogą mieć różne zastosowanie. Przykładem może być wielofunkcyjne narzędzie uprawowo-pielęgnacyjne (ZPH Dariusz Klimza), uniwersalna konstrukcja kultywatora podorywkowego i obsypnika do ziemniaków (BOMET) czy też kompaktowy agregat uprawowy o modułowej budowie (HYDROMASZ). Przezbrajanie maszyny jest szczególnie uzasadnione, gdy wykonywane nią zabiegi przypadają w różnych terminach agrotechnicznych i w obu wersjach maszyny występuje wiele elementów wspólnych. Godne polecenia są zestawy uprawowo-siewne złożone z narzędzi przednich i zawieszanych agregatów uprawowo-siewnych, które mogą zastąpić ciężkie i długie półzawieszany agregaty uprawowo-siewne. Narzędzie przednie, podobnie jak obciążnik balastowy, poprawia równowagę podłużną ciągnika. Ponadto dzięki wyrównaniu gleby przed ciągnikiem, umożliwia uzyskanie lepszego efektu uprawy maszyny zawieszanej na tylnym TUZ ciągnika. Maszyna zawieszona z przodu ciągnika powinna przede wszystkim pokruszyć, zagęścić i wyrównać glebę, aby ciągnik miał lepsze warunki jazdy. Efekt zastosowania narzędzia przedniego jest szczególnie widoczny podczas pracy skośnej do uprawy poprzedzającej, gdy zniwelowanie bruzd przed ciągnikiem umożliwia jego szybsza jazdę i lepsze doprawienie gleby [Talarczyk 2011]. Narzędzia uprawowe zawieszane na przednim TUZ ciągnika produkuje kilku producentów maszyn rolniczych. Oferowane jest: kultywator lub włóka (BOMET), brona talerzowa (KONGSKILDE), agregaty złożone z różnych elementów roboczych (LEMKEN, BRODNICA), wał z włóką (BRODNICA, KROŚNIEWICE). 4. Podsumowanie Przedstawiona analiza oddaje stan badań i tendencje rozwoju narzędzi i maszyn uprawy roli. Należy przypuszczać, że wprowadzenie nowych technicznych środków produkcji, poparte badaniami naukowymi, przyczyni się do obniżenia nakładów siły roboczej, zmniejszenia energochłonności wykonywanych zabiegów, zwiększenia wydajności produkcji, a tym samym uzyskania dobrej jakości płodów rolnych. Ponadto wprowadzenie nowych narzędzi i maszyn uprawowych, przy racjonalnym ich stosowaniu, powinno wpłynąć korzystnie na ochronę gleby. 5. Piśmiennictwo Białczyk W., Cudzik A., Koryło S. 2008: Ocena uproszczeń uprawowych w aspekcie ich energo- i czasochłonności oraz plonowania roślin. Inżynieria Rolnicza. Nr 4(102): 75-79. Błaszkiewicz Z., Szafarz A. 2008. Symulacja komputerowa parametrów wytrzymałościowych gleby na bazie modeli Janosi-Hanamoto oraz Coulomba-Mohra. Inżynieria Rolnicza. Nr 7(105): 15-21. Budzyński W., Bubis B., Wróbel E. 2000. Ekonomiczna i energetyczna efektywność różnych sposobów pielęgnacji i nawożenia pszenżyta ozimego. Zeszyty Naukowe AR Szczecin. Nr 206, s. 31-38 Buliński J., Gach S., Waszkiewicz Cz. 2009a: Energetyczne i jakościowe aspekty procesu uprawy gleby narzędziami biernymi. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 4: 51-57. Buliński J., Marczuk T. 2009b. Ocena działania na glebę kół agregatów ciągnikowych w gospodarstwach rolniczych. Inżynieria Rolnicza. Nr 1 [110]. s. 53-59 Buliński J., Klonowski J., Sergiel L. 2010. Wykorzystanie kanału glebowego do badań zespołów roboczych narzędzi i mechanizmów jezdnych. Inżynieria Rolnicza. Nr 1(119): 93-98. Czarnocki S., Starczewski J. 2008: Porównanie zużycia paliwa i czasu pracy przy kilku alternatywnych technologiach przygotowania roli do siewu. Inżynieria Rolnicza. Nr 4(102): 209-215. Dzienia S., Zimny L., WeberR. 2006: Najnowsze kierunki w uprawie roli i technice siewu. Fragm. Agron. Nr 2(90): 227-241. Fiszer A., Dworecki Z., Kaźmierczak P., Morkowski A. 2006: Analiza porównawcza tradycyjnej i bezorkowej uprawy pszenicy ozimej. Journal of Research and Applications In Agricultural Engineering. Vol. 51[3]: 23-24. Frid M., Sabatka J., Celjak I. 2004: Vliv pracovnich podminek na wybrane parametry sipovyvh redlicek. Research Agricultural Engineering – Zemedelskie Techniki. Vol. 50, nr 2:66-74 Golka W., Ptaszyński S. 2008: Mechaniczne odchwaszczanie pól w rolnictwie ekologicznym. Problemy Inżynierii Rolniczej1/2008: 39-43. Goriaczkin W. P. 1937. Dzieła zebrane. Schielchozgiz. Moskwa. Gościański M. 2010. Współczesne laboratoria badawcze wiarygodnym narzędziem weryfikacji innowacyjnych rozwiązań wyrobów techniki rolniczej. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 1, s. 13-16 Grisso R.D., Yasin M., Kocher M.F. 1996: Tillage implement for ces operating In silty Clay loam. Trans. ASAE Vol. 39, Nr 9: 1977-1982. Grudnik P. 2003. Mechanizacja uprawy pożniwnej i siew poplonów. Technika Rolnicza. Nr 4, s.21-22. Jurga J. 2008: Wpływ technologii uprawy roli na fizyczne właściwości podornej warstwy gleby gliniastej. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 5:17-19. Kamiński E., Waszkiewicz Cz., Zabielski M. 2005: Badania laboratoryjno-polowe kultywatora. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 1, s. 23-30 Kamiński J.R., Żdanowicz C. 2007a: Dobór układów jezdnych dla agregatów rolniczych uwzględniający aspekty ekologiczne. Inżynieria Rolnicza. Nr 3(91), s. 75-82. Kamiński E.; Grudnik P. 2007b. Wpływ ustawienia korpusów w pługu wahadłowym na opór roboczy i jakość pracy. Inżynieria Rolnicza 3(91), s.59-65 Kamiński E., Grudnik P. 2008. Opór roboczy pługa wahadłowego. Inżynieria Rolnicza. Nr 1 [99], s. 145-152. Kiełbasa P., Budyn P., Rad M. 2005. Program komputerowy do pomiaru parametrów eksploatacyjnych agregatów rolniczych. Inżynieria Rolnicza nr 10, s.161-170 Kiełbasa P. 2007. Pomiar wybranych parametrów eksploatacyjnych agregatu uprawowego. Inżynieria Rolnicza Nr 7(95), s. 79-86 Kiełbasa P. 2010. Wpływ zanieczyszczenia elementów roboczych głębosza na parametry eksploatacyjne agregatu. Inżynieria Rolnicza 4(122), s.107-114. Kogut Z., Ptaszyński St. 2006. Wpływ powierzchni odkładnicy na energochłonność orki w zmiennych warunkach eksploatacyjnych. Zeszyty Problemowe Postępu nauko rolniczych. Zeszyt 508. Konstencki P. 2005. Badania odporności ściernej elementów roboczych zębów kultywatora ścierniskowego. Inżynieria Rolnicza. Nr 1, s. 31-40 Konstencki P. 2006. Zastosowanie liniowego wskaźnika w ocenie odporności lemieszy płużnych na zużycie. Acta Scientiarum Polonorum, Technica Agraria 5(2), s. 51-66 Konstencki P. 2007a. Geometria zużycia lemieszy płużnych użytkowanych w glebach piaszczystych. Problemy Inżynierii Rolniczej nr 3, s. 49-63 Konstencki P., Borowiak P. 2007b. Metoda pomiaru nacisku gleby wywieranego na powierzchnie robocze elementów pracujących w glebie. Inżynieria Rolnicza. Nr 8 (96), s.119-126 Konstencki P. 2010. Nacisk gleby na powierzchnię natarcia lemiesza płużnego a ubytek materiału z tej powierzchni. Inżynieria Rolnicza 4(122), s. 127-146 Konstencki P., Borowiak P. 2011. Nacisk wywierany przez glebę w wybranych miejscach powierzchni roboczej lemiesza płużnego podczas uprawy gleby pylastej. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 56(2), s. 94-97 Kośmicki Z. 2008: Kierunki rozwoju techniki rolniczej. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 1: 2-6 Köller K. 2001: Trens bei Saat Und Mineraldüngung. Landtechnik 56[6]: 376-377. Lejman K., Osiak Z. 2001: Czynniki determinujące wartości oporów skrawania gleby narzędziami o kształcie klina prostego. Inżynieria Rolnicza. Nr 13: 255-260. Lejman K. 2005: Opory skrawania gleby narzędziami o kształcie klina prostego i symetrycznego klina ukośnego. Inżynieria Rolnicza 3/63: 279-287 Lejman K., Szulczewski W. 2007a. Komputerowe wspomaganie projektowania parametrów aktywnej maszyny uprawowej. Część I – kinematyka. Inżynieria Rolnicza. Nr 2(90), s.135142. Lejman K., Szulczewski W. 2007b. Komputerowe wspomaganie projektowania parametrów aktywnej maszyny uprawowej. Część II – geometria noża. Inżynieria Rolnicza. Nr 2(90), s.135-142. Lejman K. 2008: Wpływ zwięzłości gleby na wartości sił pionowych działających na narzędzia kultywacyjne. Inżynieria Rolnicza. Nr 5[103]: 51-57 Łabęcki M. 2001. Badania zwiększonej prędkości roboczej wybranych maszyn rolniczych na trwałość ich elementów roboczych. Badania wybranych lekkich zębów do kultywatora. Praca niepublikowana. Biblioteka PIMR. Łabęcki M. 2002. Badania trwałości i jakości wykonania wybranych lekkich zębów do kultywatorów przy obciążeniu odpowiadającym pracy przy zwiększonej prędkości roboczej w zakresie 12-20 km/h. Część I. Badania trwałości. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 47(3), s. 43-51 Łabęcki M., Gościański M., Kapcińska D., Parowski Z. 2007. Badania trybologiczne, wytrzymałościowe i strukturalne wybranych materiałów stosowanych na elementy maszyn rolniczych pracujące w glebie. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 52(2), s. 43-51 Materiały firmowe producentów maszyn rolniczych Miszczak M., Ekielski A., Wróbel J., Nowiński J. 2002: Wpływ kształtu oraz rozstawienia zębów głębosza biernego na jego opór roboczy. Problemy Inżynierii Rolniczej Nr 4: 11-16. Miszczak M., Sińczuk D. 2003: Moment oporu stawiany przez glebę elementom roboczym głębosza rotacyjnego o różnych kształtach. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 1: 5-11. Miszczak M. 2005a. Analiza wpływu podstawowych parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych spulchniacza rotacyjnego na jednostkowe zużycie paliwa. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 10, s.311-320. Miszczak M. 2005b. A torque evaluation for a rotary subsoiler. Soi land Tillage Research, Vol. 33, Issue 2, pp. 233-252 Mocek A., Owczarzak W. 2003: Ekologiczna rola materii organicznej gleb. Journal of Research and Applications In Agricultural Engineering, vol. 48[3]: 5-9 Musielski D., Kęska W. 2007. Maszyna do badania przebiegu oporów roboczych narzędzi pracujących w gruncie w warunkach polowych. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, vol. 52(1), s. 27-29 Napiórkowski J. 2001. Analiza intensywności zużywania elementów roboczych w zależności od zastosowanej technologii uprawy. Inżynieria Rolnicza. Nr 13 (33), s .313-317 Napiórkowski J. 2005. Zużyciowe oddziaływanie gleby na elementy robocze narzędzi rolniczych. Inżynieria Rolnicza Nr 12 (72). Rozprawy habilitacyjne 17. Kraków. Napiórkowski J., Mikołajczak P. 2006. Modele neuronowe zużywania się elementów roboczych w glebie. Inżynieria Rolnicza. Nr 12, s. 381-389 Napiórkowski J. 2010a. Analiza zużywania lemieszy płużnych ze stałą i wymienną krawędzią skrawającą części dziobowej. Inżynieria Rolnicza 2(121), s. 143-150 Napiórkowski J. 2010b. Wpływ rodzaju warstwy wierzchniej na przebieg zużywania dłut lemieszy płużnych. Inżynieria Rolnicza 4(122), s. 171-178 Owsiak Z., Lejman K., Wołoszyn M. 2006: Wpływ zmienności głębokości pracy narzędzia na opory skrawania gleby. Inżynieria Rolnicza Nr 4: 45-53 Pawłowski T. 2008: Rola badań w rozwoju konstrukcji i eksploatacji maszyn rolniczych. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 1:14-19. Pawłowski T. 2010. O istocie badań empirycznych w doskonaleniu konstrukcji i eksploatacji wyrobów techniki rolniczej. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 1, s.2-7 Piskier T. 2010. Analiza energetyczna bezorkowej uprawy jęczmienia ozimego. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. Nr 3. s. Przybył J., Kowalik I., Dach J., Zbytek Z. 2009: Analiza jakości pracy agregatów do przedsiewnej uprawy. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 54(4), s. 62-68 Ptaszyński St. 2005. Test lemieszy do pługów Kverneland. Rolniczy Przegląd Techniczny. Nr 2, s. 12-16 Rutkowski J., Szczepaniak J. 2005. Symulacje i obliczenia komputerowe modeli wirtualnych typoszeregu wałów uprawowych. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol.1, s.5-9 Sheikh El Din Abdel Gadir El-Awad, Crossley C. P. 2003. Feasibility of high-speed cultivation device. AMA. Vol. 34. Nr. 1 Słowiński K., Walczyk J. 2003. Technika komputerowa w badaniach oporów roboczych kultywatora. Inżynieria Rolnicza. Nr 11(53), s. 195-204 Starovojtov S. I. 1997: Obosnovanie parametrow tylnoj poverchnosyi rabocego organa kultivatora. Tech. Sel. Choz. Nr 4:39. Szeptycki A., Wójcicki Z. 2004: Kształtowanie przyszłościowego modelu techniki rolniczej. Inżynieria Rolnicza Nr 1: 159-168. Szeptycki A. 2006. Znaczenie techniki w systemie zrównoważonej produkcji rolniczej. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, vol. 51 nr 2: 183-185 Ślipek Z., Frączek J. 2007. Specyfikacja ogólnych wymagań projektowych dla maszyn rolniczych. Cz. I. maszyny uprawowe. Inżynieria Rolnicza. Nr 7 (95). s. 191-200 Talarczyk W., Zbytek Z., Krysztofiak A. 2001: Proekologiczna, dwuwarstwowa uprawa gleby łącząca zalety orki i uprawy bezorkowej. Inżynieria Rolnicza Nr 11/2001: 311-317
