Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Rôzne

Prevádzka čelných nakladačov v poľnohospodárstve

10-06-2019
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

Spôsob riešenia manipulačných operácií, najmä nakladania dopravných súprav, významným spôsobom ovplyvňuje efektívnosť pracovných procesov v poľnohospodárstve. Je to dané špecifickým charakterom poľnohospodárskej výroby, najmä veľkým počtom operácií spojených s nakladaním materiálu, vykonávaných na rôznych miestach, s rôznym materiálom, s jeho rôznymi fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami, potrebou vykonávať manipulačné operácie v teréne často za nevyhovujúcich podmienok a pod. 

Nakladače sú v poľnohospodárstve rozhodujúcim technickým prostriedkom zabezpečujúcim nakladanie materiálu na dopravné súpravy (okrem niektorých zberových strojov, ktoré taktiež nakladajú materiál na dopravné súpravy, napr. obilné kombajny, zberacie rezačky, samozberacie návesy, vyorávače okopanín a pod.). Nakladače nakladajú približne 40 až 45 % všetkých prepravovaných materiálov, čo je približne toľko, ako aj uvedené zberové stroje.

Nakladače majú nezastupiteľné miesto hlavne v oblasti manipulácie s voľne uloženými sypkými materiálmi, alebo kusovými, či paletizovanými bremenami. Nakladače svojim pracovným nástrojom v tvare otvorenej nádoby – lopaty materiál naberajú, manipulujú, premiestňujú na kratšie vzdialenosti, resp. nakladajú do následných transportných prostriedkov. Základný pracovný nástroj – lopatu možno spravidla vymieňať za iné druhy určené pre špeciálne materiály, alebo pracovné technológie, alebo ju vymieňať za iný druh nástroja (manipulačné vidly, drapák, zdvíhací hák, kliešte na sudy a podobne) umožňujúci realizáciu iných pracovných technológií, čo umožňuje lepšie využitie nosiča a radí ho potom do kategórie univerzálnych pracovných strojov. Pre používateľa z hľadiska praktického využitia týchto pracovných strojov sú dominujúce hlavne druhy a rozsah realizovaných pracovných technológií. Tieto definujú potom konkrétny typ nakladača, resp. jeho veľkosť tak, aby spĺňal tieto požiadavky.

Klasifikácia nakladačov

Z hľadiska základnej koncepcie rozdeľujeme nakladače na tri základné skupiny: čelné, kĺbové a otočné. Čelné nakladače sú najčastejšie ovládané riadením kolies zadnej (menej zaťaženej nápravy), alebo tzv. preklzom kolies. Pracovný nástroj je privádzaný „do záberu“ manévrovaním celého stroja. Zlepšenie manévrovacích vlastností možno dosiahnuť použitím otočných nakladačov, ktoré majú pracovné zariadenie umiestnené na kozlíku otočnom v rozsahu ±90º. Konštrukcie týchto nakladačov sú však zložitejšie, ale stroje dosahujú vyššie hodinové výkonnosti z dôvodu skrátenia pracovných cyklov.

Kĺbové nakladače sú charakteristické kĺbovým spojením predného a zadného rámu umožňujúcim ich vzájomné natočenie o cca ±40º vzhľadom na zvislú os prostredníctvom hydraulických valcov ovládaných servoriadením. Táto koncepcia umožňuje nosičom náradia pomerne dobrú manévrovateľnosť na minimálnom priestore. Za základné časti nakladačov možno označiť nosič pracovného zariadenia (rám, predná a zadná náprava, motor s príslušenstvom, pohon, hydraulická sústava, riadenie, ovládacie a kontrolné systémy, a pod.) a pracovné zariadenie, ktoré môže byť s lomeným výložníkom (jeho súčasťou je kinematický mechanizmus ovládania nástroja a nástroj), alebo v niektorých prípadoch s teleskopickým výložníkom (najčastejšie dvojdielny skladajúci sa z pevnej a výsuvnej časti, mechanizmu ovládania nástroja a nástroja).

Z hľadiska vykonávaného pracovného procesu môžeme nakladače používané pri manipulácii s materiálom rozdeliť na plynulo pracujúce a cyklicky pracujúce. Plynulo pracujúcimi nakladačmi sú predovšetkým niektoré zberové stroje, ako aj stacionárne pracujúce nakladače využívané napr. pri vyprázdňovaní skladovacích priestorov.

Cyklicky pracujúce nakladače môžeme z hľadiska spôsobu ich práce (mobility) rozdeliť na stacionárne (napr. žeriavové nakladače, mechanické lopaty a pod.) a mobilné, ku ktorým zaraďujeme napr. kolesové a pásové nakladače s čelnou lopatou, vysokozdvižné vozíky, teleskopické manipulátory a pod.

Pracovný cyklus všetkých konštrukčných riešení cyklicky pracujúcich nakladačov je v podstate rovnaký. Pozostáva z úkonov naberania materiálu do pracovného náradia (napr. čelnej lopaty), zdvihnutia pracovného náradia s materiálom, jazdy s nabratým materiálom, vyloženie (vyklopenia) materiálu do dopravného prostriedku, spätnej jazdy a spustení pracovného náradia do polohy pre ďalší náber materiálu. Čas pracovného cyklu cyklicky pracujúceho nakladača závisí od konštrukčného riešenie samotného nakladača, ako aj skúseností a zručnosti jeho obsluhy.

Oblasť uplatnenia čelných nakladačov v poľnohospodárstve

Čelné nakladače sú stroje vybavené zariadením v prednej časti, ktoré umožňuje vykonávať nakladanie a vykladanie rôznych surovín. V súčasnosti sa čelné nakladače rozdeľujú do dvoch základných skupín:

  • čelné nakladače ako doplnok k traktorom – upevňujú sa na nosný rám traktorov, ktoré sú na to prispôsobené. Čelný nakladač je možné odobrať a traktor môže vykonávať ďalšie poľnohospodárske činnosti. Výhodou je nižšia cena oproti jednoúčelovým nakladačom,
  • čelné nakladače ako samostatné stroje – sú určené na vykonávanie iba nakladacích a vykladacích prác. Nevýhodou je, že sú jednoúčelové a dovoľujú vykonávanie iba vymedzených činností.

V minulosti boli používané hlavne samostatné čelné nakladače, ktoré umožňovali vykonávanie iba jednoúčelových prác. V súčasnosti sú stále viac rozširované aj čelné nakladače, ktoré sú vyrábané ako príslušenstvo k univerzálnym traktorom. Pri použití čelného nakladača je veľmi dôležité, aby traktor disponoval dostatočne ťažkým protizávažím, aby nedošlo k prevráteniu traktora pri zdvíhaní bremien prostredníctvom čelného nakladača. K čelnému nakladaču sú potrebné rôzne ovládacie prvky, aby mohol obslužný pracovník traktora obsluhovať aj čelný nakladač z kabíny traktora.

Výrobcovia sa snažia vyrábať čo najviac modifikácií čelných nakladačov, ktorými je možné nakladať a vykladať sypké suroviny, slamu, hnoj, slamené balíky, siláž a podobne.

V poslednej dobe sú v poľnohospodárstve, ale aj v iných odvetviach, stále častejšie využívané tzv. čelné nakladače riadené šmykom. Takýto šmykom riadený čelný nakladač disponuje rôznymi prídavnými zariadeniami v prednej časti, ktoré sú ovládané hydraulicky. Tieto stroje sú využívané na nakladanie a vykladanie rôznych surovín, tiež na zásobovanie, pričom ich malé rozmery dovoľujú pracovať aj v úzkych uličkách ustajňovacích priestorov. Uvedené zariadenia ponúkajú veľmi dobrý výhľad pre obsluhu stroja z kabíny.

Bezpečnosť prevádzky čelných nakladačov

Ako už bolo uvedené čelné nakladače sú univerzálne stroje, ktoré umožňujú pripájať rôzne zariadenia a doplnky v prednej časti, akými sú vidly, lyžice a podobne. Existujú tiež traktory, ktoré majú dodatočne dobudované čelné nakladače v prednej časti. V niektorých prípadoch sa však tieto nakladače umiestňujú aj do zadnej časti traktora, čo sa realizuje spravidla u traktorov, ktoré sú určené na vykonávanie výkopových prác (napr. UDS). Princíp činnosti je však spravidla rovnaký - čelný nakladač je určený na zdvíhanie zvyčajne sypkých bremien prostredníctvom sústavy hydraulických zariadení. Pri zdvíhaní stroj musí vynaložiť dostatočnú prácu na zdvihnutie bremena. Niekedy sa u týchto nakladačov stane, že obsluha preťaží zariadenie a dochádza k zdvihnutiu zadnej časti stroja. Pri preťažení sa však stroj v určitých prípadoch môže prevrátiť aj smerom dozadu, kedy zvyčajne prenášané bremeno alebo sypký materiál spadne priamo na kabínu obsluhy.

  Z uvedeného vyplýva, že práca na čelných nakladačoch je veľmi náročná a vyžaduje si vyškolenú obsluhu. Obsluha týchto strojov musí byť predovšetkým dostatočne oboznámená s ich parametrami a funkciami. Čelné nakladače môžu byť aj nebezpečné zariadenia, pri ktorých prevádzke musí byť zabezpečená opatrnosť zo strany obsluhy a taktiež osôb pohybujúcich sa v okolí pracujúcich strojov.

Pre všetky čelné nakladače však platia rovnaké pravidlá bezpečnosti práce, ktoré sú nasledovné:

  • opravy a čistenie zariadení sú zakázané pri zapnutom stroji,
  • pred vykonávaním opráv musí údržba deaktivovať bezpečnostné zariadenia, ktoré zabraňujú odstránenie krytov a rôznych častí stroja,
  • čelné nakladače musia byť vybavené prevádzkovými, servisnými a núdzovými brzdami,
  • nakladače musia disponovať ochranou, ktorá zabraňuje prevráteniu,
  • alarm zariadení musí byť v takej sile, aby dokázal prehlušiť hluk na pracovisku,
  • čelné nakladače disponujú komponentmi, ktoré musí obsluha kontrolovať pred každou jazdou,
  • stroje musia disponovať ručne ovládaným výstražným zariadením,
  • čelné nakladače musia mať také prvky, ktoré umožňujú vyčistenie okien v prašnom prostredí,
  • aj pri malých prasklinách musia byť vymenené celé okná stroja a ďalšie menej dôležité zásady.

Pre čelné nakladače je veľmi dôležitá správna manipulácia s nakladanými surovinami. Základom čelného nakladača je dodržanie maximálnej hmotnosti zdvíhaného bremena. Pri manipulácii s bremenami je veľmi dôležité, aby mal čelný nakladač v zadnej časti protizávažie, ktoré zvyšuje stabilitu stroja proti prevráteniu. Pri zdvíhaní bremien do výšky musí čelný nakladač stáť. Počas prepravy surovín musí byť poloha nakladača v čo najnižšej výške z dôvodu potreby vyššej stability počas jazdy. Ak nebude dodržané vyššie uvedené pravidlo, môže dôjsť k prevráteniu čelného nakladača. Tento stav môže nastať hlavne počas prepravy bremien po nerovnom teréne.

Moderné čelné nakladače v súčasnosti disponujú elektronickým zariadením, ktoré zabraňuje jazde vo vyššej rýchlosti so zdvihnutým bremenom. Čelné nakladače sú však vybavené aj ďalšími asistenčnými prvkami, ktoré zabezpečujú zvýšenie bezpečnosti prevádzky a stability stroja počas zdvíhania bremien. Najnovšie stroje musia disponovať hydraulickými prvkami (hadicami), ktoré dokážu zdvíhať 4 krát ťažšie bremeno ako je maximálna prípustná hmotnosť bremena.

Čelné nakladače pracujú s ťažkými bremenami, preto by sa v ich blízkosti nemali pohybovať žiadne iné osoby okrem obsluhy. Obsluha stroja musí vedieť ovládať všetky funkcie stroja. Počas ovládania stroja je však obsluha zameraná hlavne na vykonávanie týchto činností. Okrem toho však musí premýšľať, ako zdvíhať bremená, kde sa presunúť so strojom, otočiť sa a podobne. Aby boli tieto činnosti zjednodušené, pre čelné nakladače sa využívajú rôzne elektronické bezpečnostné prvky. Najhlavnejším prvkom je zadná kamera, ktorá zabraňuje kolízii s predmetmi alebo inými strojmi. Najmodernejšie čelné nakladače môžu byť vybavené zadnou kamerou aj so snímačmi vzdialenosti objektov. Objekty sú identifikované v určitých oblastiach a podľa ich vzdialenosti k snímaču, ktorý je umiestnený v zadnej časti čelného nakladača. Takto vie obsluha presne určiť, kde sa nachádza prekážka a v akej vzdialenosti.

Záver

Pre poľnohospodársku výrobu je charakteristické, že v rámci nej manipulujú materiály rôzneho skupenstva a rôznej objemovej hmotnosti (podľa druhu a stupňa úpravy materiálu môže byť objemová hmotnosť jednotlivých manipulovaných materiálov od 50 až do 1800 kg.m-3), pričom s viacerými materiálmi sa v rámci výrobného procesu manipuluje viackrát (priemerná hodnota tzv. súčiniteľa nakládky v poľnohospodárstve predstavuje číslo 1,8). Za veľmi dôležité kritérium pri výbere vhodného manipulačného prostriedku v poľnohospodárstve preto treba považovať možnosť jeho využitia v rámci rôznych technológií využívaných v podniku (univerzálnosť). Od tohto základného kritéria sa potom odvíjajú aj ďalšie požiadavky na manipulačný prostriedok, ako napr. zdvíhacia sila, výška zdvihu s pracovným náradím, rozmerové charakteristiky, jazdné vlastnosti, manévrovacie vlastnosti a pod.