TECH IKA ROL ICZA
Ciągnik rolniczy
ŚWIAT POLSKA
1782 Maszyna parowa
(Watt)
1852 Lokomobila
(napęd młocarni)
1858 Pług parowy 
napędzany lokomobilą
1878 Silnik benzynowy
(Otto)
1889 Prototyp ciągnika z
silnikiem benzynowym
1897 Silnik wysokoprężny
(Diesel)
1902 Produkcja seryjna
ciągników (USA)
1918 Prototyp ciągnika
1925 - WOM
1927 - koła pneumatyczne
1935 - podnośnik
hydrauliczny
1947 Seryjna produkcja ciągnika C-45
1
Układ przeniesienia napędu
ciągnika rolniczego
KOA
O JEZD E
Z
W
SIL IK S SB R PG MR
M
WOM
Z
S - sprzęgło
WM - wzmacniacz momentu 
w ciągnikach dużej mocy
KOA
O JEZD E
SB - skrzynia biegów
R - reduktor
PG - przekładnia główna
MR - mechanizm różnicowy
Z - zwolnica 3
Parametry techniczne ciągników
Ciągniki rolnicze są głównym z
ródłem
mechanicznej siły pociągowej.
Parametrami technicznymi, które je
charakteryzują są:
" moc silników,
" siła uciągu.
Moc podawana jest w kW (1 kW = 1,36 KM) jako tzw. moc
nominalna silnika.
Moc użyteczna stanowi ok. 60�80% mocy nominalnej i jest
zużywana na uciąg narzędzi lub maszyn współpracujących
z ciągnikiem, a w przypadku tych ostatnich również na
napęd ich elementów roboczych.
4
2
Siła a moc
F = m�" a
W = F �" s
F - siła [ ]
W - praca [J]
m - masa [kg]
s - przesunięcie [m]
a - przyspieszenie [m�s-2]
W
P =
�!
P = F �"v
t
P - moc [W]
t - czas [s]
v - prędkość [m�s-1]
5
Przekładnia zębata
6
3
Przełożenie
n2 D1 Z1
i = = =
n1 D2 Z2
gdzie: i  przełożenie
n1  prędkość obrotowa wałka napędzającego
n2  prędkość obrotowa wałka napędzanego
D1  średnica koła napędowego
D2  średnica koła napędzanego
Z1  liczba zębów koła napędowego
Z2  liczba zębów koła napędzanego
i = i1 �"i2 �"...�"in
7
Przełożenie
Zadanie:
" Obroty nominalne silnika wysokoprężnego
wynoszą 2200 obr/min. Przy poślizgu wynoszącym
8%, ciągnik porusza się z prędkością rzeczywistą
wynoszącą 5,0 km/h.
" Oblicz, jakie jest całkowite przełożenie w układzie
napędowym ciągnika, jeżeli średnica koła
napędzanego wynosi 130 cm.
8
4
Podział ciągników
KLASA OMI AL A WYMAGA A MOC UWAGI
SIA
A UCI
GU [k ] SIL IKA [kW]
2,6�3,3 - jednokołowy
1 do 1
5,2�5,9 - jednoosiowy
2 2 min. 10
3 4 13,2�14,7
4 6 25,7�30,0 URSUS 2812, URSUS 3512
5 9 37,0�44,0 URSUS 4512, URSUS 4514
6 14 55,0�73,5 URSUS 912, URSUS 914
7 20 88,0�110,0 URSUS 1222, URSUS 1224
8 30 118,0�147,0 URSUS 1614
9 50 150,0�200,0
9
10 60 206,0�257,0
Podział ciągników
CI
G IKI ROL ICZE
KOA
OWE
G
SIE ICOWE
JED OOSIOWE
DWUOSIOWE
apęd na 2-koła (2WD) apęd na 4-koła (4 WD)
10
5
Ciągniki z napędem na 2 i 4 koła
11
Ciągniki z napędem na 4 koła
12
6
Ciągniki
gąsienicowe
13
14
7
Mechanizm jezdny
" w skład kołowego mechanizmu jezdnego klasycznego
(z napędem na 2 koła) ciągnika wchodzą koła jezdne
napędzane i nienapędzane
" elastycznym elementem koła jest opona wraz z dętką
 opona przenosi siłę napędową z obręczy na podłoże
" część zewnętrzna opony, bezpośrednio
współpracująca z podłożem, nazywa się bieżnikiem,
który w oponach ciągnikowych wypełnia tylko 30-
50% powierzchni (w samochodowych 80-90%)
" aby uzyskać dużą siłę na kole, bieżnik opon
ciągnikowych ma kształt ukośnych ostróg, które
zagłębiają się w podłoże
15
Koła bliz
niacze
16
8
Silnik spalinowy
" maszyna cieplna  urządzenie, w którym
następują przemiany cieplne
" silnik cieplny  maszyna cieplna, w której
następuje zamiana ciepła na pracę mechaniczną
W zależności od sposobu zamiany energii cieplnej na
energię mechaniczną silniki spalinowe dzielimy na:
" strumieniowe (rakietowe, odrzutowe),
" turbinowe,
" tłokowe.
Silnik spalinowy
9
Cykle pracy silnika spalinowego
" napełnianie cylindra świeżym ładunkiem  dolot
ładunku
" sprężanie dostarczonego ładunku i jego zapłon 
sprężanie
" pracę tłoka wywołaną spalaniem ładunku  praca
" usunięcie gazów spalinowych  wylot spalin
dwusuwowe  pełny obieg pracy silnika realizowany jest w
trakcie dwóch suwów tłoka, tj. jednego obrotu wału
korbowego
czterosuwowe  pełny obieg pracy silnika realizowany jest
w trakcie czterech suwów tłoka, tj. dwóch obrotów wału
korbowego
PARAMETR JED . RODZAJ ZAPA
O U
ZI ZS
Ciśnienie
Cykle pracy - sprężania MPa 1,0�1,2 3,5�4,0
- maksymalne 3,0�4,0 7,5�9,0
silnika
Temperatura
O
- koniec suwu sprężania C H" 300 H" 600
H" H"
H" H"
H" H"
czterosuwowego
- maksymalna H" 2400 H" 2200
H" H"
H" H"
H" H"
Jednostkowe zużycie paliwa g/kWh 300�360 230�260
10
Stopień sprężania silnika tłokowego
D
V
k
s
V
s
2
Ą �" D �" s
Vs =
4
Vc Vs + Vk
� = =
r
Vk Vk
Benzyna Olej napędowy
- gęstość 0,70�0,75 - gęstość 0,80�0,88
g/cm3 g/cm3
- temperatura - temperatura
destylacji destylacji
<200 oC 230�350 oC
Parafina Olej
opałowy
Oleje
afta
silnikowe
11
Pochodne ropy naftowej
Skład chemiczny paliw silnikowych
Lp. RODZAJ PALIWA MASOWY SKA
AD PALIWA WARTOŚĆ
[%] OPAA
OWA
[MJ�kg-1]
C H2 S O2
1 Benzyna 85 15 - - 44
2 Olej napędowy 86 13,5 0,5 - 42
3 Alkohol etylowy 52 13 - 35 26
Warunki spalania paliw silnikowych
C + O2 = CO2
" w następstwie całkowitego spalenia 1 gramoatomu węgla
powstają 44g dwutlenku węgla i uzyskuje się 408 kJ energii
2C + O2 = 2CO
" w następstwie niecałkowitego spalenia 1 gramoatomu węgla
powstaje 28g tlenku węgla i uzyskuje się 124 kJ energii
H2 + O = H2O
" w następstwie spalenia gramocząsteczki wodoru powstaje
18g pary wodnej i uzyskuje się 286 kJ energii
12
Efekty spalania oleju napędowego
POWIETRZE
olej napędowy
14,7 kg
1 kg
QC = 0,860 * 1/12 * 408 = 29,2 MJ
QH2 = 0,135 * 1/2 * 286 = 19,3 MJ
42 MJ
Bilans cieplny silnika spalinowego
13
Moc teoretyczna a moc efektywna
Ge �"qi
Pt =
3,6
Pe = Pt �"�Q
Pt - moc teoretyczna [kW]
Ge - godzinowe zużycie paliwa [kg�h-1]
qi - wartość opałowa paliwa [MJ�kg-1]
Rozkład sił i oporów
Mk
Gc
Fux
Fu
Fuy
Ff1 Fk Ff2
Yp
Yk
28
14
Bilans mocy ciągnika
Pe = Pm + P� + Pf + P� + Pa + Pu + Pp
Pe - moc efektywna silnika [kW]
Pm - moc tracona w przekładniach ciągnika [kW]
P� - moc tracona na poślizg kół ciągnika [kW]
�
�
�
Pf - moc tracona na opory toczenia kół ciągnika [kW]
P� - moc tracona na pokonanie wzniesienia [kW]
�
�
�
Pa - moc tracona na przyspieszenie agregatu [kW]
Pu - moc uciągu [kW]
Pp - moc zużywana na napęd maszyny od WOM [kW]
29
Moc użyteczna a sprawność ogólna
Puż
�o =
Pe
Puż = Pu + Pp
- dla ciągnika z napędem na 2 koła �o = 0,6
�
�
�
- dla ciągnika z napędem na 4 koła �o = 0,8
�
�
�
- dla ciągnika gąsienicowego �o = 0,7
�
�
�
30
15
Opory pracy ciągnika rolniczego
" dla pługa
Frx - składowa pozioma całkowitego
oporu roboczego [k ],
Frx = k �" a �"b
k - opór jednostkowy gleby podczas
" dla pozostałych narzędzi orki [k /m2],
ki - opór jednostkowy narzędzia lub
i maszyn polowych
maszyny [k /m],
Frx = ki �"b f - współczynnik oporu toczenia [],
a - głębokość robocza [m],
" dla środków
b - szerokość robocza [m],
transportowych
G - ciężar całkowity środka
transportowego [k ].
Frx = f �"G
31
Opory pracy ciągnika rolniczego
" siła uciągu
Fu = 1,1 �" Frx
" moc uciągu
Fu �"v
Pu =
3,6
" moc efektywna
Pu
Pe =
�o
32
16
Bilans mocy ciągnika
Pe
[%]
100
Straty w
przekładniach
80
Opory toczenia
60
Poślizg
40
Moc uciągu
20
v
0
1 2 3 4 5
[m/s]
33
Prędkość robocza
a wydajność
Wt = 0,1�" b �" v
gdzie:
Wt  wydajność [ha/h]
b  szerokość robocza [m]
v  prędkość robocza [km/h]
34
17
Zasady zestawiania agregatów
maszynowych
" zastosowany w agregacie ciągnik musi zapewnić prawidłowe
sprzęgnięcie go z maszyną i umożliwić napęd jej zespołów
roboczych zgodnie z zasadą działania maszyny, przy
jednocześnie optymalnym doborze prędkości roboczej i
parametrów roboczych maszyny, zgodnych z zasadami
agrotechniki
" najkorzystniejsze warunki pracy agregatu występują
wówczas, gdy obciążenie silnika wynosi 80�90% jego mocy
nominalnej
" w pracach uprawowych dopuszczalna wartość poślizgu
powinna wynosić ok. 15%, zaś przy pozostałych pracach
agrotechnicznych 5�10%
35
Zasady zestawiania agregatów
maszynowych
W praktyce możliwości zestawiania agregatów maszynowych
są ograniczone rodzajem środków technicznych
znajdujących się na wyposażeniu gospodarstwa.
Dlatego należy pamiętać, że:
1. zastosowanie ciągnika o zbyt małej mocy i sile uciągu
utrudni wykonanie pracy oraz znacznie zmniejszy
wydajność pracy,
2. zastosowanie zbyt dużego ciągnika prowadzi do
nadmiernego zużycia paliwa i znacznego wzrostu kosztów
wykonania pracy, przy jednocześnie zwiększonym stopniu
ugniecenia gleby.
36
18
Zarządzanie mocą silnika
Charakterystyka
regulatorowa
60�65% nnom
silnika spalinowego
Ms A
Pe
Ms B
Ms
ge
- moment silnika
C
[k �m]
E
Pe
- moc efektywna ciągnika
[kW]
Ge
Pe
- jednostkowe zużycie paliwa
[g�kWh-1]
ns
ge
- obroty wału korbowego
[1�min-1]
D
F G H K ns
19
Zakres automatycznej regulacji
Zarządzanie za pomocą komputera pokładowego:
" kontrola obciążenia  układ sterujący podnośnikiem
umożliwiający dokładne kopiowanie terenu i
regulację ustawienia głębokości roboczej
" zintegrowany system obsługi  kontrola obrotów
silnika, kontrola poślizgu kół ciągnika, kontrola
sterowania hydrauliką, kontrola ilości zużytego
paliwa - przełączanie pomiędzy nastawnymi
prędkościami obrotowymi silnika
" zależny napęd WOM  dokładne dostosowanie
prędkości WOM do prędkości jazdy
" systemy kontroli maszyn współpracujących 
przyczepianych i półzawieszanych
39
Zarządzanie mocą silnika
Umożliwia optymalne dostosowanie ilości zużywanego paliwa
w zależności od prędkości obrotowej i obciążenia silnika.
20
Wtrysk Common Rail
Układ wtrysku paliwa Common Rail 
elektroniczny system sterowania
silnikiem ponad 100 razy na sekundę
diagnozuje ilość potrzebnego silnikowi
paliwa.
Paliwo może być podawane
maksymalnie w 5-ciu etapach, co
zapewnia optymalną sprawność silnika
i ogranicza emisję spalin.
Istnieje możliwość ustawienia niskich
obrotów biegu jałowego, co ogranicza
zużycia paliwa i zmniejsza hałas.
Możliwe jest ustawienie stałej
prędkości jazdy lub stałej prędkości
obrotowej wału korbowego, co
zwiększa wydajność agregatu.
Rezerwa mocy
Rezerwa mocy - silnik dostarcza
maksymalną moc przy niższych
obrotach niż znamionowa prędkość
obrotowa.
Dla silnika z układem wtryskowym CR
znamionowa prędkość obrotowa
wynosi 2200 obr./min., natomiast moc
maksymalna osiągana jest przy 2000
obr./min. Rezerwa mocy wynosi w
przybliżeniu 3-4 KM.
Korzyści:
" Większa oszczędność paliwa
" Redukcja poziomu hałasu
" Rzadsza redukcja biegów
" Zwiększona wydajność
21
Rezerwa momentu obrotowego
Rezerwa momentu obrotowego (R) -
od znamionowej prędkości obrotowej
do prędkości, przy której uzyskiwany
jest maksymalny moment obrotowy.
Silniki najczęściej osiągają
maksymalny moment obrotowy przy
1500 obr./min.
Zintegrowany system obsługi
utrzymuje stały moment obrotowy,
aż do prędkości 1000 obr./min.
Wysoki moment przy niskich
obrotach (P) umożliwia płynny
rozruch ciągnika podczas pracy w
trybie WOM i ruszanie przy dużych
obciążeniach.
Zużycie paliwa
Zintegrowany system obsługi
umożliwia obniżenie maksymalnych
obrotów silnika o 400 obr./min. (z 2200
do 1800).
Zużycie paliwa spada o 10% i
jednocześnie o 20% spada średnia
prędkość tłoków, co wydłuża czas
eksploatacji silnika o 20%.
iższe obroty silnika powodują
zmniejszenie hałasu silnika o kilka
decybeli, co wpływa na komfort jazdy.
22
Przekładnia bezstopniowa
Kierowanie automatyczne
" Oszczędność paliwa, czasu i środków chemicznych, dzięki eliminacji
nakładania się sąsiednich pasów przejazdowych
" Dokładne wykonywanie prac, nawet w warunkach ograniczonej
widoczności
" Zmniejszenie uczucia zmęczenia operatora i zapewnienie stałego
poziomu wydajności
" Zmniejszenie zużycia środków chemicznych i nasion - ograniczenie
nakładania się przejazdów i unikanie  omijaków
" Powtarzalność wykonywania zabiegów i zmniejszenie ugniatania gleby
" Lepsza koncentracja operatora na pracy urządzeń i wykonywanych
czynnościach
" Przyspieszenie wykonywania czynności
" Efektywne wykorzystywanie zalet ciągnika
" Eliminacja konieczności stosowania znaczników
23