„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Mieczysław Janik
Charakteryzowanie maszyn i urządzeń do produkcji
roślinnej, zwierzęcej i pasiecznej 321[04].O1.03
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr inŜ. Urszula Malinowska
mgr inŜ. Ewa Walasek
Opracowanie redakcyjne:
mgr Edyta Kozieł
Konsultacja:
dr inŜ. Jacek Przepiórka
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczn
ą
programu jednostki modułowej 321[04].O1.03,
„Charakteryzowanie maszyn i urz
ą
dzeń do produkcji ro
ś
linnej”, zwierz
ę
cej i pasiecznej,
zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik pszczelarz.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
3
2. Wymagania wstępne
5
3. Cele kształcenia
6
4. Materiał nauczania
7
4.1. Podstawowe części maszyn stosowane w technice
7
4.1.1. Materiał nauczania
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
15
4.1.3. Ćwiczenia
15
4.1.4. Sprawdzian postępów
16
4.2. Maszyny stosowane w gospodarstwach rolnych
17
4.2.1. Materiał nauczania
17
4.2.2. Pytania sprawdzające
26
4.2.3. Ćwiczenia
26
4.2.4. Sprawdzian postępów
27
4.3. Mechanizacja podstawowych upraw polowych
28
4.3.1. Materiał nauczania
28
4.3.2. Pytania sprawdzające
36
4.3.3. Ćwiczenia
37
4.3.4. Sprawdzian postępów
37
5. Sprawdzian osiągnięć ucznia
38
6. Literatura
43
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o maszynach i urządzeniach
stosowanych w produkcji rolniczej.
W poradniku znajdziesz:
−
wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
−
cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
−
materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia załoŜonych celów
kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,
−
zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,
−
ć
wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
−
sprawdzian postępów,
−
sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
−
literaturę uzupełniającą.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
Schemat układu jednostek modułowych
321[04].O1
Podstawy zawodu
321[04].O1.01
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska
321[04].O1.02
Charakteryzowanie produkcji roślinnej i zwierzęcej
321[04].O1.05
Stosowanie przepisów ruchu
drogowego
321[04].O1.03
Charakteryzowanie maszyn i urządzeń do produkcji roślinnej, zwierzęcej i pasieczej
321[04].O1.06
Stosowanie technik kierowania
ciągnikiem rolniczym i wykonywanie
czynności kontrolno-obsługowych
321[04].O1.04
Posługiwanie się dokumentacją
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
stosować jednostki układu SI,
−
przeliczać jednostki,
−
posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu statyki, dynamiki i kinematyki, takimi
jak: masa, siła, prędkość, energia,
−
korzystać z róŜnych źródeł informacji,
−
uŜytkować komputer,
−
współpracować w grupie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
rozróŜnić podstawowe części maszyn,
−
scharakteryzować układy mechaniczne maszyn,
−
określić sposoby zabezpieczania przed uszkodzeniem połączeń sprzętu rolniczego,
−
scharakteryzować osie, wały, łoŜyska, sprzęgła oraz przekładnie stosowane w maszynach
i urządzeniach rolniczych, pasiecznych,
−
określić zasady obsługi pomp, spręŜarek i układów hydraulicznych,
−
scharakteryzować instalację wodociągową i elektryczną w budynkach inwentarskich
i pasiecznych oraz określić sposoby ich zabezpieczania,
−
scharakteryzować
budowę,
zasady
działania,
obsługi
i konserwacji
silników
elektrycznych oraz spalinowych stosowanych w rolnictwie i pszczelarstwie,
−
scharakteryzować rodzaje, budowę i działanie siewników oraz sadzarek do ziemniaków,
−
scharakteryzować rodzaje maszyn stosowanych podczas zabiegów ochrony roślin,
−
scharakteryzować ogólną budowę i zasadę działania kombajnu zboŜowego,
−
określić sposoby pozyskiwania energii z niekonwencjonalnych źródeł,
−
określić ekonomiczne i społeczne przesłanki korzystania z zasobów alternatywnych,
−
pozyskać informacje na temat sposobu i warunków zakupu sprzętu rolniczego
i pasiecznego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1.
Podstawowe części maszyn stosowane w technice
4.1.1. Materiał nauczania
Klasyfikacja części maszyn
W rolnictwie stosowane są róŜne narzędzia – od prostych narzędzi jedno- lub
kilkuczęściowych do skomplikowanych, często zautomatyzowanych maszyn, urządzeń
i aparatury kontrolno-pomiarowej. Na przykład, widły składają się z trzech części – części
roboczej, styliska i gwoździa, podczas gdy kosiarka składa się z kilkuset części, a ciągnik
dwuosiowy z ok. 3 tys. części.
Części maszyn moŜna podzielić na następujące grupy:
−
części proste, zwane elementami konstrukcyjnymi, wykonane z jednego kawałka
materiału, np. nit, kołek, koło zębate,
−
części złoŜone, składające się z kilku części prostych, np. łoŜysko toczne, sprzęgło.
Zwarta grupa części maszyn spełniających określone zadanie w maszynie nosi nazwę
zespołu, np. silnik spalinowy w ciągniku, nagarniacz w kombajnie.
W zespołach złoŜonych moŜna wyróŜnić jeszcze podzespoły, np. w silniku spalinowym
podzespoły takie, jak: tłok z korbowodem, głowica z zaworami i inne.
Kilka części połączonych ze sobą celowo w taki sposób, Ŝe po poruszeniu jednej z nich
pozostałe wykonują ściśle określone ruchy nazywa się mechanizmami, np. mechanizm
korbowy.
W większości maszyn moŜna wyodrębnić trzy zasadnicze grupy części o przeznaczeniu
ogólnym:
−
części złączne (śruby, nity, kliny, sworznie),
−
części umoŜliwiające ruch obrotowy (wały, osie, łoŜyska) i sprzęgła,
−
części przenoszące napęd i zmieniające prędkość obrotową (przekładnie).
Połączenia
W kaŜdej maszynie części proste, złoŜone i podzespoły są ze sobą połączone w róŜny
sposób. Połączenia części maszyn mogą być:
−
nierozłączne, tj. takie, których nie moŜna rozłączyć bez uszkodzenia,
−
rozłączne, tj. takie, które dają się łatwo rozłączyć.
Połączenia nierozłączne
Połączenia nitowe. Połączenia te uzyskuje się za pomocą nitów. Nity wykonane są
z miękkiej stali, miedzi, mosiądzu lub aluminium. Nit składa się z łba, wykonanego
fabrycznie, i trzonu (rys. 1). Wymiary i kształty nitów są znormalizowane. Trzon nitu
wprowadza się do otworu w częściach łączonych i zakuwa. Przez spęczanie (zgniecenie)
końca trzonu tworzy się drugi łeb, czyli tzw. zakuwkę.
Rys. 1. Wykonanie połączenia nitowego: a) nit wsparty na wsporniku, b) wstępne rozklepanie trzonu nitu,
c) formowanie zakuwki; 1 – łeb nitu, 2 – trzon nitu, 3 – zakuwka, 4 – zakuwnik, 5 – wspornik [1]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Nitowanie stosowane jest do połączeń konstrukcji stalowych oraz łączenia
poszczególnych części maszyn. Za pomocą nitów miedzianych i aluminiowych łączy się
części z róŜnych materiałów, np.: listwy z płótnami wiązałek, okładziny cierne sprzęgieł
i taśm hamulcowych z tarczami lub pierścieniami stalowymi, itp.
Połączenia spawane. Spawanie jest to łączenie dwóch części metalowych przez ich
miejscowe stopienie z dodawaniem lub bez dodawania tzw. spoiwa, którym moŜe być
materiał pręta spawalniczego lub elektrody.
Metal stopiony na obu brzegach spawanych części zlewa się, a po skrzepnięciu wiąŜe
obie części w całość, w miejscu łączenia powstaje spoina.
Spoiny mogą być wykonane jako: czołowe, pachwinowe, otworowe i grzbietowe.
Najczęściej stosowanymi sposobami spawania są.
−
spawanie gazowe, zazwyczaj acetylenowo-tlenowe,
−
spawanie elektryczne za pomocą łuku elektrycznego, nazywane spawaniem łukowym.
Spawanie gazowe polega na łączeniu metali przez miejscowe stopienie ich w płomieniu
gazowym (acetylen + tlen) uzyskiwanym z palnika. Spawanie elektryczne (łukowe) polega na
wytworzeniu łuku elektrycznego między elektrodami, a przedmiotem spawanym; łuk
elektryczny stanowi źródło ciepła potrzebnego do stopienia metali.
Spawanie elektryczne moŜe odbywać się przy uŜyciu elektrody topliwej lub nietopliwej.
Podczas spawania elektrodą topliwą następuje stopienie elektrody, w wyniku czego wraz
z materiałem po zakrzepnięciu tworzy ona spoinę. Do metod spawania elektrodą topliwą
naleŜy spawanie elektrodą otuloną, łukiem krytym (pod warstwą topnika), w osłonie gazów
obojętnych, np. argonu lub dwutlenku węgla.
Rys. 2. Rodzaje spoin: a) czołowe, b) pachwinowe, c) otworowe, d) grzbietowe [2]
Spawanie jest obecnie najbardziej rozpowszechnionym sposobem łączenia metali.
Połączenia spawane są szczelne i mają gładkie spoiny.
Za pomocą spawania moŜna nie tylko łączyć, lecz równieŜ ciąć metale oraz regenerować
zuŜyte powierzchnie części (przez napawanie). Specjalnym rodzajem spawania jest spawanie
części z tworzyw sztucznych. Wadą połączeń spawanych jest to, Ŝe w czasie spawania
powstają napręŜenia, które mogą doprowadzić do pęknięć lub odkształceń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Połączenia zgrzewane. Zgrzewanie polega na miejscowym nagrzaniu łączonych części
metalowych (lub z tworzyw sztucznych) do stanu ciastowatości i mocnym dociśnięciu ich do
siebie. Wskutek dociśnięcia powstaje wzajemne przeniknięcie cząstek łączonych materiałów.
Najprostszym sposobem wykonania zgrzewania jest nagrzanie łączonych części
metalowych w ognisku kowalskim i mocne dociśnięcie ich uderzeniami młota.
Połączenia lutowane (spajane). Lutowanie polega na łączeniu dwóch części metalowych
za pomocą lutu (spoiwa) z metalu bardziej topliwego niŜ łączone części. Stopiony lut ściśle
przywiera do łączonych powierzchni.
Warunkiem prawidłowego lutowania jest dokładne oczyszczenie łączonych powierzchni
z rdzy, tłuszczu, farby, itp.
Oczyszcza się je mechanicznie lub chemicznie, np.: wodą lutowniczą (wodnym
roztworem chlorku cynku). Woda lutownicza zastosowana bezpośrednio przed zabiegiem
lutowania spełnia rolę topnika, tj. środka zabezpieczającego łączone powierzchnie i ciekły lut
przed utlenianiem.
Połączenia wciskowe. Połączenia wciskowe są połączeniami spręŜystymi, powstałymi
w wyniku róŜnicy wymiarów części łączonych (wcisku). Wśród tych połączeń rozróŜnia się
połączenia wtłaczane i skurczowe.
Połączenia wtłaczane uzyskuje się przez wtłoczenie jednej części maszyny w drugą przy
uŜyciu prasy. Wymiary otworu i części wtłaczanej są ściśle dopasowane. Przykładem
połączenia wtłaczanego jest tuleja osadzona nieruchomo w piaście koła jezdnego.
Połączenia skurczowe otrzymuje się przez ogrzewanie części zewnętrznej i osadzenie jej
na części wewnętrznej. Ogrzewanie powoduje zwiększenie wymiarów części zewnętrznej, co
ułatwia swobodne osadzenie jej na części wewnętrznej. Po ostygnięciu następuje skurczenie
się części zewnętrznej i zaciśnięcie na części wewnętrznej. W ten sposób wykonuje się
osadzanie stalowych obręczy na kole.
Połączenie klejone. Klejenie jest stosunkowo nową metodą łączenia części maszyn.
Pomiędzy powierzchnie łączonych części wprowadza się klej, który po stwardnieniu tworzy
spoinę klejową, nazywaną skleiną. Obecnie najczęściej stosowane są kleje syntetyczne,
których głównymi składnikami są Ŝywica syntetyczna i kauczuki syntetyczne.
Zaletą klejenia jest moŜliwość łączenia róŜnych materiałów, a więc metali z metalami,
niemetali (a takŜe metali) z niemetalami, np.: gumą, szkłem, drewnem, tworzywami
sztucznymi itp.
Dalsze zalety to: duŜa wytrzymałość połączenia klejonego, odporność na korozję oraz
moŜliwość szybkiego i łatwego wykonania. Klejenie metali znalazło szerokie zastosowanie
przy naprawie maszyn. Stosuje się w tym celu głównie kleje epoksydowe.
Przed klejeniem powierzchnie łączonych materiałów muszą być dokładnie oczyszczone.
Połączenia rozłączne
Połączenia klinowe. Połączenia tego rodzaju polegają na wzajemnym docisku łączonych
części za pomocą klina. Docisk łączonych części zapewnia niewielka zbieŜność
przeciwległych powierzchni klina. Połączenia klinowe mogą być poprzeczne i wzdłuŜne.
Połączenia wpustowe i wielowypustowe. Połączenia wpustowe są połączeniami
kształtowymi. Uzyskuje się je za pomocą elementów zwanych wpustami. Wpust,
w przeciwieństwie do klina wzdłuŜnego, nie ma płaszczyzn zbieŜnych. Wpusty są osadzone
ciasno w rowkach wykonanych w wałkach. Niekiedy wpusty są przymocowane do wałków
wkrętami.
Połączenia gwintowe. Połączenia te uzyskuje się za pomocą gwintu. Powierzchnie
gwintowe łączonych części tworzą regularne grzbiety i bruzdy, przebiegające wzdłuŜ linii
ś
rubowej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Linię śrubową moŜna sobie wyobrazić jako drogę punktu M, poruszającego się po
powierzchni obracającego się i przesuwającego się walca.
Rys. 3. Rodzaje połączeń wpustowych: a) połączenie pasowane -wpust ciasno osadzony w rowkach, b) połączenie
przesuwne, pozwalające na ruch poosiowy piasty na wale (wpust moŜe być przymocowany wkrętami),
c) połączenie za pomocą wpustu czółenkowego, d) wielowypust; 1 – wypust [2]
Osie i wały
Osie są to części maszyn, na których obracają się inne elementy, np. koła jezdne, koła
zębate, itp. Osie nie przenoszą momentów obrotowych, nie podlegają teŜ działaniu sił
skręcających. NaraŜone są głównie na działanie sił zginających (poprzecznych). Osie mogą
być nieruchome lub obrotowe.
Wały. Wał jest to ruchoma część maszyny, na której osadzone są inne elementy
wykonujące wraz z nim ruchy obrotowe lub wahadłowe. W odróŜnieniu od osi, wały
przenoszą momenty obrotowe i naraŜone są na działanie sił skręcających oraz zginających.
Wały mogą być proste, np. wał odbioru mocy ciągnika, wał bębna młocarni, wał przekładni
zębatej, lub wykorbione, np. wał korbowy silnika, wał wytrząsaczy młocarni. W zaleŜności
od roli, jaką spełniają w mechanizmie, wały dzieli się na napędzające i napędzane.
Osie i wały osadzone w łoŜyskach podtrzymują inne części maszyn, np.: koła pasowe,
tarcze sprzęgieł, koła jezdne, itp.
Czopy są to odcinki osi i wałów, na których osadzone są łoŜyska lub inne części
nieruchome albo ruchome, np. koła. W łoŜyskach ślizgowych występuje tarcie ślizgowe,
a w łoŜyskach tocznych tarcie toczne.
ŁoŜyska ślizgowe. Wymagają one właściwego doboru materiałów i dobrego smarowania
powierzchni czopa i panwi. Przy niedostatecznym smarowaniu łoŜysko zagrzewa się i ulega
szybkiemu zuŜyciu. ŁoŜysko składa się najczęściej z dwóch zasadniczych elementów:
kadłuba i panwi, która słuŜy do podtrzymywania czopa. ŁoŜyska ślizgowe mogą być
niedzielone i dzielone.
Najprostszym łoŜyskiem ślizgowym jest jednoczęściowe łoŜysko bezpanwiowe odlane
zazwyczaj z Ŝeliwa. W takich łoŜyskach osadza się wałki wolnoobrotowe, nie wymagające
dobrego smarowania, np. wałek zespołów wysiewających siewnika.
Często stosowane są łoŜyska ślizgowe, w których panew z innego materiału wciśnięta
jest w obudowę stalową lub Ŝeliwną. Panwie mogą mieć kształt cylindryczny lub stoŜka
ś
ciętego, jak np. w kołach wozu konnego.
ŁoŜyska toczne. Są one coraz powszechniej stosowane w maszynach rolniczych ze
względu na mały opór tarcia, łatwość smarowania oraz łatwość wymiany w razie zuŜycia się.
Głównymi częściami łoŜyska tocznego są:
−
pierścienie zewnętrzny i wewnętrzny, w których wykonane są bieŜnie dla części
tocznych,
−
elementy toczne w postaci kulek, wałeczków, stoŜków itp.,
−
koszyczek, który zapobiega skupianiu się lub nabieganiu na siebie elementów tocznych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Pierścień wewnętrzny osadzony jest nieruchomo na czopie wału, a pierścień zewnętrzny
– równieŜ nieruchomo – w kadłubie łoŜyska.
ZaleŜnie od kształtów elementów tocznych rozróŜnia sic łoŜyska kulkowe i wałeczkowe
(walcowe, igiełkowe, stoŜkowe i baryłkowe). ŁoŜyska mogą mieć jeden lub więcej rzędów
elementów tocznych. ŁoŜyska igiełkowe mają niekiedy tylko pierścień zewnętrzny;
wewnętrzną bieŜnię stanowi powierzchnia wału.
ŁoŜyska toczne są produkowane przez wyspecjalizowane zakłady i są gotowymi
elementami maszynowymi, które konstruktorzy dobierają w zaleŜności od średnic czopów,
wynikających z obliczeń wytrzymałościowych wału, wartości sił działających na te łoŜyska
oraz prędkości obrotowej wału.
ŁoŜyska są naraŜone na szybkie zuŜycie w wyniku zachodzącego w nich tarcia
i obciąŜenia. W celu przedłuŜenia Ŝywotności łoŜysk nieodzowne jest smarowanie ich
zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi maszyn. Najczęściej do smarowania łoŜysk tocznych
stosuje się smary stałe, które dobrze utrzymują się w łoŜysku i działają uszczelniająco.
Zanieczyszczone powierzchnie ślizgowe i toczne łoŜysk podlegają zwiększonemu tarciu i tym
samym przyspieszonemu zuŜyciu. Dlatego nie moŜna dopuszczać do przedostawania się
zanieczyszczeń na powierzchnie współpracujące łoŜysk i czopów wałów. W tym celu stosuje
się uszczelnienia w postaci pokryw, uszczelek lub pierścieni Simmera.
Sprzęgła
Sprzęgło jest to zespół elementów słuŜący do połączenia dwóch wałów w sposób
umoŜliwiający przenoszenie momentu obrotowego z jednego wału na drugi. Oprócz tego
głównego zadania sprzęgła mogą spełniać inne zadania, np.: łagodzić uderzenia, wyrównywać
zmiany długości wału wskutek zmian temperatury, zabezpieczać mechanizmy napędowe
przed przeciąŜeniem, itp. W konstrukcjach maszyn spotyka się wiele typów sprzęgieł.
Sprzęgła moŜna podzielić na:
−
sprzęgła stałe (nierozłączne),
−
sprzęgła wyłączalne (rozłączne).
W zaleŜności od tego, czy dają się one rozłączyć podczas ruchu wału, czy teŜ ich
rozłączenie moŜe nastąpić dopiero po zatrzymaniu wału, przez rozmontowanie sprzęgła.
Sprzęgła stałe
Do sprzęgieł stałych, które słuŜą do łączenia na stałe dwóch wałów w celu przedłuŜenia
ich przy zachowaniu współosiowości wałów, zalicza się sprzęgła tulejowe oraz sprzęgła
tarczowe, składające się z dwóch tarcz połączonych śrubami. Tarcze osadzone są na końcach
wałów za pomocą klinów lub wpustów.
Sprzęgła stałe dzieli się równieŜ na sprzęgła sztywne, które łączą wały w jedną całość,
mającą cechy wału jednolitego, oraz sprzęgła podatne, które umoŜliwiają wałom pewną
określoną swobodę wzajemnych przesunięć lub odchyleń.
Oddzielną grupę stanowią sprzęgła przegubowe, które stosuje się do łączenia wałów,
których osie obrotu mogą ulegać znacznym odchyleniom względem siebie lub ustawione są
pod kątem, który podczas pracy moŜe ulegać zmianom, np.: przy napędzie maszyn od wału
odbioru mocy ciągnika. Sprzęgła przegubowe, zwane inaczej przegubami Kardana,
umoŜliwiają napęd dwóch wałów, których osie obrotu tworzą kąt do 60°.
Sprzęgło przegubowe składa się z dwóch par widełek osadzonych na końcach wałów
oraz krzyŜaka, którego czopy są osadzone w widełkach za pośrednictwem łoŜysk ślizgowych
lub tocznych. z reguły stosuje się dwa sprzęgła przegubowe osadzone na dwóch końcach wału
pośredniego. Nieodzowne jest przy tym ustawienie widełek na obu końcach wału pośredniego
w tej samej płaszczyźnie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Sprzęgła wyłączalne
Najczęściej stosowane w rolnictwie sprzęgła wyłączalne – to sprzęgła kłowe, kulkowe,
zapadkowe i cierne. Sprzęgła te wyposaŜone są w mechanizmy do ich włączania i wyłączania.
W nowoczesnych pojazdach są niekiedy stosowane sprzęgła hydro-kinetyczne.
Sprzęgła kłowe zalicza się do najprostszych i często stosowanych w maszynach
rolniczych sprzęgieł wyłączalnych. Sprzęgło kłowe składa się z dwóch tarcz osadzonych na
wałach tak, Ŝe jedna z nich jest przesuwna. Tarcze zaopatrzone są w występy (kły), które
mogą mieć zarys prostokąta, trójkąta lub trapezu.
Po zsunięciu tarcz sprzęgła przy prostokątnym zarysie kłów ruch moŜe być przenoszony
w obu kierunkach, a przy trapezowym, niesymetrycznym zarysie kłów ruch jest przenoszony
w jednym kierunku. Przy obrotach w przeciwnym kierunku ukośne powierzchnie kłów
trapezowych ślizgają się po sobie i napęd wyłącza się samoczynnie. Jako sprzęgła
bezpieczeństwa, zwane takŜe sprzęgłami przeciąŜeniowymi, w maszynach rolniczych mogą
być stosowane sprzęgła kulkowe lub cierne.
W sprzęgłach bezpieczeństwa moŜna regulować moment obrotowy przenoszony przez
sprzęgło.
Sprzęgła zapadkowe stosowane są w maszynach rolniczych, których części są napędzane
od kół jezdnych, np.: w kosiarkach konnych, kopaczkach i innych. Sprzęgło składa się
z zębatego koła zapadkowego, umocowanego w piaście koła jezdnego oraz zapadek
dociskanych spręŜynami do koła zapadkowego. Zapadki umocowane są wahliwie do ramion
obsady zaklinowanej na wale maszyny. Przy ruchu maszyny do przodu zapadki zazębiają się
z kołem zapadkowym i następuje normalne przekazywanie napędu na części robocze
maszyny. Natomiast przy cofaniu maszyny zapadki ślizgają się po kole zapadkowym
i następuje samoczynne wyłączenie napędu.
Sprzęgła cierne umoŜliwiają łagodne łączenie i rozłączanie wałów podczas ruchu obu
tych wałów lub jednego z nich.
Sprzęgło cierne tarczowe składa się z jednej lub wielu tarcz przymocowanych zwykle do
koła zamachowego oraz jednej lub kilku tarcz ciernych osadzonych przesuwnie na wale
napędowym. Po naciśnięciu pedału następuje dociśnięcie tarcz i przeniesienie napędu z wału
napędzającego na wał napędzany.
Powierzchnie cierne sprzęgieł są wykładane specjalnymi wykładzinami zwiększającymi
tarcie.
Sprzęgła hydrokinetyczne znajdują coraz częściej zastosowanie w nowoczesnych
ciągnikach, samochodach, wózkach widłowych oraz maszynach do prac ziemnych.
W zamkniętej obudowie sprzęgła hydrokinetycznego wypełnionej cieczą umieszczone są:
wirnik nazywany pompą z odpowiednio ukształtowanymi łopatkami, osadzony na wale
napędzającym (wale korbowym silnika), oraz wirnik nazywany turbiną, osadzony na wale
napędzanym (sprzęgłowym).
W czasie pracy silnika wał napędzający obraca się, a wraz z nim pompa. Ciecz
wprowadzana w ruch łopatkami pompy jest odrzucana pod wpływem siły odśrodkowej na
łopatki turbiny. Napór cieczy na łopatki turbiny powoduje obracanie się turbiny
i przenoszenie napędu na wał napędzany.
Napęd z wału napędzającego na wał napędzany jest przenoszony tylko wówczas, gdy
napór wirującej cieczy jest dostatecznie duŜy, co następuje przy prędkości obrotowej wału
napędzającego około 600 obr./min. W sprzęgle hydrokinetycznym napęd zostaje przenoszony
tylko w wyniku naporu cieczy, bez mechanicznego połączenia elementów napędzających
z elementami napędzanymi.
Zaletami sprzęgieł hydrokinetycznych są: elastyczne łączenie silnika z układem
napędowym pojazdu oraz tłumienie drgań występujących w układzie pod wpływem sił
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
zewnętrznych. Sprzęgła te mogą pracować z poślizgiem, przy czym poślizg ten nie powoduje
niekorzystnego tarcia mechanicznego między elementami sprzęgła, powodującego zuŜycie.
Przekładnie
Rodzaje przekładni i ich przełoŜenia. Przekładnia słuŜy do przenoszenia z wału
napędzającego (czynnego) na wał napędzany ruchu obrotowego najczęściej ze zmienioną
prędkością. JeŜeli w przekładni są tylko dwa wały, nazywamy ją przekładnią prostą, jeŜeli
więcej przekładnią złoŜoną. KaŜda przekładnia złoŜona składa się z przekładni prostych.
W maszynach i urządzeniach rolniczych najczęściej stosowane są przekładnie kołowe:
pasowe, cierne, zębate, łańcuchowe. W przekładni kołowej prostej jedno koło osadzone jest
na wale napędzającym drugie – na wale napędzanym. Niekiedy stosowane są takŜe
przekładnie hydrokinetyczne.
KaŜdą przekładnię charakteryzuje przełoŜenie.
PrzełoŜenie przekładni prostej jest to stosunek prędkości obrotowej koła napędzanego
(biernego) do prędkości obrotowej koła napędzającego (czynnego).
Przekładnie pasowe
Przekładnie pasowe stosowane są do przekazywania napędu między wałami oddalonymi
od siebie, np. z wału silnika spalinowego na wał bębna młocarni. RozróŜnia się przekładnie
z pasem płaskim i przekładnie z pasem klinowym, zwane takŜe przekładniami klinowymi.
W przekładni pasowej ruch obrotowy z koła napędzającego jest przekazywany na koło
napędzane za pośrednictwem łączącego je pasa. Następuje to dzięki napięciu pasa oraz tarciu
między powierzchnią wieńca a przylegającym do niej pasem. Średnice kół pasowych
powinny być dobrze dobrane do wymaganego przełoŜenia.
Przyczepność pasa do wieńca koła pasowego zaleŜy od kąta opasania i naciągu pasa.
Przy większym kącie opasania przyczepność pasa jest większa, a tym samym mniejszy
poślizg pasa na kołach pasowych. W celu zwiększenia kąta opasania i przyczepności pasa
stosuje się napinacze.
JeŜeli obydwa koła znajdują się w jednej płaszczyźnie i mają taki sam kierunek obrotu, to
przekładnię nazywamy przekładnią otwartą. JeŜeli koła mają obracać się w przeciwnych
kierunkach, pas opasujący je musi być skrzyŜowany. Przekładnię taką nazywamy przekładnią
skrzyŜowaną. Spotyka się takŜe przekładnie pół-skrzyŜowane, gdy wały nie są równoległe.
Pasy płaskie łączy się przez klejenie, zszywanie lub wulkanizowanie, w zaleŜności od
rodzaju materiału, z jakiego pas został wykonany.
Budowa kół i pasów klinowych umoŜliwia uzyskanie przekładni bezstopniowej.
Przekładnia taka pozwala na bezstopniową zmianę prędkości obrotowej przez rozsuwanie
tarcz kół pasowych klinowych, a tym samym zmianę ich podziałowych średnic. Rozstawienie
tarcz moŜna zmienić w czasie pracy za pomocą śrub regulacyjnych lub specjalnych
mechanizmów śrubowych albo hydraulicznych.
Rys. 4. Przekładnia klinowa bezstopniową sterowana hydraulicznie: a) zmniejszenie prędkości obrotowej,
b) zwiększenie prędkości obrotowej; 1 – koło napędzające, 2 – kolo napędzane, 3 – siłowniki
hydrauliczne [2]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
Przekładnie zębate
Przekładnie zębate słuŜą do przenoszenia ruchu obrotowego z jednego wału na drugi lub
zmiany ruchu obrotowego na posuwisty, np. przekładnie zębatkowe. Jest to moŜliwe dzięki
zazębianiu się kół zębatych. Zazębianie się kół polega na wchodzeniu zębów jednego koła we
wręby drugiego.
W kole zębatym rozróŜnia się wieniec zębaty, piastę oraz tarczę lub szprychy.
RozróŜnia się przekładnie zębate: równoległe (czołowe), stoŜkowe, ślimakowe,
zębatkowe. Koła zębate mogą być walcowe stoŜkowe, co znaczy, Ŝe mają zęby nacięte na
powierzchni walca lub stoŜka. Koła zębate mają zęby proste, skośne lub śrubowe. Zęby
ś
rubowe odznaczają się wytrzymałością i odpornością na ścieranie. Przekładnie równoległe
(czołowe) charakteryzują się równoległym ustawieniem wałów, na których osadzone są koła
zębate. Przy zewnętrznym zazębianiu się dwóch kół kierunki ich obrotu, a zatem i kierunki
obrotu obydwu wałów są przeciwne, natomiast przy wewnętrznym zazębianiu się obydwa
koła obracają się w tym samym kierunku.
Przekładnie stoŜkowe stosuje do przenoszenia ruchu obrotowo wówczas, gdy osie
wałów, na których osadzone są koła zębate stoŜkowe, przecinają się pod kątem
Przekładnie ślimakowe słuŜą do przenoszenia ruchu obrotowego wówczas, gdy wały są
ustawione względem siebie pod kątem prostym, a osie ich nie przecinają się.
W przekładni ślimakowej ślimak, wykonany w kształcie śruby, współpracuje ze
ś
limacznicą, wykonaną w kształcie koła zębatego o zębach skośnych. Przekładnie te
pozwalają na bardzo znaczną redukcję obrotów i przeniesienie obrotów tylko w jednym
kierunku od ślimaka do ślimacznicy. Przekładnie ślimakowe stosuje się często
w urządzeniach kierowniczych i regulacyjnych maszyn rolniczych.
Przykładnie zębatkowe są stosowane do zmiany ruchu obrotowego na ruch postępowy
i odwrotnie. Przekładnię zębatkową stanowi koło zębate czołowe i zębatka.
W ciągnikach i maszynach rolniczych często stosuje się skrzynie przekładniowe. Są to
układy przekładni zębatych w zamkniętych obudowach. RozróŜnia się skrzynie przekładniowe
o stałym przełoŜeniu i o przełoŜeniu zmienianym stopniowo. Przez zmianę zazębień
poszczególnych kół przekładni wielostopniowej uzyskuje się róŜne przełoŜenia, a zatem róŜne
prędkości obrotowe, np. kół ciągników, wałków wysiewających siewników, itp.
W celu zmniejszenia tarcia i zuŜywania się kół przekładnie zębate są zazwyczaj
umieszczone w obudowach wypełnionych częściowo olejem.
Przekładnie hydrokinetyczne
W
niektórych
nowoczesnych
pojazdach
znajdują
zastosowanie
przekładnie
hydrokinetyczne. Napęd z wału napędzającego na wał napędzany przekazywany jest,
podobnie jak w sprzęgle hydrokinetycznym, za pośrednictwem cieczy wirującej wewnątrz
obudowy przekładni.
W szczelnej obudowie znajdują się dwa wirniki i kierownica. Mają one wewnątrz
(podobnie jak wirniki sprzęgła hydrokinetycznego) promieniście rozmieszczone łopatki,
ukształtowane w taki sposób, Ŝe razem tworzą jak gdyby linię śrubową nawiniętą dookoła
ś
rodkowego pierścienia przekładni.
Wirnik nazywany pompą jest osadzony na wale napędzającym (wale korbowym silnika).
Wirnik nazywany turbiną osadzony jest na wale napędzanym układu napędowego.
Kierownica połączona jest na stałe z obudową przekładni.
W czasie pracy przekładni napędzana przez silnik pompa wprowadza w ruch ciecz
znajdującą się w obudowie. Strumień cieczy zostaje skierowany siłą odśrodkową na łopatki
turbiny. Napór cieczy na łopatki turbiny wywołuje jej ruch. W czasie ruchu obrotowego
turbiny wirująca ciecz napotyka opór łopatek nieruchomej kierownicy, co powoduje
zmniejszenie prędkości obrotowej turbiny, a tym samym i stosunku tej prędkości do stałej
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
prędkości pompy. W miarę zwiększania obciąŜenia pojazdu prędkość obrotowa turbiny
zmniejsza się, a tym samym zmniejsza się stosunek tej prędkości do stałej prędkości pompy,
czyli przełoŜenie.
Główną zaletą przekładni hydrokinetycznej jest ułatwienie pracy kierowcy przez
wyeliminowanie częstej zmiany przełoŜeń i manipulowania dźwigniami w skrzyni
przekładniowej pojazdu.
Zasada działania i rodzaje napadów hydraulicznych
RozróŜnia się dwa zasadnicze rodzaje napędów hydraulicznych:
−
napęd hydrokinetyczny, gdy na energię mechaniczną zamieniana jest energia kinetyczna
krąŜącej w układzie cieczy,
−
napęd hydrostatyczny, gdy na energię mechaniczną zamieniana jest energia potencjalna
ciśnienia hydrostatycznego cieczy..
W maszynach i ciągnikach rolniczych najczęściej stosowany jest napęd hydrostatyczny.
Zasada działania hydrostatycznego napadu hydraulicznego polega na wykorzystaniu
prawa Pascala.
Budowa elementów składowych układów hydraulicznych
W kaŜdym układzie hydraulicznym oprócz zewnętrznego źródła energii (silnika
spalinowego lub elektrycznego) występują:
−
pompa,
−
odbiorniki (siłowniki lub silniki hydrauliczne),
−
urządzenia sterujące i regulujące (rozdzielacze, zawory),
−
urządzenia zabezpieczające (zawory),
−
wyposaŜenie pomocnicze (zbiornik, filtry, przewody, akumulatory hydrauliczne,
manometry i inne),
−
czynnik roboczy – olej hydrauliczny.
Dzięki temu energia ciśnienia cieczy moŜe być przeniesiona
na róŜne odległości
w róŜnych układach przestrzennych.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Do jakiego rodzaju połączeń naleŜą połączenia gwintowe?
2. Przy jakich rodzajach połączeń stosujemy wysoką temperaturę?
3. Na jakich częściach maszyn występują czopy?
4. Jakie zjawiska fizyczne występują w łoŜyskach?
5. Jaka jest główna rola sprzęgła?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj podziału i rozróŜnij połączenia zastosowane w budowie układu korbowo-
tłokowego silnika spalinowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy,
4) przeprowadzić ćwiczenie poprzez rozpoznanie elementów,
5) wykonać szkic i schemat połączenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze,
−
zdjęcia,
−
model przedstawiający układu korbowo-tłokowy silnika,
−
poradnik dla ucznia,
−
przybory do rysowania.
Ćwiczenie 2
Porównaj połączenia spawane i nitowane na przykładzie wybranej konstrukcji.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze i zdjęcia,
−
poradnik dla ucznia,
−
ś
rodki ochrony.
4.1.3. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) rozróŜniać połączenia rozłączne?
2) określić wspólną cechę spawania, zgrzewania i lutowania?
3) klasyfikować części osi i wałów?
4) określić jaki rodzaj tarcia występuje w łoŜyskach?
5) określić jaką rolę pełnią sprzęgła?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
4.2. Maszyny stosowane w gospodarstwach rolnych
4.2.1. Materiał nauczania
Pompy
Pompy są stosowane w wielu urządzeniach do pompowania róŜnego rodzaju cieczy:
wody, paliw, olejów, gnojowicy, cieczy do opryskiwania, itp.
Pompy są przenośnikami cieczy, za pomocą których ciecz moŜe być podniesiona na
określoną wysokość lub uzyskuje określone ciśnienie.
Rodzaje pomp
W zaleŜności od sposobu przekazywania energii przez element roboczy na ciecz pompy
moŜna podzielić na:
1. pompy wyporowe,
2. pompy wirowe.
Działanie pomp wyporowych polega na zasysaniu i wypieraniu dawek cieczy
z przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej w wyniku zmian objętości tych przestrzeni,
powodowanych ruchem elementu roboczego.
Rys. 5. Schemat budowy i działania pompy tłokowej ssącej: 1 – cylinder, 2 – tłok, 3 – zawór ssący, 4 – zawór
tłoczący, 5 – przewód ssawny [2]
Pompy tłokowe. Pompy tłokowe mogą być napędzane ręcznie lub silnikiem
elektrycznym.
Budowę i zasadę działania najprostszej pompy tłokowej ssącej (pompy studziennej),
napędzanej ręcznie, przedstawiono na rysunku powyŜej.
W czasie ruchu tłoka w górę woda jest zasysana przez otwarty zawór ssący do cylindra.
Przy ruchu tłoka w dół woda przechodzi przez znajdujący się w tłoku zawór tłoczący
i wydostaje się nad tłok. Przy kolejnym ruchu tłoka do góry woda znajdująca się nad tłokiem
unosi się i wypływa przez rurę wylotową.
Zasada działania pomp tłokowych ssąco-tłoczących, jednostronnego i dwustronnego
działania, przedstawiona jest na rysunku poniŜej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Rys. 6. Schemat budowy i działania pompy tłokowej ssąco-tłoczącej: a) jednostronnego działania,
b) dwustronnego działania; 1 – cylinder, 2 – tłok, 3 -zawory ssące, 4 – zawory tłoczące, 5 – rurociąg [2]
W pompie tłokowej dwustronnego działania podczas ruchu tłoka w prawo woda jest
zasysana przez zawór ssący znajdujący się po lewej stronie cylindra; jednocześnie woda
z prawej części cylindra tłoczona jest przez zawór tłoczący do rurociągu. Przy ruchu tłoka
w lewo woda jest zasysana przez zawór ssący po prawej stronie cylindra. W tym samym
czasie przez zawór tłoczący, znajdujący się po lewej stronie tłoka, woda przepływa do
rurociągu.
Pompy nurnikowe. Pompy nurnikowe pod względem zasady działania są podobne do
pomp tłokowych ssąco-tłoczących. Wypieranie cieczy z przestrzeni roboczej kadłuba
następuje wskutek ruchu tłoka zbudowanego w kształcie walca, zwanego nurnikiem.
Pompy przeponowe. Działanie pompy przeponowej jest podobne do działania pompy
tłokowej ssącej. Zamiast tłoka w pompach przeponowych zastosowano przeponę (membranę)
dzielącą przestrzeń kadłuba pompy na dwie komory – ssawną i tłoczną. Pompy przeponowe
mogą być jednostronnego i dwustronnego działania.
Pompy skrzydełkowe
W pompie skrzydełkowej rolę tłoka spełniają skrzydełka osadzone na wale i umieszczone
wewnątrz cylindrycznego korpusu pompy. W skrzydełkach znajdują się otwory z zaworami
tłoczącymi. W dolnej części korpusu pompy umieszczona jest nieruchoma przegroda
z zaworami ssącymi. W czasie zwrotnego obrotu skrzydełek ciecz jest zasysana do przestrzeni
pod jednym skrzydełkiem i równocześnie wytłaczana spod drugiego. Działanie pompy
skrzydełkowej jest podobne do działania pompy tłokowej ssąco-tłoczącej dwustronnego
działania.
Pompy rotacyjne
Do najczęściej stosowanych pomp rotacyjnych zalicza się pompy łopatkowe i pompy
zębate.
W pompach rotacyjnych zasysanie i tłoczenie cieczy odbywa się w wyniku obrotowego
ruchu elementu roboczego.
W pompach łopatkowych przenoszenie cieczy wykonywane jest przez łopatki swobodnie
przemieszczające się w promieniowo rozmieszczonych rowkach wirnika umieszczonego
mimośrodowo w korpusie pompy. W czasie ruchu obrotowego wirnika łopatki oddzielają
dawki cieczy i przenoszą je z przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej korpusu pompy.
Podczas ruchu łopatki są dociskane siłą odśrodkową do wewnętrznej powierzchni korpusu, co
zapewnia dobrą szczelność pompy. Mimośrodowe umieszczenie bębna wirnika w korpusie
pompy powoduje, Ŝe podczas obrotu wirnika przestrzeń między łopatkami nad króćcem
ssawnym powiększa się, co powoduje zasysanie cieczy. Oddzielone łopatkami dawki cieczy
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
przenoszone są przy dalszym obrocie wirnika do części korpusu, w której następuje
zmniejszanie się objętości przestrzeni między łopatkami, co powoduje przetłaczanie cieczy.
W pompach zębatych ruch obrotowy wykonują dwa koła zębate, które w miejscu
zazębienia się oddzielają przestrzeń ssawną od tłocznej. Konieczne jest szczelne dopasowanie
kół zębatych do korpusu pompy i smarowanie elementów obrotowych pompy.
Pompy zębate są bardzo proste w budowie, a zarazem niezawodne w działaniu. Stosuje
się je jako pompy olejowe w silnikach spalinowych i w napędach hydraulicznych.
Pompy wirowe
Przedstawicielami pomp wirowych są pompy odśrodkowe. Są one proste w budowie,
łatwe w obsłudze i niezawodne w działaniu. Nadają się do pompowania zarówno cieczy
czystych, jak i gęstych – zawierających duŜo części stałych. Pompy odśrodkowe przy
nieduŜych gabarytach charakteryzują się duŜą wydajnością, ale niewielkim ciśnieniem
tłoczenia w porównaniu z pompami tłokowymi.
Zespołem roboczym pompy odśrodkowej jest wirnik z łopatkami obracającymi się
w obudowie o przekroju spirali.
Rura ssawna jest doprowadzona do środka obudowy, a rura tłoczna – do kołnierza
obudowy. Obracający się wirnik zalanej pompy powoduje wprawienie cieczy w ruch wirowy,
przy którym na cząstki cieczy działa siła odśrodkowa. W wyniku tego cząstki cieczy są
odrzucane na zewnątrz wirnika, gdzie zwiększa się ciśnienie i ciecz odpływa do przewodu
tłoczenia. W miejscu odrzuconych cząstek cieczy powstaje podciśnienie powodujące
zasysanie następnych cząstek cieczy. Proces ten jest ciągły.
Przed uruchomieniem konieczne jest zalanie pompy odśrodkowej cieczą.
W praktyce stosowane są następujące rodzaje pomp odśrodkowych:
1. pompa jednostopniowa – niskociśnieniowa, która ma jeden wirnik podający ciecz
bezpośrednio do rury tłocznej,
2. pompa wielostopniowa – wysokociśnieniowa, w której znajduje się kilka wirników
połączonych szeregowo, zwiększających stopniowo ciśnienie cieczy.
Przykładem pompy jednostopniowej stosowanej w rolnictwie jest wodna pompa
pływakowa. Obudowa tej pompy jest przymocowana do dna zbiornika-pływaka. W obudowie
umieszczony jest jednofazowy silnik elektryczny. Na wystającym z pływaka wale osadzony
jest wirnik pompy. Pompa stale zalana wodą, po uruchomieniu tłoczy giętkim przewodem
wodę na zewnątrz studni.
Do przepompowywania ścieków i innych cieczy z ciałami stałymi stosuje się pompy
z wirnikiem o małej liczbie łopatek (o opływowych kształtach) i o szerokich kanałach
międzyłopatkowych, dzięki czemu pompa nie zatyka się ciałami stałymi znajdującymi się
w cieczy. Konstrukcja pompy zapewnia łatwy dostęp do wlotu i wylotu wirnika oraz kanałów
międzyłopatkowych.
Do tłoczenia cieczy na duŜe wysokości stosuje się pompy wielowirnikowe, czyli
wielostopniowe.
Są
one
powszechnie
stosowane
w instalacjach
wodociągowych
hydroforowych. Wydajność pompy wirowej zaleŜy od jej wielkości oraz prędkości obrotowej
wirnika.
Silniki spalinowe
Silnikami nazywamy maszyny, które słuŜą do przekształcania określonego rodzaju
energii (wodnej, cieplnej, elektrycznej, wiatru, spręŜonego powietrza, itd.) w pracę
mechaniczną. Silniki, które przekształcają energię cieplną w pracę mechaniczną nazywamy
silnikami cieplnymi. Silnikiem cieplnym jest np. spalinowy silnik tłokowy stosowany
w ciągnikach rolniczych. W silnikach tych energia cieplna spręŜonych w cylindrze gazów
nadaje tłokowi ruch postępowo-zwrotny, który przez odpowiedni układ jest zamieniany na
ruch obrotowy wału korbowego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Podstawowe pojęcia i określenia
Zasada działania wszystkich tłokowych silników spalinowych jest podobna i polega na
spalaniu
rozpylonego
paliwa,
starannie
wymieszanego
w odpowiednim
stosunku
z powietrzem. Powstałe podczas spalania paliwa gazy mają wysoką temperaturę i wysokie
ciśnienie. Ciśnienie to, działając na tłok, powoduje jego przesuwanie się w cylindrze. Ruch
tłoka przenosi się na korbowód, a z niego na wał korbowy, powodując jego obracanie się.
W ten sposób ciepło spalania ulega zamianie na energię mechaniczną, która przejawia się
w silniku w postaci energii ruchu obrotowego wału korbowego.
Podczas pracy silnika tłok wykonuje ruch postępowo-zwrotny, oddalając się lub
przybliŜając do osi wału korbowego. Zajmuje on przy tym kolejno te same skrajne połoŜenia
(najdalsze i najbliŜsze w stosunku do osi wału korbowego), w których prędkość tłoka jest
równa zeru i w których tłok zmienia kierunek ruchu. Te skrajne połoŜenia tłoka nazywać
będziemy: zewnętrznym zwrotnym połoŜeniem (ZZP), gdy tłok jest najbardziej oddalony od
osi wału korbowego, i wewnętrznym zwrotnym połoŜeniem (WZP), gdy tłok znajduje się
najbliŜej wału korbowego. Odległość między obu skrajnymi połoŜeniami nazywać będziemy
skokiem i oznaczać literą S, a ruch między nimi wykonany – suwem.
Następujące po sobie i okresowo powtarzające się procesy zachodzące w cylindrze
silnika w związku ze zmianą energii cieplnej na energię mechaniczną nazywać będziemy
obiegiem lub cyklem pracy silnika. Suw tłoka będzie więc określoną częścią tego obiegu.
Objętość cylindra zawartą między skrajnymi połoŜeniami denka tłoka nazywamy
objętością skokową cylindra. Objętość tę oznaczać będziemy przez V; i mierzyć w cm
3
.
Obliczamy ją mnoŜąc pole przekroju cylindra przez wartość skoku.
Sumę objętości wszystkich cylindrów silnika nazywać będziemy objętością skokową
silnika.
Przestrzeń cylindra znajdującą się nad tłokiem, gdy ten przyjmuje zewnętrzne zwrotne
połoŜenie, nazywać będziemy komorą spalania. Przestrzeń cylindra znajdującą się nad
tłokiem, gdy ten przyjmuje wewnętrzne zwrotne połoŜenie, nazywać będziemy objętością
całkowitą cylindra. Stosunek objętości całkowitej cylindra do objętości komory spręŜania
nazywać będziemy stopniem spręŜania.
Stopień spręŜania określa więc, ile razy zmniejszyła się objętość gazów zawartych
w cylindrze podczas przesunięcia tłoka z WZP do ZZP, czyli podczas jednego suwu.
Podział tłokowych silników spalinowych
Za kryterium podziału silników spalinowych tłokowych przyjmuje się: cykl pracy,
chłodzenie, sposób zapalania paliwa, itp. ZaleŜnie od cyklu pracy rozróŜniamy silniki:
czterosuwowe, których cykl pracy jednego cylindra silnika zamyka się w czasie dwóch
obrotów wału korbowego, czyli w okresie czterech suwów i dwusuwowe, których cykl pracy
jednego cylindra silnika przypada na jeden obrót wału korbowego, czyli zamyka się V czasie
dwóch suwów. ZaleŜnie od sposobu chłodzenia rozróŜniamy silniki chłodzone cieczą lub
powietrzem.
NajwaŜniejszy jest jednak podział silników ze względu na sposób zapalania paliwa
i z tego względu będziemy wyróŜniali silniki z zapłonem iskrowym, w których paliwo
zawarte w mieszance paliwowo-powietrznej zapala się od iskry elektrycznej wytworzonej
między elektrodami świecy zapłonowej, oraz silniki z zapłonem samoczynnym, w których
zapłon paliwa następuje samoczynnie pod wpływem temperatury powietrza rozgrzanego
wskutek duŜego spręŜenia. Sposób zapalania paliwa ma istotny wpływ na charakterystykę
i konstrukcję silnika.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Budowa tłokowego silnika spalinowego
Silnik składa się z mechanizmów i układów, których działanie jest wzajemnie
uwarunkowane. W kaŜdym silniku tłokowym moŜna rozróŜnić kadłub, mechanizm korbowo-
tłokowy oraz układy, których zadaniem jest dostarczanie paliwa w odpowiedniej ilości
i w odpowiednim czasie, powodowanie jego zapłonu, usuwanie spalin oraz chłodzenie
i smarowanie części ruchomych silnika.
Kadłub silnika stanowi zasadniczą część obudowy silnika, której zadaniem jest
połączenie wszystkich jego zespołów w jedną zwartą całość. Do obudowy naleŜą: blok
cylindrowy, miska olejowa, głowica, tuleja cylindrowa oraz pokrywy.
W bloku cylindrowym są umieszczone albo do niego przymocowane wszystkie pozostałe
części. Wewnątrz bloku znajduje się tuleja cylindrowa. Wnętrze jej stanowi przestrzeń,
w której zachodzi proces spalania paliwa i zamiana energii cieplnej na mechaniczną,
przejawiającą się w postaci energii postępowo-zwrotnego ruchu tłoka. Od góry „blok
cylindrowy zamknięty jest głowicą, a od dołu miską olejową. Dolna część kadłuba wraz
z miską olejową stanowi skrzynię korbową.
Mechanizm korbowy. Zadaniem tego mechanizmu jest zamiana postępowo-zwrotnego
ruchu tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. W jego skład wchodzą: tłok, sworzeń
tłokowy, korbowód, wał korbowy, pierścienie tłokowe, panewki i koło zamachowe.
Układ rozrządu. Rozrządem nazywamy mechanizm sterujący wlotem mieszanki
paliwowo-powietrznej lub powietrza do cylindra i wylotem spalin. W skład tego układu
wchodzą: wałek rozrządu, na którym umieszczone są krzywki, dźwignie zaworowe oraz
zawory ssący i wydechowy. Większość silników ma ponadto popychacze i laski popychaczy.
Krzywki obracającego się wałka rozrządu działają na dźwignie wprawiając je w ruch
wahadłowy. Ruch ten przenosi się na zawory i powoduje ich otwieranie. Zamykanie,
następuje wskutek działania spręŜyn osadzonych na zaworach. Ruch zaworów umoŜliwia
napełnianie w odpowiednim momencie cylindra mieszanką paliwowo-powietrzną albo
powietrzem oraz jego opróŜnianie ze spalin.
Układ zapłonowy stosowany jest wyłącznie w silnikach z zapłonem iskrowym. Jego
zadaniem jest wytworzenie w odpowiedniej chwili iskry elektrycznej słuŜącej do zapalenia
w cylindrze paliwa zawartego w mieszance. Układ zapłonowy składa się z urządzeń
wytwarzających prąd niskiego napięcia (akumulator, prądnica), urządzeń przetwarzających go
na prąd o wysokim napięciu (cewka indukcyjna i przerywacz) oraz urządzeń
doprowadzających prąd wysokiego napięcia (rozdzielacz) do świecy zapłonowej znajdującej
się w głowicy.
Układ zasilania. W silnikach z zapłonem iskrowym zadaniem tego układu jest
przygotowanie mieszanki paliwa z powietrzem, doprowadzenie jej do cylindrów i usunięcie
spalin, a w silnikach z zapłonem samoczynnym – dokładne odmierzenie określonej dawki
paliwa, wprowadzenie jej w odpowiedniej chwili do cylindra i rozpylenie.
Układ chłodzenia. Części stykające się bezpośrednio z gorącymi gazami (cylindry,
głowica, tłoki i zawory) podczas pracy silnika bardzo się nagrzewają i dlatego muszą być
chłodzone. Chłodzić moŜna je cieczą lub powietrzem.
Układ smarowania. Zadaniem tego układu jest dostarczanie ruchomym częściom silnika
odpowiedniej ilości smaru, w celu zmniejszenia tarcia. Do układu tego naleŜą: zbiornik smaru
(miska olejowa), pompa olejowa, filtr i kanały doprowadzające olej do miejsca przeznaczenia.
Czterosuwowy silnik spalinowy z zapłonem iskrowym. Cykl pracy czterosuwowego
silnika z zapłonem iskrowym zamyka się w czasie czterech kolejno po sobie następujących
suwów tłoka. W zaleŜności od zjawisk zachodzących w cylindrze poszczególne suwy tłoka
nazywać będziemy suwami: ssania, spręŜania, pracy i wydechu.
W silniku czterosuwowym kaŜdemu suwowi odpowiada jedna faza cyklu pracy silnika,
natomiast w silniku dwusuwowym kaŜdemu z suwów odpowiada więcej niŜ jedna faza cyklu.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
Fazy cyklu pracy silnika: ssanie, spręŜanie, praca i wydech zachodzą podczas trwania dwu
suwów tłoka: suwu pierwszego i suwu drugiego.
Czterosuwowy silnik spalinowy z zapłonem samoczynnym. Silnik z zapłonem
samoczynnym zasysa czyste powietrze, natomiast paliwo dostarczane jest przez pompę
wtryskową (za pośrednictwem wtryskiwaczy) pod bardzo wysokim ciśnieniem w chwili
poprzedzającej zewnętrzne zwrotne połoŜenie tłoka. Stopień spręŜania jest znacznie wyŜszy
w silnikach z zapłonem samoczynnym niŜ w silnikach z zapłonem iskrowym. Wskutek
wysokiego spręŜenia powietrze nagrzewa się do temperatury (500–800°C), w której
dostarczone przez wtryskiwacz paliwo ulega zapłonowi.
Tak jak w przypadku silnika z zapłonem iskrowym, kolejne suwy będziemy nazywać
suwami: ssania, spręŜania, pracy i wydechu.
Porównując cykl pracy silnika czterosuwowego z zapłonem samoczynnym z cyklem
silnika czterosuwowego z zapłonem iskrowym, moŜemy zauwaŜyć następujące róŜnice:
1. obieg silnika z zapłonem samoczynnym składa się z pięciu faz: ssanie, spręŜanie, wtrysk
paliwa, praca i wydech, a silnika z zapłonem iskrowym z czterech: ssanie, spręŜanie,
praca i wydech,
2. w silniku z zapłonem samoczynnym zapłon paliwa następuje samorzutnie, natomiast
w silniku z zapłonem iskrowym – od iskry elektrycznej wytworzonej między elektrodami
ś
wiecy zapłonowej,
3. stopień spręŜania w silnikach z zapłonem samoczynnym jest znacznie wyŜszy niŜ
w silnikach z zapłonem iskrowym, co umoŜliwia osiągnięcie takiej temperatury
mieszanki paliwowo-powietrznej, w której występuje samozapłon paliwa,
4. tworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku z zapłonem samoczynnym odbywa
się w cylindrze, a w silnikach z zapłonem iskrowym poza nim.
Niekonwencjonalne źródła energii
W ostatnich latach na świecie obserwuje się ogromne zainteresowanie wykorzystaniem
ź
ródeł energii odnawialnych, takich jak: słońce, wiatr, przypływy i odpływy mórz i oceanów,
spadek wody, a takŜe energii zawartej w biomasie, czyli substancji powstającej z organizmów
Ŝ
ywych roślin i zwierząt.
Przy obecnym poziomie zapotrzebowania na energię zasoby paliw kopalnych (ropy
naftowej, gazu, węgla) wyczerpują się w ogromnym tempie. Oblicza się, Ŝe ropy naftowej
moŜe starczyć na 40 lat, gazu na 50 lat, a węgla na 200 lat. Jednocześnie coraz większe jest
zanieczyszczenie środowiska produktami spalania kopalin. Obserwuje się ocieplenie klimatu
i kwaśne deszcze, które są niekorzystne dla prawidłowego funkcjonowania Ŝycia na ziemi.
Dlatego teŜ poszukiwania naukowców i praktyków zwracają się w kierunku wykorzystania
niewyczerpalnych i czystych ekologicznie źródeł energii. Opracowanie urządzeń do
pozyskiwania i wykorzystywania energii ze źródeł odnawialnych stało się jedną
z waŜniejszych potrzeb współczesnego świata.
Kolektory słoneczne
Energia słoneczna stanowi powszechnie dostępne źródło energii. Od wieków energia
słoneczna wykorzystywana była do ogrzewania wody, odparowywania soli morskiej, suszenia
produktów spoŜywczych dla ludzi i zwierząt. W ostatnich latach opracowuje się róŜnego
rodzaju urządzenia przetwarzające energię słoneczną na energią cieplną i energią elektryczną.
Jednym z głównych odbiorców tej energii będzie rolnictwo, a zwłaszcza ogrodnictwo.
Energia słoneczna moŜe być wykorzystywana do ogrzewania powietrza w pomieszczeniach,
do podgrzewania wody do celów sanitarnych oraz podlewania roślin, do ogrzewania szklarni
i tuneli foliowych, a takŜe w chłodnictwie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Do przetwarzania energii promieniowania słonecznego w energię cieplną słuŜą specjalne
urządzenia nazywane kolektorami słonecznymi.
Kolektory słoneczne płaskie znalazły szerokie zastosowanie w produkcji rolniczej
i ogrodniczej. Działanie kolektora płaskiego polega na pochłanianiu promieniowania
słonecznego (absorpcji) przez ciała o barwie zbliŜonej do czarnej i przekształcaniu go na
energię cieplną.
Podstawowym elementem kolektora płaskiego jest absorber, czyli płyta pochłaniająca,
umieszczona na warstwie izolacyjnej zapobiegającej stratom ciepła.
Promieniowanie słoneczne działające na płytę jest częściowo odbijane, przepuszczane
i pochłaniane. Energia cieplna pochłonięta przez absorber w większości gromadzi się nad jego
powierzchnią, skąd oddawana jest do najbliŜszego otoczenia przez konwekcję. Zjawisko
konwekcji następuje w wyniku przemieszczania się cieczy lub gazów wskutek róŜnicy
ciśnień.
Uzyskanie wyŜszych temperatur przez absorber jest moŜliwe przez tworzenie tzw.
powłok selektywnych absorberów z materiałów o duŜym współczynniku pochłaniania, takich
jak czarne tlenki niklu, chromu, miedzi lub farba kryjąca z dodatkiem sadzy. Innym sposobem
zwiększenia skuteczności absorbera jest umieszczanie nad jego powierzchnią jednej lub kilku
przezroczystych płyt, najczęściej szklanych. UmoŜliwia to wykorzystanie tzw. efektu
szklarniowego, dzięki któremu absorbowane jest długofalowe promieniowanie emitowane
przez materiał absorbera i zmniejszone są konwekcyjne straty ciepła do otoczenia.
Stosuje się takŜe zwierciadła płaskie i paraboliczne, dzięki którym zwiększa się
koncentracja promieniowania słonecznego na powierzchni kolektora słonecznego i uzyskuje
wyŜsze temperatury absorbera.
Typowy kolektor słoneczny jest wykonany w postaci płyty pochłaniającej (absorbera)
umieszczonej w skrzyniowej obudowie, ułoŜonej na warstwie izolacji i przesłoniętej
przezroczystą przesłoną ze szkła lub folii polietylenowej.
W praktyce spotyka się róŜne rozwiązania kolektorów dostosowane do moŜliwości
materiałowych i zaprojektowanego rozwiązania instalacji.
Kolektory słoneczne powinny być wystawione na południe, południowy-zachód lub
południowy-wschód i ustawione pod kątem, przy którym najdłuŜej bezpośrednie promienie
słoneczne będą padać prostopadle na powierzchnię kolektora. Powierzchnia kolektora nie
powinna być zacieniona o Ŝadnej porze dnia. Kolektory mogą być ustawiane na ziemi lub na
płaskich dachach, mogą być umieszczane na dachach spadzistych lub przy ścianach budynku.
Umieszczenie kolektora na dachu budynku zastępuje niekiedy pokrycie dachowe. Naturalny
dach pełni wówczas rolę absorbera, a kanał powietrzny kolektora powstaje na przykład przez
przymocowanie do krokwi podbitki z płyty pilśniowej, pełniącej rolę obudowy i izolacji
termicznej. Pozwala to na zmniejszenie strat ciepła przez dach i strat ciepła w instalacji.
Energia biomasy
Wytwarzanie biogazu jest rozpowszechnione w wielu krajach, gdyŜ jest to inwestycja
bardzo prosta, a poniesione koszty mogą się szybko zwrócić. Dodatkową korzyścią jest
utylizacja gnojowicy i uzyskanie bardzo dobrego nawozu.
W wyniku beztlenowej fermentacji gnojowicy w dobrze ocieplonej komorze
fermentacyjnej (w temperaturze co najmniej 35°C) otrzymuje się gaz palny – metan.
Fermentacja metanowa powoduje zniszczenie czynników chorobotwórczych w gnojowicy,
zniszczenie nasion chwastów i zlikwidowanie przykrego zapachu.
Uzyskany w wyniku fermentacji gaz moŜe słuŜyć do ogrzewania pomieszczeń
w budynkach mieszkalnych, ogrzewania szklarni i tuneli foliowych oraz do ogrzewania wody
na potrzeby ludzi i zwierząt.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Odpady organiczne, takie jak gnojowica, obornik, gnojówka, nie wykorzystane części
roślin, ścieki z zakładów przetwórstwa rolnego oraz ścieki komunalne moŜna poddawać
procesowi fermentacji metanowej, w wyniku której zmniejsza się w znacznym stopniu
ładunek zanieczyszczeń tych odpadów i zostaje wytworzony biogaz.
Fermentacja metanowa jest procesem biochemicznym zachodzącym w warunkach
beztlenowych, w wyniku której otrzymuje się głównie metan (CH
4
) i dwutlenek węgla (CO
2
).
Fermentacja metanowa przebiega w zamkniętych zbiornikach, nazywanych komorami
fermentacyjnymi. Ściany komór fermentacyjnych są zaopatrzone w warstwę izolacji. Stosuje
się róŜne typy komór fermentacyjnych o róŜnej pojemności w zaleŜności od obsady zwierząt
w gospodarstwie. W celu zapewnienia odpowiedniej temperatury w komorze fermentacyjnej
potrzebna jest instalacja grzewcza. Konieczne jest takŜe stosowanie mieszadeł, które
zapewniają utrzymanie jednakowej temperatury w komorze fermentacyjnej oraz zapobiegają
rozwarstwianiu się gnojowicy – tworzeniu się osadu i koŜucha na powierzchni gnojowicy.
Wykorzystanie surowców roślinnych na cele energetyczne
W związku z deficytem i wysokimi kosztami paliw płynnych prowadzone są prace nad
wykorzystaniem surowców roślinnych do wytwarzania tzw. biopaliw. W rolnictwie
zapotrzebowanie na paliwa płynne będzie coraz większe. Część paliwa moŜe być uzyskiwana
ze źródeł odnawialnych, jakimi są surowce roślinne.
Biopaliwa charakteryzują się mniejszą emisją do atmosfery szkodliwych substancji
w spalinach i mniejszym zadymieniem w czasie spalania w porównaniu z paliwami
pochodzenia mineralnego.
Ma to znaczenie na terenach szczególnie chronionych przed zanieczyszczeniem
i degradacją środowiska. Paliwa te nazywa się takŜe ekologicznymi paliwami silnikowymi.
Produkcja surowców roślinnych na terenach zagroŜonych ekologicznie, na których nie
powinno się uprawiać roślin do spoŜycia moŜe być źródłem odnawialnej co roku rezerwy
paliw.
Prace nad wykorzystaniem surowców roślinnych na ekologiczne paliwa silnikowe
prowadzone są w dwóch kierunkach:
1. stosowania bezwodnego alkoholu etylowego (etanolu) jako składnika do mieszanek
z benzyną,
2. przerobu rzepaku na estry oleju rzepakowego do napędu silników wysokopręŜnych.
Alkohol etylowy (etanol) moŜe być produkowany z ziemniaków, Ŝyta, melasy
w gorzelniach rolniczych i przemysłowych. Stosowanie alkoholu etylowego jako dodatku do
paliwa pozwoliłoby na zagospodarowanie nadwyŜek produktów roślinnych w rolnictwie. Do
benzyny moŜna dodawać 5% bezwodnego alkoholu etylowego – bez ujemnych skutków dla
pracy silnika, tzn. bez zwiększenia korozji w silniku i bez uszkadzania uszczelnień.
Dodatek alkoholu etylowego do benzyny zmniejsza o połową zawartość szkodliwych dla
ś
rodowiska naturalnego związków ołowiu. Zmniejszona zostaje takŜe zawartość w spalinach
metali cięŜkich, węglowodorów i tlenków azotu.
Przy produkcji benzyny bezołowiowej etanol moŜe być stosowany jako komponent
etyliny 94. W przyszłości przewiduje się zastosowanie etanolu równieŜ jako komponentu
olejów napędowych i do produkcji paliw rolniczych.
Przetworzony olej rzepakowy moŜe być stosowany jako paliwo w postaci czystego
rafinowanego oleju rzepakowego do napędu specjalnie skonstruowanych silników
wysokopręŜnych lub jako dodatek do oleju napędowego. W Polsce prowadzi się badania nad
estrem metylowym i jego mieszaniną z olejem napędowym.
W przyszłości przewiduje się takŜe przetwarzanie oleju rzepakowego na oleje smarowe.
W naszym kraju istnieją moŜliwości do rozwoju produkcji rzepaku przeznaczonego na
biopaliwo. Mogą być w tym celu równieŜ uŜytkowane grunty, które ze względów
ekologicznych powinny być wyłączone z produkcji roślinnej na potrzeby konsumpcyjne.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Produkcja biopaliwa z rzepaku wymaga wybudowania sieci agrorafinerii. Agrorafinerie
mają być budowane na terenach wiejskich. Przewidziane są do obsługi gospodarstw
produkujących rzepak z przeznaczeniem na przetworzenie go na biopaliwo dla własnego
gospodarstwa i na paszę.
Do celów grzewczych stosuje się energię ze spalania biomasy, którą mogą stanowić:
materiały drzewne z szybko rosnących drzew, np.: wierzba energetyczna i z odpadów
uzyskiwanych po prześwietlaniu drzew, słoma oraz inne odpady roślinne.
Elektrownie wiatrowe
MoŜliwości rozwoju energetyki wiatrowej. Energię wiatru wykorzystywano od dawna
w wiatrakach dostarczających energii do przemiału zbóŜ. W ostatnich latach obserwuje się
rozwój energetyki wiatrowej, wynikający z dąŜenia do wykorzystania źródeł energii odna-
wialnej i działań na rzecz ekologii.
Energia wiatru w Polsce moŜe być wykorzystywana przede wszystkim w rolnictwie po
przetworzeniu jej na energię mechaniczną lub energię elektryczną. Energię mechaniczną
wykorzystuje się do napędu pomp słuŜących do przepompowywania wody, do nawadniania
i odwadniania oraz do napędu urządzeń napowietrzających w rybnych stawach hodowlanych.
Energią elektryczną uzyskiwaną za pomocą elektrowni wiatrowych wykorzystuje się głównie
do ogrzewania i oświetlenia.
Na jednej trzeciej obszaru Polski istnieją warunki do zainstalowania i opłacalnej
eksploatacji elektrowni wiatrowych. Elektrownie wiatrowe przewidziane do budowania
w Polsce będą mogły pracować przy prędkości wiatru w przedziale 4–16 m/s na wysokości
20 m ponad terenem. Powierzchnię, na jakiej mogą być zainstalowane elektrownie wiatrowe,
szacuje się na około 3000 km². Budując farmy wiatrowe na tym obszarze przy załoŜeniu, Ŝe
czas wykorzystania mocy zainstalowanej będzie wynosić 1500 godzin rocznie, szacunkowo
określa się docelową roczną produkcję energii elektrycznej na poziomie 10 000 GWh.
Opracowano przy wykorzystaniu doświadczeń przodujących firm zagranicznych (duńskich
i holenderskich) – prototypy i rozpoczęto serie produkcyjne kilku elektrowni wiatrowych
i urządzeń współpracujących. Energia elektryczna wytwarzana przez te elektrownie
w większości jest wykorzystywana do ogrzewania. Energią tą są zasilane grzałki
w zbiornikach wodnych, piece akumulacyjne, warniki akumulacyjne i inne grzejniki
elektryczne do ogrzewania pomieszczeń. WyposaŜenie elektrowni wiatrowej w sterownik
częstotliwości, przetwornicę tyrystorową lub tyrystorowy regulator obciąŜenia umoŜliwia
równieŜ zasilanie silników elektrycznych.
Elektrownie wodne
Energia spadku wody była wykorzystywana w małych elektrownia wodnych jeszcze
przed II wojną światową. Istniało ok. 8 tys. małych elektrowni wodnych o mocy kilkuset
kilowatów, stanowiących tzw. małą energetykę na potrzeby wsi. W latach powojennych
budowano przewaŜnie duŜe elektrownie wodne. Małe elektrownie wodne stanowią tanie
ź
ródło energii. Spiętrzona woda spada na turbinę wodną, która obracając uruchamia prądnicę
wytwarzającą prąd elektryczny.
Turbinami wodnymi nazywamy silniki wodne wirnikowe przetwarzające energię ruchu
(kinetyczną), a częściowo równieŜ energię ciśnienia wody na energię mechaniczną.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Do jakiego rodzaju pomp naleŜy pompa tłokowa?
2. Na co wpływa ilość obrotów wirnika pompy wirowej?
3. Czy w elektrowni wodnej wykorzystywana jest energia spadku cieczy?
4. Czy zawory są elementami silnika spalinowego?
5. Czy przekładnia zębata naleŜy do przekładni cięgnowych?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na przykładzie modelu silnika spalinowego wykonaj i opisz jeden cykl roboczy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy,
4) przeprowadzić ćwiczenie poprzez rozpoznanie elementów,
5) wykonać szkic i schemat połączenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze,
−
zdjęcia,
−
model przedstawiający silnik spalinowy,
−
poradnik dla ucznia,
−
przybory do rysowania i pisania.
Ćwiczenie 2
Porównaj pracę pomp tłokowych i wirowych na wybranych przykładach
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze i zdjęcia,
−
poradnik dla ucznia,
−
ś
rodki ochrony,
−
modele pomp.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) klasyfikować pompy wyporowe?
2) określać parametry pompy wirowej i ich wpływ na wydajność?
3) określać czy w silniku hydraulicznym wykorzystywana jest energia
ciśnienia cieczy?
4) rozróŜniać elementy silnika spalinowego?
5) określić czy przekładnia zębata naleŜy do przekładni cięgnowych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
4.3. Mechanizacja podstawowych upraw polowych
4.3.1. Materiał nauczania
Mechanizacja siewu i sadzenia
Stosowane są róŜne sposoby siewu maszynowego nasion do gleby, a mianowicie:
1. siew rzutowy, który jednakŜe nie zapewnia roślinom odpowiednich warunków rozwoju,
głównie ze względu na nierównomierne rozmieszczenie nasion na polu,
2. siew rzędowy, polegający na równomiernym rozmieszczeniu nasion w rzędach; ten sposób
siewu nasion zbóŜ i roślin jest najczęściej stosowany; moŜe to być siew wąskorzędowy,
normalnorzędowy lub szerokorzędowy, w zaleŜności od szerokości międzyrzędzi;
szerokość międzyrzędzi przy normalnorzędowym siewie zbóŜ wynosi 10–20 cm, przy
ś
redniorzędowym siewie, np. buraków – 40–45 cm, przy szerokorzędowym siewie,
np.: kukurydzy – 50–70 cm,
3. siew punktowy, sprowadzający się do precyzyjnego rozmieszczenia pojedynczych nasion
w glebie wzdłuŜ rzędów; wysiewa się w ten sposób buraki i kukurydzę.
Siew rzędowy umoŜliwia przeprowadzenie uprawy międzyrzędowej, co pozwala
poprawić warunki wzrostu i rozwoju uprawianych roślin i ułatwia maszynowy zbiór plonów.
Stosowany jest równieŜ siew pasmowo-ścieŜkowy, polegający na wysiewie w pasmach
z pozostawieniem nie obsianych pasów do przejazdu maszyn do nawoŜenia pogłównego,
pielęgnowania oraz ochrony roślin.
Nowoczesne technologie uprawy przewidują zostawianie w czasie siewu nie obsianych
pasów, tzw. ścieŜek przejazdowych (technologicznych), dostosowanych do szerokości kół
ciągnika i szerokości roboczej maszyn uŜywanych przy wykonywaniu kolejnych zabiegów
agrotechnicznych (rozsiewaczy do nawoŜenia pogłównego, opryskiwaczy, itp.). Przy
zastosowaniu maszyn o duŜej szerokości liczba ścieŜek przejazdowych jest oczywiście
mniejsza.
Pozostawienie ścieŜek przejazdowych umoŜliwia pracę maszyn na polu w kaŜdym
okresie wegetacji, bez powodowania mechanicznych uszkodzeń roślin. Przemieszczanie się
maszyn po ścieŜkach przejazdowych umoŜliwia precyzyjne wykonywanie nawoŜenia
pogłównego lub opryskiwania i pozwala uniknąć nakładania się dawek rozsiewanych
preparatów lub powstawania mijaków. Pozostawienie ścieŜek przejazdowych wpływa na
zmniejszenie ugniatania gleby przez koła agregatów przejeŜdŜających po polu. Mimo
wyłączenia części powierzchni spod uprawy w wyniku stosowania ścieŜek przejazdowych,
plonowanie roślin na powierzchni nieugniatanej jest znacznie większe. W celu zmniejszenia
„strat powierzchni” naleŜy dąŜyć do stosowania ciągników wyposaŜonych w koła z wąskimi
oponami. Szerokość ścieŜki przejazdowej powinna być ok. 10 cm większa od szerokości koła
ciągnika.
Na świecie obserwuje się równieŜ tendencje do przeprowadzania bezpośredniego siewu
nasion w ściernisko. Stosowane są do tego wieloczynnościowe agregaty uprawowo-siewne.
Agregat taki moŜe składać się na przykład z brony rotacyjnej, zawieszonego na niej siewnika
pneumatycznego, podającego nasiona bezpośrednio do gleby i urządzeń do przykrycia
wysianych nasion. Siew bezpośredni przyczynia się do zmniejszenia energochłonności
i pracochłonności zabiegów. Sprzyja takŜe ochronie gleby przed erozją.
Do siewu nasion stosowane są następujące grupy maszyn:
1. siewniki rzędowe (uniwersalne); mogą to być siewniki zawieszane, przyczepiane lub
przyczepiano-zawieszane,
2. agregaty uprawowo-siewne,
3. siewniki specjalne.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Do siewników specjalnych zalicza się:
1. siewniki punktowe, do precyzyjnego siewu nasion, zwłaszcza buraków i kukurydzy,
2. siewniki rzutowe, do wysiewu nasion traw i koniczyn,
3. siewniki ogrodnicze, do rzędowego lub gniazdowego wysiewu nasion roślin
warzywniczych oraz siewniki kombinowane do równoczesnego wysiewu nasion
i nawozów mineralnych.
Siewniki rzędowe
Siewniki rzędowe są powszechnie stosowanymi maszynami do siewu rzędowego nasion
roślin zboŜowych, strączkowych, oleistych i innych; są więc siewnikami uniwersalnymi.
KaŜdy siewnik rzędowy składa się z następujących podstawowych zespołów ramy
i układu jezdnego z urządzeniem do zaczepiania lub zawieszania oraz do kierowania
siewnikiem:
1. skrzyni nasiennej z mieszadłem,
2. zespołów wysiewających z przewodami nasiennymi, redlicami oraz urządzeniami do
regulacji ilości wysiewu,
3. układu napędowego z urządzeniem do włączania i wyłączania napędu.
Nasiona zasypywane są do skrzyni nasiennej siewnika. W skrzyni nasiennej umieszczone
jest mieszadło, które obracając się przegarnia nasiona, co zapobiega zatykaniu się kanałów
doprowadzających nasiona do zespołów wysiewających.
Kółka zespołów wysiewających dozują i wygarniają nasiona do przewodów nasiennych.
Przewodami nasiennymi nasiona doprowadzane są do wyŜłobionych redlicami bruzdek
w glebie. Redlice nie tylko Ŝłobią bruzdki w celu odpowiedniego ułoŜenia nasion w glebie,
ale równieŜ umoŜliwiają przykrycie nasion glebą w wyniku osypywania się brzegów bruzdek
za przemieszczającymi się redlicami.
Kółka wysiewające osadzone na wale wysiewnym i mieszadło skrzyni nasiennej są
napędzane od koła jezdnego siewnika, za pośrednictwem przekładni zębatych
i łańcuchowych.
Zespoły wysiewające
W siewnikach rzędowych najczęściej spotyka się dwa typy zespołów wysiewających:
1. kołeczkowe,
2. woreczkowe.
Zespoły wysiewające kołeczkowe są bardziej nowoczesne – zapewniają duŜą
równomierność wysiewu nasion, są proste i łatwe w obsłudze.
Na wspólnym poziomym wale wysiewnym zaklinowane są przesuwne kółka
wysiewające kołeczkowe, pracujące zawsze całą długością. MoŜna je zmieniać w zaleŜności
od rodzaju wysiewanych nasion. W czasie siewu obracające kółka kołeczkowe wygarniają
nasiona ze skrzyni nasiennej do przewodów nasiennych.
Regulację ilości wysiewu uzyskuje się przez zmniejszenie lub zwiększenie prędkości
obrotowej wału wysiewnego z kółkami wysiewającymi.
Pod kaŜdym kółkiem wysiewającym znajduje się denko, po którym w czasie siewu
przesuwają się nasiona. Wielkość szczeliny wysiewnej między denkami, a końcami
kołeczków moŜna regulować w zaleŜności od wielkości wysiewanych nasion za pomocą
dźwigni lub śrub regulacyjnych nastawiających połoŜenie poszczególnych denek. Przy
wysiewie nasion grubszych denko to naleŜy odchylić bardziej niŜ przy wysiewie nasion
drobnych.
MoŜna równieŜ regulować wielkość szczeliny dolotowej dla nasion za pomocą zasuwek
(zastawek
regulacyjnych).
Zasuwki
te
umoŜliwiają
takŜe
całkowite
wyłączenie
poszczególnych zespołów wysiewających w razie potrzeby wykonywania siewu nie
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
wszystkimi redlicami siewnika.
W celu zapewnienia prawidłowego wysiewu nasion róŜnej wielkości stosuje się
wymiennie róŜne rodzaje kółek wysiewających: do wysiewu nasion drobnych, średnich
i grubych. Kółka róŜnią się między sobą ukształtowaniem elementów wygarniających. Kółka
wysiewające wykonane są z wytrzymałych i lekkich tworzyw sztucznych.
Stosowane są takŜe kółka uniwersalne. Kółko uniwersalne składa się z dwóch kółek (do
nasion mniejszych i do nasion większych), które moŜna zblokować ze sobą. Napęd otrzymuje
jedynie kółko do nasion drobnych. Natomiast kółko do nasion większych moŜe obracać się
tylko za pośrednictwem kółka do nasion drobnych (po zblokowaniu). Przystosowanie
siewnika do wysiewu określonego rodzaju nasion uzyskuje się przez włączenie lub odłączenie
drugiego kółka, bez konieczności demontaŜu i wymiany kółek w zespołach wysiewających.
W niektórych siewnikach stosowany jest mechaniczno-pneumatyczny sposób wysiewu
nasion. Nasiona dozowane są ze skrzyni nasiennej kołeczkowymi zespołami wysiewającymi
do eŜektorów, a następnie – za pomocą strumienia powietrza wytwarzanego wentylatorem –
przenoszone przewodami pneumatycznymi do redlic.
Zespoły wysiewające roweczkowe (zwane teŜ wałeczkowymi lub Ŝłobkowanymi)
stosowane są w siewnikach konnych i niektórych starszych typach siewników ciągnikowych.
Główną częścią roboczą zespołu wysiewającego roweczkowego jest kółko z naciętymi
wzdłuŜnie rowkami, które wygarnia nasiona z gniazda do przewodu nasiennego. Obok
kaŜdego kółka roweczkowego umieszczone jest nieobracające się kółko gładkie zaopatrzone
w dwa występy (zastawki). Obie części kółka osadzone są w gnieździe na wspólnym wale
wysiewnym przechodzącym przez całą skrzynię nasienną. Przy obracaniu się tego wału
obraca się rowkowana część kółka wysiewającego, natomiast część gładka pozostaje
nieruchoma.
Regulację ilości wysiewanych nasion uzyskuje się przez przesuwanie za pomocą dźwigni
wału wysiewnego wraz w kółkami rowkowanymi i kółkami gładkimi w lewo lub w prawo
w gniazdach zespołów wysiewających. Na miejsce wysuwanej części kółka rowkowanego
wchodzi kółko gładkie. Im większa część kółka rowkowanego znajduje się w gnieździe, tym
więcej nasion jest wysiewanych i odwrotnie.
Gniazdo zespołu wysiewającego jest od spodu zamknięte denkiem spręŜynującym.
W niektórych siewnikach z zespołem wysiewającym roweczkowym moŜna zmieniać
kierunek obrotów wału wysiewnego. Dzięki temu uzyskuje się:
1. dolny wysiew – do wysiewu zbóŜ,
2. górny wysiew – do wysiewu nasion grubych, np.: grochu, bobiku lub bardzo drobnych,
np.: rzepaku.
Przewody nasienne
Przewody nasienne doprowadzają wysiewane nasiona do redlic. Stosuje się przewody
nasienne:
1. spiralne – w postaci spiralnie zwiniętej taśmy stalowej,
2. teleskopowe – zbudowane z rurek z tworzywa sztucznego o zwiększających się
stopniowo średnicach, wsuwających się jedna w drugą,
3. gładkie rurowe elastyczne z tworzywa sztucznego lub gumy.
Redlice
Redlice słuŜą do wprowadzenia, ułoŜenia i przykrycia nasion w glebie. Pod względem
budowy dzieli się je na:
1. radełkowe,
2. stopkowe (europejskie),
3. tarczowe.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
W Polsce najczęściej stosuje się redlice stopkowe, czyli europejskie i redlice
dwutarczowe.
Głębokość zagłębiania się redlicy stopkowej w glebie i jej docisk moŜna regulować przez
obciąŜanie redlicy za pomocą obciąŜników zakładanych z tyłu na specjalny występ.
w niektórych siewnikach regulację tę przeprowadza się centralnie za pomocą korby. Docisk
redlic moŜna takŜe regulować indywidualnie przez zmianę napięcia spręŜyn dociąŜających.
Do płytkiego siewu nasion warzyw stosowane są redlice stopkowe wyposaŜone
w regulowany płoz, który ślizgając się po powierzchni roli zapewnia niewielką głębokość
pracy redlicy.
Stosowane są równieŜ nakładki na redlice stopkowe do głębokiego siewu grochu i bobiku
oraz do siewu pasmowego.
Przy punktowym siewie buraków, w którym szczególnie waŜne jest zapewnienie
nasionom odpowiedniej wilgotności gleby, stosuje się redlice wyposaŜone w kółko
wgniatające nasiona w bruzdę Ŝłobioną przez stopkę redlicy i zagarniacz pokrywający nasiona
glebą. Głębokość pracy takiej redlicy ustala się za pomocą rolki kopiującej umieszczonej
przed stopką.
Przekładnie do napędu zespołów wysiewających. Przekładnie te umoŜliwiają
przeniesienie napędu od kół jezdnych siewnika na zespoły wysiewające i regulację (skokowo)
prędkości obrotowej wału wysiewnego.
Im większa jest prędkość obrotowa wału wysiewnego, tym większa jest ilość
wysiewanych przez zespół wysiewający nasion.
W nowych siewnikach stosowane są przekładnie bezstopniowe o specjalnej konstrukcji,
które umoŜliwiają łatwą i precyzyjną regulację liczby obrotów wału wysiewnego, a zatem
ilości wysiewanych nasion.
Siewniki zawieszane
W siewnikach zawieszanych napęd zespołów wysiewających uzyskiwany jest od kół
siewnika poprzez przekładnię łańcuchową, a następnie przez szereg przekładni zębatych.
W połoŜenie transportowe i na czas nawrotów siewnik zawieszany jest podnoszony
w górę podnośnikiem hydraulicznym ciągnika. Następuje wówczas wyłączenie napędu na
zespoły wysiewające siewnika i jednoczesne uniesienie redlic.
Siewniki zawieszane mają znacznie prostszą budowę w porównaniu z siewnikami
przyczepianymi. Mają jednak zwykle niezbyt duŜą szerokość roboczą ze względu na
konieczność ograniczenia ich masy. Zbyt duŜa masa siewnika mogłaby bowiem powodować
zakłócenia równowagi agregatu ciągnik-siewnik w połoŜeniu transportowym.
Siewniki zawieszane mogą być wyposaŜone w zagarniacze wysianych nasion,
spręŜynowe spulchniacze śladów kół ciągnika, automatyczny mechanizm do sterowania
znacznikami, licznik obsianych hektarów, wskaźnik napełnienia skrzyni nasiennej,
sygnalizator obrotów wału wysiewnego, automatyczne urządzenie do trasowania ścieŜek
przejazdowych, a takŜe znaczniki ścieŜek przejazdowych.
Siewniki przyczepiane
W siewnikach przyczepianych napęd na zespoły wysiewające przenoszony jest od koła
jezdnego siewnika.
W starszych typach ciągnikowych siewników przyczepianych na uwrociach napęd
zespołów wysiewających jest wyłączany za pomocą dźwigni ręcznej przez stojącego na
pomoście pomocnika. Przestawienie dźwigni powoduje podniesienie redlic siewnika
i jednoczesne wyłączenie napędu zespołów wysiewających w wyniku odsunięcia od siebie
kół zębatych w przekładni bocznej siewnika.
W celu zapewnienia prawidłowych odległości między pasami siewnymi siewnik
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
wyposaŜony jest w znaczniki, przymocowane po obu stronach pomostu obsługowego
siewnika. W czasie pracy jeden ze znaczników jest opuszczany – talerz umocowany na końcu
znacznika wyznacza ślad równolegle do kierunku ruchu agregatu. Po nawrocie pomocnik
unosi w górę ten znacznik, natomiast opuszcza znacznik umieszczony z przeciwnej strony
siewnika. W kolejnym przejeździe agregatu ciągnik-siewnik przednie koła ciągnika prowadzi
się po poprzednio wyznaczonym przez znacznik śladzie.
W nowszych typach siewników przyczepianych zastosowany jest układ hydrauliczny,
który umoŜliwia jednoosobową obsługę agregatu siewnego – tylko przez traktorzystę.
Układ hydrauliczny siewnika zasilany jest z zewnętrznego układu hydraulicznego
ciągnika.
Włączenie dźwigni układu hydraulicznego przez traktorzystę na zawrociu powoduje
podniesienie redlic i zagarniaczy oraz odchylenie do tyłu spulchniaczy śladów. Jednocześnie
uniesiony zostaje znacznik dotychczas pracujący, a napęd zespołów wysiewających zostaje
wyłączony. Po wykonaniu nawrotu traktorzysta zwalnia dźwignię zewnętrznego układu
hydraulicznego, co powoduje ustawienie elementów pracujących w glebie w połoŜeniu
roboczym i włączenie napędu zespołów wysiewających. Następuje równocześnie opuszczenie
na powierzchnię pola drugiego znacznika.
Siewnik przyczepiany – oprócz dwóch ogumionych kół polowych wyposaŜony jest
równieŜ w dwa koła transportowe. Ze względu na duŜą szerokość roboczą siewnik na czas
transportu po drogach publicznych moŜna połączyć z ciągnikiem bokiem, tak aby skrzynia
nasienna była ustawiona równolegle do kierunku jazdy.
Siewniki specjalne
Siewniki punktowe do siewu precyzyjnego (punktowego).
Rozmieszczenie nasion w rzędach wysianych siewnikiem rzędowym nie jest
równomierne, co przy wysiewie niektórych nasion, np. buraków cukrowych, kukurydzy,
warzyw, jest niekorzystne. Z tego względu nasiona wymagające precyzyjnego rozmieszczenia
w rzędach wysiewa się punktowo.
Wielonasienne kłębki buraków odpowiednio preparuje się – przez ich rozdrobnienie
(segmentowanie i szlifowanie lub kalibrowanie), a niekiedy takŜe otoczkowanie specjalną
masą zawierającą nawozy.
Punktowy siew takich jednokiełkowych nasion pozwala zmniejszyć nakłady pracy przy
uprawie międzyrzędowej, a takŜe ułatwia mechaniczny zbiór buraków, gdyŜ są one
równomiernie zakorzenione w glebie.
Siewniki punktowe są budowane jako sekcyjne. Siewnik składa się z ramy przyczepianej
lub zawieszanej na ciągniku i przymocowanych do niej za pośrednictwem czworoboków
przegubowych sekcji wysiewających. KaŜda sekcja wysiewająca wyposaŜona jest w skrzynię
nasienną, zespół wysiewający, redlicę, kółko ugniatające, kółko zagarniające i zespół
napędowy. Sekcje wysiewające mogą być zamocowane na ramie w róŜnych odstępach,
w zaleŜności od szerokości międzyrzędzi przewidzianej dla danej rośliny.
Sekcje wysiewające siewników punktowych dzieli się na:
1. sekcje wysiewające o działaniu mechanicznym,
2. sekcje wysiewające o działaniu pneumatycznym (podciśnieniowe i nadciśnieniowe).
Siewniki punktowe mogą być wyposaŜone dodatkowo w zespoły do rozsiewania
nawozów mineralnych i granulowanych środków ochrony roślin.
Siewniki
kombinowane.
Siewniki
zboŜowo-nawozowe
są
przeznaczone
do
jednoczesnego wysiewu rzędowego nasion i granulowanych nawozów mineralnych.
Budowane są siewniki z oddzielnymi skrzyniami na nasiona i na nawóz lub ze wspólną
skrzynią na nasiona i nawóz.
Siewniki rzutowe. Przy siewie większości nasion traw i koniczyn wystarcza bardzo
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
płytkie przykrycie nasion glebą. Dlatego nasiona te są zazwyczaj wysiewane rzutowo,
a następnie wgniatanie w glebę wałami gładkimi lub pierścieniowymi.
W siewniku rzutowym nasiona wysiewane są bezpośrednio na powierzchnię gleby przez
szczeliny wysiewające w tylnej ścianie lub w dnie skrzyni nasiennej. Zespoły wysiewające
szczoteczkowe (w postaci cylindrycznych szczotek) umocowane są na obracającym się wale
wysiewającym, umieszczonym wewnątrz skrzyni nasiennej. Szczotki umieszczone są przed
szczelinami wysiewającymi obracającymi się wale wysiewającym, umieszczonym wewnątrz
skrzyni nasiennej. Szczotki umieszczone są przed szczelinami wysiewającymi.
Ilość wysiewu reguluje się przez zwęŜenie lub rozszerzenie szczelin wysiewających za
pomocą przesuwnej listwy z otworami.
Maszyny do sadzenia
Zadaniem maszyn do sadzenia ziemniaków jest zmniejszenie pracochłonności
i zapewnienie prawidłowego wykonania sadzenia.
Podstawowym wymaganiem przy sadzeniu jest zachowanie równomiernej głębokości
sadzenia oraz stałej rozstawy (szerokości międzyrzędzi) i prostoliniowości rzędów sadzonych
ziemniaków.
Głębokość sadzenia ziemniaków – mierzona od powierzchni gleby do podstawy
sadzeniaka – powinna zawierać się w granicach 4–12 cm. ZaleŜy ona od rodzaju gleby,
jakości sadzeniaków i warunków klimatycznych.
Gęstość sadzenia, czyli odległość między sadzeniakami w rzędzie w zaleŜności od
rodzaju gleby i przeznaczenia plantacji (sadzeniaki, konsumpcyjne, przemysłowe) mieści się
w granicach 17–40 cm.
Znormalizowane szerokości międzyrzędzi, moŜliwe do uzyskania w krajowych
sadzarkach wynoszą: 60, 62,5, 67,5, 70 i 75cm. Przy większych szerokościach moŜliwe jest
uzyskanie większej wydajności maszyn stosowanych do sadzenia, upraw międzyrzędowych
i zbioru. Łatwiejsze jest takŜe przemieszczanie się sprzętu rolniczego po polu.
Do szerokości międzyrzędzi ustalonej przy sadzeniu ziemniaków muszą być dostosowane
narzędzia do uprawy międzyrzędowej i maszyny potrzebne do zmechanizowanego zbioru
ziemniaków. Zachowanie prawidłowej szerokości międzyrzędzi i prostoliniowości rzędów
ułatwi późniejszą uprawę międzyrzędową i zbiór ziemniaków.
W sadzarkach do ziemniaków z podwójnym szeregiem czerpaków zespoły sadzące
wykonane są w postaci taśm bez końca, do których przymocowane są czerpaki wybierające
ziemniaki z komór sadzących zbiornika. Czerpaki w pierwszym i drugim szeregu przesunięte
są względem siebie o pół podziałki.
Dopływ sadzeniaków do przenośników z czerpakami moŜe być regulowany przez
odpowiednie nastawienie gumowych przegród znajdujących się w zbiorniku sadzarki.
Regulację gęstości sadzenia uzyskuje się przez zmianę prędkości ruchu taśm
z czerpakami. Napęd na te taśmy przenoszony jest od kół podporowo-napędowych za
pośrednictwem przekładni łańcuchowej, wyposaŜonej w przesuwne koła łańcuchowe. Przez
zmianę połoŜenia względem siebie kół łańcuchowych moŜna uzyskać róŜne przełoŜenia
przekładni, a zatem i zmianę odległości między sadzeniakami w rzędzie.
Do zabezpieczenia układu napędowego przed uszkodzeniem w przypadku ruchu do tyłu
sadzarki w połoŜeniu roboczym słuŜy sprzęgło jednokierunkowe wyłączające napęd taśm.
Głębokość sadzenia (głębokość bruzd) moŜe być regulowana przez zmianę połoŜenia kół
podporowych w stosunku do całej maszyny.
Sadzarka czterorzędowa jest maszyną półzawieszaną. Przód sadzarki jest zawieszony na
układzie zawieszenia ciągnika, a tył opiera się na ogumionych kołach podporowych. Napęd
na zespoły sadzące jest przekazywany od kół podporowych poprzez przekładnię
umoŜliwiającą uzyskanie róŜnych odległości między sadzeniakami w rzędzie. Sadzarka
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
wyposaŜona jest w znaczniki ułatwiające zachowanie prawidłowej szerokości międzyrzędzi
przy kolejnych przejazdach.
W czasie pracy sadzarki półautomatycznej pracownicy siedzący na siodełkach sadzarki
wyjmują ręcznie sadzeniaki ze zbiornika i wkładają je w przegrody obracających się kół
dozujących (tarcz). Dna przegród stanowią uchylne klapki. W momencie, gdy przegroda
znajduje się nad lejem zsypowym, następuje uchylenie klapki i sadzeniak z przegrody wpada
do leja, którym kierowany jest na dno wyoranej redlicą bruzdy. Następnie zagarniacze
talerzowe (kroje) ze ślizgami przysypują sadzeniaki i formują redliny.
Koła dozujące otrzymują napęd od koła napędzającego – za pośrednictwem przekładni
łańcuchowej i przekładni zębatych stoŜkowych. Przez odpowiednie dobranie kół przekładni
łańcuchowej na osi koła napędowego uzyskuje się zmianę przełoŜenia i tym samym zmianę
odległości między sadzeniakami w rzędzie. Sadzarki półautomatyczne czterorzędowe
wyposaŜone są w znaczniki śladów dla kół ciągnika, umoŜliwiające zachowanie właściwych
szerokości międzyrzędzi przy kolejnych przejazdach.
Sadzarki półautomatyczne mogą być stosowane do sadzenia wszystkich rodzajów
sadzeniaków (podkiełkowanych, pobudzonych, uśpionych, sortowanych i niesortowanych).
Do sadzenia ziemniaków podkiełkowanych sadzarka musi być odpowiednio
przygotowana. NaleŜy zdemontować górną część zbiornika na sadzeniaki, pozostawiając
tylko platformę, na której ustawia się skrzynki z podkiełkowanymi sadzeniakami.
Opryskiwacze
Rys. 7. Schemat ideowy opryskiwacza ciśnieniowego zawieszanego: 1 – zbiornik, 2 – mieszadło hydrauliczne,
3 – filtr główny, 4 – zawór filtru, 5 – pompa, 6 – powietrznik, 7 – filtr rozdzielacza, 8 – zawór
regulacyjny (przelewowy), 9 – manometr, 10–13 – zaworki odcinające, 14 – eŜektor, 15 – belka polowa
z rozpylaczami [4]
W róŜnych typach opryskiwaczy zbiorniki na ciecz mają róŜną pojemność i róŜne
kształty: powszechnie stosuje się zbiorniki z tworzyw sztucznych odpornych na działanie
ś
rodków chemicznych.
Pojemność zbiorników opryskiwaczy wózkowych i taczkowych wynosi 100 i 200 dm
3
,
pojemność zbiorników opryskiwaczy ciągnikowych zawieszanych wynosi 300, 400, 600
i 800 dm
3
, a pojemność zbiorników opryskiwaczy ciągnikowych przyczepianych wynosi
1000 i 2000 dm³.
Do wlewania cieczy słuŜy zamykany pokrywą otwór wlewowy o duŜej średnicy,
zaopatrzony w filtr siatkowy. Do spuszczania resztek cieczy słuŜy zawór spustowy
umieszczony u dołu zbiornika.
Mieszadło w zbiorniku opryskiwacza słuŜy do mieszania cieczy przygotowanej do
opryskiwania, co uniemoŜliwia rozwarstwianie się tej cieczy.
Stosowane są mieszadła mechaniczne, hydrauliczne i pneumatyczne. W małych
opryskiwaczach stosowane są zwykle mieszadła mechaniczne, wykonane w postaci łapy
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
zamontowanej w zbiorniku i poruszanej co jakiś czas przez pracownika, lub w postaci wału
z łopatkami obracającego się lub wykonującego ruchy wahadłowe, napędzanego od
mechanizmów napędowych opryskiwacza.
Obecnie najczęściej stosuje się mieszadła hydrauliczne. Do mieszania cieczy
wykorzystywany jest strumień cieczy z zaworu przelewowego powracający do zbiornika
opryskiwacza.
Pompa opryskiwacza ciągnikowego słuŜy do podawania cieczy ze zbiornika do
końcówek rozpylających, a takŜe do napełniania zbiornika cieczą i mieszania jej w zbiorniku.
Dla przygotowanego juŜ opryskiwacza naleŜy ustalić parametry jego pracy: prędkość
jazdy agregatu (bieg, na którym powinien pracować ciągnik), prędkość obrotową silnika,
a takŜe wyregulować opryskiwacz na właściwe dla danego zabiegu ciśnienie wypryskiwanej
cieczy.
Konieczne jest utrzymanie stałej nominalnej prędkości obrotowej silnika ciągnika, aby
wał odbioru mocy miał prędkość obrotową 540 obr/min, odpowiednią dla zapewnienia
właściwej pracy pompy opryskiwacza.
Przy opryskiwaniu upraw polowych lub sadu za pomocą opryskiwaczy ciągnikowych
trzeba przed rozpoczęciem pracy nastawić i sprawdzić ilość cieczy wypryskiwanej w ciągu
minuty. Próbę tę przeprowadza się przy uŜyciu czystej wody.
Jednoetapowy zbiór zbóŜ
Rys. 8. Zespoły robocze kombajnu zboŜowego [4]
Zespół Ŝniwny połączony jest wahadłowo z ramą młocarni. Do unoszenia zespołu
Ŝ
niwnego w połoŜenie transportowe i do opuszczania w połoŜenie robocze słuŜą dwa
siłowniki hydrauliczne. Zawieszenie zespołu Ŝniwnego umoŜliwia kopiowanie nierówności
pola zarówno w kierunku podłuŜnym, jak i poprzecznym oraz zmianę wysokości koszenia.
Ze względu na duŜą szerokość zespołu Ŝniwnego przewozi się go po drogach na
specjalnym wózku doczepionym z tyłu do kombajnu.
Zespół Ŝniwny składa się z następujących podzespołów:
1. rozdzielaczy,
2. nagarniacza,
3. zespołu (podzespołu) tnącego,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
4. podajnika ślimakowo-palcowego,
5. przenośnika pochyłego.
Zadaniem rozdzielaczy jest oddzielenie zbieranych roślin od łanu i skierowanie ich pod
działanie palców nagarniacza. W kombajnie stosowane są dwa rozdzielacze – lewy i prawy,
przymocowane do boków kadłuba chederu. Rozdzielacze są szczególnie przydatne przy
zbiorze zbóŜ długosłomiastych, pochylonych i wyległych.
Nagarniacz nachyla rośliny w kierunku zespołu tnącego w celu ułatwienia cięcia
i przemieszcza skoszone rośliny w kierunku podajnika ślimakowo-palcowego.
W kombajnach Bizon stosuje się nagarniacze palcowo-mimośrodowe pięcio- lub
sześcioramienne z moŜliwością zmiany kątów ustawienia palców w zaleŜności od stopnia
wyłoŜenia zboŜa.
Prawidłowe i umiejętne wykorzystanie przez kombajnistę moŜliwości zmian nastaw
regulacyjnych nagarniacza moŜe w znacznym stopniu wpływać na pracę całego zespołu
Ŝ
niwnego, a tym samym na wydajność kombajnu i zmniejszenie strat ziarna.
W nagarniaczu reguluje się kąt ustawienia palców na listwach, połoŜenie całego
nagarniacza w stosunku do zespołu tnącego oraz prędkość obwodową listew przez zmianę
prędkości obrotowej wału nagarniacza.
Przy zbiorze zboŜa wyległego, przerośniętego palce naleŜy odchylić od połoŜenia
pionowego w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu maszyny.
Regulacja połoŜenia nagarniacza polega na zmianie wysokości i wysunięcia nagarniacza
w stosunku do zespołu tnącego w zaleŜności od wysokości i stopnia poległości (wyłoŜenia)
zbieranego zboŜa. Regulację przeprowadza się za pomocą dwóch układów siłowników
hydraulicznych, sterowanych przez kombajnistę z pomostu (kabiny).
Prędkość obwodowa listew nagarniacza powinna być nieco większa od prędkości ruchu
kombajnu. Zatem podczas pracy zachodzi potrzeba dostosowywania prędkości obrotowej
wału nagarniacza do prędkości ruchu kombajnu.
Prędkość obrotową wału nagarniacza w kombajnach reguluje się za pośrednictwem
przekładni bezstopniowej pasowej sterowanej hydraulicznie. Przekładnia ta składa się z koła
pasowego dolnego – napędzającego i koła pasowego górnego – napędzanego. KaŜde koło
składa się z dwóch tarcz stoŜkowych, z których jedna jest przesuwna.
Koło napędzane osadzone jest na siłowniku hydraulicznym, którego tłok połączony jest
jarzmem i śrubami z tarczą przesuwną tego koła.
W nagarniaczach napędzanych silnikami hydraulicznymi zmianę prędkości obrotowej
nagarniacza uzyskuje się w wyniku zmiany ilości oleju tłoczonego przez pompę do silnika
hydraulicznego. Uzyskuje się to przez odpowiednie przesterowanie dźwigni regulatora
prędkości w kabinie.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. W jakim celu wykonujemy próbę kręconą?
2. Co jest główną częścią roboczą opryskiwacza?
3. Co to jest cheder i jaką pełni funkcję w kombajnie?
4. Scharakteryzuj zespół tnący w kombajnie zboŜowym.
5. Wymień główne zespoły robocze kombajnu zboŜowego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj oceny stanu technicznego siewnika, oraz zaplanuj przygotowanie go do pracy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy,
4) przeprowadzić ćwiczenie poprzez rozpoznanie elementów,
5) wykonać szkic i schemat połączenia.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze,
−
zdjęcia,
−
model przedstawiający siewnik,
−
poradnik dla ucznia,
−
przybory do rysowania.
Ćwiczenie 2
Dokonaj podziału i określ przeznaczenie głównych zespołów roboczych kombajnu
zboŜowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaplanować tok pracy,
2) zgromadzić sprzęt i materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
3) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
plansze i zdjęcia,
−
poradnik dla ucznia,
−
ś
rodki ochrony.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) określić zadanie próby kręconej?
2) wymienić główne części robocze opryskiwacza?
3) rozróŜnić zespół Ŝniwny kombajnu?
4) określić zespół tnący kombajnu zboŜowego?
5) wymienić główne zespoły robocze kombajnu?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 22 zadania. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.
6. Zadania wymagają prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed wskazaniem
poprawnego wyniku.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
9. Na rozwiązanie testu masz 40 min.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Siewnik zboŜowy napędzany jest od
a) koła jezdnego ciągnika.
b) hydraulicznie.
c) kół jezdnych siewnika.
d) od WOM.
2. Smarowanie silnika wysokopręŜnego odbywa się
a) samoczynnie.
b) nie ma smarowania.
c) mieszanka paliwową.
d) jest wymuszone.
3. Ilość wysiewu w siewniku zboŜowym reguluje się poprzez
a) zmianę koła.
b) wymianę elementów roboczych.
c) zmianą szczeliny wysiewającej.
d) przez zmianę prędkości pracy.
4. Regulacja kierunku jazdy w kombajnie Bizon odbywa się
a) elektronicznie.
b) pneumatycznie.
c) hydraulicznie.
d) mechanicznie.
5. Pojemność silnika spalinowego to
a) pojemność tłoka.
b) pojemność wszystkich cylindrów.
c) pojemność jednego cylindra.
d) pojemność komory spalania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
6. Połączenie gwintowe składa się z
a) śruby.
b) śruby i nakrętki.
c) nakrętki.
d) trzpienia.
7. Nitowanie naleŜy do połączeń
a) wciskanych.
b) nietrwałych.
c) nierozłącznych.
d) rozłącznych.
8. Korzystne oddziaływanie tarcia występuje w
a) maszynach.
b) kołach.
c) sprzęgłach.
d) łoŜyskach.
9. Wtryskiwacz jest elementem silnika
a) benzynowego.
b) wysokopręŜnego.
c) iskrowego.
d) gazowego.
10. Kombajn zboŜowy ma zespół tnący typu
a) tarczowego.
b) listwowego.
c) rotacyjny.
d) bijakowy.
11. Paliwem w silniku z zapłonem iskrowym jest
a) olej napędowy.
b) benzyna.
c) olej roślinny.
d) nafta.
12. Wirnik jest elementem silnika
a) spalinowego.
b) elektrycznego.
c) hydraulicznego.
d) olejowego.
13. Opryskiwacz polowy wyposaŜony jest w
a) pompę.
b) spręŜarkę.
c) wentylator.
d) dmuchawę.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
14. Dla zapewnienia dobrego stanu technicznego opryskiwacza oraz ochrony środowiska
niezbędne jest wykonanie
a) przeglądów okresowych całego opryskiwacza.
b) przeglądów tylko opryskiwaczy zawieszanych.
c) przeglądów tylko opryskiwaczy przyczepianych.
d) przeglądów tylko dysz opryskiwaczy.
15. W siewniku pneumatycznym wykorzystywane jest zjawisko
a) ciśnienia.
b) przepływu.
c) wydmuchu.
d) podciśnienia.
16. Do spawania gazowego uŜywa się mieszaniny
a) gazów szlachetnych.
b) CO
2
i tlenu.
c) acetylenu i tlenu.
d) acetylenu i azotu.
17. Do pomp wyporowych nie naleŜy
a) pompa wirowa.
b) pompa zębata.
c) pompa tłokowa.
d) pompa przeponowa.
18. Próba kręcona siewnika ma na celu
a) określenie jakości wysiewu.
b) określenie ilości wysiewu.
c) określenie równomierności wysiewu.
d) szerokości wysiewu.
19. Do nita nie naleŜy
a) zakuwka.
b) łeb.
c) trzon.
d) nakrętka.
20. Zgrzewanie polega na
a) spawaniu.
b) nagrzaniu i dociśnięciu.
c) stopieniu.
d) klejeniu.
21. W napędzie hydraulicznym wykorzystywany jest
a) olej rzepakowy.
b) olej napędowy.
c) olej hydrauliczny.
d) woda.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
22. Obsługa bieŜąca kombajnu zboŜowego powinna odbywać się
a) sezonowo.
b) codziennie.
c) raz w tygodniu.
d) moŜna jej nie wykonywać.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ...........................................................................................................................
Charakteryzowanie maszyn i urządzeń do produkcji roślinnej, zwierzęcej
i pasiecznej
Zakreśl poprawną odpowiedź.
Nr zadania
Odpowiedź
Punkty
1
a
b
c
d
2
a
b
c
d
3
a
b
c
d
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
a
b
c
d
7
a
b
c
d
8
a
b
c
d
9
a
b
c
d
10
a
b
c
d
11
a
b
c
d
12
a
b
c
d
13
a
b
c
d
14
a
b
c
d
15
a
b
c
d
16
a
b
c
d
17
a
b
c
d
18
a
b
c
d
19
a
b
c
d
20
a
b
c
d
21
a
b
c
d
22
a
b
c
d
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
6. LITERATURA
1. Buliński J., Miszczak M.: Podstawy mechanizacji rolnictwa. WSiP, Warszawa 1996
2. Dąbrowski A.: Podstawy techniki w przemyśle spoŜywczym. WSiP, Warszawa 1999
3. Kozłowska D.: Podstawy mechanizacji. Warszawa 1998
4. Kozłowska D.: Mechanizacja rolnictwa cz. 1, cz. 2. Warszawa 1998
5. Majewski Z., Kuczewski J.: Podstawy eksploatacji maszyn rolniczych. WSiP, Warszawa
1995
6. Skrobacki A.: Pojazdy rolnicze. Warszawa 1996
7. Waszkiewicz Cz., Kuczewski J.: Maszyny rolnicze. Cz. 1. Maszyny i urządzenia do
produkcji roślinnej. WSiP, Warszawa 1998
Czasopisma:
−
Agrotechnika,
−
Farmer,
−
Pasieka,
−
Plon,
−
Pszczelarstwo,
−
Pszczelarz Polski,
−
Top Agrar Polska.