„Nakladač je samohybný stroj na kolovém nebo pásovém podvozku s vpředu namontovanou nosnou konstrukcí pro základní a přídavné pracovní zařízení (pracovní adaptér) s mechanismem ovládání a pohonu základního a přídavného pracovního zařízení, (pracovního adaptéru) s možností montáže, ovládání a pohonu na zadní i boční části stroje“. Takto by mohla vypadat nová definice nakladače, který se dnes stává více či méně univerzálním strojem.
Podle základní definice normy ČSN ISO 7131 (také ISO 6165, 1987) je nakladač samohybný stroj pásový nebo kolový s integrovanou vpředu namontovanou nosnou konstrukcí lopaty a pákovou soustavou, který nabírá, těží anebo rozpojuje materiál prostřednictvím pohybu stroje kupředu a který zdvíhá, přepravuje a vysypává materiál. Z této definice vyplývá, že nakladač je určen výhradně pro manipulaci s horninou nebo sypkými hmotami. Vzhledem k možnostem připevnění přídavného zařízení i na zadní a boční část mnohého nakladače toto již neodpovídá praxi.
Podíváme-li se na malé nakladače, které jsou v současné době na trhu, zjistíme, že ke každému nakladači dodává výrobce nejen základní pracovní zařízení, ale také nabízí přídavné pracovní nástroje a přídavné zařízení.
Přídavný pracovní nástroj lze na pracovním zařízení zaměnit za základní pracovní nástroj, tedy za lopatu (1).
Přídavné zařízení je volitelná sestava komponentů, která může být namontovaná na základní stroj a je určena pro specifické použití. Komponent je konstrukční díl anebo soustava konstrukčních dílů základního stroje, pracovního zařízení nebo přídavného zařízení.
Základním pracovním zařízením nakladačů, kterým je charakterizován tento stroj, je lopata. Lopata je základní pracovní nástroj základního pracovního zařízení namontovaného výrobcem (2).
Schopností připojení přídavných zařízení se nakladač stává univerzálním strojem a záleží na uživateli, která přídavná zařízení ke stroji zakoupí. Zároveň nakladače opouštějí své tradiční místo v oblasti manipulace se stavebními hmotami a horninami a dostávají se i do jiných prostředí, například do zemědělských podniků a farem. Lze tedy říci, že malé nakladače se stávají vlastně nosiči nářadí (3).
Členění strojů
Nakladače lze rozdělit podle různých kritérií. Pro uživatele má rozdělení, resp. začlenění do skupin nebo kategorií pouze informativní charakter nebo mu poskytuje prvotní představu o strojích, které jsou na trhu k dispozici.
Podle nosnosti lze nakladače rozdělit do pěti skupin:
1. Malé nakladače do nosnosti 500 kg,
2. Lehké nakladače do nosnosti 2 000 kg,
3. Střední nakladače do nosnosti 5 000 kg,
4. Těžké nakladače do nosnosti 10 000 kg,
5. Velmi těžké s nosností nad 10 000 kg.
Jiné rozdělení, například podle výkonu a objemu lopaty začleňuje nakladače do osmi tříd. Například nakladač s výkonem motoru do 50 kW má výrobcem dodanou základní lopatu o objemu do 1 m3.
Podle způsobu řízení lze malé nakladače rozdělit do skupiny nakladačů a) řízených předními koly, b) řízených všemi koly (4), c) řízených prokluzem kol (5) a řízených d) prokluzem pásů (6).
Tabulka 1 rozděluje malé nakladače podle výkonu motoru, provozní hmotnosti a objemu lopaty. V posledním sloupci je orientačně uvedena výkonnost při nakládání horniny z navršené hromady o výšce dva metry na odvozní prostředek s malou korbou. Jedná se o homogenní materiál (maximální velikost zrn o průměru 5 cm).
Výkonnost nakladačů
Předpokládaná výkonnost uvedená v tabulce 1 není výkonnost teoretická ani provozní, ale vychází ze základních údajů: například jmenovitého objemu lopaty (sklon navršení je 1 : 2), průměrného cyklu nakládání na odvozní prostředek přistavovaný cca 20 metrů od středu hromady, beze změny místa, součinitel využití času je 0,83 (stroj skutečně pracuje 50 min v hodině). Tuto výkonnost ovlivní (sníží nebo zvýší) několik faktorů, například charakter nakládaného materiálu, charakter hromady, délka jízdy k odvoznímu prostředku, průměrná rychlost jízdy, velikost korby odvozního prostředku, zkušenost operátora, koeficient plnění lopaty (zda je skutečně lopata naplněna na předpokládaný objem, resp. může být navršena na vyšší objem, než je uvažováno, což lze předpokládat u vlhkého písku).
Výkonnost nakladačů s namontovaným základním pracovním zařízením, tedy s lopatou je možné definovat jako množství materiálu zpracovaného za jednotku času.
V zemědělství je to nakládání okopanin, substrátů, obilí, siláže, chlévské mrvy, ale také to mohou být práce spojené se stavebními úpravami cest, ploch a okolí staveb a podobně.
Nakladače, které pracují s pravidelně se opakujícím pracovním cyklem při zpracování materiálu, se vracejí do výchozího postavení a operátor nastavuje pracovní zařízení do výchozí polohy pro naložení materiálu, pracují cyklicky. U cyklicky pracujících nakladačů je při výpočtu nutné zjistit objem materiálu, který je naložen do lopaty, resp. uchopen do pracovního zařízení, během jednoho pracovního cyklu. Potom je nutné zjistit dobu jednoho teoretického pracovního cyklu a správně vybrat opravné koeficienty vztažené ke konkrétním pracovním podmínkám v konkrétním prostředí.
U nakladačů je objem materiálu zpracovaný během teoretického pracovního cyklu roven objemu pracovního orgánu, tedy lopaty, nebo objemu zpracovávaného materiálu (nakládaného).
Jak již bylo uvedeno výše, objem naloženého materiálu není nikdy stejný a také nemusí být roven objemu lopaty, který je uveden v technické dokumentaci k lopatě. V jednom cyklu je to více, v druhém je to méně, resp. ve všech cyklech to může být více, protože je nakládán neustále stejný materiál. Pokud se podíváme na průměrný čas cyklu, zjistíme, že může výkonnost nakládání v jedné směně výrazně překročena. Samozřejmě, že to může být i opačně.
Výrazné rozdíly mohou být ve výkonnosti nakladačů pracujících s lopatou při nakládání rozpojovaného materiálu. Při rozpojování hornin dochází ke zvětšení jejího objemu, takže pokud by měl být odvážen materiál při budování stavební jámy určitého přesně vypočítaného objemu, nebude nakládán tento objem, ale vyšší. Například u hlíny je koeficient nakypření 1,2, u jílu je to 1,15. U pískovce je 1,6 a u čediče 1,47.
Výběr správného typu stroje
Při výběru nakladačů, které mají být používány převážně pro rozpojování hornin a nakládání hornin na odvozní prostředky budeme sledovat následující technické a technologické parametry:
a) navršený objem lopaty (podle normy ISO je sklon navršení 1 : 2) V (m3)
b) maximální nosnost lopaty, se kterou může být lopata zvednuta do polohy maximálního vyložení při zachování stability stroje Q (kg)
c) vylamovací síla lopaty vzniklá od hydromotorů, které ovládají klopení lopaty
d) zdvihová síla vzniklá od hydromotorů ovládajících výložník s lopatou
e) největší vodorovný dosah zubů lopaty
f) největší vysýpací výška lopaty při největším vyložení
g) výkon motoru nakladače
h) hmotnost nakladače
i) rozměry nakladače (šířka, výška)
j) světlá výška nakladače
Na základě těchto parametrů lze zjistit schopnosti nakladače při manipulaci s horninou, při přemístění horniny v lopatě, při průjezdu v terénu a v omezených průchodech a stupeň ohleduplnosti vůči ekosystému.
Volba správného použití malého nakladače by měla vycházet z následujících hledisek:
1. Technické možnosti stroje v závislosti na:
a) Terénních podmínkách
- svah (příčný, podélný)
- únosnost půdy (možnost průjezdu, resp. několika přejezdů)
- terénní zlomy (kolmé stupně, prohlubně, příkopy, pařezy, balvany)
- manipulační plocha (koryto potoka, dno rybníka)
b) Třídě horniny a jejím okamžitém stavu
- schopnost těžit horninu (z hlediska její rozpojitelnosti)
- schopnost manipulace s horninou = bahno, jíl
- využití technických parametrů stroje (dokáže více, než se po něm chce, náklady na dopravu stroje na stavbu)
2. Volba správného pracovního orgánu
- lopata pro daný druh materiálu (kámen, písek, bahno, jíl)
- přídavný pracovní orgán podle předpokládané činnosti
3. Ohleduplnost k životnímu prostředí a jiným objektům
- nepoškození okolí stavby (porost, inženýrské sítě) příliš vysokou hmotností, koly
- nepoškození komunikací (vyjeté koleje, devastace povrchů)
4. Schopnost být v technologickém uzlu (provázanost zemních prací)
- nakládání horniny nebo materiálu s ohledem na výšku bočnic korby odvozního prostředku
5. Kvalita provedené práce
- zda je stroj schopen práci zvládnout bez dalšího použití jiného stroje (dno žlabu pro položení žlabovek)
- správná technologie práce
6. Náklady na provedení práce (Kč.m3, m2, m)
- nakladač pracuje v písku lépe než rýpadlo
- přemístění výkopku = přepravní vzdálenost (malý nakladač do 60 m)
Například průměrná cena nakládání výkopku je 91 Kč za 1 m3 u množství do 100 m3 a 46,60 Kč u množství nad 100 m3.
Pokud nahlédneme do ceníku půjčovny zemních strojů Phoenix-Zeppelin, zjistíme, že denní nájemné na malý smykem řízený nakladač činí 3 340 Kč. Při pohledu do tabulky 1 si můžeme udělat vlastní kalkulaci, co se vyplatí.
7. Čas na provedení práce
- souvisí s cenou, ale někdy je čas prioritní (podle toho je třeba volit velikost pracovního orgánu, resp. výkonnost stroje)
- je nutné započítat opravné koeficienty, které zohlední všechny podmínky
Malé nakladače se svými výkony motorů, konstrukcí a velkým množstvím přídavných zařízení (někteří výrobci dodávají až 50 ks různých pracovních adaptérů a agregátů) stávají vyhledávanými pomocníky při nakládání horniny, resp. jiného sypkého materiálu z hromady nebo i se současným částečným rozpojováním horniny, na odvozní prostředky (přívěsy, návěsy, kontejnery), do jiného mechanismu (dopravníky, drtiče), na jinou skládku nebo k jinému použití. Mohou být využívány k zahrnování výkopů a rýh po provedení inženýrských sítí, ke shrnování, rozprostírání a urovnávání materiálu pro následné stavební nebo zemní operace (válcování, pokládka panelů). Mohou převážet různá břemena na krátkou vzdálenost (strom, palety se stavebním materiálem). Lze je využít pro nakládání, resp. skládání materiálu v odměřené hmotnosti nebo odměřeném objemu.
Univerzálnost vítězí
Malé nakladače mohou pracovat v sadech, vinicích, zahradnictví a při údržbě komunálních ploch, při likvidaci nežádoucích nárostů v parcích a na melioračních objektech (kanály, svody, příkopy, hráze), mohou urovnávat, čistit a udržovat komunikace v zimním období nebo například po přívalových deštích. Jsou přizpůsobeny pro pohon různých agregátů (štěpkovače, čerpadla, mulčovače, sněhové frézy, zemní vrtáky apod.).
Malé nakladače jsou velmi dobře ovladatelné, hospodárné v provozu a jsou vhodné k použití tam, kde je neekonomické a pro nedostatek místa nesnadné použití středních a velkých nakladačů. Farmáři si mohou zvolit konkrétní nakladač s přídavnými adaptéry pro převládající práce v konkrétním prostředí (rozchod kol, světlá výška, maximální šířka, výška a délka, výkon motoru, hydraulická soustava, hmotnost, kabina, klimatizace, filtrace, kola se speciálními pneumatikami nebo pásy), pro ložné operace ve výškách (výsypná výška, teleskopický výložník) a pro zajištění požadované výkonnosti při nakládání konkrétního materiálu (kolik unese v lopatě, jak vysoko zvedne lopatu, jak ovlivní jeho práci terén).
Novinky vhodné pro práci v zemědělství
V závěru se podíváme na některé novinky, které jsou u nás na trhu a byly v letošním roce vystavovány na výstavě Techagro v Brně. Například firma Sacharčuk, s. r. o., představila nakladače Atlas. Typy těchto nakladačů jsou kloubově řízené s úhlem natáčení 40° na každou stranu (kromě typu AR 75s, který je vybaven systémem natáčení výložníku). Typ AR 35 (7), patří do skupiny lehkých nakladačů, protože disponuje nosností 1500 kg a objem základní lopaty je 0,34 m3. Šířka tohoto nakladače je 1 350 mm a rozchod kol 1 070 mm. Nakladač a jeho pracovní příslušenství je poháněno motorem o výkonu 24,4 kW. Hmotnost stroje je 2 500 kg. Pro zlepšení průchodnosti terénem je vybaven elektricky ovládaným zámkem diferenciálu přední a zadní nápravy.
Česká firma Novotný vyrábí smykem řízené kolové nakladače v různém modelovém provedení. Nejmenší z nich je typ 761, který je poháněn tříválcovým motorem Zetor Z 5201 s výkonem 35 kW. Provozní hmotnost nakladače je 2 850 kg, nosnost 750 kg, maximální vysýpací výška je 2 600 mm, objem lopaty je 0,46 m3, maximální rychlost pojezdu je 12 km/h, pracovní tlak hydrauliky je 16 MPa. Výrobce uvádí čas v teoretického pracovního cyklu 12 s. Kloubový nakladač B-2000 (8) téže firmy patří již do kategorie lehkých nakladačů. Je poháněn motorem Zetor s výkonem 67,5 kW. Objem základní lopaty je 1,1 m3, nosnost 2 000 kg, výsypný výška 3 500 mm. Maximální rychlost pojezdu je 20 km/h. K dispozici je přídavné nářadí: nakládací lopata, lopaty se zuby, čelisťová lopata, výkyvná radlice, vidle s přidržovači, vidle na kulatinu, paletizační vidle a čelní rampovač.
Do skupiny malých nakladačů patří kloubový nakladač Multione (9) představované firmou Some Jindřichův Hradec. Nakladač je vybaven motorem s výkonem 14,8 kW (vznětovým i zážehovým). Pohon je hydrostatický, pojezdová rychlost je 13 km/h, hmotnost stroje je 805 kg, nosnost je 600 kg. Tento nakladač je opatřen teleskopickým výložníkem, který mu umožňuje dosáhnout výsypné výšky až 2 850 mm. Je opatřen výkonným hydraulickým systémem, který zajišťuje dostatečný tlak a množství hydraulického oleje pro pohon více jak padesáti druhů příslušenství. K příslušenství například patří rotavátor, hydraulické bourací kladivo, zametací kartáč, fréza na asfalt, rýpací zařízení, štípač polen a pařezů, fréza na pařezy, nůžky na živý plot, zemní vrták pro hloubení jam pro kůly i pro sázení dřevin, sněhová fréza, žací stroje, kleště na balíky, na cihly, paletizační vidle, míchačka a další.
Velmi dobrými manévrovacími schopnostmi se může pochlubit kloubově řízený malý nakladač Hoftrac 1140 německé firmy Weidemann (10). Úhel natáčení je 68° a vnější poloměr zatáčení je 1 469 mm při délce stroje s pracovním zařízením 3 489 mm.
Firma Caterpillar má ve svém výrobním programu, kromě mnoha jiných nakladačů, mimořádně výkonné a univerzální nakladače CAT 226 (11). Tento nakladač je vybaven motorem o výkonu 43 kW, provozní hmotnost je 2 560 kg, nosnost 680 kg, výsypná výška je 2 854 mm, rychlost jízdy 12,6 km/h. K tomuto smykem řízenému nakladači dodává výrobce velký počet přídavných zařízení, což dělá z tohoto stroje stroj univerzální.
