Kolumbowie rocznik 20 i ich ciągnik

Wychowankowie II RP opracowali jeden z najlepszych ciągników, który na europejskich rynkach zapewnił Ursusowi oraz Zetorowi mocną pozycję w klasie ciężkich ciągników.

Rząd PRL zawarł 7 kwietnia 1962 roku z rządem Czechosłowackiej Republiki Socjalistycznej umowę o wdrożeniu do produkcji w Polsce ciągników Zetor i zaprzestaniu produkcji ciągników własnej konstrukcji. Umowa była ważna do końca 1980 roku.

Przedstawiciele obu państw uzgodnili, że do końca 1962 roku podpiszą oddzielną umowę, która ureguluje zadania i organizację wspólnego ośrodka badawczo-rozwojowego oraz zasady rozliczania kosztów związanych z działalnością tego ośrodka. Na pierwszy ogień poszły ciężkie ciągniki, których nie produkował zarówno Ursus jak i Zetor.

Zarówno w Polsce oraz Czechosłowacji jak i na światowych rynkach widoczne było rosnące zainteresowanie coraz mocniejszymi traktorami. – Pomysł wspólnego przygotowania i produkcji takiego modelu był bardzo dobry, ponieważ samodzielnie żadne z przedsiębiorstw nie miałoby szans na wejście w ten segment rynku – uważa konstruktor Kazimierz Deja.

Zaczęło się od pustej kartki

Polsko-Czechosłowacki Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Ciągników Rolniczych (PCOBRC, a po czesku CSPSPVVT), który zajął się projektowaniem nowej rodziny ciężkich ciągników, zaczął pracę w sierpniu 1962 roku w Brnie.

Polska oddelegowała do niego najlepsze siły, to jest zespół, który skonstruował całą rodzinę ciągników serii 300, z której tylko C-325 wszedł do produkcji. Ministerstwo Przemysłu Ciężkiego mianowało dyrektorem technicznym ośrodka Czesława Sławskiego (rocznik 1921), z tej samej generacji był zastępca głównego konstruktora Jerzy Stoszek oraz szefowie: Działu Silników Eugeniusz Ajzenberg, Działu Podwozi Zdzisław Mendza, Działu Hydrauliki Roman Zalewski i Działu Koncepcji Zbigniew Solecki.

Do ich zespołów resort oddelegował o kilka lat młodszych inżynierów, m.in. kierownika Działu Nadwozi Gustawa Zbiecia i Działu Układów Napędowych Jerzego Górskiego. Jak przypomina Górski w opracowaniu „Konstrukcje ciągników i silników „Ursus”” przygotowanym przy współpracy Jerzego Wyglądały i Tadeusza Chruślińskiego, a uzupełnionego przez Kazimierza Deję, w pierwszych latach ze strony polskiej w PCOBRC pracowali także: w Dziale Silników: Jan Ziółkowski, Jan Kozłowski, Marek Potkański i Jan Tarasik; w Dziale Układów Napędowych:  Witold Dzikowski, Eugeniusz Zajkowski,W. Grabowiec i W. Stążewski; w Dziale Podwozi: Kazimierz Deja, J. Wolski, Zenon Głowacki, Zofia Smutek-Bartkowiak; w Dziale Hydrauliki: Eligiusz Szymański, Aleksander Burnowicz, Kazimierz Wojtycha i L. Husak; w Dziale Nadwozi: Krzysztof Kobylański, Władysław Zawadzki, E. Piasecki; w Dziale Badań: Gustaw Szymczyk.

Dział Normalizacji i Patentów prowadzili Andrzej Sierszyński, Janusz Januszewski oraz B. Kędzierska. Doradcami byli B. Jakubowski, Mieczysław Tomiczek, J. Ospowski i M. Gutman.

Czechosłowacy obsadzili stanowisko dyrektora PCOBRC Bożiwojem Vraną, a Jaroslava Zezulę mianowali głównym konstruktorem, podlegającym dyrektorowi technicznemu Czesławowi Sławskiemu. Biura Ośrodka przygotowali w pomieszczeniach przy Zakładach Łożysk Kulkowych (ZKL), w Brnie, gdzie montowane były także ciągniki Zetor.

Członek zespołu konstrukcyjnego Kazimierz Deja wspomina, że w przygotowaniu założeń konstrukcyjnych Nowej Unifikowanej Rodziny (NUR) ciągników miały udział m.in. Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa oraz jego czechosłowacki odpowiednik, we współpracy z działami handlowymi obu zakładów. – W biurze konstrukcyjnym powstała nieduża grupa koncepcyjna. Zaczynała od pustej kartki, a na podstawie analizy innych ciągników tej mocy i potrzeb rynku narzuciła podstawowe parametry takie jak: moc, wymiary i parametry pracy – opisuje Deja.

Konstruktorzy poszczególnych działów wypełnili założenia mechanizmami. – Liczebność grupy konstruktorów była różna, ale łącznie pracowało 30-40 osób, po połowie Czesi i Polacy. Siedzieliśmy biurko w biurko i mieliśmy dostęp do całej dokumentacji Zetora. Pracowałem w dziale podwozi, w którym mieliśmy 4 Polaków i 4 Czechów. Dogadywaliśmy się po czesku, byliśmy po szybkim kursie języka czeskiego, a ja miałem dodatkowo wcześniejsze 3-miesięczne doświadczenie przy przejmowaniu dokumentacji Zetora 4011 – zaznacza Deja.

Integralna kabina

Zespół zabrał się do opracowania całej rodziny NUR, która zaczynała się od ciągnika klasy uciągu 1,4 tony i klasy 1,6 tony, a kończyła się na modelu o uciągu 2 ton. Od początku wymogiem było opracowanie konstrukcji ciągników z silnikami w wersji 4-cylindrowej i 6-cylindrowej, w odmianach wolnossącej i turbodoładowanej, z napędem na tylną oś i na wszystkie koła. – Przyjęliśmy, że wersje 4-cylindrowe otrzymają napęd na tylną oś oraz jako opcję napęd na cztery koła. Wersje 6-cylindrowe będą miały tylko napęd 4-kołowy – wymienia Deja.

Podstawowym założeniem było stworzenie ciągnika z integralną kabiną. – To było bardzo nowatorskie podejście, ponieważ ówczesnym standardem były ciągniki pomostowe, bez kabin. Użytkownicy zamawiali kabiny indywidualnie – opisuje Krzysztof Kobylański, który w Brnie zajmował się konstrukcją kabiny.

Dodaje, że w Brnie przebywał od sierpnia 1962 roku. – Pracowaliśmy na rysunkach w skali 1:1. To były duże arkusze, choć oczywiście na jednym cała kabina się nie zmieściła. Musieliśmy upewnić się, że kierowca ma wystarczającą ilość miejsca oraz że obsługa wszystkich mechanizmów będzie wygodna. Przy rodzinie NUR robiliśmy wszystko wspólnie z Czechosłowakami, ale koncepcja kabiny należała do Gustawa Zbiecia – zapewnia Kobylański. Za wygląd zewnętrzny maszyny (w tym przeszkloną kabinę) odpowiadał czeski architekt Otakar Diblík, który wykonał projekt w 1964 roku.

Zbieć z zespołem opracował bardzo wytrzymałą kabinę. – Do jej budowy użyliśmy standardowych, zamkniętych profili hutniczych o przekroju kwadratowym. Przytwierdzona do podwozia czterema silentblokami podłoga składała się z dwóch podłużnic, które zapewniały sztywność całej konstrukcji. Do podłogi przymocowany był fotel kierowcy z amortyzacją. Nasza kabina nie dość, że była montowana fabrycznie, to zapewniała wysoki komfort pracy traktorzyście, a także bezpieczeństwo w razie wywrotki ciągnika – podkreśla Kobylański.

Zaznacza, że wzorców nie było. – Musieliśmy wszystko sami wymyśleć, a kabina musiała być nie tylko wytrzymała i solidnie przymocowana do ciągnika, ale i dobrze wygłuszona. Nasza grupa dokonała tego już za pierwszym podejściem. Podczas badań w laboratorium IBMER przepisany przez normy 2-tonowy ciężar uderzał w kabinę z boku i z przodu i za każdym razem zachowana była wymagana przepisami przestrzeń wokół kierowcy – zapewnia Kobylański. – Niemiecki importer musiał uzyskać dopuszczenie na tamtejszy rynek. W ramach badań turlał nasz ciągnik ze stoku i wyniki były takie same: za każdym razem kabina zapewniała traktorzyście strefę bezpieczeństwa. Była tak nowatorska, że prowadzone w Niemczech próby obserwowali konkurenci. Podczas prac nad kabiną dla C-385 bardzo ważna była głośność, gdyż przepisy zobowiązywały nas do zejścia poniżej 85 dB (A). Opracowaliśmy dla niej silentbloki, za pośrednictwem których kabina była przytwierdzona do podwozia. Normę oczywiście spełniliśmy, a pomagało w tym także wygłuszenie – wyjaśnia Kobylański.

Oszczędny silnik

Kierowany przez Eugeniusza Ajzenberga Dział Silników skorzystał z dorobku Zetora, wymiary główne (średnica cylindra 110 mm i skok tłoka 120 mm) odziedziczył po silniku Z-50 Super. Wzrósł zakres mocy, bo dla całej rodziny ciągników zawierał się od 80 do 160 KM.

W podstawowej wersji stosowanej w C-385 silnik z bezpośrednim wtryskiem Z -7501 rozwijał 75 KM przy 2.200 obr/min z pojemności skokowej 4.561 cm3. Maksymalny moment obrotowy 268 Nm osiągał już przy 1.450 obr/min.

Konstruktorzy zaprojektowali 4- i 6-cylindrowe silniki w wersji wolnossącej i turbodoładowanej. – W PCOBRC w dziale patentów pracował weryfikator konstrukcji, pan Ospowski. Pamiętam, jak pokłócił się z Ajzenbergiem na temat doboru tolerancji i pasowań w silnikach 6-cylindrowych. Rozmowa była tak zaogniona, że panowie nawymyślali sobie. Przypomniałem sobie o tej kłótni, gdy po wielu latach, w Danii zauważyłem, że użytkownicy woleli silniki 4-cylindrowe jako bardziej niezawodne od 6-cylindrowych – wspomina Deja.

Kobylański z kolei, który jako przedstawiciel Ursusa spędził 4 lata w Finlandii nie pamięta, aby tamtejsi użytkownicy rozróżniali między wersjami 4- i 6-cylindrowymi. – Obie były chwalone – zapewnia Kobylański.

Umowa międzyrządowa z 1962 roku przewidywała, że w 1963 roku oba państwa podpiszą umowę w sprawie podziału pracy i kooperacji w produkcji ciągników w PRL i CSRS, w której uregulowana będzie również sprawa cen i wzajemnych rozliczeń. Umowa podzieliła wysiłek po równo między oba kraje, aby wzajemna wymiana komponentów zamykała się bez potrzeby rozliczeń gotówkowych. Jedynie maski i oblachowanie każda ze stron wykonywała u siebie. Strony nie podjęły także decyzji kto będzie produkować wspomagane przekładnie kierownicze.

Czechosłowacji przypadła w udziale produkcja silnika i skrzyni biegów.
Inżynierowie zdecydowali się na 4-stopniową przekładnię połączoną z 2-stopniowym reduktorem, co dawało 8 przełożeń do jazdy w przód i cztery do tyłu. „Wszystkie koła zębate były w stałym zazębieniu i przełączanie biegów odbywało się przez przesuw sprzęgiełek zębatych. Był to postęp w stosunku do skrzyń biegów ciągników C-330 i C-360, gdzie przełączanie odbywało się przez przesuw kół zębatych. Prędkość maksymalna ciągnika wynosiła 24 km/h, co było wówczas standardem” zaznaczał pracownik Politechniki Warszawskiej Zbigniew Szydelski w książce „Zarys historii polskich ciągników rolniczych”.

Przed skrzynią biegów konstruktorzy zastosowali przekładnię planetarną, zwaną wzmacniaczem momentu, która podwajała liczbę biegów do 16 w przód i ośmiu w tył. Ze skrzyni biegów moment obrotowy trafiał na most napędowy ze zwolnicami planetarnymi.

Sterowany hydraulicznie wzmacniacz momentu pozwalał na zmianę biegu pod obciążeniem.

Jerzy Górski skonstruował także 12-biegową, półautomatyczną, hydrostatyczną skrzynię przekładniową, którą przebadano i opatentowano w wielu krajach. Konstruktor wspomina, że do celów badawczych powstały nawet dwa prototypowe ciągniki z przekładnią hydrostatyczną, jednak decyzją Rady Technicznej ten wariant skrzyni został odrzucony z uwagi na wysokie koszty wdrożenia do produkcji.

Zdzisław Mendza przypominał w gazecie zakładowej Głos Ursusa, że „C-385 otrzymał hamulce tarczowe zamknięte, z samowzmocnieniem, ze sterowaniem hydraulicznym. Zastosowanie hamulców tarczowych zdecydowanie ułatwia obsługę, ponieważ cylinderki rozpieraczy hydraulicznych można usytuować w miejscach łatwo dostępnych do odpowietrzania i kontroli” wskazywał Mendza.

Ciągnik wyposażony był także w sprężarkę i hamulce pneumatyczne do hamowania przyczep.

Instalacja hydrauliczna z dwoma obwodami sterowała narzędziami zawieszanymi i półzawieszanymi na trzypunktowym układzie zawieszenia oraz holowanymi.

Prosiak w Ursusie

Wielkim ułatwieniem dla traktorzystów było wspomaganie mechanizmu kierowniczego. – Dostałem zadanie zaprojektowania układu kierowniczego z hydraulicznym wspomaganiem. W tej klasie ciągników jest ono niezbędne zwłaszcza dla przedniego napędu, który był przewidziany w kolejnych modelach – wspomina Kazimierz Deja. – Po przyjściu do pracy do Ursusa w 1959 roku nadzorowałem produkcję mechanizmu kierowniczego do samochodu ciężarowego Żubr. W ciężkim ciągniku postanowiłem zastosować ten sam typ z kulkami obiegowymi, ponieważ nie przenosi on szarpnięć kół na kierownicę. Zastosowałem także hydrauliczne wspomaganie – wspomina Deja.

Dodaje, że Zezula próbował narzucić swoje rozwiązanie wspomagania. – Zachowywał się jak dyktator. Dał nam szkic, żeby wprowadzić jego rozwiązanie. Zachowaliśmy szkic, ale robiliśmy po swojemu. Moje rozwiązanie było bardzo proste, z naturalnym wytworzeniem luzu, uproszczone zupełnie, a on chciał dodatkowego mechanizmu. Jego mechanizm nie nadawałby się do patentu – uważa Deja.

Układ hydrauliczny pracował pod ciśnieniem 150 atm i zawór przelewowy wpadał w wibracje przy otwarciu. – Kierownik zakładu badawczego u Zetora dr Hancik powiedział, żebym coś z tym zrobił, bo jest głośny („drenci i drenci”). Konstruktorzy Zetora mieli wcześniej też problem z wyciszeniem zaworów hydraulicznych w 3-punktowym układzie zawieszenia ciągnika Zetor 4011. W ich dokumentacji naliczyłem 38 zmian konstrukcyjnych, a pomimo tego zawory ciągle hałasowały. Zwróciłem się do biblioteki Zetora, która należała do systemu udostępniania prac naukowych w kraju i za granicą o pomoc. Sprowadziła mi z Moskwy czy Kijowa podręcznik w języku rosyjskim T.M. Baszty, specjalisty od hydrauliki siłowej, który pokazał, jak zagłusza się zawory w obwodach hydraulicznych. Znałem rosyjski dobrze, bo u dziadka na gospodarstwie (w Wielkopolsce) zaraz po wojnie Rosjanie okupowali część domu i zajmowali się obsługą linii telefonicznej do Berlina i od nich nauczyłem się języka. Prototypownia wykonała kilka wersji zaworu, a ich badaniem zajmował się inż. Straka, Słowak. Powiedział mi, że „ten z trzema rowkami jest fantastyczny, bardzo cichy zawór” – opisuje słowa pochwały Deja. Przyznaje, że prototypownia i dział badań Zetora były bardzo sprawne.

W 1965 roku prototypownie Ursusa i Zetora zmontowały pierwszą generację prototypów z części wyprodukowanych wg klucza ustalonego przez ministerstwa. Władze wahały się, gdzie wykonać prototyp serwomechanizmu i wybrały WSK Wrocław na Psim Polu. – To był piękny zakład, z kompetentną kadrą i dobrze wyposażony. Konkurencyjny czeski mechanizm wykonała firma Technometra, która specjalizowała się w hydraulice i układach kierowniczych. Cześć pierwszej serii prototypów otrzymała polski mechanizm kierowniczy, druga połowa czechosłowacki – zaznacza Deja.

Podczas prób poligonowych w Czechosłowacji, wszyscy konstruktorzy otrzymali przydział do gospodarstw i musieli sami jeździć prototypowymi traktorami. – Koledzy wskazywali sobie nawzajem na niewłaściwie działające rozwiązania. Nie trzeba było opasłych raportów i w ten m.in. sposób następna seria prototypów została ulepszona – wyjaśnia Deja.

Po próbach Rada Techniczna wskazała, że polska przekładnia kierownicza jest mniej awaryjna i hałaśliwa od czechosłowackiej i przydzieliła jej produkcję Polsce.

Wspomagane mechanizmy kierownicze dla drugiej serii prototypów ciągników ciężkich przygotował wrocławski Pilmet, należący do Zjednoczenia Maszyn Rolniczych. Dyrektorem zakładu był Zdzisław Kuhn, późniejszy dyrektor naczelny Zrzeszenia Przemysłu Ciągnikowego Ursus. – Pilmet otrzymał zadanie produkcji wspomaganych przekładni kierowniczych dla ciężkich Ursusów i Zetorów. W tym celu kupił nowe maszyny, szczególnie do korpusu, w którym tłoki wchodziły z dwóch stron. Żeliwny odlew korpusu wykonała odlewnia w Ursusie i nasi pracownicy z prototypowni nazwali odlew prosiak, ponieważ obudowa wyglądała jak leżące prosię – tłumaczy konstruktor.

Warsztaty Ursusa i Zetora zbudowały 12 prototypów drugiej generacji, aby badania prowadzić równolegle w Czechach i w Polsce. – Montaż prototypów prowadzony był w obu fabrykach, aby wszyscy nauczyli się budowy nowego modelu. Praca była dobrze skoordynowana i prowadzona bardzo sprawnie – uważa Deja.

Badania uczelniane i poligonowe

Mechanizmy podwozia trafiły na próby w Katedrze Ciągników Politechniki Warszawskiej. „Główny konstruktor z PCOBRC Jerzy Stoszek stał się bardzo częstym gościem w Katedrze. (…) Współpraca PCOBRC z Katedrą Ciągników rozwijała się doskonale, początkowo na etapie projektowania, a następnie badań. PCOBRC miał bardzo dobrych konstruktorów, natomiast był skąpo wyposażony w urządzenia badawcze, toteż bardzo chętnie korzystał w tej dziedzinie z pomocy” zapewniał Szydelski.

Szydelski dodawał, że „W 1967 r. zaczęły napływać do Katedry elementy, a potem cały prototyp ciągnika NUR 1.4 i rozpoczęliśmy ich badania. Prof. Habich zaplanował je z właściwym sobie rozmachem i oprócz istniejących w Laboratorium Katedry stanowisk badawczych zostało zbudowanych szereg nowych”. Program badań został uzgodniony z PCOBRC.

Szydelski przyznał, że kilka elementów wymagało poprawy. „W ciągniku zastosowano hamulce z niezależnymi obwodami hydraulicznymi hamowania tylnego koła prawego i lewego, z dwoma pedałami. Przy normalnej pracy ciągnika pedały te są połączone zapadką, a tylko dla specjalnych manewrów w celu ułatwienia skrętu można było zapadkę odblokować i przyhamowywać koło po stronie skręcania. W badanym prototypowym bloku wystąpiły zjawiska zakleszczania się hamulców, co wskazywało na niewłaściwe kąty bieżni kulek w tarczach rozpierających” wyprowadzał wniosek pracownik PW.

„Pomierzyliśmy kąt i przeprowadziliśmy obliczenia, które wykazały, że jest zbyt mały. Następnie ZM Ursus wykonały nowe tarcze rozpierające z kątami obliczonymi przez nas. Dla upewnienia się, czy teraz hamulce będą działały prawidłowo zbudowaliśmy w Laboratorium Katedry specjalne stanowisko do zbadania charakterystyki hamowania.

Przeprowadzone dokładne badania charakterystyki hamulca wykazały, że po skorygowaniu kąta hamulec działa prawidłowo i zmiana ta została wprowadzona do dokumentacji dla produkcji” dodał Szydelski.

PCOBRC oczekiwał bardzo pilnie na wyniki badań. „Prof. Habich zdecydował się na ich przyspieszenie przez zwiększenie obciążenia bloku o 20 proc. w stosunku do obciążeń nominalnych ciągnika. Po przepracowaniu ok. 200 godzin pod takim obciążeniem pojawiło się hałasowanie bloku. Rozbiórka wykazała, że wszystkie części bloku wytrzymały to obciążenie za wyjątkiem łożysk igłowych satelitów szeregu planetarnego wzmacniacza momentu. Analiza uszkodzeń wykazała, że obróbka termiczna uszkodzonych części była niewłaściwa i dodatkowo zawodziło smarowanie łożysk igiełkowych. Liczba otworków doprowadzających olej do łożysk w satelitach i ich średnice były za małe. Wprowadziliśmy odpowiednie zmiany w rysunkach i ZM Ursus wykonały nowe części poprawiając też ich obróbkę termiczną. Po tych zmianach powtórzyliśmy badania na stanowisku i nie pojawiły się żadne niepokojące odgłosy. Po przepracowaniu tym razem ponad 500 godzin blok rozebraliśmy i łożyska satelitów były w porządku. Uznaliśmy, że blok napędowy ma wystarczającą trwałość” opisywał Szydelski.

Podsumował, że „prototyp ciągnika NUR 1.4 przeszedł pomyślnie wszystkie próby, wyniki były bardzo dobre. Dało to podstawy do decyzji o uruchomieniu produkcji seryjnej w 1969 roku, przy czym w produkcji ciągnik otrzymał oznaczenie C-385”.

Konstruktorzy nowej rodziny ciągników uzyskali blisko 10 patentów, w tym na wspomaganą przekładnię kierowniczą (Mendza i Deja), przednią oś resorowaną, hamulec tarczowy, półoś napędzającą, hydrauliczne urządzenie regulacyjne (wszystkie cztery Zezula), kabinę (Zezula, Jiri Marek i Zbieć), wał odbioru mocy (Zezula, Josef Ondra i Zdenek Sury), niezależny hamulec ręczny (Zezula i Jarosłav Fiser) i system sprzęgania ciągnika z narzędziami rolniczymi (Aleksander Burnowicz).

Podziękowania dla: Kazimierza Dei, Krzysztofa Kobylańskiego, Jerzego Wyglądały, Bartosza Zakrzewskiego, Wojciecha Ziółka oraz Domu Kultury Portiernia w Ursusie, który kultywuje historię producenta ciągników.

Korzystałem z książki Zbigniewa Szydelskiego „Zarys historii polskich ciągników rolniczych”

T&M nr 3/2023

Tekst: Robert Przybylski