Rolnictwo od niepamiętnych czasów pełniło szczególną rolę w gospodarce. Do końca XVIII wieku opierało się na pracy człowieka oraz siły pociągowej zwierząt. Maszyny z tego okresu pozwalały na przyspieszenie pracy, ale kluczowe dla osiągnięcia lepszej wydajności okazało się zastąpienie siły zwierząt pociągowych siłą maszyny parowej, która może pracować wiele godzin bez przerwy. Na pojawienie się pierwszego „prawdziwego” ciągnika rolniczego należało czekać aż do lat 90-tych XIX wieku, choć pierwsze próby tego wynalazku datuje się na wiek wcześniej.
Już ciągnik artyleryjski Cugnota mógł służyć do holowania wozów konnych. Miał jednak inne zadanie – przewozić armaty po polu bitwy co i tak było dla niego niemożliwym zadaniem. Wersjami rozwojowymi tego wynalazku były lokomobile – przypominały małe lokomotywy dostosowane do jazdy po utwardzonej drodze. Przykładami takich pojazdów były m.in. lokomobila Thomasa Avelinga z 1859 roku oraz mniejsza, przypominająca wyglądem ciągnik rolniczy lokomobila Harrisona z 1882 roku. Postęp był znaczny, ale lokomobila nie była idealna.
Lokomobile w pracach polowych
Źródło: Wikisource
Lokomobile były powolne i zużywały dużo węgla. Ich użycie w warunkach polowych nie było możliwe ze względu na żelazne koła i znaczny ciężar. Ciężki mechanizm napędowy nie wytarzał mocy, która wyciągnęłaby pojazd z podmokłego terenu. Holowanie lekkiego wozu z sianem było możliwe, ale o wyciągnięciu drugiego pojazdu z grząskiego terenu należało zapomnieć. Z tego powodu pojazdy te służyły najczęściej w porze letniej, gdy pole było wysuszone. Wiosenne i jesienne prace wykonywano za pomocą zwierząt. W czasie rozpowszechnienia lokomobili trwały prace nad silnikami spalinowymi.
Wynalazek silnika spalinowego przyczynił się do rozwoju pomysłu konstrukcji ciągnika rolniczego. W założeniach producentów miał to być tani „wół roboczy” korzystający z silnika samochodowego oraz przekładni, która umożliwi przekazanie dużej mocy przy małej prędkości. Kto zbudował pierwszy ciągnik o napędzie benzynowym? John Froelich. który w 1892 roku w podwozie własnej konstrukcji wmontował silnik spalinowy. Pojazd jednak służył do celów holowania przyczep a jako napęd młockarni. Był po prostu silnikiem, który można było szybko przenieść w dowolne miejsce.
Konstruktor widząc zainteresowanie swoją maszyną wyposażył pojazd w przeniesienie napędu na koła jezdne oraz wyposażył w prosty układ kierowniczy. Koła były żeliwne, ale cała konstrukcja na tyle lekka, że pojazd mógł być wykorzystywany na nieutwardzonej drodze. Wynalazek Froelicha był słaby i powolny, ale konstruktor zdobył zainteresowanie wielu klientów i potencjalnych inwestorów, którzy spodziewali się zysków z rozpowszechnienia tego pojazdu. Problemem była cena, gdyż przy ówczesnych dochodach niewielu mogło pozwolić sobie na taki zakup.
Pojazd był rozwijany i niespełna rok później konstruktor założył Waterloo Traction Engine Company z siedzibą w stanie Iowa. Froelich sprzedał interes Johnowi Millerowi, który zmienił nazwę z „Traction Engine” na „Gasoline Engine” i rozpoczął produkcję silników. Miller uznał, że gdy zarobi na sprzedaży silników, wtedy zainwestuje w pojazd rolniczy. Pomysł okazał się słuszny, gdyż pozwoliło to na opracowanie silnika na tyle mocnego, że był w stanie zastąpić zwierze pociągowe. Koń wreszcie mógł przejść na zasłużoną rolniczą emeryturę.
Pierwszy spalinowy ciągnik rolniczy Froelicha
Źródło: Pinterest
Silniki produkowano od 1895 do 1911 roku kiedy to pokazano pierwszy ciągnik dostępny dla przeciętnego klienta. Maszyna nazywała się „Waterloo Boy” i w ciągu dwóch lat sprzedano imponujące … 20 sztuk. W tym czasie Ford miał już gotowy projekt ciągnika rolniczego opartego na częściach modelu T. Projekt był prosty i tani a jego produkcja była tak szybka jak samochodu. Ta stopniowo przyspieszała, ale na rewolucję w produkcji maszyn rolniczych należało do czasu, kiedy Ford uruchomił taśmę montażową. Tą w przypadku maszyn rolniczych uruchomił dopiero w 1917 roku.
Ford był zmuszony czekać aż 10 lat na rozwój produkcji maszyn rolniczych. Zestaw do przeróbki modelu T na ciągnik rolniczy był gotowy już w 1907 roku (rok przed debiutem rynkowym modelu T), ale dopiero uruchomienie produkcji seryjnej we wszystkich fabrykach uwolniło moce produkcyjne i wtedy na rynek Ford wprowadził „profesjonalny ciągnik rolniczy” jak nazwano jego wynalazek. Był tani, miał żeliwne koła tylne i 22-konny silnik, który przeniesiono z modelu T. Co najważniejsze – nie był już zestawem do samodzielnego składania (rolniczy „kit-car”) a gotowym pojazdem.
Ciągnik Forda był słaby i paliwożerny, ale sprawdzał się jako pojazd pociągowy jak i do „zadań specjalnych”. Nadwozie można było samemu zdemontować i założyć inne co było niemożliwe u innych producentów. Ciągnik Forda był chwalony za przeniesienie napędu – nietypowy system Forda doskonale sprawdzał się w warunkach prac polowych, cieszył się niezawodnością i łatwością napraw. Konstrukcja Forda przyczyniła się do rozwoju amerykańskiego rolnictwa, ale wraz z powiększaniem areału rolnicy potrzebowali coraz większych maszyn.
Odrestaurowany Fordson F z 1919 roku
Źródło: fordsontractorpages.nl
Tak oto w ciągu kilku miesięcy dokonano wielu przeróbek dotychczasowej konstrukcji i jeszcze w 1917 roku Ford pokazał pierwszy „pełnoprawny” ciągnik – Fordson F. W przeciwieństwie do modelu T miał nieco słabszy silnik (20 KM), ale był dostosowany do różnego rodzaju paliwa. Fordson miał zupełnie inną przekładnię (3 – biegową) a na twardym podłożu rozpędzał się do 10 km/h. Był zatem znacznie wolniejszy od wcześniejszej konstrukcji, ale miał większy uciąg. Dostępny w cenie 750$ był najtańszą tego typu konstrukcją. Ford odniósł sukces na całym świecie.
Model F był tani i składano go we wszystkich fabrykach Forda do 1928 roku. Prosty ciągnik Forda był wzorem dla innych producentów, w tym dla Fiata, który w 1919 roku pokazał ciągnik oznaczony jako „700”. Był to pojazd mniejszy i lżejszy od ważącego 2,8 tony Fordsona. Fiat, podobnie jak Ford, zmechanizował rolnictwo dzięki prostej i taniej konstrukcji. Taką też miała „Ciągówka” produkcji Ursusa. Była to pierwsza próba mechanizacji polskiego rolnictwa, które jeszcze wtedy opierało się na wykorzystaniu najprostszych narzędzi.
Ciągnik polskiej produkcji powstawał w latach 1915-1918, ale do produkcji trafił dopiero 4 lata później. „Ciągówka” była wzorowana na amerykańskim ciągniku „Titan”. Miała dwubiegową przekładnię i osiągała około 5 km/h. Dwucylindrowy silnik mógł pracować na każdym rodzaju paliwa. W ciągu 5 lat zamontowano około 100 sztuk (niektóre źródła mówią o 200 sztukach). „Ciągówka” zapoczątkowała popyt na ciągniki rolnicze w Polsce. Ten był niewielki, szczególnie gdy porówna się go z produkcją maszyn rolniczych na Ziemiach Polskich.
„Ciągówka” podczas pracy
Źródło: Archiwum Ursus
W latach 20-tych w II Rzeczypospolitej produkowano przeciętnie 100-150 tysięcy maszyn rolniczych rocznie (!). W tym czasie z dróg powoli znikały lokomobile. Pojawiały się na polu jedynie jako napęd do kombajnu lub młockarni, ale w latach 30-tych były już niepotrzebne. W tym czasie moce ciągników podwoiły się a coraz częściej napęd benzynowy zastępowano dieslem, który zużywał mniej paliwa choć jego rozruch był trudniejszy (szczególnie podczas mroźnych zim). Z tego powodu diesel w ciągniku był zjawiskiem powszechnym dopiero w latach 60-tych.
Wcześniej, bo w 1959 roku nastąpiła rewolucja w konstrukcji tych maszyn. Ciągniki, pomimo osiągania niewielkich prędkości, nie były bezpieczne. Szwedzi jako pierwsi zbadali konstrukcje ciągników i zaproponowali proporcje oraz kształt, które były w stanie zagwarantować bezpieczeństwo kierowcy. Tak oto powstał ROPS – system, który 30 lat później przeniesiono do kabrioletów. Powstał jako zabezpieczenie dla kierowcy ciągnika, który nie miał żadnej ochrony w przypadku, gdy maszyna nadmiernie wychyliła się i przewróciła na bok.
W latach 50-tych ustalono wzór konstrukcji ciągnika, który miał ostatecznie zerwać z wszelkiego rodzaju „wynalazkami”. Nowy ciągnik godny lat 60-tych miał mieć ciężki i krótki tył, przód lekki z możliwością chwilowego obciążenia i pneumatyczne ogumienie z terenowym bieżnikiem kół tylnych. Te założenia dotyczyły większości ciągników – jedynie największe maszyny nadal przypominały „czołgi” i miały zupełnie inną konstrukcję (silnik z tyłu i gąsienice). Takie jak większość ciągników miały być maszyny z logo Porsche i Lamborghini.
Reklama ciągników marki Porsche
Źródło: Porsche
Tak, to nie pomyłka. Zarówno Porsche jak i Lamborghini od końca lat 40-tych zajmowały się produkcją ciągników rolniczych. Ciągniki serii „400 Master” produkowano w miejscowości … Le Mans we Francji do 1963 roku po czym dział maszyn rolniczych od Porsche kupiło … Renault. Lamborghini nie pozbyło się produkcji ciągników i do dziś są produkowane a ich klientami są głównie instytucje utrzymania porządku, gdyż „żółte Lambo” to najczęściej mały ciągnik o niewielkiej mocy. Jaką mocą dysponowały silniki w latach 50-tych?
W tym czasie moce ciągników rolniczych średniej wielkości wynosiły średnio 50-80 KM. Największe ciągniki rolnicze tamtego okresu dysponowały silnikami diesla z doładowaniem i mocą około 300 KM. To i tak nie wystarczyło amerykańskim farmerom, których gospodarstwa miały tysiące hektarów powierzchni. Dla nich firma Versatile budowała pojazdy o jeszcze większych mocach. Tak oto w latach 70-tych pojawił się 600-konny „BIG Roy” o masie 26 ton. Było to 4-osiowe monstrum przypominające rozmiarami dużą koparkę.To i tak było za mało…
„BIG Bud” był jeszcze większy. Do jego napędu służyło 16-cylindrowe monstrum o pojemności 24 litrów i mocy 900 KM. Ważył 45 ton a jego koło miało wysokość 2,4 m. Zamiast nich, podobnie jak w przypadku wielu podobnych konstrukcji, można było zamontować napęd gąsienicowy. Pojazdy te zużywały ogromne ilości paliwa, dlatego też próbowano silnik spalinowy zastąpić elektrycznym. Oczywiście silnik spalinowy pozostał i pełnił rolę generatora, ale pomysł okazał się zbyt drogi w realizacji i niewydajny wobec napędu hybrydowego.
„BIG Bud”
Źródło: agroportal24h
Pierwszą taką konstrukcją był Eltrac, który wykorzystywał technologię New Hollanda. W zasadzie to był pojazd elektryczny podobny do Chevroleta Volta – nie z wyglądu a z technologii, której sterowanie ukryto w ramie dachu ciągnika. Silnik spalinowy pełnił rolę generatora a elektryczny napędzał koła i wyprowadzenie napędu (napęd WOM). Pojazd okazał się udany, choć miał nie trafić do seryjnej produkcji. Stanowił platformę do rozwoju podobnych konstrukcji a marka Eltrac kilka lat później wypuściła kilka serię ciągników o podobnym napędzie.
Pierwszy hybrydowy ciągnik był pojazdem żwawym – maksymalną prędkość pociągową (40 km/h) osiągał po 12 sekundach. Pomysł podchwyciły inne marki, ale technologia była rozwijana powoli i dopiero pod koniec lat 90-tych pojawiły się pierwsze tego typu konstrukcje. Podobnie jak w przypadku samochodów, również pierwsze hybrydowe ciągniki korzystały z przekładni bezstopniowej CVT. W tym czasie kierowca ciągnika przestał narzekać na upał – jako wyposażenie seryjne pojawiła się manualna klimatyzacja.
Prototyp ciągnika hybrydowego marki Eltrac
Źródło: Eltrac
W latach 90-tych ciągnik rolniczy mógł być wyposażony w klimatyzację, ABS i komputer pokładowy. To było dostępne w najdroższych modelach, ale technologie stopniowo przenoszono do tańszych modeli. Ciągniki wyposażano w wspomaganie kierownicy, dzięki czemu z prowadzeniem i manewrami mógł poradzić sobie każdy. W nowy wiek ciągniki wjechały zgodnie z normami. Do tego momentu z pionowej rury wydechowej mogło wydobywać się właściwie wszystko, ale ekolodzy upomnieli się o to, żeby wolnobieżne diesle podlegały normom spalania.
Od samochodowej normy Euro 3 ta zaczęła obowiązywać również dla ciągników. Co to oznaczało? Każdy silnik wysokoprężny musiał być wyposażony w katalizator lub inny filtr odpowiedzialny za oczyszczanie spalin. Normy dla maszyn rolniczych znane jako „Stage” (w USA) lub „Euro” (w Europie) są dziś restrykcyjne przestrzegane czego dowodem jest … eksport maszyn na rynek afrykański. Tam one do dnia dzisiejszego jeszcze nie obowiązują, dzięki czemu duża liczba małych producentów eksportuje swoje produkty i korzysta z „efektu skali”.
Przykładem jest Ursus, który do Afryki wyeksportował setki ciągników o prostej i niezawodnej konstrukcji (również jako zestawy do składania). Dzięki tanim maszynom rolniczym afrykańskie nieużytki mogą być w części przywracane do użytków rolnych, choć z pewnością nie uzyska się plonów porównywalnych z europejskimi. Po sprawdzeniu konstrukcji w trudnych warunkach egzemplarze przeznaczone na rynek unijny silniki uzbraja się w układy oczyszczania spalin i homologuje na poszczególne rynki krajów objętych restrykcjami.
Ursus na afrykańskim polu
Źródło: Ursus
Jaki jest współczesny ciągnik. Ma solidną ramę, napędza go silnik o dużym momencie obrotowym, ale na tym podobieństwa się kończą. Nowoczesny ciągnik ma klimatyzowaną, przeszklone kabinę, wygodny fotel, dużą kierownicę z układem wspomagania, komputer pokładowy, system kamer 360 stopni i inne zdobycze techniki. Kierowca może być chroniony pasami bezpieczeństwa a nawet poduszką powietrzną – co jest szczególnie ważne, gdy ciągnik porusza się po drodze publicznej. Przypomnijmy – pomimo postępu technicznego te maszyny nie mają żadnych stref zgniotu.
Jaki będzie ciągnik rolniczy za 20-30 lat. Z pewnością będzie zasilany paliwami alternatywnymi, tzn. uzyskiwanymi z surowców wtórnych. Być może będzie miał napęd elektryczny lub wodorowy. Z pewnością będzie autonomiczny, gdyż takie badania trwają już kilka lat. Nie zmieni się jedno – kształt, który od wieku jest taki sam. Będzie podążał za aerodynamiką i z pewnością będzie mniej kanciasty, ale charakterystyczny układ mechanizmów nie ulegnie zmianie. Wynika on nie tylko z tradycji, ale przede wszystkim z praw fizyki.
Pomimo ciągłego rozwoju zadanie ciągnika rolniczego pozostaje takie samo – pozwala na szybsze i sprawniejsze prace na polu. W przeciwieństwie do konia nie męczy się i nawet w nocy może jeździć dzięki dalekosiężnemu oświetleniu, które widać nawet z kilkuset metrów. Tego koń ani wół nie potrafią. Czy zwierzęta są zadowolone, że ich miejsce przy człowieku zastąpiła maszyna? Z pewnością tak, choć od „święta” warto przypomnieć sobie jak kiedyś uprawiano ziemię lub przemieszczano się z punktu A do punktu B. Paliwa płynne kiedyś się skończą. Co wtedy?