Osiągnięcia konstrukcyjne

1. Stanowisko badawcze do oceny smarności olejów stosowanych w układach tnących pilarek łańcuchowych 'SBS-2'

Jeszcze niewiele mówiono o ochronie środowiska, a o ekologii środowiska leśnego w ogóle, gdy w Katedrze Techniki Leśnej Akademii Rolniczej w Poznaniu prowadzono badania nad wprowadzeniem do polskiego leśnictwa olejów biodegradowalnych. W ramach Tematu zleconego przez Dyrekcje Generalną Lasów Państwowych w Warszawie przeprowadzono badania mające na celu ocenę rodzajów, jakości i właściwości olejów stosowanych do smarowania układów tnących łańcuchowych pilarek spalinowych wykorzystywanych do prac w polskim gospodarstwie leśnym. Ponieważ wieloletnie doświadczenie pracowników Katedry wskazywało jednoznacznie, że wiedza na temat środków smarnych, zwłaszcza w tej tak specyficznym zakresie jakim jest układ tnący i stosowanie środków smarowych cechuje pewna nierównowaga. Często wiemy z praktyki, że wyjaśnienia domagają się sprawy proste, ale ważne, mające w danej sytuacji konsekwencje ilościowe, kosztowe i jakościowe. Smarowanie było i będzie i nie miejmy, co do tego złudzeń, wiedzą nabywaną w którejś tam kolejności w palecie przedmiotów niezbędnych specjaliście od pozyskania drewna czy właścicielowi zakładu usług leśnych. Że o bardzo istotnych cechach, jak na przykład Biodegradowalność nie wspomnimy.

Nie wszystkim znane są funkcje jakie mają do spełnienia oleje smarowe do układu tnącego łańcuchowej pilarki. A oleje te muszą spełniać następujące zadania:

przenosić moc,
zmniejszać tarcie i zużycie – chronić przed nadmiernym zużyciem,
odprowadzać ciepło tarcia,
odprowadzać produkty zużycia ze strefy tarcia,
wymywać żywice i soki ścinanych drzew,
zmniejszać wibrację i hałas,
chronić przed korozją,
chronić przed pittingiem,
być nieszkodliwe dla środowiska,
ulegać w krótkim okresie rozpadowi na związki niegroźne dla środowiska

Aby spełnić te zadania, oleje smarowe do układu tnącego łańcuchowej pilarki powinny się charakteryzować najwyższymi właściwościami fizykochemicznymi. Istnieją już różnego rodzaju aparaty czy urządzenia pomiarowe służące do oceny niektórych z tych właściwości. Natomiast do tak specyficznego układu tribologicznego jakim jest układ tnący łańcuchowej pilarki nie można z większości z nich korzystać.

Piła łańcuchowa o nieskończonej długości, wykonująca w trakcie swej pracy ścinkę, okrzesywanie czy przerzynkę drewna, dokonuje te czynności poprzez wydłubywanie i przerwanych włókien obrabianego drewna. Aby tą czynność wykonać piła łańcuchowa napędzana kółkiem napędowym o którego wręby opierają się ogniwka napędowe, przesuwa po bieżni metalowej prowadnicy, stykając się z nią stopą i pietą ogniwek łączących, a występami ogniwek prowadzących (w innym przypadku nazywanych napędowymi), prowadzona w rowku tejże prowadnicy. Na końcówce zewnętrznej i wewnętrznej prowadnicy, na stosunkowo małym promieniu, następuje zmiana kierunku przemieszczania się piły łańcuchowej, co powoduje duże tarcie i znaczne nagrzewanie się tego układu. Procesy tarcia pomiędzy metalowymi elementami, jak i w obrabianym drewnie, opory skrawania, chwilowy kontakt z kółkiem napędowym, aby po doraźnym przemieszczeniu się piły łańcuchowej w powietrzu, ponownie trzeć się o metal z równoczesnym wydłubywaniem drewna jest operacją bardzo skomplikowaną z punktu widzenia tribologicznego. Tym bardziej, że sam proces cięcia i wydłubywania drewna słoistego, a więc o zmieniającej się co kawałek różnej twardości jest wieloaspektowy.

Aby warunki pomiarowe olejów smarowych stosowanych w układach tnących pilarek łańcuchowych przybliżyć do warunków zbliżonych do rzeczywistych warunków pracy w Katedrze Techniki Leśnej Akademii Rolniczej w Poznaniu zbudowano szereg stanowisk badawczych na których przebadano przeszło 25 różnych olejów smarowych używanych w tych układach.

Podstawowym stanowiskiem badawczym na którym prowadzono ocenę smarności olejów stosowanych w układach tnących pilarki łańcuchowej było stanowisko SBS-2. Zostało ono zbudowane w roku 2001 według pomysłu, konstrukcji i wykonawstwa dr inż. Romana Wojtkowiaka w ramach badań i ze środków własnych autora przy wydatnej pomocy dr inż. Adama Dubowskiego jak również Dyrekcji z Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych w Poznaniu.

Na ramie zespawanej z kątowników umieszczony jest korpus pilarki łańcuchowej Husqvarna. Napęd specjalnie skonstruowanego wału odbywa się za pomocą przekładni pasowej z trójfazowego silnika elektrycznego o mocy 950 W, sterowanego specjalnym oprogramowaniem MATRIX. Zestaw ten umożliwia ustawienie parametrów silnika elektrycznego i równoczesny ciągły zapis w pamięci komputera: chwilowego natężenia prądu, chwilowej mocy silnika, chwilowej prędkości kątowej silnika, chwilowej częstotliwości wyjścia, które to wartości można ustawiać na dowolną wielkość. Doprowadzenie powietrza chłodzącego silnik odbywało się za pomocą stalowej rury z zewnątrz pomieszczenia. Układ tnący był naciągany pod stały obciążeniem z wykorzystaniem ciężarków. Olej ze zbiorniczka oleju pilarki spływał z miernika pomiarowego za pomocą którego określano jego zużycie.

Na stanowisku SBS-2 przeprowadzono następujące badania:

zużycie bieżni prowadnicy
zużycie rowka prowadnicy
zużycie piety ogniwka łączącego,
zużycie stopy ogniwka łączącego
zużycie występu ogniwka napędowego
zużycie kółka napędowego
straty materiałowe prowadnicy, piły łańcuchowej i kółka napędowego,
wydłużenie piły łańcuchowej
amplitudy prędkości drgań dla częstotliwości 26Hz
amplitudy prędkości drgań dla częstotliwości 52Hz
amplitudy prędkości drgań dla częstotliwości 83Hz
ciśnienie akustyczne powstające podczas przemieszczania się piły łańcuchowej po prowadnicy rozdzielonej badanym olejem (zdolność tłumienia hałasu)
zdolność chłodzenia układu
wydatek oleju.

Do pomiarów wielkości zużycia poszczególnych elementów jak i wydłużenia piły łańcuchowej, koniecznym stało się skonstruowanie specjalnych stanowisk pomiar owych, umożliwiających precyzyjną rejestracje zachodzących zmian. W trakcie badań okazało się, że podstawowe badanie zdolności smarowych oleju, polegające na wagowym pomiarze przed i po pracy zużycia masy piły łańcuchowej i prowadnicy jest nieprawidłowy. I nie może być stosowany w przypadku badania tych dwóch składowych układu tribologicznego jakim jest układ tnący pilarki łańcuchowej.

prof. Roman Wojtkowiak

2. Stanowisko badawcze do oceny smarności olejów stosowanych w układach tnących pilarek łańcuchowych 'SBS-3'

Podczas badań na stanowisku badawczym do oceny smarności olejów stosowanych w układach tnących pilarek łańcuchowych SBS-2 zaobserwowano iż istniej możliwość dokonywania jeszcze innych jak również precyzyjniejszych pomiarów czynników wskazujących o przydatności oleju lub jego nie przydatności do smarowania układu tnącego pilarki łańcuchowej. W wyniku szeregu prób i doświadczeń w roku 2010 w Przemysłowym Instytucie Maszyn Rolniczych w Poznaniu dr inż. Adam Dubowski, dr inż. Krzysztof Zembrowski, mgr inż. Aleksander Rakowicz pod kierunkiem dr hab. inż. Romana Wojtkowiaka prof. nadzw. z Katedry Techniki Leśnej Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu zbudowali nową zupełnie zmienioną wersje Stanowisko badawcze do oceny smarności olejów stosowanych w układach tnących pilarek łańcuchowych o symbolu SBS-3.

Stanowisko to różni się tym od poprzedniego SBS-2 bardzo znacznie. Na stanowisku tym można prowadzić pomiary zarówno bez procesu ciecia jak i podczas cięcia standardowej kłody drewnianej o przekroju 24 x 24 cm. Istnieje możliwość ustawiania różnej prędkości przesuwu piły łańcuchowej jak i różnej prędkości cięcia. Automatyka zastosowana w procesie sterowania umożliwia cięcie wyrzynków kłody dowolnej grubości z dowolna prędkością, przy czym proces przesuwania kłody podczas przerzynki może być za każdym razem taki sam, niezależnie od masy kłody lub zmienny. W zależności od ustawienia.

Stanowisko to umożliwia przeprowadzanie następujących eksperymentów:

wyznaczanie wartości wydłużenia łańcucha tnącego, jako efektu zużycia w zależności od zastosowanego środka smarnego,
zmiany momentu obrotowego, jako efektu zmian oporów w układzie napędowo-tnącym w zależności od zastosowanego środka smarnego,
zmiany temperatury nagrzewania się prowadnicy, jako efektu zmian oporów w układach napędowo-tnących,
zmiany prędkości drgań poprzecznych prowadnicy jako efektu zmian właściwości tłumiennych badanych środków smarnych,
zdolności tłumienia hałasu analizowanych środków smarnych,
wydatek oleju smarowego w zależności od jego rodzaju.

prof. Roman Wojtkowiak

3. Stanowisko do badania nagrzewania się prowadnicy podczas przemieszczania się po niej piły łańcuchowej 'SBT-1'

Jednym z istotnych czynników mających ogromny wpływ na układ tribologiczny jakim jest układ tnący pilarki łańcuchowej jest nagrzewanie się tego układu w wyniku tarcia piły łańcuchowej po prowadnicy. Oleje smarowe, których jednym z podstawowych zadań jest odprowadzanie ciepła z układu tribologicznego, mogą mieś różna zdolność chłodzenia. Również współpracujące ze sobą elementy (np. piła łańcuchowa i prowadnica) w zależności od ich dopasowania, materiału z jakiego są wykonane i montażu mogą się w różny sposób nagrzewać. Z kolei temperatura oleju smarowego ma istotny wpływ na właściwości środka smarnego. Aby sprawdzić w jaki sposób nagrzewa się układ tnący, jak przebiegają procesy nagrzewania, do jakiej temperatury nagrzewa się ten układ, gdzie znajdują się punkty newralgiczne przyrostu temperatury skonstruowano stanowisko do pomiaru nagrzewania się układu tnącego pilarki łańcuchowej. Opracowanie koncepcji dr inż. Roman Wojtkowiak, konstrukcja i budowa dr inż. Roman Wojtkowiak i dr inż. Adam Dubowski z Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych w Poznaniu.

Stanowisko to umożliwia punktowy pomiar temperatury prowadnicy podczas przemieszczanie się po niej piły łańcuchowej. Pomiar dokonywany jest za pomocą termometru laserowego firmy OPTEX. Termometr ten jest własnością Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych w Poznaniu. Podczas pomiaru temperatury układ tnący pilarki łańcuchowej osłonięty pokryciem wykonanym z blachy, aby zabezpieczyć okolicę przed oparami oleju smarowego unoszącego się w trakcie pracy w powietrzu.

prof. Roman Wojtkowiak

4. Stanowisko do badania nagrzewania się prowadnicy pilarki spalinowej podczas pracy 'SBT-3'

Ogromny postęp jaki dokonuje się w ostatnim okresie umożliwia wykonywanie niewyobrażalnych pomiarów czy obserwacji. Skonstruowanie kamer termowizyjnych umożliwia pomiar ciągły zmian temperatury zachodzących na zewnątrz jak i wewnątrz analizowanych przedmiotów. Mając do dyspozycji tego typu urządzenie skonstruowano stanowisko do badania nagrzewania się prowadnicy podczas pracy o symbolu SBT-3. Opracowanie koncepcji dr inż. Adam Dubowski, konstrukcja i budowa dr inż. Roman Wojtkowiak, dr inż. Adam Dubowski, dr inż. Krzysztof Zambrowski, mgr inż. Kamil Żurowski z Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych w Poznaniu.

Film przedstawia zmiany temperatury zachodzące podczas przemieszczania się piły łańcuchowej po prowadnicy od momentu uruchomienia napędu pilarki do maksymalnego nagrzania sie układu tnącego. Na filmie można zaobserwować charakterystyczne miejsca (jaśniejsze) gdzie układ tribologiczny nagrzewa się szybciej niż w pozostałych. Skala po prawej stronie przedstawia zmieniające się zakresy temperatur obserwowanego obiektu - w tym przypadku układu tnącego pilarki łańcuchowej.

Stanowisko to umożliwia pomiar temperatury całego układu tribologicznego wraz z jego otoczeniem podczas przemieszczanie się piły łańcuchowej po prowadnicy smarowanej badanym olejem. Pomiar dokonywany jest metodą termografii za pomocą kamery termograficznej typu Flir SC 620. Kamera jest własnością Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych w Poznaniu. Podczas pomiaru temperatury układu tnącego pilarki łańcuchowej rejestrowano w sposób ciągły zmiany temperatury podczas swobodnego przemieszczania się piły łańcuchowej po prowadnicy jak i podczas przerzynki drewna.

Możliwości tego urządzenia są przeogromne. Istnieje np. możliwość analizowania zmian temperatury na przekroju badanego elementu. Tak więc w tym przypadki możemy sprawdzić jaką temperaturę w danym momencie osiągnęła prowadnica w warstwie wewnętrznej zgrzanej z zewnętrznymi lub na przekroju poprzecznym w rowkach prowadzących.

prof. Roman Wojtkowiak

5. Stanowisko badawcze do oceny wydłużenia piły łańcuchowej 'SBŁ-2'

Celem badań prowadzonych w Katedrze Techniki Leśnej Uniwersytetu Przyrodniczego (dawniej Akademii Rolniczej) jest poznanie zależności pomiędzy wybranymi olejami smarowymi w procesie pozyskania drewna przy użyciu pilarek łańcuchowych a zużyciem układu tnącego tych pilarek.

Dlatego ważne jest, dla oceny smarności środków smarnych prowadzenie badań porównawczych, szczególnie w aspekcie mierzalnych ujemnych objawów (symptomów), będących oznaką ich zastosowania. W tym celu, konieczne było wykonanie szeregu badań do określenia wpływu wybranych środków smarnych na np. stopień wydłużenia łańcucha tnącego piły łańcuchowej. Do określenia wielkości tego wydłużenia skonstruowane zostało stanowisko badawcze do oceny wydłużenia piły łańcuchowej SBŁ-2. Opracowanie koncepcji oraz konstrukcja i budowa jest dziełem dr hab. inż. Romana Wojtkowiaka.

prof. Roman Wojtkowiak

6. Wciągarka do zrywki drewna KGR-1.

W Zakładzie Mechanizacji Instytutu Użytkowania i Inżynierii Leśnej Akademii Rolniczej w Poznaniu skonstruowana i zbudowana została przez pracowników katedry prof. dr hab. Mariana Kubiaka, mgr inż. Józefa Grodeckiego i mgr inż. Henryka Różańskiego. wciągarka KGR-1 do zrywki drewna małowymiarowego (tyczek okrzesanych i nieokrzesanych) pozyskiwanego w cięciach pielęgnacyjnych. W konstruowaniu drugiego modelu wciągarki KGR-2 brał również udział mgr inż. Roman Wojtkowiak.

Podstawowe zespoły wciągarki: silnik spalinowy pilarki, reduktor z dwustopniowa przekładnią, bęben wciągarki i rama z kołami jezdnymi. Do napędu wciągarki zastosowano silnik spalinowy pilarki BK-3a, z którego poprzez sprzęgło odśrodkowe przenoszony jest napęd na przekładnie redukującą. Reduktor ma dwustopniową przekładnię (zębatą stożkową i ślimakową) redukująca obroty wału korbowego silnika spalinowego przy przenoszeniu ich na bęben roboczy wciągarki.

Ryc.1. Ryc.2.

Ryc.1. - Lekka, przenośna wciągarka KGR-1 w trakcie badań.

Ryc.2. - Wciągarka KGR-1 i jeden z jej twórców prof. dr hab. inż. Henryk Różański w trakcie badań

Lekkie, przenośne (przejezdne z wykorzystaniem siły uciągu człowieka) napędzane silnikiem pilarki znajdowały w owym czasie zastosowanie przy małej koncentracji surowca na 1 ha powierzchni leśnej i niskich miąższościach zrywanego drewna, głównie więc w cięciach przedrębnych, szczególnie w czyszczeniach późnych i trzebieżach wczesnych.

prof. Roman Wojtkowiak

7. „HARPIUM” - rozdrabniacz pozostałości pozrębowych

W roku 1997 podczas badań prof. dr hab. Romana Gornowicza nad zawartością pierwiastków w poszczególnych sortymentach drewna okazało się, że najwięcej pierwiastków niezbędnych do rozwoju drzewa znajduje się w koronie. Korona czyli popularnie zwane czubami były w tamtym okresie odcinane i spalane wraz z pozostałymi gałęziami. W niektórych rejonach spalanie przeprowadzali okoliczni mieszkańcy wyrabiając wcześniej grubsze wyrzynki drewna. Nazywano ten system „samo wyrobem”. W innych miejscach najczęściej tam gdzie był nieco wyższy poziom „bogactwa”, należało zlecać spalanie pozostałości pozrębowowych i płacić za ich wykonanie.

A przecież pozostałości pozrębowe (grube i drobne gałęzie, igliwie) stanowią podstawowy magazyn składników mineralnych drzewa. Pozbywanie się tych twórczych pierwiastków w wyniku palenia w ogniskach lub zabieranie z powierzchni leśnej i przekazywanie do elektrowni cieplnych, jako „odnawialne źródło energii” świadczy o braku elementarnej wiedzy z gleboznawstwa, jak i procesów lasotwórczych.

Tradycyjne pozyskiwanie drewna strzały w korze jest źródłem ubytku ze środowiska leśnego następujących ilości składników pokarmowych:

a) w ramach czyszczeń późnych: N – 17,51 kg/ha, P – 1,46 kg/ha, K – 2,16 kg/ha, Ca – 19,94 kg/ha, Mg – 1,77 kg/ha i Na – 0,74 kg/ha.

b) w ramach jednego cięcia trzebieży wczesnej: N – 24,42 kg/ha, P – 1,89 kg/ha, K – 3,23 kg/ha, Ca – 31,56 kg/ha, Mg – 2,50 kg/ha i Na – 1,17 kg/ha.

c) w ramach jednego cięcia trzebieży późnej: N – 25,46 kg/ha, P – 2,64 kg/ha, K – 4,20 kg/ha, Ca 26,58 – kg/ha, Mg – 3,29 kg/ha i Na – 1,47 kg/ha.

d) w ramach cięć rębnych wykonanych zrębem zupełnym: N – 169,77 kg/ha, P – 17,10 kg/ha, K – 32,54 kg/ha, Ca – 165,70 kg/ha, Mg – 22,38 kg/ha i Na – 7,74 kg/ha.

Poszerzenie zakresu pozyskiwania biomasy sosny o koronę drzewa może spowodować w zależności od rodzaju cięć zwiększenie ubytków w środowisku leśnym: azotu – od 40 do 85%, fosforu – od 55 do 102%, potasu – od 76 do 249%, wapnia – od 13 do 31%, magnezu – od 22 do 59%, sodu – od 19 do 88%.

Badania wykazały, że dodatkowe ubytki pierwiastków biogennych z tytułu pozyskiwania gałęzi z igliwiem były większe w drzewostanach młodszych. Wyjątek stanowiły straty wapnia, które w drzewostanach młodszych 23 i 33 letnich były mniejsze niż w drzewostanach starszych 60 i 95-letnich. Dalsze rozszerzenie zakresu pozyskiwania biomasy sosny o karpę spowodowało w zależności od pierwiastka biogennego dodatkowe wycofanie ze środowiska leśnego od 6% wapnia do 17% potasu, średnio dla badanych składników mineralnych – 13%.

Aby zachować tą materie w postaci substancji organicznej poprawiającej strukturę gleby, oraz wzbogacić glebę w składniki mineralne które głównie w tych częściach drzewa się znajdują (około 88 do 94% pierwiastków takich jak K, N , P, K, Ca, Mg i Na służących jako pokarm, dla przyszłych pokoleń lasu) skonstruowano w Katedrze Techniki Leśnej rozdrabniacz do pozostałości pozrębowych. Wykonaniem urządzenia zajęło się Przedsiębiorstwo „ POLKON” dany PNTL Trzcianka. Zbudowany i wszechstronnie przebadany rozdrabniacz był jedną z pierwszych maszyn pracującą w pgl lp, która zamiast powszechnie wtedy stosowanego spalania wprowadzała nowoczesne metody ekologiczne rozdrabiając gałęzie i igliwie Zostawione na powierzchni leśnej drobne części tworzą dywan z którego wypłukiwane są sukcesywnie niezbędne składniki mineralne a stosunkowo gruba warstwa rozdrobnionego drewna i igliwia tworzy warstwę ochronną przed wysuszaniem, nagrzewaniem przechadzaniem gleby, stwarzając najkorzystniejsze warunki dla rozwoju nowego pokolenia lasu. Tak przygotowana powierzchnie bardzo łatwo jest zaorać i przygotować do zalesienia.

„HARPIUM” jest to maszyną zawieszana na ciągniku rolniczym średniej klasy. Elementy robocze bijakowe osadzone wahliwie na osiach poziomo zamocowanego bębna. Spawany bęben z ośmioma osiami z obracającymi się swobodnie bijakami wykonanymi z odlewów ze stali Hadfielda, z może osiągać obroty rzędu 1600 obr/min. Napędem bębna z WOM (Wałka Odbioru Mocy) ciągnika za pomocy stożkowej przekładni zębatej, która napędza poprzez wielopasową przekładnie wał z osadzonym na niej bębnem.

Ryc.1. Ryc.2.

Ryc.1. - Widok rozdrabniacza ”HARPIUM” podczas pracy

Ryc.2. - Rozdrabnianie pozostałości pozrębowych

Rozdrabniacz został również przygotowany konstrukcyjnie do usuwania stojących zakrzaczeń jak i młodników. W tym celu został wyposażony w ramę pochylająca przerabiane drzewka. Na rycinie poniżej przedstawiono efekt pracy w młodniku sosnowym.

Ryc. 3. Rozdrabniacz ”HARPIUM” podczas rozdrabniania młodnika sosnowego

prof. Roman Wojtkowiak

8. Tarcza ślizgowa z przednią częścią w formie czepca blaszanego

Zrywka naziemna sposobem wleczonym należy do metod bardzo często stosowanych zwłaszcza przy korzystaniu z sprzężaju konnego lub przy używaniu do zrywki ciągników rolniczych bez dodatkowego wyposażenia. Zrywaną dłużyce lub wiązkę drewna małowymiarowego (tyczek okrzesanych i nieokrzesanych) zaczepia się za pomocą łańcucha lub stalowej lizyna czub lub odziomek i wlecze po ziemi. Zrywka drewna przez wleczenie – „na włók”, przyczynia się jednak do powstawania wielu szkód nie tylko w nalotach i podrostach ale również w glebie, gdyż zrywa wierzchnią glebę uszkadzając drobne korzenia zalegające w tych warstwach. Również tego typu zrywka wymaga znacznie większej siły uciągu potrzebnej na pokonanie oporów tarcia przy zarywaniu się czoła dłużycy w glebę. Czoła dłużyc uszkadzają również w znacznym stopniu pozostający drzewostan.

Aby tego typu nieprawidłowości ograniczyć pracownicy Katedry Mechanizacji Prac Leśnych Akademii Rolniczej w Poznaniu: prof. dr hab. Marian Kubiak, mgr inż. Józef Grodecki, mgr inż. Henryk Różański i mgr inż. Roman Wojtkowiak skonstruowali i zbudowali Tarczę ślizgowa z przednią częścią w formie czepca blaszanego do zrywki drewna sposobem wleczonym. Czepce te wykonane były z blachy stalowej o grubości 3 mm. Na wierzchołku czepca znajdował się otwór, przez który przeciągano linę stalową lub łańcuch służące do zaczepiania i mocowania ładunku.

Ryc. 1. Pomiar oporów podczas zrywki wiązki drewna przy użyciu tarczy ślizgowej z przednią częścią w formie czepca blaszanego

prof. Roman Wojtkowiak

9. Tarcza ślizgowa z przednią częścią w formie czepca wykonana z tworzywa sztucznego

Zrywka sposobem wleczonym zwaną często „na włók” należy do metod bardzo często stosowanych zwłaszcza przy korzystaniu z sprzężaju konnego lub przy używaniu do zrywki ciągników rolniczych bez dodatkowego wyposażenia. Zrywaną dłużyce lub wiązkę drewna małowymiarowego (tyczek okrzesanych i nieokrzesanych) zaczepia się za pomocą łańcucha lub stalowej lizyna czub lub odziomek i wlecze po ziemi. Zrywka drewna przez wleczenie, przyczynia się jednak do powstawania wielu szkód nie tylko w nalotach i podrostach, ale również w glebie, gdyż zrywa wierzchnią warstwę gleby uszkadzając drobne korzenia zalegające w tej warstwie. Również tego typu zrywka wymaga znacznie większej siły uciągu potrzebnej na pokonanie oporów tarcia przy zarywaniu się czoła dłużycy w glebę. Czoła dłużyc uszkadzają również w znacznym stopniu pozostający drzewostan.

Ponieważ w trakcie badań okazało się, że tarcza ślizgowa z przednią częścią w formie czepca blaszanego do zrywki drewna sposobem wleczonym jest zbyt duża a jaj znaczny ciężar stanowi niedogodność dla wykonujących zrywkę drewna, pracownik Katedry Mechanizacji Prac Leśnych Akademii Rolniczej w Poznaniu mgr inż. Roman Wojtkowiak skonstruował i zbudował Tarczę ślizgowa z tworzywa sztucznego do zrywki drewna sposobem wleczonym. Tarcza wraz z czepcem w przedniej części, wykonana była z włókna węglowego wzmacnianego żywicą poliestrową. Grubość tarczy z czepcem wynosiła około 4 mm. Na wierzchołku czepca znajdował się otwór, przez który przeciągano łańcuch lub linę stalową służące do zaczepiania i mocowania ładunku.

Ryc. 1. Badania przydatności do zrywki tarczy ślizgowej z czepcem wykonana z tworzywa sztucznego

prof. Roman Wojtkowiak

10. Pług leśny z odkładnicami śrubowymi, pogłębiaczem i walcami dociskowymi

Po 1990 roku, gdy załamała się gospodarka planowa centralnie zarządzana, okazało się , że w Polsce ugorowane są miliony hektarów, po byłych Państwowych Gospodarstwach Rolnych. Nieużytkowanie tych terenów spowodowało, że zaczynały się one bardzo intensywnie zachwaszczać, a miały być przeznaczone pod zalesienia. Ponieważ uprawa tak zaniedbanej gleby, zwłaszcza orka, wysokich i zdrzewnianych łodyg roślin, jest bardzo trudna powstała koncepcja opracowania pługa którego odkładnice będą odwracały skiby intensywniej, niż tradycyjne pługi, przykrywając całą masę zieloną. Opracowanie koncepcji i konstrukcji pługa leśnego z odkładnicami śrubowymi, pogłębiaczem i walcami dociskowymi powstało w Przedsiębiorstwie Konstrukcyjno-Produkcyjnym „Polkon” S.A. w Trzciance, przy współpracy dr inż. Romana Wojtkowiaka z Katedry Techniki Leśnej Uniwersytetu Przyrodniczego (wtedy Akademii Rolniczej) w Poznaniu. Dokumentacja tego urządzenia znajduje się w Przedsiębiorstwie Konstrukcyjno-Produkcyjnym „Polkon” S.A. Trzcianka.ul. Kopernika 9.

Ryc. 1. Pług leśny z odkładnicami śrubowymi, pogłębiaczem i walcami dociskowymi

prof. Roman Wojtkowiak

11. Masztowe urządzenie do zrywki drewna stosowego

Zrywka drewnem najczęściej odbywa się sposobem wleczonym i nie zawsze można skorzystać z sprzężaju konnego lub ciągników rolniczych. Z młodników operacja zrywki najczęściej odbywała się poprzez wynoszenie drewna małowymiarowego prze robotników leśnych. Nawet jeśli do tej operacji można było wykorzystać konie lub ciągniki to w drzewostanach takich powstawały ogromne szkody. Zrywka drewna w tym przypadku, przyczynia do powstawania wielu szkód nie tylko w nalotach i podrostach, ale również w glebie, gdyż zrywa wierzchnią warstwę gleby uszkadzając drobne korzenia zalegające w tej warstwie. Również tego typu zrywka wymaga znacznie większej siły uciągu potrzebnej na pokonanie oporów tarcia przy zarywaniu się czoła dłużycy w glebę. Czoła dłużyc uszkadzają również w znacznym stopniu pozostający drzewostan.

Aby choć w części usunąć lub zmniejszyć te szkody w Katedrze Mechanizacji Prac Leśnych Akademii Rolniczej w Poznaniu skonstruowano i zbudowano wciągarkę masztową. Na bazie wciągarki PS-90 została zbudowana wciągarkę z urządzeniem masztowym o wysokości 5,7 m. Jej twórcą i konstruktorem był pracownik Katedry dr inż. Roman Wojtkowiak. Zastosowanie wciągarki z masztem miało na celu zmianę sposobu zrywki wleczonej na półpodwieszoną oraz umożliwienie mygłowania surowca w stosy bez konieczności ręcznego przekładania tyczek i żerdzi. Była ona pomyślana jako urządzenie pomocnicze podczas zrywki drewna małowymiarowego (tyczek okrzesanych i nieokrzesanych) pozyskiwanego w cięciach pielęgnacyjnych.

Tego typu urządzenie zostało po raz pierwszy zauważone na zachodzie w drugiej połowie 90 roku, podczas gdy ta wciągarka badana była w pgl lp w połowie lat 80 XX w.

Ryc. 1. Masztowe urządzenie do zrywki drewna stosowego

prof. Roman Wojtkowiak

12. Rozdzielacz redukcyjny z ramieniem jezdnym przyczepy asenizacyjnej

Ryc. 1. Przyczepa asenizacyjna z rozdzielaczem redukcyjnym i ramieniem jezdnym w pozycji transportowej. W konstrukcji ramowej widać zamontowane stalowe koła jezdne.

Ryc. 2. Widok z boku przyczepy asenizacyjnej z ramieniem jezdnym w pozycji transportowej. W konstrukcji ramowej widać zamontowane stalowe koła jezdne.

W wyniku tej współpracy opracowano różne praktyczne metody kompostowania kory sosnowej w warunkach terenowych. Opracowano i przebadano w warunkach terenowych trzy metody: mocznikową, odzierkowi i amoniakalną. Nazwa metody zwaną „amoniakalną”, pochodziła od produktu odpadowego przemysłu azotowego, dodawanego do kory sosnowej, Produktem tym była woda amoniakalna. W wodzie amoniakalnej zawartość azotu wynosiła aż 30%. Ponieważ woda amoniakalna cechuje się bardzo intensywna wonią, powstała konieczność skonstruowania odpowiednich urządzeń, za pomocą których tą substancję, o bardzo gryzących czy duszących oparach, dałoby się rozlewać na korę.

Jednym z takich urządzeń był Rozdzielacz redukcyjny z ramieniem jezdnym przyczepy asenizacyjnej.

Głównym elementem tego rozwiązania była przyczepa asenizacyjna przewożąca wodę amoniakalną. Na króćcu wylewowym przyczepy zamontowano rozdzielacz redukcyjny z szeregiem króćców z znacznie mniejszej średnicy. Do zbiornika przymocowano wahliwie ramię w postaci kratownicy, którą wyposażono w koła. Koła te przemieszczały się po powierzchni kory. Do kratownicy zamocowano szereg zębów kultywatora typu „gęsia stópka”. Pod dolną powierzchnię każdego z zębów kultywatora wprowadzono stalowe rurki. Rurki wylewcze połączone były z króćcami zamontowanymi na rozdzielaczu redukcyjnym. Woda amoniakalna tłoczona ze zbiornika przyczepy wężykami doprowadzana była do rurek wylewczych, którymi wprowadzono ją pod niewielka warstwę kory. Przemieszczająca się na kołach rama utrzymywała stały poziom zagłębionych w korze końcówek wylewowych. Dzięki czemu azot nie ulatniał się do atmosfery, ograniczając jego straty, jak również nie zanieczyszczał powietrza.

Urządzenie to uzyskało Świadectwo Racjonalizatorskie Nr Ewidencyjny 8/78 w Zakładzie Pracy w Okręgowym Zarządzie Lasów Państwowych we Wrocławiu z dnia 30.04.1979 r

prof. Roman Wojtkowiak

13. Rozdzielacz redukcyjny z sondami przyczepy asenizacyjnej

W ramach współpracy Zakładu Mechanizacji Prac Leśnych Instytutu Użytkowania Lasu i Inżynierii Leśnej Wyższej Szkoły Rolniczej w Poznaniu a Okręgowym Zarządem Lasów Państwowych we Wrocławiu prowadzono w latach 70 ubiegłego wieku badania na skale techniczną nad kompostowaniem sosnowej kory. W wyniku tej współpracy opracowano różne praktyczne metody kompostowania kory sosnowej w warunkach terenowych. W trakcie tych badań opracowano metodę zwaną „amoniakalną”. Jej nazwa pochodziła od dodawania do kory sosnowej, produktu odpadowego przemysłu azotowego, jakim była woda amoniakalna której zawartość wynosiła aż 30% N. Ponieważ woda amoniakalna cechuje się bardzo intensywna wonią, powstała konieczność skonstruowania odpowiednich urządzeń, za pomocą których tą substancję, o bardzo gryzących czy duszących oparach, dałoby się rozlewać na korę.

Jednym z takich urządzeń był Rozdzielacz redukcyjny z sondami przyczepy asenizacyjnej. Na przyczepie asenizacyjnej przewożącej wodę amoniakalna zamontowano przegubowo ramię na końcu której montowana była łyżka rozlewcza. Woda amoniakalna tłoczona ze zbiornika przyczepy standardowym wężem doprowadzana była do łyżki rozlewczej, która szerokim wachlarzowatym strumieniem polewała rozłożoną korę.

Ryc. 1. Rozdzielacz redukcyjny z króćcami do rozprowadzania wody amoniakalnej

Urządzenie to uzyskało Świadectwo Racjonalizatorskie Nr Ewidencyjny 9/78 w Zakładzie Pracy w Okręgowym Zarządzie Lasów Państwowych we Wrocławiu z dnia 30.04.1979 r.

Ryc. 2. Schemat wprowadzania wody amoniakalnej do kory sosnowej

Ryc. 3. Ranie prowadnika zamontowane przegubowo na przyczepie asenizacyjnej

prof. Roman Wojtkowiak

14. Rozdzielacz redukcyjny z ramieniem kultywatorowym przyczepy asenizacyjnej

W ramach współpracy Zakładu Mechanizacji Prac Leśnych Instytutu Użytkowania Lasu i Inżynierii Leśnej Wyższej Szkoły Rolniczej w Poznaniu z Okręgowym Zarządem Lasów Państwowych we Wrocławiu prowadzono w latach 70 ubiegłego wieku, badania na skale techniczną, nad kompostowaniem sosnowej kory. W wyniku tej współpracy opracowano różne praktyczne metody kompostowania kory sosnowej w warunkach terenowych. Opracowano metody: mocznikową, odzierkowi i amoniakalną. Nazwa metody zwaną „amoniakalną”, pochodziła od dodawania do kory sosnowej, produktu odpadowego przemysłu azotowego, jakim była woda amoniakalna. W wodzie amoniakalnej zawartość azotu wynosiła aż 30%. Ponieważ woda amoniakalna cechuje się bardzo intensywna wonią, powstała konieczność skonstruowania odpowiednich urządzeń, za pomocą których tą substancję, o bardzo gryzących czy duszących oparach, dałoby się rozlewać na korę.

Jednym z takich urządzeń był Rozdzielacz redukcyjny z ramieniem kultywatorowym przyczepy asenizacyjnej.

Głównym elementem tego rozwiązania była przyczepa asenizacyjna przewożąca wodę amoniakalną. Na króćcu wylewowym przyczepy asenizacyjnej zamontowano rozdzielacz redukcyjny z szeregiem króćców z znacznie mniejszej średnicy. Do zbiornika przymocowano przegubowo ramię w postaci kratownicy. Na niej zamocowano szereg zębów kultywatora typu „gęsia stópka”. Pod dolną powierzchnię każdego z zębów kultywatora zamocowana była stalowa rurka. Rurki wylewcze połączone były z króćcami zamontowanymi na rozdzielaczu redukcyjnym. Woda amoniakalna tłoczona ze zbiornika przyczepy wężykami doprowadzana była do rurek wylewczych, którymi wprowadzono ją pod niewielka warstwę kory. Dzięki czemu azot nie ulatniał się do atmosfery, ograniczając jego straty, jak również nie zanieczyszczając powietrza.

Ryc. 1. Schemat wprowadzania wody amoniakalnej pod wierzchnią warstwę kosy sosnowej uformowanej w pryzmę.

Ryc. 2. Uformowana pryzma kory sosnowej.

Ryc. 3. Przyczepa asenizacyjna z ramieniem kultywatorowym przyczepy asenizacyjnej w pozycji transportowej.

Urządzenie to uzyskało Świadectwo Racjonalizatorskie Nr Ewidencyjny 10/78 w Zakładzie Pracy w Okręgowym Zarządzie Lasów Państwowych we Wrocławiu z dnia 30.04.1979 r.

prof. Roman Wojtkowiak

15. Wysięgnik z łyżką rozlewczą przyczepy asenizacyjnej

Ryc. 1. Schemat prowadzenia zabiegu rozlewania wody amoniakalnej z wykorzystaniem wysięgnika z łyżką rozlewczą przyczepy asenizacyjnej

W ramach współpracy Zakładu Mechanizacji Prac Leśnych Instytutu Użytkowania Lasu i Inżynierii Leśnej Wyższej Szkoły Rolniczej w Poznaniu a Okręgowym Zarządem Lasów Państwowych we Wrocławiu prowadzono w latach 70 ubiegłego wieku badania nad kompostowaniem sosnowej kory. W wyniku tej współpracy opracowano różne praktyczne metody kompostowania kory sosnowej w warunkach terenowych. W metodzie zwanej „amoniakalną” – której nazwa pochodziła do wprowadzania do kory produktu odpadowego przemysłu azotowego - wody amoniakalnej (o zawartości ok. 30% N) – koniecznym było skonstruowanie odpowiedniego urządzenia, za pomocą którego substancję tą, o bardzo intensywnej woni, można rozlewać na korę.

Jednym z takich urządzeń był Wysięgnik z łyżką rozlewczą przyczepy asenizacyjnej. Na przyczepie asenizacyjnej przewożącej wodę amoniakalna zamontowano przegubowo ramię, na końcu którego montowana była łyżka rozlewcza. Woda amoniakalna tłoczona ze zbiornika przyczepy, standardowym wężem, doprowadzana była do łyżki rozlewczej, która szerokim wachlarzowatym strumieniem polewała rozłożoną w pryzmę korę.

Ryc. 2. Przyczepa asenizacyjna z wysięgnikiem z łyżką rozlewczą podczas rozlewania wody amoniakalnej

Zespół który zgłosił to rozwiązanie składał się z następujących osób: doc. dr hab. Zygmunt Filipek, dr inż. Jan Duda, mgr inż. Józef Grodecki, mgr inż. Henryk Różański i mgr inż. Roman Wojtkowiak który był głównym pomysłodawcą i konstruktorem tego urządzenia. Urządzenie to uzyskało Świadectwo Racjonalizatorskie Nr Ewidencyjny 11/78 w Okręgowym Zarządzie Lasów Państwowych we Wrocławiu dnia 30.04.1979 r.

prof. Roman Wojtkowiak

16. Rozdrabniacz bijakowy

W trakcie realizacji tematu „Produkcja kompostu korowego” zleconego przez Dyrekcję Okręgowego Zarządu Lasów Państwowych we Wrocławiu w latach 1977/79 powstało urządzenie pod nazwą Rozdrabniacz bijakowy.

Maszyna ta miała za zadanie rozdrabniać i ujednolicać płaty sosnowej kory martwicowej oddzielonej od kłody podczas jej korowania mechanicznego lub ręcznego.

Podzespół ścinający zbudowany na bazie ścinacza zielonek „ORKAN” w wyniku ruchu obrotowego zespołu zbierającego rozdrabiał większe agregaty sosnowej kory martwicowej, zdjętej z kłody ręcznie lub mechanicznie korowarkami. Wirujące elementy robocze rozdrabniały kawałki kory do wymiarów przewidywanych w procesie produkcji kompostu korowego (nasączania woda i woda amoniakalną lub dodatkami w postaci mocznika czy odzierek skórzanych. Ponadto w wyniku pneumatycznego transportu następowało ujednolicenie (wymieszanie) rozdrobnionej kory z dodatkami używanymi w metodzie produkcji kompostowania kory sosnowej, opracowanej przez doc. dr hab. Zygmunta Filipka i dr inż. Jana Dudę. Dodatkami tymi mogły być: mocznik, odzierki skórzane lub woda amoniakalna.

Warunkiem prawidłowego przebiegu procesu kompostowania było: uformowanie pryzmy o odpowiednich wymiarach co ułatwiało stosowanie rozdrabniacza bijakowego. Następnie pryzmę tą należało nawilżyć tak aby kora osiągała wilgotność względną 60 – 70%, i można było ja wzbogacać w składniki podstawowe (NPK) .

Zespół który zgłosił to rozwiązanie składał się z następujących osób: prof. dr hab. Zygmunt Filipek, dr inż. Jan Duda, mgr inż. Józef Grodecki, mgr inż. Henryk Różański i mgr inż. Roman Wojtkowiak który był głównym pomysłodawcą i konstruktorem tego urządzenia.

Na urządzenie to zostało złożone w dniu 3.III.1978 r Zgłoszenie Pracowniczego Projektu Wynalazczego.

Ryc. 1. Płaty kory martwicowej powstające podczas korowania

Ryc. 2. Rozdrabniacz bijakowy zbudowany na bazie „ORKANA”

prof. Roman Wojtkowiak

Jesteś tutaj

Osiągnięcia konstrukcyjne

Katedra

Dydaktyka

Badania