Kaszára fel! - Avagy ipari forradalom a mezõgazdaságban

A mûszaki fejlesztés, ha egyszerûen akarjuk szemléltetni, egy csigalépcsõhöz hasonlítható. A folyamat során a meglévõ konstrukciókat kis lépésekben módosítják, miközben idõnként visszatérnek a kiindulás helyére, de már eggyel magasabb szinten. Az ismételten felbukkanó mûszaki megoldások keltik fel a kívülálló gyanakvását, hogy itt valami átverésrõl van szó. A változtatások öncélúak, csak azért csinálják az egészet, hogy új keresletet generáljanak, és gyakori gépcserére késztessék a fogyasztókat. A személygépkocsik, vagy a háztartási gépek piacán mindennaposnak tekinthetõ az a vélekedés, hogy a gyártók beépített hibalehetõségekkel csökkentik készülékeik élettartamát. Élettartamra méretezés valóban létezik. A legfontosabb feladata, hogy az egyes alkatrészek megbízhatóan teljesített üzemideje között csak elhanyagolható különbség legyen. Ne legyen tehát gyenge pontja a konstrukciónak. Másik fontos feladata a gép tömegének csökkentése. Ha egy repülõgépet végtelenül nagy élettartamra méreteznének, akkor olyan nehéz lenne, hogy fel sem tudna emelkedni a levegõbe. De miért térnek vissza elfeledettnek hitt mûszaki megoldások, miért követ spirális pályát a mûszaki fejlõdés? Elõfordul, hogy az új ötletek kezdetben nem mûködnek az elvárásoknak megfelelõen. Azért nem felejtik el õket, csak egy rövid idõre a kispadra kerülnek. Azután valami megváltozik a világban, például kopásállóbb anyagot fejlesztenek ki, olcsóbb gyártástechnológiát alkalmaznak, esetleg a fogyasztók hajlandók, vagy képesek megfizetni az új technológiát, a kényelmesebb munkavégzés érdekében. Ekkor feléled az elfeledettnek hitt szerkezet, és gyakran fényes karriert fut be.

















Kaszagenerációk



Ezután a hosszúra sikerült bevezetõ után nézzük meg, hogy mi történt kasza fronton az elmúlt évtizedekben. A kaszálógép története a fogatos kaszától számítható. Az állati erõvel vont aratógép nem a kézi kasza mûködését utánozza, mert hajtását csak a járókerékrõl kaphatja, amely nem tud megfelelõ lendületet biztosítani a vágáshoz. Egy eredeti ötlet alapján tehát a fogatos kasza az olló mûködését másolja le, tehát a mai besorolás szerint alternáló kaszának számít. Kezdetben a traktorkaszák is ezt az elvet követték, mert vagy nem volt TLT hajtásuk, vagy ha volt is, a motorerõ bizonyult kevésnek egy nagy ­teljesítményû kasza meghajtásához. A munkagépek területteljesítménye a munkaszélesség és a vontatási sebesség megnövelésével javítható. Az alternáló kasza esetében mindkét tényezõ csak a munkaminõségre vonatkozó kompromisszumok vállalásával növelhetõ meg. A merev, de keskeny kaszagerendely a haladás irányában jól követi a talajfelszín egyenetlenségeit, ezáltal alacsony (4–8 cm-es) tarló érhetõ el, de áthidaló képessége miatt csak kis munkaszélesség esetén tudja az egyenletes tarlómagasságot tartani. Ráadásul a haladási sebességet sem növelhetjük 8–9 km/h fölé, mert ha a vontatás sebessége eléri, vagy meghaladja a kaszapengék oldalirányú mozgásának középsebességét, akkor kis zsombékok, vágatlan területek jelennek meg a táblán.



Most ugorhatnánk néhány évtizedet a történetben, és elmondhatnánk, hogy lám ki is haltak az alternáló traktorkaszák, de a helyzet nem ilyen egyszerû. A mûszaki fejlesztés ugyanis, mint mondtuk, ismert elvek apró lépésekben történõ csiszolgatásával történik. Az újdonságtól való félelem ugyan egyáltalán nem jellemzõ a mérnökökre, viszont egy új mûködési elv kipróbálása, és elvitele a sorozatgyártásig horribilis összegeket emészt fel. A szükséges, akár az alaptudományokat is érintõ kísérletek elvégzését magántulajdonban levõ cég nem képes finanszírozni. Ehhez vagy állami segítségre, vagy nagy ipari konszernek kialakulására van szükség. A közelmúltban mindkét módszert módunkban állt kipróbálni.





Az alternáló kasza „csiszolgatás” közben három kategóriára szakadt. A traktorra szerelhetõ úgynevezett rézsûkaszák megtartották 1,5–2 méteres munkaszélességüket. Ma töltések és árokpartok gondozására, bozótosok csonkázására használják. Az USA-ban és az egykori szocialista nagyüzemekben 4-6 m munkaszélességû félig függesztett, vagy magajáró rendre arató gépeket is alkalmaztak. Ezeket gyakran az ismert kaszagyártó (Busatis) szabadalmát képezõ ujj nélküli, dupla mozgópengesoros vágószerkezettel szerelték fel. Az egymással szemben mozgó pengék relatív sebessége a hagyományosnak a duplája, így a munkasebesség is felemelhetõ akár 12 km/h-ra. Az alföldi nagyüzemek, vagy amerikai óriásfarmok planírozott tábláin nem jelentkezett tarlómagasságbeli probléma. Az alpesi tájakon pedig nagyon ritkán tûntek fel ezek a gépek. A harmadik kategória az arató-cséplõ gépek gabona vágóasztalainak akár 12 m széles kaszája. Itt a tarlómagasság gyakran másodlagos kérdés. Általában 12–20 cm, de napraforgóban akár méteres is lehet. Ha pedig mégis alacsonyan kell vágni, például a szóját, akkor flexibilis kaszát alkalmaznak. Ennél a kaszagerenda nincs a gyûjtõvályúhoz rögzítve, az állópengéket tartó kettõs választóujjak külön-külön csuklós konzolon helyezkednek el. A kaszatartók saját csúszótalpaik segítségével tapogatják le a talajfelszínt, és állítják be az akár 4–6 cm-es tarlómagasságot.





A rotációs, vagy forgókasza a kézi kasza elvén, megtámasztás nélkül vág. Illetve van itt megtámasztás, a növény gyökere, és a szár tehetetlen tömege szolgáltatja a támasztó erõt. A gép azonban nem tudja olyan ügyesen irányítani a pengét, mint a gyakorlott kaszás, ezért még a kézi kasza suhintásánál is nagyobb lendületre van szüksége. A rotációs kasza kerületi sebessége 50–80 m/s, vagyis eléri az alternáló szerkezet közepes sebességének a harmincszorosát, ennek megfelelõen a hajtó teljesítmény igénye is jóval nagyobb. Egy négyrotoros kasza már üresjárásban 6 kW teljesítményt vesz fel, 9 km/h sebességgel sûrû fûben dolgozva pedig akár 35–40 kW-ot is felemészthet. Forgórészenként 10 kW teljesítménnyel célszerû számolni, ha traktort választunk a rotációs kaszához. A magas kerületi sebesség miatt a gép kritikus vontatási sebessége, amely alatt még megfelelõ munkaminõséget produkál, eléri a 30 km/órát. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag nem a vágószerkezet, hanem csak a terepviszonyok korlátozzák a munkavégzés sebességét. Miután a forgó gépelemeket lehet legegyszerûbben meghajtani, amint elérhetõvé vált a nagy ­teljesítményû TLT hajtás az erõgépeken, törvényszerûen megjelent, és elképesztõ karriert futott be a rotációs vágószerkezet.



A kasza talajfelszín-követõ képességét a rotációs szerkezet megjelenése önmagában nem javította. Az áthidaló hatás miatt az elsõ kétrotoros gépek munkaszélessége még kisebb is volt (1,35 m) mint az addigi traktorkaszáké. Miután azonban a haladási sebesség növelésének az akadálya elhárult, a kaszálógép területteljesítménye mégis sokat javult.



A fejlõdés következõ lépése a munkaszélesség növelése volt. Ezt különbözõ gépgyárak eltérõ módszerekkel valósították meg, de arra is volt példa, amikor egy gyár a különbözõ munkaszélességû gépükhöz más-más felfüggesztési módszert alkalmazott. Például a korabeli Hesston-gyárral szorosan együttmûködõ egykori Szolnoki Mezõgép a négyrotoros M 1033-as típusánál páronkénti felfüggesztést használt. A két segédgerendely egymáshoz képest 7 fokkal el tudott fordulni. Ez elegendõ mértékben javította a gép felületkövetõ képességét, ugyanakkor nem fordulhatott elõ olyan üzemi helyzet, hogy a két rész között vágatlan sáv keletkezzen. A gép munkaszélessége 3,3 m volt 3,9 m szerkezeti szélesség mellett. Egy ügyes ötlet segítségével azonban az utóbbi méret 3 m-re csökkenthetõ, így a megengedett közúti szállítási szélesség egyszerûen, a gép megemelésével elérhetõ.



A hat forgórészes, 4,8 m munkaszélességû RK 6/4,8 típust félig-függesztett kivitelben állította elõ a gyár. A vázat két gumikerék támasztotta alá, a rotorok egyedi felfüggesztésûek voltak, így egymáshoz képest le-föl elmozdulva követték a talajegyenetlenségeket. A csúszótányérok talajnyomása húzórugók feszítésével egyenként állítható volt. Helyes beállítás esetén egy rotor megemeléséhez a tányér peremén 100 N erõt kellett kifejteni. A gép területteljesítménye elérte az óránkénti 3,3 hektárt. (1. ábra)

















Ezek a gépek felsõhajtású rotációs kaszák voltak, amelyeket ma a forgórészekre szerelt terelõkúpok, vagy -dobok miatt dobkaszának neveznek.



A forgórészek páronként összefelé forogtak, ezért például a hatrotoros gép három szûkített rendet hagyott maga után. Az újabb gépeken terelõlemezekkel, és úgynevezett rendkettõzõ szállítószalagokkal beállítható a rendszélesség, illetve csökkenthetõ a gép által hagyott rendek száma. Mivel a rotorok felváltva jobbra-balra-jobbra forogtak, voltak helyek, ahol a kések ellentétes mozgása miatt keltett ventillációs hatás miatt mégis vágatlan sáv alakult ki. Azt nem állítjuk, hogy emiatt a jelenség miatt fordult a gépszerkesztõk figyelme az alsóhajtású, úgynevezett tárcsás kaszák felé, de az tény, hogy ma már ezek vannak többségben.



Az alulhajtott kaszáknál általában csak a két szélsõ forgórésznek van terelõkúpja, ezért egy viszonylag laza, széles rendet készít. Mivel nincs minden rotoron terelõ szerkezet, ezek forgásiránya sem szükségszerûen ellentétes. Ezzel a megoldással ugyan a munkaminõség nem javítható, de legalább néhány fogaskereket megspórolunk. Az alsó hajtás a merev hajtómûház miatt kizárja a forgórészek egyedi felfüggesztését. Egy elõnye mégis van az alacsonyabb építésmódnak, a vágószerkezet fölé be lehet építeni valamilyen rendterelõ, terménykondicionáló szerkezetet. (2. ábra)

















Az eredeti megfogalmazás szerint azokat a kombinált gépeket, amelyek a kaszálással egy idõben száradást segítõ mûveleteket is elvégeznek, rendrevágó gépeknek nevezzük. A modern alsóhajtású rotációs kaszák tehát gyakorlatilag rendrevágó gépek, hiszen opcióként különbözõ adapterek vásárolhatók hozzájuk. Ezek lehetnek egyszerû rendterelõ lemezek, rendkettõzõ szalagok, mángorló vagy ütõ rendszerû szársértõk. A gép munkaszélessége akár 13 m-re növelhetõ a kaszakeret 3–5 részre történõ osztásával. (3. ábra)

















Természetesen speciális járvaszecskázó alvázra épített hordozógép nélkül nem oldható meg a kaszaelemek rugalmas felfüggesztése, és egyenkénti meghajtása. Nagyon ritka ugyanis az olyan traktor, amelyik frontfelfüggesztõ szerkezettel és akár öt TLT tengelycsonkkal rendelkezne.











Útelágazás a gyártástechnológiában



Úgy tûnik, hogy a gyártmány maga nem sokat változott az idõk során. Alsóhajtású kasza, szársértõ szerkezet és rendterelõ lemez már negyven éve is volt. Még az sem jelenthetõ ki egyértelmûen, hogy a modern gépek nagyobb teljesítményûek. Ma ugyanis a legtöbb konstrukciót gépcsalád formájában fejlesztik, vagyis ugyan az a típus különbözõ méretben megvásárolható. A fejlõdést ezek szerint a gyártás módszerében kell keresni.



Valóban, itt megfigyelhetõ némi különbség a kaszagenerációk között. Elsõ látásra azonban visszalépésnek tûnik a fejlõdési irány. A régi kaszán sok díszes kovácsolt, vagy öntöttvas szerkezet volt. Akkoriban így lehetett merev, tartós gépelemeket elõállítani. Ma az öntést a nagy szériában gyártott, fõként könnyûfém, vagy mûanyag alkatrészeknél alkalmazzák. A háztartási gépek, és a gépkocsik gyártásánál tehát ma is gyakran használt eljárás az öntés. A sajtolt lemezszerkezetekkel hasonló a helyzet. A mezõgazdasági gépgyártás a nagyságrenddel kisebb darabszámok miatt másik irányban indult el. Az élõmunka magas költsége miatt azonban a modernizáció itt sem maradhatott el. A lényeges különbség a felhasznált alapanyagokban van. A mezõgazdasági gépeket sík lemezekbõl, csövekbõl, zártszelvényekbõl és különbözõ nagy tételben kapható hengerelt elõ-gyártmányokból (szögvasakból) állítják össze. A sík lemezbõl azonban már nem soktonnás présgépekkel ütik ki az alkatrészeket, mert túl drága ezeknek a felszerszámozása, hanem számítógépes szabásminta alapján lézersugár vágja körbe azokat. (4. ábra)

















Az alkatrészek számát számítógépes illeszkedésvizsgálattal csökkentik a minimumra, és így már nem kell beállító csavarokkal sem zsonglõrködni az összeszereléskor. Az már természetes, hogy a rendelkezésre álló gyártóeszközöket a tervezésnél figyelembe veszik, de olyan szempontok is szerepelnek a mérnökök megrendelõ lapján, amire az ember álmában sem gondolna. Például az, hogy egy szabványos konténerbe minél több gép beférjen. Ha tehát a kaszánk gerendelyén látszólag funkció nélküli hajlításokat és kivágásokat találunk, elképzelhetõ, hogy azok a szûk helyre történõ összehajtogatás lehetõsége miatt vannak ott.







Rendkezelõk



A szénabetakarítás gépesítésének kezdeti idõszakában a rendkezelésnek számos módját és kombinációit próbálták ki annak érdekében, hogy minél gyorsabban és olcsóbban lehessen a szénát betakarítani. Olyan, ma már furcsának tûnõ módszereket is kipróbáltak a száradás siettetésére, mint a fûtött szársértõ hengerek alkalmazása, a lángkezeléssel összekötött szársértõzés és az állatok számára emészthetõ kémiai szerekkel (hangyasav) történõ állománykezelés. Talán éppen a vegyszeres kezelésbõl származik a rendkezelés kifejezés. Ezek a technológiák azért teljesen nem mentek feledésbe, ma a szársértõ a kasza szerelvénye, a vegyi anyagokat pedig a bálázógép adagolja. A rendkezelõ gépek a következõ mûveleteket végezhetik: szõnyegrend-lazítás és -forgatás, rendsodrás, sodratforgatás vagy szétterítés. A gépek több mûvelet elvégzésére is alkalmasak lehetnek, de vannak célgépek is. A gépek többsége aktív eszköz, tehát a traktor teljesítményleadó tengelyérõl kapja a meghajtást. Éppen emiatt viszonylag késõn terjedtek el ezek a gépek. A dobos és láncgereblyés rendsodrók az 50-es években, a bolygóvillás megoldások 1965 után, a FAHR cég szabadalma alapján terjedtek el. A gereblyefogak a pillangósoknál levélpergést okozhatnak, ezért készülnek olyan gépek is, amelyeknél a rendet vezérelt fogú felszedõ juttatja a konzolos terelõcsigához, illetve szállítószalaghoz, amely azt oldalra kihordva rendre rakja. Az itt felsorolt gépek ma már szinte ismeretlenek hazánkban. Pedig ma is gyártják azokat. Errõl tanúskodnak a 5–6. ábrák.















A dobos és láncgereblyés rendsodrók csak kis munkaszélességû változatban készülnek, mert képtelenek alkalmazkodni a talaj egyenetlenségeihez, áthidalják a barázdákat és keréknyomokat, tehát a széna egy részét elhagyják.

















Hazánkban a csillagkerekes rendsodró terjedt el. Ez az egyetlen paszszív rendkezelõ szerkezet, tehát hajtani nem kell, csak vontatni. A mûködési elve egyszerû, a nagy átmérõjû csillagkerekek rugóacélból, vagy mûanyagból készülõ gereblyefogakat hordoznak, amelyek beleakadnak a renden száradó szénába, és ez az ellenállás forgatja meg a kerekeket. Az elforduló kerék felemeli a rendet, de nem tudja magára csavarni, mert egy bizonyos szögelfordulás után a visszahajló fogról lecsúszik a széna. Itt felkapja a következõ kerék, és ez így folytatódik, amíg el nem jut a takarmány a gép széléig. A gép átállítható rendlazításra is, ekkor csak a vontatás irányát kell megváltoztatni. Függesztett gép esetén a felemelt gép csillagkerekei páronként egy csuklópont körül átfordíthatók, így kerülnek a lazítási helyzetbe. Ez a gép is családelven készül, 4-16 forgórészes változat is elérhetõ.



A csillagkerekek rugalmas felfüggesztéssel készülnek, így a gép talajkopírozása kiváló. Idõnként azonban a gereblyefogak érintik a talajt, ezért földdel szennyezik a terményt. A vezérelt gereblyés gép kifejlesztésével a munkaszélesség és haladási sebesség növelése elöl is elhárult az akadály. Ennél a gépnél a gereblyék a függõleges tengely körül forgó mozgást végeznek. A szénavisszahordást a gereblyeszárak vezérelt elfordításával akadályozzák meg. A fogak ebben az elrendezésben igen kíméletesen bánnak a terménnyel. Minden rotor közepén a villák mozgási körén belül egy-egy támasztókerék van, ami a fogak által megtisztított tarlón jár. A rotorok le-föl, külön-külön is elmozdulhatnak, így a gép jól igazodik a talajfelszínhez (7. ábra). A vezérelt fogas rendsodrók általában célgépek, rendterítésre nem alkalmasak. Erre a célra bolygóvillás rendlazítókat alkalmaznak, amelyek mûködési módja hasonló. A villák vezérlésére azonban nincs szükség, elegendõ a haladási irányban néhány fokkal megdönteni a rotorokat.

















Összefoglalva az elhangzottakat: a modernizáció a mezõgazdasági gépgyártásban a családelven készülõ gépek megjelenésében, a tervezés során felhasznált számítógépes szimuláció és a szabványos alapanyag-választék felhasználásával csökkentett gyártási költségekben érhetõ tetten. Bár így is igen költséges vállalkozás a mezõgazdasági gépek beszerzése, de ez csak relatív drágaság. Ma csak a szériaszám növelésével, vagy a fejõdõ országok munkásainak a kizsákmányolásával lehetne tovább csökkenteni az árakat. A húsz évvel ezelõtt alkalmazott technológiával a mai bérszínvonalon az egykori Trabant gyárban készített kisautó is kb. 4 millió forintba kerülne. Ekkora összegért sokkal megbízhatóbb, jobban felszerelt és nagyobb gépkocsit is megvehetünk. A mérnökök tehát jól dolgoztak, a megbízhatóság javítása mellett sikerült az árszínvonalat csökkenteni. Legalábbis ami a gyártást illeti. Az összeesküvés elméletet tehát megcáfoltnak tekinthetjük, bár a marketingesekért azért nem tennénk tûzbe a kezünket!







Dr. Bense László

Dr. Fogarasi Lajos

SZIE – Gépészmérnöki Kar