Rozvoj tovární výroby a obchodu ke konci 18. století zprvu v Anglii, pak v Americe a posléze i na evropské pevnině vedl k likvidaci po staletí přežívajícího feudálního zřízení a vyvolal tím převratné změny i v samotném zemědělství. Zrušením nevolnictví a následně i roboty byly vytvořeny podmínky pro odchod nejproduktivnějších pracovních sil do nově vznikajících továren. Zemědělství bylo nuceno jednak nahradit odliv pracovních sil jinou silou, jednak uspokojovat zvyšující se poptávku po potravinách.
Vznik a rozvoj zemědělského strojírenství ve světě a v Českých zemích
Úbytek pracovních sil byl zprvu nahrazován potažní silou. Zvýšená poptávka po potravinách vedla k tomu, že se začalo přecházet v rostlinné výrobě od tradičního trojhonného způsobu hospodaření k produktivnějším formám, založeným na střídání plodin. Přitom se zaváděly nové plodiny jako brambory a cukrovka. Pěstováním jetelovin na orné půdě se zlepšila krmivová základna pro domácí zvířata. Jejich trvalé ustájení vedlo ke zvýšení užitkovosti a k produkci statkového hnoje, přispívajícího ke zvýšení výnosů polních plodin. Souběžně se začalo využívat i průmyslových hnojiv.
Během 19. století byla vynalezena a začala se vyrábět většina potažního nářadí, potřebného k zabezpečení hlavních prací v zemědělství. Prvenství v rozvoji zemědělského strojírenství získala Anglie díky dostatku kvalitních surovin a finančních prostředků. Jeho rozvoj byl podporován pořádáním výstav, kde byly nové a vylepšené stroje a nářadí představovány veřejnosti a prakticky předváděny. Angličtí výrobci přešli záhy ke specializaci, čímž dosáhli potřebné technické úrovně a po celá desetiletí ovládali trh se zemědělskými stroji na evropské pevnině.
V Severní Americe se zemědělské strojírenství rozvíjelo ještě rychleji než v Anglii a brzy došlo ke vzájemné konkurenci. Jednou z příčin pomalého rozvoje zemědělského strojírenství na evropské pevnině byl pověstný konzervativizmus. Evropský zemědělec s váháním sahal po novém a nerad se loučil s tím, co zdědil po otcích a dědech. V Českých zemích začali majitelé velkostatků nejprve zakládat dílny na výrobu zemědělského nářadí. V roce 1836 byla jako první založena arcivévodská strojírna v Ústraní ve Slezsku. Pak následovala v roce 1850 strojírna na schwarzenberském panství v Josefodole, kde se již vyrábělo orební nářadí a secí stroje. Po světoznámé londýnské výstavě v roce 1851 se k nám začaly dovážet lžičkové secí stroje, žentoury a žentourové mlátičky.
Domácí zástupci zahraničních firem nejprve dovážené stroje a nářadí opravovali a pak je začali sami vyrábět. Jako první to byla v roce 1862 firma J. Carrow v Praze-Bubnech. Většina nejznámějších firem byla u nás založena během sedmdesátých let :Umrath a spol. Praha, K. a R. Ježek, Blansko (1872), E. Kokora, Přerov, F. Wichterle, F. a J. Kovařík, Prostějov, Fr. Melichar, Brandýs n.L., J. Pracner, R. Bächer, Roudnice, Knotek a spol., Jičín (1876). Nemalou zásluhu na rozšíření znalostí o zemědělských strojích a nářadí měly čile zakládané zemědělské školy, na nichž se žáci učili tuto techniku poznávat a s ní pracovat, dále pak zemědělské spolky a odborné časopisy, referující o všech novinkách. Důležitou úlohu také sehrála již v roce 1766 v Praze založená Společnost pro orbu a svobodná řemesla, pozdější Vlastenecko-hospodářská společnost, která významně podněcovala technický pokrok v českém zemědělství.
Vstup parní techniky na zemědělskou provozní scénu
Počátky náhrady zvířecí tažné síly mnohem výkonnější mechanickou silou spadají do roku 1784, kdy skotský mechanik James Watt sestrojil první klasický dvojčinný vahadlový parní stroj s převodem na rotační pohyb. Sám Watt se původně zabýval myšlenkou použít parního stroje k orbě a za tím účelem navrhl parní pluh. Až teprve Skot John Heatcoat předvedl v roce 1832 Skotské hospodářské společnosti praktickou ukázku parní orby v Cocharr Mossu u Damfriesu. K tomu účelu sestrojil parní pluh. Ten se skládal z lokomobily, pohánějící bubny, na něž se navinovalo lano, kterým byl vlastní pluh tahán po poli. Od roku 1846 byly pro zemědělství k dispozici dva systémy parní orby: systém lanové orby s jednou lokomobilou a kotevním vozem a systém lanové orby pomocí dvou lokomobil. Po zdokonalení obou systémů Angličanem Johnem Fowlerem v roce 1858 však na anglických a evropských velkostatcích nalezl mnohem větší uplatnění dražší, ale výkonnější a provozně méně náročný dvoustrojový systém. Ten se pro řadu předností udržel ve střední Evropě téměř do poloviny 20.století.
V Severní Americe byl první model parního stroje postaven v Pensylvánii (O. Hussey a J. Fawler, 1855), záhy pak v Kalifornii (F. Standish a R. Doan 1860). Na rozdíl od Evropy se v americkém zemědělství parní stroje ve formě trakční jako „parní traktory“ používaly individuálně převážně k orbě a přípravě půdy a stacionárně k výmlatu obilí. Při velkoplošném farmaření zejména v Kalifornii se dávala přednost velmi výkonným mobilním jednotkám, nazývaným zde steamery. Jejich výrobou se proslavila zejména Bestova a Holtova společnost. Bestovy gigantické tříkolové jednotky o výkonu 110 k (82,1 kW) s předním řídícím kolem byly schopny zorat až 5 ha jílovité půdy za hodinu nebo táhnout náklad až 30 t. Během parní éry bylo nejvýznamnějšími americkými společnostmi vyrobeno přes 70000 parních traktorů.
Podstatné nedostatky parní techniky, zejména pak velká hmotnost a omezené manévrovací schopnosti, nezbytnost za provozu doplňovat palivo a vodu, posléze i nákladnost provozu vlivem vysoké pořizovací ceny vedly později k náhradě za techniku mnohem efektivnější.
Nástup traktorů se spalovacími motory. První americký a anglický traktor
Éra motorů s vnitřním spalováním byla zahájena v Evropě vyvinutím čtyřtaktního spalovacího motoru Němcem Nikolasem Augustinem Otto za pomoci E. Langera v roce 1876. Jako paliva bylo původně použito svítiplynu. Další německý vynálezce Gottlieb Daimler spolu s W. Maybachem postavili v roce 1883 první rychloběžný benzinový motor s vysokou kompresí (výkon 1,5 k při 800 ot. min-1). Daimler pak pokračoval v intenzivních pokusech na využití svého vynálezu v dopravě a v roce 1886 postavil první automobil na světě. V oblasti využití spalovacího motoru k trakci v zemědělství pak převzali na přelomu století iniciativu Američané a Angličané.
V Americe se objevil první provozuschopný benzinový motor v trakčním provedení na pšeničných polích Jižní Dakoty při sklizňové sezóně 1892. Tento mobilní stroj postavil vynálezce John Froelich z Iowy tak, že umístil jednoválcový dvoudobý benzinový motor na rám z ocele a dřeva. Celá konstrukce měla hmotnost 4,1 t při výkonu 30 k (22,4 kW). Byly to podstatně příznivější parametry ve srovnání s tehdejší parní trakcí. Navíc nebylo třeba za provozu doplňovat palivo a vodu. Nicméně byl i tento traktor těžkopádný a náročný na obsluhu.
Již za svých inženýrských studií na univerzitě ve Wisconsinu navrhli Charles W. Hart a Charles H. Paar projekt benzinového motoru k trakčním účelům v zemědělství. Po ukončení studií však neměli finanční prostředky, aby realizovali svůj tři roky starý návrh. Proto v roce 1900 odešli z Madisonu do Charles City ve státě Iowa. Tam již v roce 1902 polně testovali svůj první trakční benzinový model o výkonu 17 - 30 k (12,7 - 22,4 kW) a přispěli tak k rozvoji řemesel ve městě. Druhý model o výkonu 22 - 45 k (16,4 - 33,6 kW), postavený v následujícím roce byl tak úspěšný, že bylo vyrobeno ještě 15 jednotek. Po tomto očividném úspěchu začal nově vzniklou společnost Hart - Paar podporovat tamní bankéř M. V. Ellis a stal se jejím rozhodujícím akcionářem a finančním rádcem . V roce 1907 uvedla společnost Hart-Paar na trh svůj pověstný model „Old Reliable“ o výkonu 30 - 60 k (22,4 - 44,8 kW). Obchodní ředitel společnosti W. H. Williams, který psal inzeráty na tento model, pokládal dosud používaný termín „traction engine“ (trakční motor) za zbytečně složitý a zavedl zkrácený praktický výraz „traktor“. Tento termín se ujal a rychle zdomácněl jak mezi výrobci, tak i mezi uživateli. Je zajímavé, že termín „traktor“ se uvádí již v anglickém oxfordském slovníku (1856) jako synonymum pro trakční motor. V roce 1890 byl oficiálně použit v patentu č.425 600 na trakční parní stroj. Nešlo tedy o pojem zcela nový, ale společnosti Hart-Paar je nutno přiznat zásluhy o jeho všeobecné praktické rozšíření.
První traktory společnosti Hart - Paar konstrukčně navazovaly na trakční parní jednotky té doby. Vyznačovaly se velkou hmotností. Jen setrvačník měl hmotnost kolem 450 kg a celý traktor přes 9000 kg. Dvouválcový petrolejový motor byl vybaven systémem zapalování s přerušováním a byl chlazen olejem. Samotný traktor byl veden a řízen pomocí řetězů a pohyboval se jedinou rychlostí asi 2 km.h-1. Jeho bezpečný a bezporuchový provoz již kladl určité nároky na obsluhu a údržbu.
Společnost Hart-Paar jako první také zahájila tzv. „instruktážní program.“ Instrukce o obsluze a údržbě traktorů zasílané poštou se ukázaly jako nezbytnost pro nezasvěcené zákazníky. Tato idea byla záhy přejata i nově vznikajícími konkurenty, kteří trpěli rovněž podobnými nákladnými opravami, způsobenými převážně neznalostí nebo bezstarostností uživatelů jejich traktorů.
První hmotné traktory měly obvykle rozměrná zadní železná kola opatřená ostruhami k přenesení co největší tažné síly na podložku. Jejich tažné síly se dalo efektivně využít jen na suchých a dobře únosných půdách. S myšlenkou, jak snížit měrný tlak velmi hmotných parních strojů na půdu, se prvně zabýval již v roce 1857 Angličan J. Boydell. Na kola parního stroje připevnil dřevěná břevna vytvářející při jízdě stopu. Od roku 1897 experimentoval v Kalifornii Holt zprvu s parní trakcí s koly o obrovských rozměrech na málo únosných půdách. Ale ani obrovská kola nebyla sto splnit všechny provozní požadavky. Tato okolnost vedla ke konstrukci pásového podvozku, patentovaného v roce 1904. Komerční výroba vlastního polopásového traktoru „Catepillar“ (housenka) se spalovacím motorem byla zahájena v roce 1908. Tento model se zásadně lišil od většiny tehdy vyráběných traktorů svou originální konstrukcí. Stojatý řadový čtyřválcový motor o výkonu 45 k (33,6 kW) nevyžadoval již hmotný setrvačník. Ke zvýšení účinnosti chlazení byla chladící soustava již vybavena větrákem. Zadní hnací kola byla nahrazena pásovým podvozkem. Přední řídící kola se ovládala řetězy. Manévrovatelnost nebyla předností prvních Catepillarů, navzdory tomu, že byly již vybaveny řídícími spojkami pro každý pás. Pohybovaly se jedinou rychlostí (kolem 3,5 km.h-1), ale měly tu velkou přednost, že byly schopny pracovat i za podmínek, kdy veškerá tažná síla, ať už zvířecí nebo mechanická zcela selhala.
Výroba traktorů pro americké zemědělství se na počátku 20. století vyznačovala nebývalým rozmachem. Zatím co v roce 1907 bylo vyrobeno asi 600 traktorů (z toho třetina společností Hart-Paar), bylo to kolem roku 1910 již 2 000 traktorů ročně. Americký farmářský časopis Farm Implement News zaznamenal tehdy již 31 výrobců traktorů.
V evropské oblasti byl postaven první provozuschopný traktor Ivelem v Anglii roku 1902. Konstrukcí navázal na experimenty Dana Albone z Biggleswade v hrabství Bedfordshire, prováděné od roku 1897. Ivelův traktor měl dvouválcový motor schopný vyvinout výkon až 24k (17,9 kW). Povrchový karburátor pracoval již na principu nasávání vzduchu motorem. Zapalování se dělo pomocí cívky. Místo chladiče byla do oběhového systému zařazena velká vodní nádrž. Traktor mohl být použit k orbě dvojradličným pluhem, k tažení vazače a k dopravě. Pro stacionární výmlat byl opatřen řemenicí. Za účelem výroby tohoto traktoru vznikla v roce 1903 samostatná společnost s úřadem v Londýně a výrobní továrnou v Biggleswade. Společnost podnikala asi 20 let a vyvezla značnou část svých výrobků i do zahraničí.
Počátky velkosériové výroby traktorů v Americe. Bezrámová konstrukce traktorů.
Historie hromadné výroby klasických traktorů je spjata se jménem jednoho z nejúspěšnějších amerických podnikatelů, Henry Fordem. Ten svou průkopnickou činnost zahájil v roce 1903 založením společnosti Ford Motor Company, vyrábějící zprvu automobily. Ford se také živě zajímal o traktory a svůj první experimentální model vyrobil v roce 1907. V Americe tehdy převládala výroba těžkých a drahých traktorů, vhodných nanejvýš pro hospodaření na velkých farmách. Ford se od počátku zabýval myšlenkou malého traktoru, který by se vyráběl sériově při malých nákladech a který by byl dostupný pro hospodaření na velmi četných rodinných farmách.
V roce 1908 byla zahájena výroba modelu T, který dominoval v americkém traktorovém průmyslu následujících dvacet let. Přes tento úspěch pokračoval Ford osobně ve vývojovém programu na traktorech až do roku 1917. Tehdy byl nucen přerušit své dlouhodobé experimenty a přejít na velkosériovou výrobu na požadavek anglické vlády o dodávku většího množství traktorů pro zabezpečení dostatečného množství potravin pro armádu z domácích zdrojů za podmínek sníženého počtu mužů a koní na anglických farmách. Ford měl již vhodný traktor v pokročilém stadiu vývoje a k tomu bezkonkurenční zkušenosti s velkovýrobou. Britskou objednávku několika tisíc traktorů splnil během půl roku a v následujícím roce 1918 vyrobil celkem přes 34000 traktorů. Nový traktor Fordson, model F se stal nejpopulárnějším traktorem, který byl kdy vyroben. Vrchol jeho úspěchu byl, když dosáhl přes 50 % světového trhu. Jeho výroba pokračovala až do roku 1928. Celkem bylo vyrobeno téměř 750000 traktorů tohoto modelu. Našly své bohaté uplatnění nejen v americkém a anglickém zemědělství, ale i v dalších zemích evropské pevniny včetně Českých zemí.
Při testování v Nebrasce prokázal traktor Fordson, model F velký prokluz kol, neboť jeho celková hmotnost byla pouze 1250 kg. Čtyřválcový motor o obsahu 4100 cm3 s vodním termosifonovým chlazením se startoval na benzin a po dostatečném zahřátí se přepínal na kerosin. Dosahoval výkonu 18 k (13,4 kW) při 1000 ot.min-1. Zapalování sestávalo ze setrvačníkového magneta s vysokonapěťovými cívkami modelu T z automobilních motorů. Traktor byl vybaven třístupňovou převodovkou (dopředné rychlosti 3,5 - 5,2 - 11 km.h-1) a zpátečkou (3,5 km.h-1).
Jedním z charakteristických rysů traktorů Fordson bylo spojení motoru, převodovky a diferenciálu v jeden celek za účelem vytvoření pevné litinové konstrukce. Bezrámový traktor vyplynul z Fordova vývojového programu v roce 1915 a pomohl zajistit zvýšenou pevnost a umožnil více ochránit motor před nečistotami. Bezrámová konstrukce byla také vhodnější pro výrobu ve velkých sériích a pomohla tak snížit vlastní náklady výroby, což umožnilo Fordovi prodávat model F za bezkonkurenční cenu. První bezrámový traktor ve Spojených státech byl model Wallace Cub, vyrobený v roce 1913.
Tříbodový hydraulický závěs u traktoru
Druhým světoznámým průkopníkem, který se podstatným způsobem zasloužil o zdokonalení zemědělského traktoru v oblasti snížení jeho hmotnosti, zlepšení jeho ovladatelnosti, zvýšení bezpečnosti jeho provozu a dostupnosti jeho ceny pro široký okruh farmářů, byl irský mechanik Harry Ferguson.
Ve svých 25 létech založil v roce 1911 vlastní společnost na výrobu motorů. Ke konci první světové války začal prodávat traktory firmy John Deere, její model Waterloo Boy. Na žádost Irské zemědělské komory prováděl pak po celém Irsku praktická školení a předvádění s cílem naučit farmáře ovládat a racionálně využívat drahé dovážené americké traktory. Na základě bohatých zkušeností a zkoušek traktoru s pluhem (1917) pak vyvinul nejprve dvoubodový závěs (1919). Jeho konstrukce umožňovala, že i lehký nesený pluh se zahluboval do půdy bez přídavného závaží a mohl překonávat i skryté překážky. Horní táhlo též vyvíjelo sílu, působící směrem dolů na předek traktoru, což mělo příznivý vliv na řízení a stabilitu traktoru při tahově náročnějších polních pracích, zejména pak při orbě. Svou průkopnickou práci Freguson korunoval v roce 1925 vynálezem silové regulace, spočívající na principu samočinné regulace zahloubení stroje v závislosti na síle, potřebné k jeho tahu. Tento stěžejní vynález se potom stal základem všech moderních hydraulických systémů traktorů na celém světě. Tříbodový hydraulický závěs byl ve své konečné podobě zkompletován v roce 1929.
Protože Ferguson nemohl nalézt výrobce, který by jeho patenty realizoval, začal sám v Belfastu od roku 1932 vyrábět traktory „Ferguson“ vybavené vlastním tříbodovým závěsem. V roce 1933 to byl model „Black“ o hmotnosti 833 kg a výkonu motoru 18 k (13,4 kW). Jeho velkou předností bylo, že zapojení, odpojení a ovládání příslušných nesených pracovních strojů se dělo bez námahy přímo ze sedadla traktoristy. Ferguson se svými traktory pronikl i do Ameriky. Po dohodě s automobilním králem Henry Fordem byl pro něj vyvinut model 9N, u něhož byly uplatněny všechny známé Fergusonovy patenty. Model 9N byl vybaven osvědčeným Fordovým zážehovým motorem o výkonu 23,8 k (17,5 kW) při 2000 ot.min-1 a standardně již i elektrickým spouštěčem. První společností, která použila ke startování svého traktoru elektrického spouštěče na baterii, byla pravděpodobně Moline Plow Co v roce 1918, která též zavedla i silniční osvětlení traktoru. Traktor Fordson model 9N se vyráběl od roku 1939 ve třech variantách za velmi nízkou cenu 585 dolarů. Velmi rychle se prosadil na americkém trhu, kde v roce 1941 bylo prodáno 40000 jednotek. Po podstatném přerušení dodávek oceli z válečných důvodů v roce 1942 se sám Ferguson intervencí u presidenta Roosevelta zasadil o výjimku. Do ukončení výroby v roce 1947 dosáhl celkový objem produkce tohoto velmi úspěšného modelu 306000 kusů.
V roce 1946 začala britská společnost Standard Motor Co. ve spolupráci s Fergusonovou společností. která zajišťovala vývoj a prodej, vyrábět model TE 20 o výkonu motoru 20 k (14,9 kW), vybavený čtyřstupňovou převodovkou. Tento model pod názvem „Fergie“ se stal velmi oblíbeným nejen v Británii, ale i v zahraničí. Do roku 1956 bylo zkompletováno celkem 517000 jednotek.
Vývodový hřídel u traktoru
Pravděpodobně jako první vůbec realizoval myšlenku vývodového hřídele na traktoru profesor John Scott při královském předvádění v roce 1904. Vývodový hřídel k pohonu žacích strojů a samovazačů vyvedl z převodovky na čelo traktoru.
U polních zemědělských strojů a nářadí nenalezla myšlenka vývodového hřídele dlouho své praktické uplatnění. I sklízecí mlátičky byly během první poloviny dvacátého století, ať ještě tažené spřežením tažných zvířat nebo zaváděnými traktory, většinou vybavovány pomocným motorem k pohonu žacího, mlátícího a čistícího ústrojí. Vývodový hřídel v zadní části traktoru uprostřed tříbodového závěsu se poprvé objevil v roce 1933. Původně byl závislý na pojezdové rychlosti, neboť byl poháněn od koncového převodu. Ferguson jako první v roce 1937 na svém modelu Ferguson A zavedl vývodový hřídel o konstantních otáčkách tím, že odvodil jeho pohon od motoru přes konstantně se otáčející předlohový hřídel v převodovce traktoru. Hnací vývodový hřídel jako trvalé vybavení traktorů se datuje po roce 1941.
Ing. František Novotný, CSc.
VÚZT Praha Ruzyně
foto archiv autora
