Kombajny zbożowe

Dodano dnia: 08/10/2006

Zarysowujący się coraz ostrzej brak rąk roboczych oraz specyficzne warunki dojrzewania zbóż w krajach o suchym klimacie spowodowały, że zaczęto w tych krajach, a więc początkowo w Północnej Ameryce, a następnie w Australii, myśleć nad maszynami, które nie tylko ścinały, lecz równocześnie wymłacały zżęte zboże.
Pierwsze próby budowy kombajnu zbożowego podjęto bardzo wcześnie, bo już około 1836 roku w stanie Michigan powstała pierwsza żniwiarko-młocarnia, owoc zbiorowego wysiłku farmerów. Maszyna ta była połączeniem ówczesnej żniwiarki i prostej młocarni. Początkowo te maszyny miały za zadanie ściąć i wymłócić zboże bez dodatkowego procesu czyszczenia. Podobnie działały ówczesne młocarnie szeroko-omłotowe.
Trzeba też zauważyć, że równolegle trwał długi proces udoskonalania młocarni. Pierwszym konstruktorem bębnowego zespołu młócącego był Szkot Andrew Meikle, który w 1785 roku zastosował bęben o średnicy 25 cm, z przymocowanymi na jego obwodzie czterema listwami zwanymi cepami. Część obwodu bębna była otoczona blaszaną osłoną klepiska. Bęben obracał się z prędkością 4-6 m/s. Obracające się wałki karbowane przed bębnem podawały zboże do szczeliny utworzonej pomiędzy powierzchnią bębna i klepiskiem, zwanej szczeliną roboczą, w której odbywał się proces młócenia.

Cepowy zespół młócący Meikle’a z 1785 roku
1 – bęben, 2 – klepisko, 3 – karbowane wałki podające zboże

Przez cały XIX wiek zmiany szły w kierunku skonstruowania przetrząsaczy wymłóconej słomy, wmontowania młynków i wialni, separatorów plew i zgonin, sortowników ziarna. Młocarnia z drugiej połowy XIX wieku była maszyną dość ciężką i korzystającą z napędu zewnętrznego na przykład lokomobili. Było to urządzenie już bardzo dokładnie czyszczące zboże.

Konny kombajn zbożowy z hederem lewokośnym, w zaprzęgu ponad 20 koni, obsługa 3 ludzi. Rok około 1860-70.

W ówcześnie jednostkowo budowanych kombajnach nie można było zastosować takiej ilości złożonych podzespołów. Mimo to kombajny w tamtych czasach były dość ciężkie i wymagały olbrzymiej siły uciągu. Należy zaznaczyć, że przy zbiorze zbóż kombajnem wilgotność dolnych ściętych źdźbeł jest większa aniżeli wilgotność kłosów, wskutek czego oporu młocki są większe o ok. 10-15 % niż przy młocce stacyjnej zboża wyschniętego mniej więcej równomiernie. Do pociągu tych maszyn musiano zaprzęgać od 20 do 30 koni, co nie tylko ogromnie obniżało wydajność roboczą poszczególnych koni, lecz poza tym bardzo utrudniało kierowanie tak wielkim zaprzęgiem.
Od samego początku zaistniał problem dokładnego czyszczenia zboża. Część wymłóconych ziaren była wyrzucana razem ze słomą, a niektóre pośladowe ziarna podczas przejścia przez szczelinę roboczą zostawały jedynie obluzowane. Konieczne zatem stało się zastosowanie wytrząsaczy, na których ziarna zostałyby wydzielone. Z jednej strony należało dobierać dość długie wytrząsacze, co z kolei wpływało na zwiększenie gabarytów młocarni kombajnu, a tym samym ciężaru i kosztów produkcji takiej maszyny. Z drugiej zaś strony poruszająca się młocarnia kombajnu podlegała większym wstrząsom, a nierzadko z powodu nierówności terenu była nachylona w bok lub podłużnie. Trudno było w tak trudnych warunkach pracy osiągnąć tak dokładne czyszczenie i sortowanie ziaren jak miało to miejsce w młocarniach stacyjnych. Wymagałoby to wiele części, co łącznie z ich napędem, znacznie komplikowałoby konstrukcję i zajmowało wiele miejsca. Dlatego już od początków budowy kombajnów zbożowych określano ich ideę w kierunku rezygnacji z dokładnego czyszczenia i sortowania ziarna, ograniczając się do uproszczonych sposobów separacji. Zakładano, że uzyskane z kombajnu ziarno musi być dodatkowo oczyszczane stacyjnymi maszynami czyszczącymi.
Uzasadnienie ekonomiczne w drugiej połowie XIX wieku dla zastosowania kombajnów było tylko na wielkich i równych areałach Stanów Zjednoczonych, gdzie odznaczał się spory brak rąk do pracy. Równocześnie Rosjanie mający podobne warunki, zaczęli interesować się tego rodzaju maszynami. Około 1868 roku A. Własenko buduje swój kombajn zbożowy. Jednakże maszyna ta nie znalazła szerszego wzięcia wśród posiadaczy wielkich majątków ziemskich, ze względu na powszechną i tanią siłę roboczą ówczesnej Rosji.
Dopiero, gdy pojawiły się pierwsze ciągniki rolnicze w drugiej połowie XIX wieku, najpierw parowe, a następnie z silnikiem spalinowym, kombajn znalazł odpowiednie warunki do szerokiego zastosowania.
Tuż po I wojnie światowej poza USA powszechnie zaczęto stosować kombajny na polach Kanady, Australii i Argentyny. Również w ZSRR rozpoczęto prace nad doczepianymi kombajnami z napędem silnikowym, wzorowanymi na amerykańskich wyrobach, przede wszystkim połączonej firmy McCormick-Deering.
Pierwsze konstrukcje kombajnów zbożowych XX wieku ze względu na spore zapotrzebowanie na konie mechaniczne i stosunkowo jeszcze niewielką moc ówczesnych ciągników, posiadały zainstalowany swój własny około 50-60 konny silnik, który napędzał wszystkie mechanizmy. Natomiast sam kombajn był ciągnięty przez traktor.

Doczepiany kombajn silnikowy z bocznym zespołem tnącym. Lata dwudzieste XX wieku.

Klasyczny kombajn z tego okresu był budowany jako maszyna bocznie tnąca z zazwyczaj bardzo dużą szerokością cięcia, dochodzącą nawet do 6 metrów, a więc i przeznaczona do pracy na dużych powierzchniach pól.
Zboże było podawane wzdłużnie do zespołu młócącego (kłosami w przód). Młócący zespół składał się z zębatego bębna i zębatego klepiska. Duża szerokość cięcia wymagała równie dużej przepustowości, co było trudne do osiągnięcia przy stosunkowo wąskich zespołach młócących.

Kombajn zbożowy McCormick-Deering z 4 metrowym hederem. Ciągnięty przez traktor McCormick 10-20. Lata 20. XX wieku.

Wymagało to uprawy niskopiennych odmian zbóż o krótkich źdźbłach np. nisko piennego jęczmienia, pszenic, owsa). Gorzej natomiast taki kombajn pracował przy zbiorze żyta lub wysokopiennych ozimin pszenic. Spowodowane to było tym, że stosowane ówcześnie zębate bębny młócące lepiej pracowały przy zasilaniu krótko słomiastym materiałem.

Schemat poglądowy kombajnu „bocznotnącego” z lat 20. XX wieku.

W Europie przez długi czas panował pogląd jakoby niecelowe jest stosowanie kombajnów w wilgotnym i zmiennym klimacie. Ponadto uważano za nieekonomiczną eksploatację tego typu maszyn na mniejszych powierzchniowo polach. Przy zmiennej pogodzie podczas żniw, obawiano się ryzykować przetrzymania zboża na pniu ze względu na możliwość wysypywania ziarna z kłosów.

Radziecki kombajn zbożowy doczepiany „Staliniec S-6” produkowany w „Rostelmaszu”. Szerokość zespołu żniwnego: 6 metrów.

Dopiero w 1936 roku niemiecka firma „Claas” buduje pierwszy bezsilnikowy przyczepiany kombajn zbożowy, który jest dostosowany do warunków i wymagań niemieckiego rolnictwa. Była to, w porównaniu do amerykańskich kombajnów, stosunkowo nieduża bocznotnąca maszyna, otrzymująca napęd od wałka odbioru mocy. Szerokość robocza zespołu tnącego nie przekraczała 1,2 m. Bęben młócący był ustawiony wzdłuż osi maszyny. Otrzymano bardziej zwartą i łatwiejszą do transportu maszynę. Niewielkie też były wymagania co do ciągnika napędzającego, gdyż pierwszy „Claas” zadowalał się mocą około 25 – 35 KM.
W 1937 roku po przeprowadzonych w sezonie żniwnym 1936 roku udanych próbach, zostaje uruchomiona produkcja kombajnów Claas.

Pierwszy europejski kombajn zbożowy. Firma „Claas” w 1937 roku rozpoczyna produkcję seryjną.

Te pierwsze maszyny Claasa to był jednak dopiero początek wprowadzania kombajnów w Europie. Już w 1938 roku angielska firma Massey Harris prezentuje pierwszy samobieżny kombajn zbożowy. Jednakże stopień zaawansowania maszyny i jej zbyt wysoki koszt spowodował początkowo nikłe zainteresowanie tym wyrobem. Dopiero brak rąk do pracy podczas drugiej wojny światowej zmusił angielskich farmerów do zainteresowania się kombajnami zbożowymi na szerszą skalę.

Idea zwartej konstrukcji kombajnu Claas z zastosowanym bębnem młócącym ustawionym wzdłużnie.

W 1940 roku w Niemczech, producent ciągników Lanz prezentuje połączony zestaw kombajn z doczepianym zbiornikiem plew. Kombajn czołowo-tnący był doczepiany i napędzany przez ciągnik, przy czym słoma była gromadzona na wylocie w większe snopki, które wypuszczał boczną rynną na pole znajdujący się z tyłu pracownik. Plewy pneumatycznie rurociągiem były podawane do zbiornika – przyczepy. Ten zestaw był stosunkowo długi – około 16,5 metra, a więc był mało przydatny do pracy na niewielkich polach. Niewielka szerokość robocza rzędu około 1,3 metra, wymagała ciągnika o mocy 35-40 KM. Możliwe też było zastosowanie słabszego ciągnika o mocy około 25 KM, należało jednak zastosować prędkość pełzającą 80 metrów na godzinę.

Długi, 16,5 metrowy zestaw Lanza z 1940 roku. Ciągnik napędzający kombajn , na końcu doczepiony zbiornik plew.

Tuż po zakończeniu wojny nastąpił dynamiczny rozwój postępu technicznego w budowie kombajnów zbożowych. Przekonano się wówczas, że nawet w tak wilgotnym klimacie, jak angielski oraz na stosunkowo niewielkich łanach zbóż praca kombajnów może przynieść duże korzyści.
W 1945 roku Claas na bazie pierwszych przedwojennych doświadczeń wypuszcza na rynek nowy, ekonomiczny, bardziej dostosowany do małych gospodarstw kombajn typu „Super”. Kombajn ten nie posiadał zbiornika ziarna, ale został wyposażony w workownicę zasypującą ziarno jednocześnie do 4 worków.

Powojenny kombajn Claas Super – zwarta budowa i niewielkie zapotrzebowanie mocy to jego główne zalety.

Bęben kombajnu Claas Super był stosunkowo długi – 1240mm, gdyż podawane źdźbła układały się w poprzek płótna przenośnika. W sortowniku ziarna były rozdzielane na trzy frakcje według grubości. Czystość młócenia pszenicy I kategorii wahało się w granicach 1-18 % w zależności od stopnia zachwaszczenia zbieranej rośliny. Napełnione ziarnem worki układano na pomoście, z którego zsuwano je następnie na przyczepę lub ściernisko. Kąt nachylenia pomostu regulowany był łańcuchem, na którym pomost był zawieszony.
Wyrzucona przez wytrząsacze słoma była podawana sprężystymi palcami nagarniacza pod tłok prasy.

Przekrój boczny i czołowy Claas Super:
1 – motowidło, 2 – zespół tnący, 3 – przenośnik poprzeczny, 4 – pochyły przenośnik, 5 – zespół młócący, 6 – ślimak, 7 – rynienki ziarna i domieszek, 8 – rynna pochyła, 9 – pomostowy wytrząsacz, 10 – pochylnia, 11 – otwór na wyrwane i nie wymłócone kłosy, 12 – rzutnik ziarna, 13 – podsiewacz żaluzjowy, 14 – sito, 15 – wentylator I, 16 – rynna plew, 17 – wentylator II, 18 – rura, 19 – sito palcowe, 20 – ślimak kłosowy, 21 – otwór, 22 – pochylnia, 23 – ślimak ziarnowy, 24 – podnośnik czerpakowy, 25 – sortownik bębnowy, 26 – krótki ślimak, 27 – palce sprężyste słomy, 28 – tłok prasy.

Pierwsze powojenne kombajny doczepiane to był zaledwie początek szybkiego rozwoju konstrukcji tych maszyn. Wkrótce okazało się bardziej celowe budowanie samobieżnych maszyn. Wprawdzie bezsilnikowe doczepiane kombajny jeszcze pewien czas konkurowały z samobieżnymi, lecz już od lat 60. zaczęto stopniowo odchodzić od stosowania tych pierwszych.
Problemem w kombajnach doczepianych była konieczność rozpoczynania pracy na łanie przy wcześniejszym obkoszeniu boków inną maszyną. Wadą był również stosunkowo duży promień skrętu (ok. 8 metrów) i utrudniona obserwacja i regulacja zespołów roboczych.
Dlatego też, już od początku lat pięćdziesiątych, pola zaczął zdobywać samobieżny kombajn czołowotnący. Oczywistą jego zaletą była duża zwrotność (3-6 metrów), możliwość rozpoczynania pracy od razu na łanie, łatwiejsze stosowanie napędów i ich regulacji, centralne stanowisko kierowcy oraz z czasem zastosowanie bezstopniowych przekładni.
Stosowane początkowo przenośniki zboża w hederze typu płóciennego, pracujące w układzie przeciwbieżnym, zastąpiono prostymi i odpornymi na warunki atmosferyczne przenośnikami typu ślimakowego.
Jednymi z pierwszych europejskich kombajnów samobieżnych były maszyny Massey-Harris MD 630 i Claas Columbus. Szerokość cięcia tych kombajnów z punktu widzenia dzisiejszych wymagań przypomina bardziej kombajny poletkowo-doświadczalne, gdyż ich hedery nie przekraczały 2 metrów. Początkowo dość powszechnym urządzeniem na pokładzie kombajnu był cylinder sortujący ziarno na frakcje i workownik. Z czasem okazało się, że wraz ze zwiększeniem szerokości cięcia i szerokości zespołu młócącego trudno jest zachować taką dużą przepustowość podawania zboża przy przepuszczaniu ziaren przez sortownik i workownice. Były to wąskie gardła. Dlatego nieco późniejsze kombajny przyjmowały ziarno wprost do zbiornika bez dzielenia na frakcje.
Podobnie rzecz się miała z prasą do słomy, zwiększenie przepuszczania masy przez młocarnie było możliwe pod warunkiem rezygnacji z prasowania słomy wprost na kombajnie. Dzięki temu powstała oddzielna grupa maszyn służących do zbierania i prasowania słomy.
Już w latach sześćdziesiątych prowadzone były pierwsze prace nad poprawieniem wymłacania i wydzielania wszystkich ziaren, tak żeby nie było potrzeby zastosowania dodatkowych urządzeń czyszczących. Powstawały m.in. dwu i trzybębnowe zespoły młócące, wykorzystane szerzej we współczesnych kombajnach. Nowością był też łopatkowy zespół młócący w którym materiał przesuwał się wzdłuż wewnętrznej powierzchni cylindra, którego część stanowiła sito. Wymłócona słoma była wydalana na koniec cylindra. Początkowo system ten nie sprawdzał się ze względu na duże zapotrzebowanie mocy i większy procent uszkodzonych ziaren. Nie mniej jednak z czasem firma Case rozwinęła tą ideę zespołu młócącego budując później kombajny z wzdłużnym rotorem młócącym.

Przekrój kombajnu Massey Harris MD 630 z 1956 roku:
1-ślimak podający, 2-podajnik łopatkowo-bębnowy, 3-podajnik skrzydełkowy, 4-silnik, 5-bęben młócący, 6-wyrzutnik słomy, 7-przenośnik zbożowy, 8-cylinder sortujący, 9-przenośnik ślimakowy, 10-wytrząsacz klawiszowy 11-nadbudowana prasa słomy, 12-workownik, 13-tylny przenośnik ślimakowy kłosowy, 14-pomost, 15-sita żaluzjowe, 16-ślimak zbożowy, 17-dolne sito, 18-wentylator, 19-koła napędowe, 20-napęd kosy, 21-napęd pasowy nagarniacza.

Rafał Mazur