Využití teleskopického manipulátoru Diplomová práce

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Využití teleskopického manipulátoru Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Ing. Jiří Pospíšil, CSc. Vypracoval: Jan Trhlík Brno 2010

2 PROHLÁŠENÍ: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Využití teleskopického manipulátoru vypracoval samostatně a použil jen materiálů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je univerzitním dílem a ke komerčním účelům může být použita pouze se souhlasem autora, vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendlovy univerzity v Brně. dne... podpis...

3 PODĚKOVÁNÍ: Upřímně chci poděkovat vedoucímu mojí diplomové práce panu Ing. Jiřímu Pospíšilovi, CSc. za čas a prostor, který mi věnoval, cenné připomínky a odborné rady, bez kterých bych se při její tvorbě neobešel. Dále panu Ing. Vítovi Uhlíři, Ph.D. za projevenou ochotu, čas a pomoc při měření ve firmě Dolňácko. A v neposlední řadě chci poděkovat rodičům, přátelům a všem lidem, kteří mne svými názory, poznatky a činy při její tvorbě ovlivnili. Speciální poděkování patří Lucy, bez ní by ten život nebyl tak hezký, jak je díky!

4 ABSTRAKT: Tato diplomová práce je zaměřena na porovnání výkonnostních a ekonomických parametrů teleskopického manipulátoru a traktorového čelního nakládače. V teoretické části jsou popsány způsoby řešení ložných operací, technická řešení jednotlivých variant a jejich klady a zápory. V praktické části jsou porovnány výkonnosti obou variant, jejich přímé náklady a vhodnost jejich začlenění v provozech. V závěru jsou nastíněny další možnosti využití sledovaných strojů. KLÍČOVÁ SLOVA: Teleskopický manipulátor, nakládka, přímé hodinové náklady. ABSTRACT: This diploma thesis is confrontation for productions and economics characteristics telescopic manipulators and tractors frontloader. In theoretical part, there are description different solutions in loading, their technical solutions and their positives and negatives. In practical part, there are confrontation their productions, their direct cost and availability in operations. In the end there are indications any others facilities for using this machines. KEY WORDS: Telescopic manipulator, loading, direct cost

5 OBSAH: 1 ÚVOD MANIPULACE S MATERIÁLEM Členění manipulace s materiálem Manipulace v zemědělství Zvláštnosti manipulace v zemědělství MANIPULAČNÍ PROSTŘEDKY A JEJICH ČLENĚNÍ Manipulační zařízení TECHNIKA PRO LOŽNÉ OPERACE Zařízení pro nakládku MOBILNÍ NAKLÁDAČE POUŽÍVANÉ V ZEMĚDĚLSTVÍ SMYKEM ŘÍZENÉ NAKLÁDAČE Nejběžnější adaptéry používané v zemědělství u smykem řízených nakladačů Další používané adaptéry ČELNÍ KLOUBOVÉ NAKLADAČE Malé kloubové nakládače Klasické kloubové nakládače Kloubové nakládače s pevným výložníkem Kloubové nakládače s teleskopicky výsuvným výložníkem ČELNÍ NAKLADAČE TRAKTOROVÉ Požadavky kladené na čelní nakladače Konstrukční části čelního nakládače, jejich popis Výložník Konzola Paralelogram Hydraulika a ovládání Pracovní adaptéry pro traktorové nakládače TELESKOPICKÉ MANIPULÁTORY Rozdělení teleskopických manipulátorů Malé teleskopické manipulátory Klasické teleskopické manipulátory Umístění motoru... 36

6 Umístění na straně Umístění v zádní části stroje Způsob přenosu točivého momentu na pojezdová kola Hydrostatický pojezd Hydrodynamický pojezd Hydraulický systém Hlavní konstrukční části teleskopického manipulátoru a jejich popis Rám a podvozek Motor Rameno výložníku Kabina Pracovní adaptér VLASTNÍ MĚŘENÍ Cíl práce Metodika Stanovení výkonností, druhy Teoretická výkonnost [W 1 ] Operativní výkonnost [W 02 ] Produktivní výkonnost [W 04 ] Provozní výkonnost [W 07 ] Sledované stroje Traktor s čelním nakládačem Nakládač Traktor Teleskopický manipulátor Naměřené a vypočtené hodnoty traktoru a čelního nakládače Určení času potřebného pro zmanipulování daného množství materiálu traktor s čelním nakládačem Naměřené a vypočtené hodnoty teleskopického manipulátoru Určení času potřebného pro zmanipulování daného množství materiálu teleskopický manipulátor HODNOCENÍ EKONOMIKY PROVOZU Přímé hodinové náklady sledovaných strojů... 54

7 Přímé hodinové náklady traktoru s čelním nakládačem Stanovení nákladů na hodinu práce traktoru Stanovení nákladů na hodinu práce nakládače Celkové hodinové náklady soupravy Přímé hodinové náklady teleskopického manipulátoru Přímé hodinové náklady teleskopického manipulátoru pronájem Porovnání přímých hodinových nákladů u jednotlivých variant Přímé náklady na tunu naloženého materiálu Náklady na tunu naloženého materiálu u soupravy traktoru s nakládačem Náklady na tunu naloženého materiálu manipulátorem Náklady na tunu naloženého materiálu teleskopickým manipulátorem pronájem Porovnání přímých nákladů na tunu naloženého materiálu u jednotlivých variant Diskuze k naměřeným a vypočteným hodnotám ZÁVĚR SEZNAM LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK... 72

8 1 ÚVOD Tato diplomová práce podává přehled o mobilní technice, která se využívá k nakládce materiálu při manipulaci v zemědělství. Měření je zaměřeno na sledování denních časových snímků dvou technicky odlišných strojů používaných v zemědělských provozech, které slouží k nakládce materiálu. Jedná se o činnost nakládání mobilními energetickými prostředky. Sledovanými stroji byly teleskopický manipulátor a čelní traktorový nakladač. Z časových snímků se hodnotila operativní výkonnost obou způsobů nakládky. Bylo navrženo další využití techniky pro odlišné činnosti. Toto téma jsem si vybral z důvodu prohloubení znalostí v této oblasti, jelikož nakládka a manipulace s materiálem tvoří na naší farmě podstatnou část činností. 8

9 2 MANIPULACE S MATERIÁLEM Manipulace je pracovní operace, při které je specifickým způsobem přemísťován různý materiál na určitou vzdálenost po předem stanovené dráze. Zjednodušeně lze říci, že je to uchopení právě určitého množství materiálu (velmi často maximálně možného množství), jeho přemístění po stanovené dráze (mnohdy nejkratší možné), na přesně stanovené místo (například korbu vozidla, ložnou plochu vagónu, do regálu apod.) bez poškození přemísťovaného materiálu a bez ovlivnění místa a okolí, ve kterém je s materiálem manipulováno (například bez poškození objektů). Pracovním procesem manipulace s materiálem nemusí být vždy jeho uchopení do pracovního nástroje a přenesení, ale také třeba hrnutí (horizontální přemístění), například před víceúčelovou lopatou univerzálního zemního stroje, kdy je materiál při hrnutí průběžně promícháván a částečné ponecháván na povrhu. (Cejlak, 2008) 2.1 Členění manipulace s materiálem Ve schématu je uvedeno členění manipulace s materiálem. (Syrový a kol., 2008) Manipulace s materiálem Skladování Ukládání Uskladnění popř. konzervace, dosoušení Vyskladňování, vyjímání Vážení Třídění Dávkování Balení Doprava Nakládka Přeprava Vykládka Obr. 1 Členění manipulace s materiálem 9

10 2.2 Manipulace v zemědělství Doprava a manipulace s materiálem představují významnou součást technologických procesů jak v rostlinné, tak v živočišné výrobě. Zatímco v rostlinné výrobě je trendem zvyšující se výkonnost strojů, v živočišné výrobě se hledí spíše na dobrou manipulovatelnost a možnost použití například v uzavřených prostorách. Na rozdíl od jiných odvětví hospodářství se doprava i manipulace s materiálem v zemědělství vyznačuje výrazným plošným charakterem, různorodým povrchem dopravních tras a míst ložných operací, širokým sortimentem přepravovaných materiálů, krátkými přepravními vzdálenostmi, jednosměrnými materiálovými toky a především výraznou sezónností. Specifičnost dopravy a manipulace v zemědělském resortu určuje strukturu používané dopravní a také manipulační techniky. Vzhledem k relativně krátkým přepravním vzdálenostem v rámci technologického postupu jsou dopravní cykly rovněž poměrně krátké. Pro dosažení vysoké dopravní výkonnosti zejména u dopravních souprav s vysokou užitečnou hmotností a přepravní rychlostí je třeba redukovat i časy nakládání a vykládání materiálu. Z tohoto pohledu se stávají nakladače v zemědělství rozhodujícím technickým prostředkem pro ložné operace.(pospíšil, 2008) V České republice se v roce 2006 přepravilo v zemědělství 98,7 mil.tun různých materiálů, a to především ve vnitropodnikové dopravě. V přepočtu na hektar zemědělské půdy to je 23 tun. Podíl jednotlivých skupin dopravovaných materiálů podle mechanicko-fyzikálních vlastností je uveden v tabulce 1. (Syrový a kol., 2008) Tab. 1 Podíl na manipulaci v zemědělství podle jednotlivých skupin materiálů Materiál Podíl v % Objemné hmoty 29,2 Zrniny 16,4 Okopaniny 6,7 Tuhá statková hnojiva 14,9 Kapalná statková hnojiva 15,4 Tuhá minerální hnojiva 3,5 Voda 3,6 Zelenina, ovoce, vinné hrozny 0,5 Zvířata 1 Ostatní materiál 8,8 10

11 Podle výrobního zaměření a technologie v podniku, připadá na činnosti s potřebou nakládacího energetického prostředku přibližně % zmanipulovaného materiálu. V přepočtu na hektar zemědělské půdy to je 9,2 18,4 tun. Z těchto údajů lze určit přibližné množství materiálu, pro které bude v průběhu roku nutné použití mobilního energetického nakládacího zařízení. 2.3 Zvláštnosti manipulace v zemědělství Materiály, s nimiž se v zemědělství manipuluje, se vyznačují celou řadou specifických a ve velké míře různorodých vlastností. Mezi nejvýznamnější vlastnosti materiálů, s nimiž dochází k manipulaci, patří skupenství a objemová hmotnost. V zemědělství se setkáváme s materiály s objemovou hmotností 50 až 1800 kg.m -3. Tyto vlastnosti jsou dány jak samotným materiálem, tak jeho předešlým zpracováním (například manipulace s volně loženou slámou a slisovanými balíky). Dalším specifikem zemědělských manipulačních procesů je součinitel nakládky. Tento součinitel charakterizuje, kolikrát je během výrobního procesu nutno určitý vyrobený, popř. nakoupený materiál nakládat. U zemědělských výrobků je jeho průměrná hodnota 1,8. Manipulační technika používaná v zemědělství musí všem těmto zvláštnostem vyhovovat. Toho je dosaženo jednak univerzálností používané techniky, ale hlavně možností výměny speciálních adapterů. 11

12 3 MANIPULAČNÍ PROSTŘEDKY A JEJICH ČLENĚNÍ Soustava manipulačních prostředků, které zabezpečují v zemědělství manipulaci s materiálem je velmi rozsáhlá. Je tvořena mnoha stroji a zařízeními různých typů a druhů. Na schématu je uvedeno základní členění. Manipulační prostředky Manipulační zařízení Zařízení pro úpravu materiálu k manipulaci Zařízení pro ložené operace Skladovací zařízení Dopravní zařízení Zdvihací zařízení Dopravní prostředky Automobily a automobilové dopravní soupravy Traktorové dopravní soupravy Účelové samojízdné dopravní prostředky Přepravní prostředky Palety, kontejnery Obaly, nádoby Obr. 2 Základní členění manipulačních prostředků v zemědělství 3.1 Manipulační zařízení V rámci výrobních procesů je třeba materiál několikrát naložit, přepravit, vyložit a uskladnit. Ložné operace, překládku, uskladnění a vyskladnění spolu s přepravou na krátké vzdálenosti zajišťují manipulační zařízení. Podle konstrukce a účelu, ke kterému jsou určeny se dělí na: Zařízení pro ložné operace Skladovací zařízení Dopravní zařízení Zdvihací zařízení 12

13 Způsob řešení ložných operací, zejména nakládky, významně ovlivňuje efektivnost dopravního procesu v zemědělství. Je to dáno specifiky zemědělské dopravy, zejména velkým počtem ložných operací uskutečňovaných na různých místech, množstvím přepravovaného materiálu s rozličnými fyzikálně-mechanickými, chemickými a biologickými vlastnostmi, potřebou uskutečnit ložné operace v terénu často i za nepříznivých podmínek. (Syrový a kol., 2008) V další části se budeme věnovat manipulačním zařízením, které slouží pro ložné operace v zemědělství. 13

14 4 TECHNIKA PRO LOŽNÉ OPERACE Stroje zabezpečující v zemědělství ložné operace se dělí na: Zařízení pro nakládku Zařízení pro vykládku Zařízení pro překládku 4.1 Zařízení pro nakládku Mezi zařízeními, která se v zemědělství používají pro nakládku materiálu na dopravní prostředky, mají největší význam nakládače. Nakládače jsou vedle některých sklizňových strojů rozhodujícím technickým prostředkem pro ložné operace. Z hlediska průběhu pracovního procesu lze prostředky používané v zemědělství pro nakládku rozdělit na: Plynule pracující Cyklicky pracující Plynule pracujícími nakládacími prostředky jsou především sklizňové stroje, stacionární a mobilní dopravní zařízení používané pro vyprazdňování skladovacích prostorů a nakládku nebo dopravní zařízení tvořící součást linek pro posklizňovou úpravu produktů, popř. výrobních linek. Cyklicky pracující prostředky pro nakládku se člení z hlediska mobility na : Mobilní (nakládače, vysokozdvižné vozíky, autojeřáby, autobagry) Stacionární (jeřáby, mechanické lopaty) Pracovní cyklus je u všech konstrukčních řešení mobilních nakládačů v podstatě stejný: náběr materiálu do pracovního nářadí, zvedání nářadí, jízda s nákladem, vyložení, zpětná jízda, spuštění pracovního nářadí k dalšímu záběru. (Syrový a kol., 2008) 14

15 Obr. 3 Čelní nakládač - mobilní, cyklicky pracující stroj 15

16 5 MOBILNÍ NAKLÁDAČE POUŽÍVANÉ V ZEMĚDĚLSTVÍ V zemědělských podnicích zajišťují ložné operace nejčastěji cyklicky pracující mobilní nakládače. Tyto stroje se od sebe liší zejména rozměry, výkonem a množstvím zpracovaného materiálu za jeden pracovní cyklus. Tyto faktory ovlivňují jejich nasazení v konkrétních podmínkách. Stroje používané v zemědělských provozech pro ložné operace jsou nejčastěji: Smykem řízené nakládače (kolové, popř. pásové) Kloubové nakládače Čelní traktorové nakládače Teleskopické manipulátory 16

17 6 SMYKEM ŘÍZENÉ NAKLÁDAČE Nejlepší systém řízení pojezdu pro malý kolový nakladač v zemědělství je prokluzem kol. Tento systém umožňuje otáčení stroje na místě, čímž je průměr zatáčení o málo větší než je maximální délka stroje. Tímto systémem jsou vybaveny právě univerzální čelní nakladače smykem řízené. Pojezdové ústrojí tvoří nejčastěji dva na sobě nezávislé redukční převody poháněné hydromotory s konstantním objemem. Regulací dodávky tlakového oleje do hydromotorů stroj zatáčí s možností otáčení okolo těžiště stroje protichodem hnacích kol. tyto malé univerzální nakladače mohou především pracovat při provádění zemních prací menšího rozsahu a zejména tam, kde pro stísněné podmínky a malou únosnost terénu nelze použít běžné nakladače nebo jiné stroje. Se svými výkony motorů, konstrukcí a velkým množstvím přídavných zařízení se stávají vyhledávanými pomocníky nejen při nakládání hornin, resp. Jiného sypkého materiálu z hromady, ale mohou částečně rozpojovat horninu, nakládat ji na odvozní prostředky (přívěsy, návěsy, kontejnery), do jiného mechanismu (dopravníky, drtiče), na jinou skládku nebo k jinému použití (míchání materiálů). Mohou být využívány k zahrnování výkopů a rýh po položení inženýrských sítí, ke shrnování, rozprostírání a urovnávání materiálu pro následné stavební nebo zemní operace. Mohou převážet různá břemena na krátkou vzdálenost. Lze je využít pro nakládání, resp. skládání materiálu v odměřené hmotnosti nebo odměřeném objemu. Manipulační operace v živočišné výrobě potřebují manipulační prostředek, který má vynikající manévrovací schopnosti a může pracovat v úzkých průjezdech a na malé ploše. To jsou podmínky vhodné pro činnost univerzálních nakladačů smykem řízených. Uplatnění naleznou také v rostlinné výrobě, sadech, v zahradnictví a při údržbě komunálních ploch, při likvidaci nežádoucích nárostů v parcích a kolem melioračních objektů (kanály, svody, příkopy, hráze), mohou urovnávat, čistit a udržovat komunikace v zimním období nebo například po přívalových deštích. Jsou přizpůsobeny pro pohon různých agregátů. Farmáři si mohou zvolit konkrétní nakladač s přídavnými adaptéry pro převládající práce v konkrétním prostředí (rozchod kol, světlá výška, maximální šířka, výška a délka, výkon motoru, hydraulická soustava, hmotnost, kabina, klimatizace, filtrace, kola se speciálními pneumatikami nebo pásy místo kol), pro ložné operace ve výškách a pro zajištění 17

18 požadované výkonnosti při nakládání konkrétního materiálu (kolik unese v lopatě, jak vysoko zvedne lopatu, jak ovlivní jeho práci terén). Celková hmotnost nakladačů smykem řízených se pohybuje v závislosti na modelu v rozmezí 2600 až 3250 kg, celková délka je mm s lopatou, maximální šířka je mm, maximální celková výška mm, výsypná výška od 2150 mm až po 2600 mm, hloubka rozpojování s nakládací lopatou je až 700 mm, maximální kapacita zdvihu je od 680 kg po 1200 kg, rychlost pojezdu se pohybuje kolem 12,5 km.h -1 vpřed i vzad světlá výška od 170 až po 250 mm, výkon motorů je až 65 kw. Moderní nakladače disponují mechanismem výložníku, který zajišťuje vertikální zdvih. Obr. 4 Smykem řízený kolový nakladač 6.1 Nejběžnější adaptéry používané v zemědělství u smykem řízených nakladačů Nakládací lopaty jsou dodávány v několika modifikacích (objem, šířka, tvar zubů). Šířka lopat se pohybuje v rozsahu 1500 mm až 2000 mm. Navršené objemy lopat jsou v rozmezí 0,35 až 0,6 m 3. Univerzální lopata je určena pro hloubení, nakládání, převážení na krátké vzdálenosti, urovnávání povrchu a na zpětné zásypy. Lopata na lehký materiál je určena k nakládání a převážení materiálu jako je obilí, seno, štěpka, sníh a další obdobné produkty. 18

19 Lopata s přidržovačem je používána pro manipulaci s břemeny, která je nutné přidržovat z důvodů jejich objemu, tvaru a možnosti uchopení. Jedná se o břemena jako lisovaný papír, plasty, rostlinný odpad, nepravidelné kamenné bloky, nesvázané seno, podestýlka, vytěžené nálety dřevin, větve, balíky a kmeny stromů. K dispozici jsou různé mm, otevření čelisti 900 až 1100 mm. Délka spodní části lopaty je kolem 940 mm.šířky těchto lopat. Šířka se pohybuje v rozsahu 1500 až 1900 Obr. 5 Lopata s přidržovačem Nosič vidlí je agregován s ochrannou mříží a je určen k manipulaci s materiálem uloženým na paletě, například pytlovaný materiál, stavební materiál a kusový materiál připevněný k paletě. Vidle jsou posuvné pro přizpůsobení manipulovaným břemenům. Délka vidlí se pohybuje v rozsahu 910 až 1220 mm. Nakladače mohou ukládat palety do výšky nad tři metry. 6.2 Další používané adaptéry Hydraulická kladiva jsou určena k rozbíjení silničních betonových a asfaltových podkladů, k rozrušování jednotlivých bloků a pro provádění demoličních prací. Pro tuto činnost se používá špičatý hrot. 19

20 K rozrušení zmrzlé vrstvy hornin v zimním období se používá rýčové zakončení, pro horniny částečně zvětralé nebo menších vrstev se používá sekáč. Hydraulické kladivo lze využít i pro hutnění materiálu. V tomto případě se používá hutnící patka. Obr. 6 Hydraulické kladivo na nakladači Rýpací zařízení lze jej využít při hloubení rýh pro pokládku inženýrských sítí, těžbu horniny se současnou nakládkou, pro provádění údržby melioračních objektů, pro čištění a opravy vodotečí, pro úpravu svahů, budování dočasných nebo trvalých odtokových žlabů podél cest a skladovacích ploch. Pro každou konkrétní práci jsou k dispozici rýpací lopaty určité šířky a objemu. Šířka lopaty se pohybuje v rozsahu 260 až 1200 mm. Široké lopaty jsou určeny pro úpravu svahů a čištění. Objem lopat se pohybuje v rozmezí 0,03 až 0,116 m 3. Dozerová radlice je určena pro shrnování, vyhrnování, vyrovnávání, zahrnování a rovnání povrchů. K dispozici jsou lopaty se současným naklápěním a otáčením při jízdě stroje. Předpokladem při práci s touto radlicí je pevný povrch terénu, na němž lze pojíždět bez prokluzu kol. úhel natočení radlice je 30 doleva i doprava. Šířka radlice je v rozsahu 2000 až 2400 mm, záleží 20

21 na modelu nakladače. Výška radlice se pohybuje kolem 600 mm. Zemní vrtáky jsou používány pro vyvrtání otvorů pro uložení sloupů, sloupků oplocení, sadbu stromů a keřů, pro budování základových patek přístřešků, pro uložení dopravních značek a informačních tabulí a podobně. Průměry vrtáků se pohybují v řadách 152, 229, 305, 457, 610, 762 a 914 mm. Rýhovače jsou používány pro budování úzkých rovných drážek v lehce rozpojitelné hornině do hloubky 800 až 1200 mm. Lze je využít při údržbě melioračních kanálů. Šířku vytvořené drážky (rýhy) lze volit v rozsahu od 152 mm do 305 mm. Zametací kartáče jsou vyrobeny z plastových štětin nebo lze volit kombinaci plastu s ocelovými dráty. Ke kartáči je u některých modelů připevněn kontejner na smetený odpad. Kartáč bez sběrné nádoby je úhlově stavitelný pro vymetání nečistot mimo uklízenou plochu. Šířka záběru se pohybuje v rozsahu 1800 až 2300 mm. Jejich využití je možné při čištění skladových ploch, komunikací, sportovišť, parkových pěšin apod. Obr. 7 Zametací kartáče Silniční frézy jsou určeny k rozpojování asfaltových povrchů do hloubky až 200 mm v šířkách 80, 150, 200, 350, 450, 600 a 1000 mm. Mulčovače jsou určeny pro odstraňování hustého a neudržovaného porostu, drobných náletů dřevin při údržbě okolí hospodářských budov, komunikací, na hrázích a kolem melioračních objektů. Pracovní 21

22 šířka se pohybuje v rozmezí 1300 až 1850 mm. Na rotoru je v několika řadách umístěno 24, resp. 36 otočných kladiv. Lesní frézy jsou určeny k likvidaci odumřelých bylin, dřevin, ležících větví, rostoucích nežádoucích víceletých nárostů dřevin, kultivaci povrchu, rozbíjení větších zrn hornin, k povrchovému míšení materiálů a k urovnání povrchu půdy. Rotor je opatřen pevnými kladivy, jejichž hroty jsou vyrobeny z karbidu wolframu. Vibrační válec je určen k hutnění různorodých povrchů před pokládkou zámkové dlažby, panelů, asfaltových povrchů, mohou být využity ke zhutnění povrchů na cestách, pěšinách a podobně. Pracovní šířka válce je v rozmezí 1600 až 1850 mm. (Cejlak, 2008) 22

23 7 ČELNÍ KLOUBOVÉ NAKLADAČE Tato skupina zahrnuje stroje ve velkém výkonovém rozpětí. Lze je spatřit jak na malých farmách, tak i v podnicích s velkou obhospodařovanou výměrou. Významné uplatnění naleznou též ve službách. Pohonné jednotky čelních kloubových nakladačů začínají na výkonu přibližně 25 kw u nejmenších strojů a končí na hranici 400 kw. Umístěny jsou v zadní části stroje, kde působí jako protizávaží. Společným znakem těchto strojů je kloubové řízení. Předností tohoto systému je větší obratnost stroje a jednoduchost, mezi nevýhody patří hlavně horší manévrovatelnost nepohybujícího se stroje a s tím spojené vyšší opotřebení pneumatik a taky menší stabilita při práci v zalomeném stavu. Kloubové nakládače lze rozdělit podle technických parametrů (rozměry, kapacita zdvihu, ) na: Malé kloubové nakládače Klasické kloubové nakládače Podle typu výložníku: Kloubové nakládače s pevným výložníkem Kloubové nakládače s teleskopicky výsuvným výložníkem 7.1 Malé kloubové nakládače Tyto stroje jsou určeny zejména pro činnosti v prostorách s omezenými manévrovacími plochami. Uplatní se zejména při vyhrnování hnojných chodeb, úpravě krmiště apod. Jejich výhodou jsou malé rozměry (někdy může být kabina nahrazena jen ochranným rámem) a s tím spojená velká obratnost. Výkon motoru se pohybuje v rozmezí kw. 7.2 Klasické kloubové nakládače Díky svým parametrům (velký výkon motoru, velká užitečná hmotnost, výškový dosah, průjezdnost terénem atd.) jsou nasazovány při pracích s požadavky na velkou výkonnost. Často pracují v technologických linkách, kde je nutno dodržet agronomické lhůty (sklizeň objemných materiálů). 23

24 7.3 Kloubové nakládače s pevným výložníkem Nakládače s pevným výložníkem nalezneme v obou výše zmíněných skupinách. Jejich výhodou je jednoduchost provedení a s tím spojené nižší pořizovací náklady. Naopak mezi nevýhody patří menší dosah ramene. 7.4 Kloubové nakládače s teleskopicky výsuvným výložníkem Teleskopickým výložníkem, který je nejčastěji dvoudílný, bývá vybaven spíše malý kloubový nakládač. Tohoto řešení je použito zejména u strojů, u kterých je požadováno dosažení vyšší překládací výšky, které by s pevným výložníkem nemohly dosáhnout. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady Obr. 8 Čelní kloubový nakladač 24

25 8 ČELNÍ NAKLADAČE TRAKTOROVÉ Tato zařízení jsou vhodným doplňkem traktoru. Díky této kombinaci nachází traktory širší možnosti pro využití v zemědělství. V současnosti již téměř všichni výrobci traktorů počítají s možností dovybavit své stroje čelními nakladači. K tomu je přihlíženo jak při konstrukci traktoru (dostatečná tuhost a únosnost zejména přední nápravy), tak při montáži a uložení jednotlivých uzlů a přípojek potřebných pro činnost čelního nakladače (napojení na hydraulický systém traktoru). Obr. 9 Traktor s čelním nakladačem při práci 8.1 Požadavky kladené na čelní nakladače Ačkoliv se čelní nakladač může jevit jako poměrně jednoduchý stroj, prošla jeho konstrukce za dobu vývoje mnoha změnami. Týká se to zejména způsobu uchycení k traktoru, snížení vlastní hmotnosti, zvýšení tuhosti konstrukce a také ergonomie ovládání. Jaké jsou tedy požadavky na čelní nakladače? Jedná se především o: Snadné a spolehlivé uchycení konzoly (popř. pomocného rámu) k traktoru s minimálním zásahem do konstrukce Navržení konzoly a dalších prvků tak, aby neomezovaly přístup k jednotlivým uzlům traktoru 25

26 Rychlé a snadné připojení výložníku ke konzole automatické zajištění Sdružení tlakových rychlospojek a elektrických zásuvek do jednoho bloku Přizpůsobit konstrukci tak, aby minimálně omezovala výhled na adaptér při práci (uložení tlakových hadic a elektrického vedení do rámu výložníku) Připojování a odpojování jednotlivých adaptérů maximálně zjednodušit (možnost odpojit adaptér z místa obsluhy) Sjednotit polohu upínacích bodů adapterů a výložníků, zajistit jejich vzájemnou kompatibilitu (možnost připojit adaptéry různých výrobců) Minimalizovat přenos nežádoucích sil na traktor (tlumení rázů) Minimalizovat nároky na údržbu (dáno konstrukcí) Možnost zajistit ovládání nakladače stávajícími ovládacími prvky traktoru (závislé spíše na konstrukci traktoru) Zavedení elektroniky pro sledování a hodnocení soupravy během časového úseku (zaznamenání naloženého/složeného množství, počet pracovních cyklů, atd.), pro možnost nastavení do předem definované polohy (využití u opakujících se cyklů) 8.2 Konstrukční části čelního nakládače, jejich popis Čelní traktorové nakládače se skládají z několika částí, jenž jsou popsány níže. U některých z nich lze vybírat mezi několika variantami. Každá má své výhody i nevýhody Výložník Výložník je svařenec z ocelových profilů. Tvar profilů a různé konstrukční řešení, umístění svárů, řešení výztuh a uložení čepů otočných bodů určují rozdíly mezi jednotlivými značkami čelních traktorových nakladačů. Výložník je ta nejviditelnější část čelního nakladače, při jeho výběru se většinou soustředíme na jeho vlastnosti. Velikostí a konstrukcí výložníku jsou dány rozdíly ve výškovém dosahu a nosnosti nakladače. Při vlastním výběru nakladače porovnáváme údaje od různých výrobců. Abychom provedli výběr správně, je třeba si uvědomit, co porovnáváme a srovnávat srovnatelné údaje. 26

27 Zdvih v oku výložníku je hodnota udávající výšku zdvihu od podložky, na které stojí traktor po osu čepu výložníku. Tento údaj udávají všichni výrobci a proto je velice dobře porovnatelný. Nedostatkem tohoto údaje je skutečnost, že nic neříká o maximálním výškovém dosahu nakladače. Ten je ovlivněn konstrukcí a způsobem uchycení nosiče adaptéru. Proto je při zjišťování, zda nakladač dosáhne např. přes bočnice vleku, lépe porovnávat údaj, který lze obecně nazývat maximální výška na spodní hraně nářadí (adaptéru). Jen pozor na adaptér, se kterým je tato výška udávána, jiný adaptér může mít jiný tvar a tím i jinou výšku spodní hrany nářadí. Poslední důležitý údaj týkající se výškových dosahů nakladačů se nazývá maximální výška při vyklopeném nářadí neboli výklopná výška. Je třeba si uvědomit, že přesáhne-li výška spodní hrany adaptéru, například krmný vůz není vždy vyhráno. Nakládaný materiál je třeba ještě z adaptéru vyklopit. Tomu může zabránit míchací šnek vozu nebo jiná překážka, která neumožní dostatečné vyklopení adaptéru. S vyklopením materiálu z lopaty souvisí i další údaj, a to maximální výklopný úhel. Tento údaj se udává v maximální výšce výložníku a značí úhel, který svírá vyklopené nářadí s podložkou. Tak jako u předchozích hodnot, je třeba vnímat rozdílnost úhlů při použití různých nářadí. Například při práci s lopatou na obilí nebude velký výklopný úhel třeba, naopak při práci se zeminou je údaj velice důležitý. Obdobně je třeba chápat údaj nazývaný maximální záklopní úhel. Sleduje se úhel v dolní poloze nakladače. Pokud se bude uvažovat o využití čelního traktorového nakladače i při zemních pracích, sleduje se hloubkový dosah nakladače. Údaj řekne, jak hluboko dosáhne nakladač pod podložku, na které stojí traktor, opět zde záleží na adaptéru. Po délkových údajích následují údaje, které popisují maximální užitečnou hmotnost čelního nakladače. Údaj nazývaný zvedací síla bývá popsán dvěma hodnotami zvedací silou dole a zvedací silou nahoře. Je logické, že zvedací síla je ovlivňována vzdáleností břemene od čepu zvedání. Protože tato vzdálenost je ve spodní poloze nakladače menší je síla větší. Čím výše nakladač zvedá břemeno ze spodní polohy, tím se zvětšuje páka a klesá zvedací síla. Stejně jako u všeho je třeba dávat pozor, kde je údaj udáván. Často bývá udáván na oku výložníku, což je údaj nic neříkající. Daleko lépe je porovnávat zvedací sílu v lopatě nebo na paletizačních vidlích. I tady je však třeba sledovat, kde na paletizačních vidlích a v jaké výšce je síla měřena. 27

28 Obr. 10 Výložník nakladače Konzola Konzola je druhá část nakladače. Jde o tu část, která se po namontování stane pevnou součástí traktoru a jež na něm zůstává, i pokud výložník odstavíme. Na každý model a mnohdy i typ a někdy dokonce na výrobní číslo může být konzola odlišná. Konzola se skládá z více částí pravé a levé upínací konzole a různých propojení a výztuh, které se našroubují na nosné části traktoru. U konzol pro traktory bezrámové konstrukce je důležité, aby jejich součástí bylo propojení na zadní nápravu traktoru. Důležité je podívat se i na velikost konzoly. Vyplatí se věnovat čas a zjistit, zda konzola nepřekrývá některý prvek denní údržby. Bylo by špatné namontovat na traktor nakladač, který by omezil přístup k jednotlivým bodům denní údržby. Spojení konzoly s výložníkem je také velice důležité. Na počátku je třeba si uvědomit kolik procent z celkového času práce traktoru bude zabírat činnost s nakladačem. Pokud práce nebude tolik je výhodné, aby šel výložník z traktoru jednoduše a hlavně rychle odpojit. Pro traktor je jistě lepší, pokud nakladač nevozí bez využití Paralelogram Paralelogram je zařízení nakladače, které při zvedání udržuje nářadí neustále v rovnoběžné poloze s podložkou. Kdyby zde paralelogram nebyl a obsluha bezstarostně zvedala lopatu plnou obilí začalo by obilí v průběhu zvedání přepadávat přes zadní hranu lopaty. Naopak, pokud by obsluha téměř v maximálním dosahu nakladače nabrala paletu na paletizační vidle a začala ji bezstarostně spouštět dolů paleta by z vidlí sjela. Proto je paralelogram neocenitelným pomocníkem. Způsoby, jak samočinně vyrovnávat nářadí během zvedací operace, jsou dva. Nejčastěji je používaná mechanická cesta neboli mechanický paralelogram. Výhodou je jeho 28

29 jednoduchost a nevýhodou poměrně velký počet čepů, které budou během používání dříve či později vyžadovat výměnu. Druhou variantou je hydraulický paralelogram, který k vyrovnávání adaptéru používá dodatečné kompenzační válce, jež jsou propojeny s válci zaklápění/vyklápění adaptéru. Výhodou je skutečnost, že břemeno, kterým je adaptér zatížen, pomáhá nakladači se zvedáním sama sebe. Nevýhodou pak může být cena a také složitost systému. Nejjednodušší provedení čelních nakládačů je bez paralelogramu. V tomto případě musí jeho činnost nahrazovat obsluha a podle potřeby pracovní nářadí vyklápět nebo zaklápět. Výhodou je nižší pořizovací cena a jednoduchost, nevýhodou již zmíněné vyšší nároky na obsluhu Obr. 11 Čelní nakladač s hydraulickým paralelogramem 29

30 Obr. 12 Čelní nakladač s mechanickým paralelogramem Obr. 13 Čelní nakladač bez paralelogramu 30

31 8.2.4 Hydraulika a ovládání Rychloupínání nakladače bývá doplněno rychlopropojením hadic hydrauliky ve formě sdružené rychlospojky, která sdružuje několik rychlospojek a elektrických zásuvek. Jedním pohybem lze odpojit všechny potřebné okruhy hydrauliky a elektriky. Pokud dochází k častějšímu odpojování a připojování nakladače, jistě se sdružená rychlospojka vyplatí, práce s hadicemi je pak jednodušší. Mnohem lépe se také udržuje čistota rychlospojek a tím i čistota hydraulického oleje. Pracovní hydraulika nakladače bývá propojena s hydraulikou traktoru, tlakový olej tedy nakladači dodává hydraulické čerpadlo traktoru. Tlakový olej je odebírán z čerpadla a směřuje k rozváděči nakladače, který olej rozvádí do potřebných pístů. Většinou bývá hlavní rozváděč dvoukruhový, tzn. že ovládá zvedání či spouštění a zaklápění či vyklápění. Další funkce, jako například zavírání či otvírání kleští, vidlí na hnůj, popřípadě čtvrté funkce jsou větveny pomocí dodatečného elektricky ovládaného rozváděče až na výložníku. (Mikulič, 2009) Dalšími odlišnostmi a doplňky traktorových nakladačů jsou zejména systémy ovládání (ovládání pomocí křížové páky zabudované do kabiny výrobcem traktoru, ovládání pomocí mechanického joysticku, ovládání hydraulické nízkotlaké, ovládání elektronické) a přídavná zařízení, která lze na traktorový nakladač domontovat (odpružení čelního nakladače, hydraulické zajištění a odjištění nářadí, elektronická váha atd.). 8.3 Pracovní adaptéry pro traktorové nakládače Lopata pro těžký, obtížně naložitelný náklad zejména pro zemní práce Lopata pro těžký náklad se zuby Univerzální lopata Velkoobjemová lopata Vidle na hnůj Kleště na kulaté balíky Vidle na ovinuté balíky Vidle na hranaté balíky 31

32 Vykusovače siláže Paletizační vidle Nosiče velkoobjemových vaků Pro čelní nakládače se vyrábí i další adaptéry, které naleznou uplatnění i v jiných odvětvích než jen zemědělství (např. rampovač s přidržovačem). 32

33 9 TELESKOPICKÉ MANIPULÁTORY Manipulátory byly primárně určeny pro stavební práce. Z této konstrukce ovšem postupem času vzešly stroje, které se díky svým parametrům začaly prosazovat i v zemědělství. Vzhledem k tomu, že jejich obliba rychle rostla, vznikaly u řady výrobců nové řady (modely) určené výhradně pro zemědělský sektor. V současnosti téměř každý výrobce manipulátorů má ve svém výrobním programu několik řad (modelů), které se od sebe liší především rozměry, dosahem ramene a maximální kapacitou zdvihu, s tím je spojen výkon použitého motoru. Obr. 14 Teleskopický manipulátor 9.1 Rozdělení teleskopických manipulátorů Teleskopické manipulátory lze rozdělit podle několika hledisek. Tím nejjednodušším je rozdělení na malé (kompaktní) a klasické (ostatní) manipulátory. 33

34 9.1.1 Malé teleskopické manipulátory Malé teleskopické nakladače (manipulátory) jsou stroje tvořící přechod mezi teleskopickými manipulátory a malými nakladači. Z prvně uvedené skupiny strojů přejímají teleskopické rameno obvykle se zdvihem okolo čtyř metrů a užitečnou hmotností asi dvě tuny, z druhé skupiny pak menší rozměry a tudíž i značnou obratnost. Tyto stroje se proto hodí do živočišných provozů, kde je méně prostoru a jejich výkonnost není vůbec špatná. Pohonnou jednotkou těchto strojů jsou obvykle vodou chlazené vznětové čtyřválcové motory s výkonem 60 až 75 kw a pojezd bývá hydrostatický se dvěma rychlostními rozsahy. Důraz se zde klade také na jednoduchost provedení, spolehlivost a snadnou údržbu. Z těchto manipulátorů je vynikající výhled zejména vzad, ale i vpřed díky tomu, že celý stroj je relativně malý.(stehno, 2006) Obr. 15 Typický představitel malých teleskopických manipulátorů Klasické teleskopické manipulátory Tyto stroje se u nás po uvedení na trh velice rychle rozšířily. Bylo to dáno jednak nutností obnovy techniky v tomto segmentu, ale hlavně jejich přednostmi oproti strojům v té době používaných. Po zavedení teleskopických manipulátorů do 34

35 technologických linek stoupla výrazně produktivita práce. V porovnání s velkými stroji (Š 180 N, UN, UNK apod.) používaných k manipulaci v zemědělských provozech je to dáno především: Vyšším výkonem hydrogenerátoru (lepší materiály spolu s preciznější výrobou dovolují dosahovat vyšších tlaků a průtoků), což vede k rychlejší manipulaci s břemenem (materiálem) a možnosti využít další adaptéry, které pro svojí činnost potřebují tlakový olej (nakládací lopata s frézou). Lepší obratností stroje, která je dána menšími rozměry a zavedením nových konstrukčních prvků (řízení obou náprav a různé varianty řízení, plynulá změna směru jízdy) Větším dosahem ramene lepší využití skladovacích prostor Ergonomií ovládacích prvků v kabině snížení únavy obsluhy Snížením neproduktivních časů (údržba, opravy) použití nových materiálů a látek při konstrukci a údržbě Obr. 16 Teleskopický manipulátor při práci Další rozdělení je závislé na použití a umístění jednotlivých funkčních skupin. Jedná se zejména o: Umístění motoru (souvisí s uložením ramene) Způsob přenosu točivého momentu na pojezdová kola Hydraulický systém 35

36 9.1.3 Umístění motoru Pohonná jednotka manipulátoru bývá nejčastěji umístěna na pravé straně stroje nebo v jeho zadní části. Obě varianty mají své výhody i nevýhody. S umístěním motoru souvisí i místo uložení ramene Umístění na straně Toto uložení se postupně objevuje u všech výrobců manipulátorů, zejména u modelů středních a vyšších nosností. Motor je uložen podélně nebo příčně na směr jízdy. Před motorem jsou též umístěny jednotlivé chladiče. Díky tomu, že je motor umístěn vpravo mezi nápravami, lze čep uložení ramene výložníku posunout více do zadní části stroje to dovoluje vyšší zatížení stroje. Výhody: Lepší výhled z kabiny do všech stran Nízko položené těžiště stroje Vyšší účinnost chlazení Nevýhody: Větší rozměry stroje Nižší hmotnost na zadní nápravě Obr. 17 Uložení motoru na boku stroje 36

37 Umístění v zádní části stroje S uložením motoru v zadní části manipulátoru se setkáváme především u menších strojů. Tuto koncepci je možné v provozu vidět též u dříve vyrobených manipulátorů některých výrobců. Výhody: Menší rozměry stroje (šířka) Snadný přístup k motoru Motor působí jako závaží Nevýhody: Horší výhled dozadu Nemožnost umístit otočný čep ramene v zadní části Nižší účinnost chlazení Obr. 18 Teleskopický manipulátor s motorem uloženým vzadu 37

38 9.1.4 Způsob přenosu točivého momentu na pojezdová kola Při nakládce materiálu dochází u cyklicky pracujících strojů, tedy i manipulátorů, k časté změně směru jízdy. Jelikož je žádoucí aby tato změna byla učiněna rychle, plynule a s minimální náročností pro obsluhu, používají se v současnosti dva odlišné způsoby přenosu točivého momentu od motoru na pojezdová kola. Pojezd tedy může být řešen hydrostaticky nebo hydrodynamicky. Obě varianty mají opět své výhody i nevýhody Hydrostatický pojezd Hydrostatický systém pojezdu je založen na axiálním pístovém hydrogenerátoru s proměnlivým objemem, hydromotoru (někteří výrobci mají i dva) s proměnným (konstantním) objemem a většinou dvoustupňovou převodovkou řazenou mechanicky nebo pod zátěží. Z převodovky je točivý moment veden přes kloubové hřídele, diferenciály a koncové převody na pojezdová kola. Obr. 19 Schéma hydrostatického pojezdu manipulátoru 1. Diferenciál nápravy 2. Nádrž oleje 3. Kloubový hřídel 4. Hydromotor 38

39 5. Sestava chladičů 6. Spalovací motor 7. Hydrogenerátor 8. Hadice tlakového oleje Výhody hydrostatického pojezdu: Malý zastavěný prostor Osa pohonu (hydrogenerátoru) a spotřebiče (hydromotoru) může být libovolná Přijatelná účinnost převodu Provoz při převodu menších než 1 je energeticky lepší než u hydrodynamického převodu Nulový skluz Jednoduchost a citlivější ovládání Samobrzdící efekt Nezávislost pojezdové rychlosti na otáčkách motoru Motor není nutné provozovat při vysokých (jmenovitých) otáčkách Nevýhody hydrostatického pojezdu: Náročné na přesnost výroby Vyšší nároky na kvalitu používaného oleje Vyšší hlučnost při plném zatížení Energeticky horší provoz než hydrodynamický převod při převodu rovno1 Nižší účinnost při přenosu vysokého točivého momentu Hydrodynamický pojezd U hydrodynamického pohonu přechází točivý moment z motoru do hydrodynamického měniče, ve kterém se zvýší točivý moment a sníží otáčky. Za hydrodynamickým měničem je převodovka s rozvodovkou, odtud je pohon přenášen na přední, zadní, případně obě nápravy. Hydrodynamický měnič ve spojení s klasickou převodovkou s mechanickým řazením nebo s převodovkou řazenou pod zatížením zabezpečuje stroji vždy plynulý rozjezd po zvýšení otáček motoru. Reverzace chodu pod zatížením je samozřejmostí. Nejčastěji jsou používané 39

40 převodovky čtyřstupňové, ale u některých typů manipulátorů se používají i převodovky pětistupňové. (Pospíšil, 2008) Obr. 20 Řez hydrodynamickým měničem Výhody hydrodynamického pojezdu: odstraňuje přenos rázů a kmitů způsobených motorem do převodového ústrojí zmenšuje prokluz kol při prudkém rozjezdu nedovoluje zhasnutí motoru při zařazení špatného rychlostního stupně má měkký chod Nevýhody hydrodynamického pojezdu: vždy je alespoň malý prokluz což zvyšuje spotřebu paliva velká hmotnost a rozměry 40

41 vysoká cena vozidla nelze zajistit proti pohybu zařazením rychlostního stupně při vypnutém motoru Hydraulický systém Ovládání všech funkcí manipulátoru je řešeno ve většině případů hydraulicky. Jako zdroj tlakového oleje se používají buďto zubové hydrogenerátory s tlakem asi 23 MPa a průtokem 110 l/min, nebo pístové axiální hydrogenerátory s tlakem 24 MPa a průtokem 150 l/min. Součástí hydraulické soustavy většiny manipulátorů s regulačním axiálním pístovým hydrogenerátorem je i systém load sensing. Tento systém zajišťuje optimální (právě potřebný) výkon hydrogenerátoru, kterým je zajištěn optimální průtok oleje ve všech současně pracujících prvcích. Je běžné, že jsou prováděny dvě i tři funkce výložníku současně. (Pospíšil, 2008) 9.2 Hlavní konstrukční části teleskopického manipulátoru a jejich popis Rám a podvozek Základ každého manipulátoru tvoří robustní rám a kvalitní podvozek. Rám manipulátorů bývá žebřinového nebo příhradového typu a slouží nejen k připojení náprav, motoru, výložníku a kabiny, ale také je významným stabilizačním prvkem, který ovlivňuje boční pohyb stroje, což je důležité především při požadavku na přesné uložení nákladu.(zem.2008/41) Nápravy jsou buď pevné nebo uložené na středovém čepu, pak jsou mnohdy doplněny hydraulickým válcem, který slouží pro vyrovnávání stroje a také jako pružící prvek. Kola lze řídit ve třech režimech řízení kol přední nápravy, řízení kol obou náprav (protisměrné, stejnosměrné tzv. krabí chod) Motor Jako u většiny samojízdných strojů je i u manipulátorů zdrojem energie spalovací motor. Teleskopické manipulátory jsou osazeny motory o výkonu 38 až 103 kw (50 až 140 k). Motor je usazen vpravo nebo v zadní části stroje. U manipulátorů se používají řadové vznětové čtyřdobé motory, podle typu stroje jsou tří nebo čtyřválcové. 41

42 9.2.3 Rameno výložníku Je uloženo v podélné ose manipulátoru. Jeho hlavní výhodou oproti jiným nakládačům je to, že je teleskopicky výsuvné (2 4 díly). Většinou je vybaveno hydraulickým paralelogramem. Někteří výrobci mají na svých strojích rameno odpružené, popřípadě doplněné o boční posuv Kabina Kabina teleskopického manipulátoru je na levé straně a jsou v ní umístěny všechny prvky potřebné pro ovládání stroje. Úroveň výbavy je volitelná Pracovní adaptér Pracovní adaptér je umístěn na konci teleskopického výložníku. Pro různé činnosti se používají rozličné adaptéry. Mezi nejčastěji v zemědělství používané patří: Lopata pro těžký, obtížně naložitelný náklad zejména pro zemní práce Lopata pro těžký náklad se zuby Univerzální lopata Velkoobjemová lopata Vidle na hnůj Kleště na kulaté balíky Vidle na ovinuté balíky Vidle na hranaté balíky Vykusovače siláže Paletizační vidle Nosiče velkoobjemových vaků Další adaptéry, jenž lze připojit k teleskopickým manipulátorům, mohou sloužit zajištění prací v komunální sféře (zametací kartáče, ořezávací pily, ) a při ostatních činnostech. 42

43 10 VLASTNÍ MĚŘENÍ 10.1 Cíl práce Provést měření a sledování exploatačních parametrů teleskopického manipulátoru a čelního traktorového nakládače se zaměřením na výkonnost a ekonomiku provozu. Provést zhodnocení jejich technicko exploatačních parametrů. Navrhnout vhodné začlenění manipulátorů do technologických linek v RV a ŽV. Navrhnout další možné využití manipulátorů Metodika Porovnával jsem výkonnost teleskopického manipulátoru a čelního nakládače při nakládce zrnin. Pohyb strojů byl po trase znázorněné na obrázku (pozice jedna odvozní prostředek). Traktor s nakládačem i manipulátor se pohybovali po suchých a zpevněných asfaltových a betonových plochách. Průměrná délka dráhy jednoho cyklu traktoru s čelním nakládačem byla 66 metrů, u teleskopického nakládače 64 metrů. Při hodnocení ekonomiky provozu jsem porovnával ekonomické ukazatele pro tři možné způsoby řešení nakládky a ložných operací: 1. Zakoupení traktoru i čelního nakládače (varianta A a B) 2. Zakoupení teleskopického manipulátoru (varianta A a B) 3. Pronájem totožného manipulátoru 43

44 Obr. 21 Znázornění pohybu nakládače 10.3 Stanovení výkonností, druhy Výkonnost lze definovat jako množství zpracované plochy (plošná), hmotnosti (hmotnostní) nebo objemu (objemová) za jednotku času. Při porovnávání výkonností je potřeba si uvědomit, že rozlišujeme několik druhů výkonností, jež jsou závislé především na čase v nich započítaných. Tak například u stejného stroje při stejné činnosti může být provozní výkonnost i několikrát menší než výkonnost teoretická Teoretická výkonnost [W 1 ] Zahrnuje pouze čas strávený vlastní činností stroje (u nakládačů nabírání, zvedání, vysýpání), všechny ostatní časy (jízda s nákladem, jízda bez nákladu, apod.) se nezapočítávají. 44

45 U nakládačů: W 1 Q V * β * ρ = = (6.1) T T 1 1 Kde: Q hmotnost materiálu v lopatě T 1 V β ρ čas hlavní (nabrání, zvednutí, vysypání) objem lopaty koeficient zaplnění měrná hmotnost nakládaného materiálu Operativní výkonnost [W 02 ] Do výpočtu jsou zařazeny i časy nutné pro realizaci dalšího cyklu (jízda s nákladem, jízda naprázdno, čas spouštění, apod.) U sledovaných strojů porovnávám právě tuto výkonnost. W = (6.2) 02 W1 * k02 T 1 k 02 = (6.3) T02 T = + (6.4) 02 T1 T2 Kde: k 02 součinitel využití operativního času T 02 T 2 čas operativní čas pro činnosti nutné pro práci Produktivní výkonnost [W 04 ] Ve výpočtech je zahrnut i čas strávený opravami a servisem (údržbou) stroje. W = (6.5) 04 W1 * k04 T 1 k 04 = (6.6) T04 T = + (6.7) 04 T1 + T2 + T3 + T41 T42 Kde: k 04 součinitel využití produktivního času T 04 produktivní čas 45

46 T 3 T 41 T 42 čas spojený s údržbou a přípravou stroje pro práci čas pro odstranění technologických poruch čas pro odstranění technických poruch Provozní výkonnost [W 07 ] Zde jsou započteny veškeré časové úseky v průběhu životnosti stroje (včetně chyb člověka, přestávek, přesunů stroje atd.) W = (6.8) 07 W1 * k07 T 1 k 07 = (6.9) T07 T + 07 = T04 + T5 + T6 T7 (6.10) Kde: k 07 součinitel využití provozního času T 07 T 5 T 6 T 7 provozní čas ztrátový čas zaviněný obsluhou ztrátový čas spojený se zahájením a ukončením práce ostatní ztrátové časy 10.4 Sledované stroje Porovnával jsem výkonnost čelního traktorového nakladače a teleskopického manipulátoru, přitom jsem chtěl, aby teleskopický manipulátor byl osazen motorem o přibližně stejném výkonu jako je výkon motoru na traktoru, který pracoval s čelním nakládačem Traktor s čelním nakládačem Čelní nakládač Stoll Robust F HDPM 30 je přes konzolu a rychlospojku tlakových olejových hadic spojen s traktorem Fendt 411 Vario. Při nakládce zrnin je jako adaptéru použito lopaty o objemu 1,33 m 3. 46

47 Nakládač Nakládač je vybaven mechanickým paralelogramem a zařízením pro tlumení rázů, které lze jednoduše mechanicky vyřadit z činnosti. Při zapojování se nejdříve pomocí rychlospojky napojí tlakové hadice a poté se čepy po kluzných plochách navedou do pouzder. Zajištění se provádí manuálně pomocí páky spojené se zajišťovacím klínem, následuje sklopení opěrných noh. Při odpojování je postup opačný, před odpojením tlakových hadic je důležité přesunout ovládací páky nakládače do neutrální polohy (tlak v hadicích značně komplikuje opětovné připojení). Pro lepší stabilitu je vhodné odpojovat nakládač s připojeným adaptérem a na rovné ploše. Celý proces připojení/odpojení trvá jednomu pracovníkovi cca 1 minutu. Základní data uváděná výrobcem: Požadovaný výkon traktoru kw Hmotnost bez adaptéru 475 kg Maximální výška otočného čepu 4084 mm Zdvihová kapacita v otočném čepu 1688 kg (v celém zdvihu) Podkopná hloubka 210 mm Úhel zaklopení 47 Úhel vyklopení při maximálním zdvihu Traktor Traktor Fendt 411 Vario je klasický kolový traktor 4K4 s polorámovou konstrukcí. Výkon motoru je 87 kw dle normy ECE R 24. Osvědčená plynulá převodovka umožňuje dosahovat maximální rychlosti 50 kmh -1 při otáčkách motoru 1700 min -1. Převodovka přenáší točivý moment mechanickou a hydrostatickou větví. Díky použití hydrostatické větve v převodovce Vario, je změna směru jízdy plynulá a bez rázů, což je při práci s nakládačem velmi výhodné. Přední náprava je odpružená. Ovládání nakládače je pomocí křížové páky umístěné vpravo vedle sedačky. Průtok oleje je mechanicky regulovatelný. Pro oba směry pojezdu lze pomocí tempomatu nastavit rychlost, kterou se bude traktor pohybovat. Pro změnu směru jízdy slouží tlačítko na páce umístěné vlevo pod volantem. Zvolený směr je indikován na přístrojové desce. Pojezd lze kdykoliv přerušit sešlápnutím spojkového pedálu, po jeho uvolnění se traktor opět plynule rozjede. 47