Test pěchu Kvernelad Packomat

Seťová orba naráží od nepaměti na problém dostatečného odstupu mezi touto operací a setím. Proto většina výrobců nabízí ke svým pluhům pěchy různé konstrukce, které umožňují orbu a současně její ošetření – utužení půdy a rozdrobení hrud. Zajímavé konstrukce je pěch firmy Kverneland nesoucí označení Packomat.

Konstrukce je zajímavá jednak tím, že pěch je integrován přímo na rámu pluhu a při transportu jej není třeba dopravovat odděleně, ale zejména tím, že jeho použití by dle údajů výrobce mělo snižovat celkový tahový odpor orební soupravy. To se zdá na první pohled nelogické a zavání to něčím co nazýváme perpetum mobile. Výrobce tento jev přisuzuje tomu, že pěch působí jako protiváha pluhu, odsazuje jej od stěny brázdy a snižuje tak tření na plazových deskách.
Protože nás zajímalo jestli to co předkládá výrobce skutečně funguje požádali jsme pracovníky Výzkumného ústavu zemědělské techniky a firmy Anser aby provedli měření, která zjistí jednak rozdíl v tahové síle při použití pěchu Packomat a dále též spotřebu paliva a celkovou kvalitu práce pěchu. Měření se uskutečnila na pozemcích ZD Rosovice a Packomat byl agregován s pluhem Kverneland EM 85 a tažen traktorem John Deere 6910.

Technický popis pluhu

Pluh Kverneland EM 85 je nesený oboustranný pluh s pevným záběrem na jedno orební těleso, v našem případě je jednalo o 40 cm. Jeho základem je ocelový jednodílný rám z čtvercových profilů o rozměru 150 x 150 mm. Na rámu pluhu jsou prostřednictvím šroubů upevněny slupice orebních těles. Orební tělesa mohou být tři nebo až pět v našem případě se jednalo o střední cestu tedy čtyři orební tělesa. Ta byla jištěna u Kvernelandu nejrozšířenějším způsobem – pomocí listových pružin, což je jednoduché a spolehlivé řešení. Pluh nebyl vybaven předradličkami ani krojidlem, odhrnovačky byly doplněny zahrnovacími límci. Hmotnost pluhu činila 1190 kg.

Technický popis pěchu

Testovaný pěch Packomat byl v provedení, které zajišťuje maximální rovnací drobící a utužovací účinek. Výrobce totiž toto nářadí dodává buďto jako tzv. jednořadý pěch, což znamená, že je vybaven jednou řadou pěchovacích kotoučů a jednou či dvěma řadami pružných prstů. Duhou možností je dvouřadé provedení. V tomto případě je první řada tvořena pružnými prsty s průměrem 16 mm, dále následují dvě řady pěchovacích kotoučů s průměrem 480 mm (druhá řada v provedení cosskill) a nakonec ještě další dvě řady pružných prstů se shodným průměrem jaký má přední řada. Hloubka práce první i zadních řad prstů je nezávisle mechanicky stavitelná. Stavitelný je rovněž přítlak pěchu, který je odvislý od půdních podmínek a pomocí vzpěrné tyče se dá pěch nastavit i stranově tak aby jeho jednotlivé jízdy na sebe navazovaly. Hmotnost pěchu činí xxxx kg.
A přesně toto provedení jsme měli možnost testovat. Všechny modifikace pěchu mohou být sklopné (pro účely transportu) buďto mechanicky, nebo hydraulicky. S ohledem na nutnost častého zvedání a spouštění pěchu při hodnocení jeho práce nám dovozce zapůjčil provedení s hydraulickým ovládáním.

Způsob měření

K posouzení vlivu půdního pěchu připojeného k radličnému pluhu na změnu tahové síly potřebné k orbě byl zvolen následující postup. Čtyřradličný pluh s půdním pěchem pevně uchyceným na hydraulicky ovládaném rameni byl připojen za traktor John Deere 6910. Pro takto vytvořenou soupravu byl zdrojem tahové síly další traktor John Deere JD 7700 s výkonem motoru 110 kW, který traktor s pluhem táhl při orbě na spojovací tyči uchycené na jednom konci do měřicího zařízení – siloměrného válce.
Siloměrný válec vybavený tenzometrickými můstky schopnými měřit velikost sil působících v souřadných osách x, y a z, kde osa x je osou působení tahové síly, v ose y působí vertikální a v ose z horizontální, příčná složka síly.
Pro zvýšení přesnosti měření je potřebné zajistit, aby neproduktivní složky tahové síly Fy a Fz byly co možná nejmenší. Z tohoto důvodu je měřicí válec upevněn ve speciálním držáku na ramenech tříbodového závěsu tažného traktoru a před zahájením měření se ramena hydrauliky nastaví tak, aby spojovací tyč byla ve vodorovné rovině. Při průjezdu nerovným terénem samozřejmě dochází ke změně vzájemné polohy obou traktorů a záleží na velikosti naměřené neproduktivní složky síly Fy zda se při vyhodnocení celkové tahové síly zanedbá nebo budou naměřené výsledky matematickým výpočtem korigovány.
Tahovou sílu potřebnou k orbě s použitím nebo bez použití půdního pěchu lze v takto pojatém způsobu měření vyhodnocovat jako relativní změnu silových poměrů celé soupravy nebo po odečtení naměřené síly potřebné k překonání valivých odporů traktoru s pluhem při jízdě naprázdno, jako skutečnou tahovou sílu Fx .
Naměřené hodnoty se zaznamenávají mobilním měřícím počítačem PC 104 umístěným na traktoru. Měřicí souprava je napájena z vlastního nezávislého zdroje. Naměřené hodnoty se ukládají na PCMCIA kartu o kapacitě 1 MB, což při frekvenci vzorkování jednotlivých snímaných veličin 50 Hz představuje přes jednu hodinu souvislého měření. Na kartu zaznamenaná data se přenesou do stolního počítače nebo laptopu ke zpracování pomocí speciálního softwaru „ANALÝZA“.
Podmínky měření

Pro měření byl vybrán pozemek po sklizni ozimé pšenice s průměrným podélným sklonem 1,6 stupňů a s nulovým příčným sklonem. Na tomto pozemku bylo vytyčeno celkem 7 tratí, každá se 4 úseky pro měření o délce 50 m a 20 m přerušením pro rozjezd a dojezd měřené soupravy. Měření byla provedena pro 3 zvolené skupiny hloubky orby 0,26, 0,22 a 0,18 metru. Pro každou hloubku nastavení bylo měření opakováno čtyřikrát a to bez použití a s použitím půdního pěchu za stejných pracovních podmínek, to znamená při jedné zvolené pojezdové rychlosti a shodných otáčkách motoru. Půdní podmínky v době měření: středně těžká (hlinitá) hnědá půda (kambizem), průměrná vlhkost ornice v době měření: 21,1 % hmotnostních.
Měření spotřeby nafty bylo prováděno zcela samostatně, ovšem za stejných podmínek (stav povrchu pozemku, půdní vlhkost a sklon), jako měření tahových sil. Do palivové soustavy traktoru JD 6910 (výkon motoru 103 kW) byl nainstalován průtokoměr EDM 1404 s vyhodnocovací jednotkou impulsů IMP 1A.
Parcely pro měření spotřeby byly zvoleny tak, aby podmínky pro orbu bez použití a s použitím pěchu byly srovnatelné. Celkem bylo zoráno pro každý způsob použití pluhu 0,27 ha.

Výsledky měření

Hloubka orby

Hloubka orba byla přibližně nastavena na zvolenou hodnotu pro jednotlivé skupiny měření (0,26; 00,22 a 0,18 m). Skutečné průměrné hloubky orby jsou uvedny v tabulce 1. Tyto hodnoty jsou vypočteny z 10 měření pro každý jednotlivý úsek.
Od naměřené hodnoty tahové síly potřebné k pohybu celé soupravy traktoru s pluhem Fxs při orbě byla odečtena síla potřebná k tažení soupravy traktoru Fxt s vyhloubeným pluhem. Připustíme-li určitou chybu způsobenou jinými silovými poměry na hydraulických ramenech traktoru, lze takto vypočtenou sílu Fxp označit jako skutečnou tahovou sílu potřebnou k orbě.

Fxp = Fxs – Fxt (N)

Porovnáním síly Fxp, uvedené v tabulce 1 a grafu 4, naměřené při orbě bez a s použitím půdního pěchu, je zcela jasně vidět, že tahová síla při orbě s půdním pěchem je nižší, a to o 6 až 26 % . Průměrné snížení tahové síly při použití pěchu pro všechna měření je oproti síle potřebné k tažení samotného pluhu je 12,5 %.
Příklad průběhu naměřených hodnot složek síly potřebné k tažení soupravy traktoru s pluhem bez použití půdního pěchu je na obrázku 1. Na obrázku 2 je patrné snížení hodnoty silové složky Fx při práci pluhu s pěchem za stejných podmínek jako v předchozím případě. Na obrázku 3 je možno porovnat, jaká síla je potřeba k překonání valivých odporů traktoru s pluhem při jízdě v brázdě s vyhloubeným pluhem – jízdě naprázdno.
Dalším ukazatelem, kterým lze vyjádřit snížené energetické nároky na práci s pluhem vybaveným půdním pěchem je měrný půdní odpor ko. Měrný půdní odpor vyjadřuje závislost tahové síly na ploše průřezu zpracovávané půdy a zachycuje tak vliv změny průměrné hloubky orby za předpokladu zachování konstantního pracovního záběru pluhu.

kde:
Fsp - skutečná tahová síla pluhu (N)
bt - teoretický pracovní záběr pluhu (m)
h - průměrná hloubka orby (m)