Korpusy płużne a jakość orki

Brak kroju w pługu- ścianka bruzdowa poszarpana, zasypane dno bruzdy, które zostanie zgniecione przez koła ciągnika przy następnym przejeździe, to również większy opór pługa.

Pług jest podstawowym narzędziem w klasycznej uprawie gleby. Mimo że orka wymaga dużych nakładów energetycznych, rolnicy doceniają jej walory agrotechniczne.

Zalety te stanowią powody, dla których producenci pługów wciąż wprowadzają nowe rozwiązania w tej dziedzinie, jak: różne typy korpusów płużnych, ramy, systemy zabezpieczeń przed uszkodzeniem, sprawne sterowanie, regulacje, wyposażenie dodatkowe. Są to innowacje, które mają zapewnić wysoką jakość orki i zwiększenie jej wydajności Każdy rolnik oczekuje, aby pług łatwo i szybko zagłębiał się w glebę, równomiernie odkładał skiby, dobrze kruszył oraz utrzymywał zadana głębokość orki. Musi być mało wrażliwy na zmienności glebowe, występowanie kamieni, zaś po najechaniu na przeszkodę szybko powracać do ustawionej głębokości. Powinien być niezawodny, wydajny i mało zużywał paliwa.  W praktyce rzadko kiedy udaje się spełnić naraz te wszystkie te kryteria, bo idealny pług jeszcze nie powstał.

Praca pługa polega  na odcinaniu pasów gleby zwanych skibami, ich odwrócenie, pokruszenie. Pług jest narzędziem pracującym w glebie do 35 cm i dlatego stwarza duże opory robocze.  Podstawowy zespół roboczy pługa stanowi korpus płużny, a głównie lemiesz i odkładnica, ma na tyle złożony kształt geometryczny, że siły oporu gleby na niego działające nie dają się sprowadzić do jednej siły wypadkowej. Wszystkie te cechy składają się na fakt, że pomimo prostej i nieskomplikowanej budowy, trudno jest zbudować pług , który by dobrze orał, posiadał dużą wydajność i mało zużywał energii. W zależności od przeznaczenia pługom stawiane są wymagania odnośnie jakości pracy i parametrów eksploatacyjnych.

Jakość pracy pługa określają:

  1. równomierność głębokości i szerokości orki,
  2. stopień pokruszenia i spulchnienia gleby,
  3. kąt odwrócenia i poprzeczne przemieszczenie skiby,
  4. dokładność przykrycia resztek pożniwnych i międzyplonów,
  5. kąt zagłębiania pługa.

Zasadniczym zespołem roboczym pługa jest korpus, wyróżnić możemy pod tym względem dwa rodzaje pługów: lemieszowy i talerzowy. Czynnymi elementami roboczymi korpusu pługa lemieszowego są: lemiesz i odkładnica tworzące jednolitą powierzchnie roboczą. Elementem roboczym korpusu pługa talerzowego jest wycinek kuli zwany talerzem. Aktualnie produkuje się głównie pługi lemieszowe, a pługi talerzowe znajdują zastosowanie tylko na glebach poprzerastanych systemami korzeniowymi krzewów, które łatwiej przecinane są przez talerze. Duży wpływ na jakość pracy pługa i wartości oporów roboczych maja korpusy płużne oraz prędkość orki. Klasyczne pługi lemieszowe posiadają korpusy pojedyncze i odkładają skiby tylko w prawo – są to zagonowe, jeśli zaopatrzone są w podwójną liczbę korpusów zainstalowanych pod kątem  180° względem siebie – są obracalne. Pewna odmianę pługów stanowią pługi wahadłowe, posiadające pojedyncze specjalne korpusy dwustronne symetryczne odchylane pod kątem 90° w lewo i w prawo.

Korpus płużny lemieszowy składa się z części bezpośrednio oddziałujących na glebę w procesie orki, do których należą lemiesz i odkładnica oraz elementów poprawiających i stabilizujących pracę, a stanowiących wyposażenie dodatkowe, do których należą:  płóz, listwa usztywniająca, listwa dokładająca, zgarniacze  lub przedpłużek, krój, koło.

Zadaniem lemiesza jest odcinanie skiby od dna bruzdy, częściowe jej pokruszenie i podnoszenie jej na odkładnicę. Lemiesz składa się z ostrza, grzbietu i dzioba. W celu ułatwienia podcinania skiby lemiesze ustawiane są w stosunku do kierunku orki pod katem 32-36°.  Dziób lemiesza może  z ostrzem tworzyć linię prostą lub może być wydłużony. Jest on najbardziej obciążoną częścią korpusu, który ulega największemu zużyciu. Przy znacznym  zużyciu dzioba  i końca lemiesza oraz stępienia jego ostrza zmniejsza się stateczność ruchu pługa, gwałtownie zwiększają się opory pługa i pogarsza się jakość orki. Z tych względów bardzo ważne jest utrzymanie prawidłowego kształtu lemiesza. Rozróżniamy następujące typy lemieszy, jak: trapezowe( gleby lekkie i średnie), dziobowe ( gleby średnie i ciężkie),  z dłutem napawane( gleby zbite i zakamienione), samoostrzące się (gleby w wysokiej kulturze).

Od lemieszy wymaga się wysokiej odporności na ścieranie w połączeniu  z wysoką odpornością na uderzenia. Najbardziej zalecane są lemiesze typu dziobowego z wymiennymi dłutami. Dłuta zużywają się najszybciej, co pozwala zwiększyć żywotność lemieszy i tym samym obniżyć koszty eksploatacji. Ważnym czynnikiem obniżenia energochłonności zabiegu orki jest prawidłowy kształt lemieszy. Należy pamiętać, że dłuta powinny być wymieniane jednocześnie we wszystkich korpusach. Ważnym czynnikiem obniżenia energochłonności zabiegu orki jest prawidłowy kształt lemieszy.  Zasadniczy wpływ na trwałość lemieszy ma wilgotność bezwzględna gleby, powiązana ze zwięzłością. Przy niskiej wilgotności, poniżej 6%, gleba normalnie średnio zwięzła, staje się glebą zwięzłą i przy małym stopniu zakamieniania trwałość lemieszy wynosi niewiele ponad 1 ha na lemiesz.

Lemiesz tworzy klin przestrzenny o trzech kątach: wzniosu, skrawania, ustawienia. Kąty  mają wpływ na jakość pracy korpusu i zapotrzebowanie energii. Np. im bardziej stromo ustawiony jest lemiesz, tym lepsze jest kruszenie gleby, ale równocześnie większe są opory. Stopień pokruszenia zależy w dużej mierze od właściwości stanu gleby. Gleby średnie i lekkie kruszą się dość łatwo i dlatego do orki tych gleb stosuje się lemiesze mające większe kąty skrawania, zaś na glebach zwięzłych trudno kruszących się stosowane są lemiesze o małych kątach skrawania. Kąt ustawienia w granicach stosowanych wartości nie ma wyraźnego wpływu na jakość kruszenia i wartość całkowitego oporu skrawania gleby.

Zadaniem odkładnicy jest przejęcie skiby odcinanej przez lemiesz, jej odwrócenie i przesunięcie w bok do poprzednio wyoranej bruzdy z jednoczesnym kruszeniem i mieszaniem gleby.

Odkładnica, podobnie jak lemiesz, jest klinem przestrzennym. Składa się z piersi i skrzydła. Powierzchnia odkładnicy może być jednolita pełna lub ażurowa (rusztowa)  jednolita lub podzielona na oddzielne elementy, które mogą być wymienne. Pod względem geometrycznego kształtu powierzchni roboczej odkładnice dzieli się na cztery podstawowe typy – /wg normy branżowej BN-78/1924-04/ na: cylindryczne, cylindroidalne (kulturalne), półśrubowe i śrubowe. Oprócz tego producenci pługów opracowują własne korpusu, w których kształt  powierzchni roboczej odbiega w pewnym stopniu od kształtu powierzchni odkładnic znormalizowanych.

Producenci pługów oferują dwa główne typy powierzchni roboczych – kruszący i odwracający. Skiba  podczas ruchu po powierzchni odkładnicy ulega z jednej strony rozciąganiu, a z drugiej przeciwległej rozciąganiu. W efekcie uzyskujemy skręcanie, powodujące rozpadające się skiby- czyli pokruszenie. Zatem kształt odkładnicy będzie  decydował o stopniu pokruszenia skiby. Dobór odpowiedniej odkładnicy będzie uzależniony od rodzaju gleby i celu orki. Kształt powierzchni roboczej odkładnicy wpływa na jakość orki i opór roboczy. Dlatego ważnym elementem w podstawowej uprawie roli jest odpowiedni dobór korpusów płużnych. Odkładnica cylindryczna stanowiące wycinek powierzchni cylindra, o osi ustawionej pod odpowiednim kątem do kierunku ruchu pługa. Pług z taka odkładnicą dobrze kruszy, lecz gorzej odwraca i odkłada skibę.  Nadaje się tylko na gleby lekkie.

Odkładnice tego typu są rzadko stosowane.  Aby uzyskać dobre pokruszenie skiby, a równocześnie dobre jej odwrócenie i przykrycie części roślinnych, stosować należy odkładnice cylindryczne o trochę innym kształcie. Modyfikacja polega na tym, że skrzydło odkładnicy jest wygięte w kierunku bruzdy. Krzywizna ta ma kształt powierzchni śrubowej. Nazywa się ją  cylindroidalną  lub kulturalną. Znajduje głównie zastosowanie na glebach w dobrej kulturze. W tych odkładnicach na części cylindrycznej skiba się kruszy, a na wygiętej jest odwracana. W rezultacie uzyskujemy poprawne pokruszenie i odwrócenie wyoranej skiby. Odkładnice półśrubowe pod względem budowy  przypominają odkładnice cylindroidalne z tym jednak, że górna część skrzydła jest w nich wygięta  bardziej do przodu, dolna do tyłu – ukształtowana jako powierzchnia śrubowa. Zapewniają one  w porównaniu do poprzednich typów dobre odwracanie i odkładanie, lecz gorsze kruszenie. Zaleca się je na gleby zadarnione, zwięzłe wilgotne. Większość produkowanych aktualnie pługów wyposaża się w odkładnice półśrubowe. W przypadku pracy pługa obracalnego /ES94 firmy Kverneland/  z odkładnicami półśrubowymi ze zwiększeniem prędkości zwiększała się: szerokość niezasypanego dna bruzdy, kąt odłożenia skiby, intensywność kruszenia, a zmniejszało się spulchnienie. Odwrotny wpływ na te wskaźniki ma szerokość skib. Podczas przyorywania dużych ilości resztek po zbiorze kukurydzy   pług należało nastawić na maksymalną szerokość roboczą.

Odkładnice odwracające skibę o kąt 180° – to odkładnice śrubowe. Odkładnice tego typu dobrze odwracają skibę, ale słabo kruszą. Mają zastosowanie na glebach zwięzłych o dużej spoistości , gdzie podczas odwracania i skręcania skiba się nie rozpada. Szczególne zastosowanie posiada na trwałych użytkach zielonych, ugorach, nieużytkach, wymagających odwrócenia skiby o 180°. Wzajemne relacje pomiędzy stopniem pokruszenia i odwrócenia skiby w odkładnicach śrubowych zależą jeszcze od długości odkładnicy i prędkości ruchu pługa. Odkładnice krótsze kruszą skibę lepiej niż długie, ale gorzej  ją odwracają. Zmniejszenie prędkości orki to lepsze odkładanie i odwracanie skiby.  Krótsza odkładnica i mniejsza prędkość to lepsze odkładanie skiby z równoczesnym jej pokruszeniem.   Efekt działania odkładnicy tj. pokruszenie i odwrócenie, zależy również od stosunku szerokości do głębokości orki i kąta odwrócenia skiby. Im większy jest stosunek szerokości skiby do głębokości orki, tym większy jest kąt odwrócenia skiby (zbliżający się do 180°) i gorsze pokruszenie. W miarę zmniejszania się tego stosunku poprawia się kruszenie, a maleje wartość kąta odwrócenia skiby.

Podstawowym typem korpusu płużnego jest nadal korpus z odkładnicą pełną, ale coraz częściej stosuje się korpusy płużne wyposażone w odkładnice ażurowe. Dzięki mniejszej o ok. 50% powierzchni roboczej takiej odkładnicy występuje tu zmniejszenie tarcia  podczas przesuwania się skiby i w wyniku tego zmniejszenie oporu jednostkowego  od 10 do 20%  oraz poprawia się m.in., kruszenie gleby, przykrycie resztek roślinnych, kąt obrotu skiby, a także większą niż w standardowym korpusie szerokość bruzdy. Korpusy z odkładnica ażurową przeznaczone są na gleby zlewne, wilgotne, lepiące się i bardzo ciężkie. Nie nadają się na gleby lekkie z powodu zbyt dużego wymieszania gleby górnej i dolnej warstwy skiby.

Interesującą modyfikację typowego korpusu stanowi korpus z pełną odkładnicą romboidalną. Odkładnica romboidalna kształtem zbliżona do cylindrycznej, lecz o nieco innej budowie korpusu, umożliwiająca skrawanie narożnika calizny. Dzięki temu powiększa się przekrój bruzdy, a to z kolei sprawia, że ugniatanie kołami ciągnika odłożonej skiby jest mniejsze. Ponieważ przekrój skiby jest zbliżony do rombu, odkładanie jest ułatwione i powoduje mniejsze obciążenie korpus o około 10%. Istotną zaletą tego korpusu jest lepsze przykrycie resztek roślinnych,  kruszenie skib i wyrównanie pola. Pługi tego typu nie zapychają się.  Ponadto, w tym pługu jest mniejszy rozstaw korpusów, który pozwala na skrócenie całego pługa, w wyniku czego posiada większa stabilność i lepszą manewrowość.

Inny typ odkładnicy stosowany jest w pługach dwustronnych /wahadłowych/, który spełnia funkcję pługa obracalnego.  Są zaopatrzone w korpusy płużne, dwustronne lemiesze i odkładnice cylindryczne symetryczne.  Dzięki takiej konstrukcji mogą odkładać skiby w prawo  i w lewo. Do tego służy siłownik hydrauliczny, który odchyla nośnicę, na której zainstalowane są dwustronne korpusy o kąt około 90°. Lemiesze posiadają tylko dwa kąty: kierunkowy /ustawienia /  i skrawania.  Odkładnice zastosowane w pługu wahadłowym są znacznie skrócone w porównaniu z klasycznymi. Skrócona odkładnica nie prowadzi skiby aż do całkowitego odwrócenia, lecz nadaje jej rozpęd niezbędny do odwrócenia. Warunkiem dobrej pracy pługa wahadłowego jest odpowiednia prędkość robocza. Jak wynika z badań przeprowadzonych przez autora prędkość ta powinna wynosić co najmniej 2 m/s.

W celu polepszenia jakości wykonywania orki, szczególnie w trudniejszych warunkach, pługi wyposaża się w dodatkowe elementy, jak: ścinacze listwowe, listwy dokładające- instalowane na korpusie oraz przedpłużki, kroje, pogłębiacze, zapłużki – na ramie pługa.

Aby orka spełniała kryteria jakościowe  i energetyczne w danych warunkach glebowych pług musi być do tego  odpowiednio dobrany i wyregulowany.  Aktualną tendencją w budowie pługów jest  usprawnienie ich mechanizmów regulacyjnych i poprawy ich parametrów jakościowo-eksploatacyjnych. Wszystko po to, aby poprawić jakość orki i zmniejszyć jej energochłonność. Sprawne sterowanie i regulacje to szybka i łatwa możliwość optymalnego ustawienia pługa w położeniu roboczym. Dobrze wyregulowany pług, to nie tylko równe skiby, dobrze pokruszone, wyrównane pole, ale również mniejsze zużycie paliwa, większa wydajność, mniejsze nakłady robocizny, mniejsze koszty uprawy, a na tym zależy wszystkim rolnikom.  Dobrze ustawiony pług może  spełnić kryteria jakości pracy i  zmniejszyć zużycie paliwa nawet do 30%. Dzieje się tak m.in; gdy w czasie regulacji pługa niewłaściwie ustawi się oś uciągu lub nieprawidłowo pochylenie pługa. Ciągnik i pług muszą stanowić zgraną parę, co pozwoli wykorzystać pełną moc silnika i równo wyorać wszystkie skiby.

Piotr Grudnik