Punkt zaczepienia – rodzaje zaczepów

W zaczepach transportowych i rolniczych stosowanych w ciągnikach na przestrzeni lat dokonano wielu zmian. Są one zauważalne nie tylko w podniesieniu funkcjonalności i bezpieczeństwa przy agregatowaniu przyczep i maszyn, ale przede wszystkim – komfortu obsługi. | dr inż. Marek Brennensthul, Instytut Inżynierii Rolniczej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Funkcjonalność ciągnika rolniczego w dużej mierze zależy od możliwości agregatowania go z różnymi maszynami. Duże znaczenie ma tu sposób łączenia maszyny z ciągnikiem. Jednym ze sposobów łączenia jest wykorzystanie zaczepu – stosuje się go zarówno do przyczep, jak i maszyn posiadających własny układ jezdny. Różnorodność rozwiązań układów zaczepowych sprawia, że warto przyjrzeć się im bliżej.

Bez względu na rodzaj maszyny towarzyszącej zawsze trzeba pamiętać przy jej sprzęganiu o zasadach bezpieczeństwa. Ważna jest również właściwa pozycja dyszla względem zaczepu ciągnika.

Sposoby agregatowania maszyn

W zależności od sposobu agregatowania z ciągnikiem maszyny możemy podzielić na trzy zasadnicze grupy:

• zawieszane – łączone z ciągnikiem za pośrednictwem trzypunktowego układu zawieszenia (TUZ); cechą charakterystyczną jest to, że wszystkie siły wynikające z ciężaru maszyny są przenoszone na ciągnik;
• półzawieszane – łączone za pośrednictwem dolnych cięgieł trzypunktowego układu zawieszenia; jedynie część sił wynikających z ciężaru jest przenoszona na ciągnik, najczęściej ta sytuacja dotyczy maszyn jednoosiowych;
• przyczepiane – w tym wypadku siły wynikające z ciężaru nie są przenoszone na ciągnik; najczęściej dotyczy to maszyn i przyczep dwuosiowych.

To właśnie ten ostatni sposób agregatowania można uznać za najbardziej uniwersalny, ponieważ dotyczy zarówno prac transportowych, jak i polowych. Współczesne ciągniki są wyposażane w urządzenia zaczepowe o różnej konstrukcji i różnych parametrach. Wiedza na temat zaczepów może ułatwić dopasowanie maszyny lub przyczepy do ciągnika rolniczego.

Coraz więcej maszyn jest wyposażana w zaczepy kulowe. Takie rozwiązanie powoduje samoczynne kasowanie luzu na
połączeniu dyszla z zaczepem.

Wymagania stawiane zaczepom

Zasadniczym zadaniem zaczepu jest połączenie przyczepy lub maszyny z ciągnikiem przy zachowaniu następujących wymogów:

• zapewnienie możliwie dużych kątów wychyleń maszyny lub przyczepy względem ciągnika (w płaszczyźnie poziomej i pionowej);
• możliwość przeniesienia dużych sił poziomych – im większa wytrzymałość zaczepu, tym cięższa może być masa ciągniętej przyczepy lub maszyny;
• możliwość przeniesienia dużych sił pionowych – ten parametr dotyczy maszyn i przyczep jednoosiowych, w których część ciężaru obciąża zaczep składową pionową,
• szybkie i bezpieczne sprzęganie i rozprzęganie maszyny/przyczepy z ciągnikiem.

Oprócz wytrzymałości do ważnych parametrów zaczepów zaliczyć należy ich położenie w płaszczyźnie pionowej oraz poziomej. Szczególne znaczenie ma odległość zaczepu od tylnej osi ciągnika. Jak wiadomo, w pewnych warunkach siły oddziałujące na zaczep mogą powodować zjawisko odciążania kół napędowych, co negatywnie wpłynie na właściwości trakcyjne. Z tych względów pożądanym parametrem zaczepów będzie możliwość zmiany ich położenia względem ciągnika.

Automatyczny zaczep transportowy pozwala na agregatowanie przyczep i maszyn bez wychodzenia z kabiny. Odblokowanie sworznia następuje dźwignią lub linką.

Rodzaje zaczepów

W zależności od zastosowania wyróżnia się dwa główne typy zaczepów:

• transportowe (służące do holowania przyczep),
• rolnicze (służące do sprzęgania maszyn z własnym układem jezdnym).

W starszych ciągnikach najczęściej można było spotkać się z sytuacją, gdy górny zaczep służył jako transportowy, natomiast dolny – jako rolniczy. Obecnie ten podział się nieco zdezaktualizował, ponieważ w wielu ciągnikach zarówno zaczep górny, jak i dolny mogą służyć jako rolnicze lub transportowe.

Ręczny zaczep transportowy

Współczesne zaczepy transportowe mają najczęściej postać widełek z poprzecznie umieszczonym sworzniem. Sworzeń ten przechodzi przez otwór w uchu zaczepowym dyszla przyczepy. W najprostszych rozwiązaniach sworzeń ten jest umieszczany lub wyjmowany ręcznie, przy czym konieczne jest zabezpieczenie go przed samoczynnym wypadnięciem w trakcie jazdy. W tym celu stosowane są zawleczki mocowane na łańcuszkach lub mechanizmy zapadkowe blokujące sworzeń od góry.

Taki typ zaczepu nazywany jest ręcznym zaczepem transportowym. Zaletą tego typu rozwiązań jest prosta konstrukcja i stosunkowo niski koszt wykonania, jednak poważną wadę stanowi w tym wypadku konieczność ręcznego naprowadzenia ucha dyszla przyczepy do widełek zaczepu i ręczne przetknięcie sworznia przez ucho. Oczywiście przy tych czynnościach występuje ryzyko urazów dłoni osoby, która dokonuje sprzęgania.

Automatyczne zaczepy transportowe

Z powyższych względów coraz powszechniej stosuje się automatyczne zaczepy transportowe, w których stosuje się mechanizm zatrzaskowy. W tych rozwiązaniach ucho przyczepy naciska na tzw. języczek, który uruchamia mechanizm i powoduje samoczynne wsunięcie sworznia w ucho dyszla. Nie jest przy tym wymagane ręczne manipulowanie przy zaczepie – sprzęgnięcie przyczepy lub maszyny z ciągnikiem nie wymaga pomocy drugiej osoby. Zaznaczyć jednak należy, iż w dalszym ciągu konieczne jest ręczne podłączenie przewodów pneumatycznych (do sterowania hamulcami przyczepy) oraz elektrycznych, a w niektórych maszynach również podłączenie szybkozłączy hydraulicznych.

Z uwagi na to, że samo sprzęgnięcie dyszla z zaczepem jest najbardziej niebezpieczną czynnością, można uznać, że zastosowanie zaczepu automatycznego znacząco zwiększa komfort i bezpieczeństwo pracy traktorzysty. Odłączenie przyczepy/maszyny wymaga ręcznego odblokowania sworznia, przy czym w wielu rozwiązaniach czynność tę można wykonać z kabiny (zaczepy są wyposażane w odpowiednie dźwignie lub linki). Należy pamiętać, że w trakcie jazdy na przyczepę mogą oddziaływać siły bezwładności, dlatego w miejscu połączenia zaczepu z ciągnikiem stosuje się elementy amortyzujące. W tym celu mogą być stosowane sprężyny (z regulacją napięcia wstępnego za pomocą mechanizmu śrubowego) lub elementy gumowe.

Zaczepy ze zmienną wysokością położenia

Jeśli chodzi o nowoczesne konstrukcje zaczepów transportowych, coraz częściej można zaobserwować stosowanie zaczepów ze zmienną wysokością położenia – najczęściej jest ona ustalana za pomocą sworznia umieszczanego w otworach w dwóch pionowych szynach prowadzących. Takie rozwiązanie nazywane jest niekiedy zespołem wahliwego sworznia.

Zaczep sworzniowy wychylny

Zaczepy rolnicze na ogół są mocowane niżej niż zaczepy transportowe. Celem takiego działania jest uniknięcie niekorzystnego rozkładu sił, które mogłyby powodować odciążenie tylnej osi ciągnika. Najprostszą odmianą zaczepu rolniczego jest zaczep sworzniowy wychylny. Zaczep ten jest wykonany w postaci belki, na końcu której są umieszczone widełki przetykane sworzniem. Belka tego zaczepu jest mocowania wychylnie względem ciągnika (może wychylać się w płaszczyźnie poziomej), przy czym najczęściej istnieje możliwość zmiany wysunięcia tego zaczepu.

Zaczep z systemem Piton-fix

Inną odmianą zaczepu rolniczego jest system Piton-fix. W odróżnieniu od poprzednio omawianego typu nie ma tutaj wyjmowanego sworznia – ucho dyszla jest zakładane na stały sworzeń przyspawany do płaskownika zamontowanego do tylnego mostu ciągnika. Ucho dyszla jest zabezpieczane przed wypadnięciem za pomocą zapadki, której położenie jest z kolei zabezpieczane dodatkowym sworzniem blokującym. We współczesnych ciągnikach średnica sworznia w systemie Piton-fix najczęściej wynosi 50 mm.

Zaczep kulowy

Konstrukcję zbliżoną do układu Piton-fix można spotkać w rolniczych zaczepach kulowych. W tym wypadku sworzeń zakończony jest od góry kulą (najczęściej o średnicy 80 mm). Na tę kulę jest nakładana końcówka dyszla maszyny (od góry musi być ona zabezpieczona zapadką i sworzniem blokującym). Zastosowanie zaczepu kulowego wymaga specjalnej końcówki zaczepowej w maszynie. Ma ona postać czaszy przyspawanej lub przykręcanej do dyszla. Zaletą systemu kulowego jest samoczynne kasowanie luzu na połączeniu dyszla z zaczepem.

Zaczep hitch

Kolejnym rozwiązanie zaczepu rolniczego jest tzw. hitch. Elementem sprzęgającym jest hak, którego położenie może być płynnie zmieniane za pomocą układu hydraulicznego ciągnika. Ten typ zaczepu odznacza się największym kosztem wykonania, przy czym w porównaniu z poprzednio omawianymi zaczepami zapewnia większą funkcjonalność, komfort i bezpieczeństwo pracy, ponieważ zmiana położenia dyszla w pionie nie wymaga manipulowania przy zaczepie.

U góry ręczny zaczep transportowy, a u dołu zaczep typu Piton-fix ze stałym sworzniem. Ucho dyszla zabezpiecza się za pomocą zapadki, a jej położenie blokuje dodatkowy sworzeń.

Sprzęgaj racjonalnie i bezpiecznie

Niezależnie od typu stosowanego zaczepu należy przestrzegać pewnych zasad, które zapewnią bezpieczeństwo zarówno podczas jazdy, jak i podczas sprzęgania maszyny/przyczepy w ciągnikiem:

• przestrzegaj zaleceń producenta dotyczących maksymalnego obciążenia zaczepu – każdy zaczep we współczesnych ciągnikach musi posiadać tabliczkę znamionową, na której zostały określone dopuszczalne obciążenia. Przekroczenie tych obciążeń może być przyczyną uszkodzenia zaczepu, przy czym należy pamiętać, że wartości podawane na tabliczkach są obciążeniami statycznymi – w rzeczywistych warunkach na zaczep mogą dodatkowo oddziaływać siły bezwładności,
• zapewnij odpowiednią pozycję dyszla maszyny lub przyczepy względem ciągnika – unikaj niekorzystnego rozkładu sił (odciążenie osi napędowej lub oderwanie przednich kół od podłoża) – najczęściej stosuje się zasadę, że dyszel przyczepy/maszyny powinien być w przybliżeniu równoległy do podłoża,
• zachowaj szczególną ostrożność przy sprzęganiu – głównym zagrożeniem są tu urazy dłoni powstałe np. na skutek przyciśnięcia dłoni przez dyszel. Ostrożność należy zachować również w przypadku zaczepów automatycznych – bezwzględnie zabronione jest manipulowanie przy mechanizmie zapadkowym tych zaczepów, ponieważ przypadkowe naciśnięcie języczka odblokowującego mogłoby spowodować niezamierzone opadnięcie sworznia i przygniecenie dłoni. Przy rozprzęganiu należy unikać nagłego opadnięcia dyszla, ponieważ mogłoby to doprowadzić do urazów stóp. W tym celu dyszle przyczep i maszyn dwuosiowych powinny być wyposażane w sprężyny odciążające, natomiast dyszle maszyn i przyczep jednoosiowych – w stopy lub kółka podporowe.

Na tabliczce znamionowej umieszczonej na zaczepie znajdują się informacje o jego maksymalnym obciążeniu.