Druga generacja prototypów Ursus U

Druga generacja ciągników Ursus U została przygotowana według nowej, opatentowanej koncepcji i była rewolucją w stosunku do wcześniej projektowanych modeli.

Już w trakcie prac w Zakładzie Doświadczalnym Ciągników Rolniczych w Ursusie nad zunifikowaną rodziną ciągników średnich U 500 i U 700 z silnikami 3- i 4-cylindrowymi o mocach od 50 do 75 KM, dyrekcja ZDCR doszła do wniosku, że unifikacja powinna objąć także lżejsze modele i należy zaoferować poszerzoną gamę ciągników z silnikami 2-, 3- i 4-cylindrowymi o mocach od 30 do 75 KM.

Projektanci stwierdzili, że integralna, bezpieczna kabina kierowcy oraz żywotność sięgająca 15 tys. motogodzin (ok. 12 lat pracy) powinna być oferowana we wszystkich modelach, zgodnie z najnowszymi światowymi trendami.

Pracownicy Ursusa mieli dobrą orientację w oczekiwaniach klientów różnych krajów dzięki eksportowi ciągników, w tym do Francji. Serwisowali je m.in. konstruktorzy, którzy podczas wyjazdów odwiedzali także wystawy branżowe. – Od 1960 do 1973 roku nie opuściłem żadnego salonu maszyn rolniczych w Paryżu. Dawał nam pełen przegląd tego, co dzieje się w branży – podkreślał główny inżynier ZDCR Henryk Szczygieł i jednocześnie zastępca dyrektora zakładu, Bogumiła Bajdeckiego.

Rewolucyjna zmiana koncepcji

Poszerzenie gamy o ciągniki z silnikami 2-cylindrowymi pociągnęło za sobą zmianę koncepcji budowy ciągników. Konstruktorzy wskazywali w opisie patentowym z 1972 roku, że w dotychczasowych ciągnikach oś silnika pokrywała się z osią przekładni głównej, „czego konsekwencją – ze względu na zachowanie wymaganego prześwitu – jest wysunięcie belki osi przedniej przed czołową płaszczyznę bloku cylindrowego silnika.”

Podkreślali, że w powyższej aranżacji, zespoły napędowe znajdują się między osiami kół i w strefie maksymalnych ugięć, co odbija się niekorzystnie na trwałości mechanizmów. „Zunifikowane o takim układzie konstrukcyjnym ciągniki niższych mocy (klas siły uciągu) cechują się dużym jednostkowym ciężarem konstrukcyjnym a mimo to nie ma na nich dosyć miejsca na poprawne, z uwagi na ergonomię i współpracę z maszynami rolniczymi zawieszanymi, usytuowanie bezpiecznej kabiny kierowcy.”

Taka architektura nie pozwalała „na opracowanie zunifikowanej rodziny ciągników, obejmującej kilka typów o podstawowych wielkościach mocy dla rolnictwa, spełniających w pełni wymagania agrotechniczne oraz wymagania ergonomii, komfortu i bezpieczeństwa pracy kierowcy.”

Jednoczesne spełnienie tych wymagań okazało się możliwe przy usytuowaniu osi wału korbowego silnika powyżej osi przekładni głównej. „W wyniku takiego położenia silnika przestrzeń między nim i osią przekładni głównej wydłuża się, co pozwala – zwłaszcza przy krótkiej skrzyni biegów – na umieszczenie między skrzynią biegów i silnikiem korpusu pośredniego o jednakowych wymiarach przyłączeniowych i jednakowej długości dla całej rodziny ciągników” opisywali konstruktorzy we wniosku patentowym.

Tłumaczyli, że „Przednia część korpusu pośredniego służy jako obudowa sprzęgła głównego, a tylna jest wykorzystywana na zbiornik paliwa o różnej pojemności [w zależności od szerokości, stosownie do mocy silnika]. Do korpusu pośredniego jest przykręcona śrubami nośna półrama, wykorzystywana do nabudowywania maszyn rolniczych, która służy do dodatkowego podparcia silnika, do zamocowania wspornika osi przedniej oraz pozwala na umieszczenie z przodu ciągnika filtra powietrza i układu hydraulicznego napędu kół przednich.”

Dodatkowo nośna półrama odciążała korpus silnika od sił zewnętrznych. „Zespół napędowy znajduje się poza strefą maksymalnych ugięć, którą jest część środkowa ciągnika.”

Zatem projektanci mogli w nowej konstrukcji cofnąć oś przednią pod silnik (dokładnie 25 mm od płaszczyzny przedniej silnika), zaś akumulator przenieść sprzed chodnicy nad obudowę sprzęgła.

Konstruktorzy wyjaśniali, że „Istota wynalazku polegała na możliwości unifikacji silnika z osprzętem, rozstawu wałków i wymiarów przyłączeniowych skrzyni biegów i tylnych mostów, hamulców, wymiarów przyłączeniowych korpusów pośrednich, sprzęgła, profili belek półramy i osi przedniej, maski i deski rozdzielczej, kabiny kierowcy, kompletnych podnośników hydraulicznych z mechanizmami regulacji dolnozaczepowej, układów zawieszenia i doczepiania narzędzi.”

Podkreślali w opisie patentowym, że „Konsekwencją szerokiego zakresu unifikacji konstrukcyjnej i technologicznej są niższe koszty produkcji i eksploatacji oraz wysoki stopień elastyczności produkcji poszczególnych typów ciągników odpowiednio do potrzeb odbiorców na tym samym wyposażeniu produkcyjnym.”

Twórcami wynalazku byli: Bogumił Bajdecki, Wacław Bolimowski, Jerzy Dąbrowski, Mieczysław Dziedzicki, Leszek Husak, Jerzy Kowalczyk, Edward Pawlikowski, Henryk Szczygieł, Jan Tarasik, Jerzy Wyglądała, Władysław Zawadzki i Janusz Zieliński. Natomiast uprawnionym do patentu było Zrzeszenie Przemysłu Ciągnikowego „Ursus”.

Bezpieczna kabina

Do tej pory bezpieczne kabiny kierowcy były przeważnie konstruowane oddzielnie dla każdego typu podwozia ciągnika. Konstruktorzy rodziny ciągników Ursus U zaznaczali, że w „układzie zespołów podwoziowych, przesuwającym silnik bardziej do przodu, jest możliwe skonstruowanie w sposób integralny z nimi jednakowej dla całej rodziny ciągników komfortowej i bezpiecznej kabiny wraz z błotnikami.”

Podkreślali, że w ciągnikach lekkich, z uwagi na mniejsze koła tylne, kabina „jest usytuowana niżej w stosunku do osi wału korbowego silnika oraz bliżej płaszczyzny podziału silnik-korpus pośredni ze względu na mniejszy rozstaw osi kół, wychylenia ramion podnośnika hydraulicznego i współpracę z maszynami rolniczymi zawieszanymi niżej niż w ciągnikach średnich.”

Podobnie jak w pierwszej serii prototypów rodziny U, także w drugiej stylistykę przygotował Władysław Zawadzki z Działu Nadwozi ZDCR kierowanego przez Wacława Bolimowskiego. W odróżnieniu od wcześniejszej serii prototypów, jednoosobowa kabina miała zupełnie płaską ścianę przednią, co wzmacniało ją przy próbie wytrzymałościowej. Przy próbach pękała właśnie na zgięciu. Zachowała jednak wlew paliwa z prawej strony, który zajmował niewielki skrawek przedniego, dolnego rogu, dzięki czemu zmieściły się drzwi.

Konstruktorzy podkreślali, że kabina kierowcy spełnia wymagania „ergonomii i komfortu pracy kierowcy”, ma „m.in. „dogodne usytuowanie elementów sterowania, dobrą widoczność ze stanowiska kierowania.”

Szkielet kabiny składał się ze spawanych profili o przekroju kwadratowym. – Ich ścianka była o milimetr grubsza w ciągnikach cięższych – zaznacza konstruktor z Działu Układów Hydraulicznych ZDCR Edward Pawlikowski. Dodaje, że produkcja kabin była przewidziana w Kunowie. Kabina była na stałe mocowana do podwozia.

W oddziale Instytutu Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w Kłudzienku, w Przemysłowym Instytucie Maszyn Rolniczych w Poznaniu oraz w Przemysłowym Instytucie Maszyn Budowlanych w Kobyłce przeszła próby uderzeniowe z przodu i nacisku z góry, imitujące przewrócenie się pojazdu na dach. – Podczas badań została wzięta pod uwagę masa największego ciągnika. Potwierdziły one, że kabina spełniła stawiane jej wymagania – zaznacza Pawlikowski.

Synchronizowane skrzynie biegów

Nowa architektura ciągnika była możliwa dzięki zastosowaniu 3-wałkowej, 3-biegowej (plus wsteczny) skrzyni biegów. Prace nad nią ruszyły zanim głośno zaczęto mówić o nowej generacji ciągników. – Jako młody konstruktor, zaraz po przyjściu do ZDCR, detalowałem koła zębate i wałki do trzywałkowej skrzyni biegów. W czerwcu 1968 roku, po egzaminie dyplomowym na wydziale Samochodów i Ciągników Politechniki Warszawskiej, dostałem nakaz pracy i zacząłem od nowej rodziny U. Jerzy Wyglądała był głównym konstruktorem, a Jerzy Górski, świeżo po powrocie z Brna, moim kierownikiem Działu Układów Napędowych. Dyrektorem naczelnym ZM „Ursus” był Zygmunt Purzycki – wspomina Jerzy Bonecki.

Nakładanie się prac nad kolejnymi generacjami prototypów, ich szybkie tempo oraz skrytość prowadzenia wynikały z niechęci do realizacji postanowień Komitetu Centralnego PZPR, który narzucił Zakładom w Ursusie szeroką współpracę z czechosłowackim Zetorem. – Po „Praskiej wiośnie” w 1968 roku współpraca się popsuła. Zakończyła się na C-385, co uratowało „Ursus”. My wtedy ruszyliśmy z kopyta. Z gotowych zespołów szybko złożyliśmy nowe ciągniki, nazwaliśmy je rodziną zunifikowaną, stąd wszystkie ciągniki tej generacji nosiły oznaczenie U – tłumaczył Szczygieł.

W pracach nad układem napędowym brali udział także pracownicy SiC PW. – Zakład Ciągników PW zaangażował się bardzo we współpracę z konstruktorami ZDCR w tym okresie. Prof. Edward Habich był doradcą przy opracowywaniu konstrukcji tych ciągników i główny inżynier Henryk Szczygieł bywał u nas bardzo częstym gościem. Obserwowałem z jak wielkim entuzjazmem działali przy tych pracach konstruktorzy i załoga ZM Ursus – zaznaczał bliski współpracownik Habicha Zbigniew Szydelski.

Dodawał w książce „Zarys historii polskich ciągników Ursus”, że układ napędowy najmniejszego w rodzinie ciągnika U 310 z silnikiem S24 oraz modelu U 510 z silnikiem S34 składał się z dwustopniowego sprzęgła głównego, 3-biegowej (plus wsteczny) skrzynki przekładniowej synchronizowanej, 3-biegowego reduktora z kołami zębatymi w stałym zazębieniu i przełączanymi za pomocą sprzęgiełek zębatych. W rezultacie traktorzysta miał do dyspozycji 9 biegów do przodu i 3 do tyłu.

Konstruktorzy ZDCR zgłosili 18 lipca 1972 roku zastrzeżenie patentowe.

Wskazywali, że „Znane są skrzynki przekładniowe do ciągników rolniczych obejmujące układ zmiany prędkości i układ napędów dodatkowych, z których układ napędów dodatkowych posiada przedni wałek odbioru mocy wyprowadzony z reduktora obrotów tylnego wałka odbioru mocy poza zarys przekroju poprzecznego skrzynki przekładniowej. Takie rozwiązania wymagają stosowania dzielonych wałków napędowych i napędzanych i praktycznie uniemożliwiają synchronizacje wszystkich biegów.”

Zespół Górskiego założył jednak, że skrzynie będą synchronizowane i zaproponowali swój autorski układ. „Skrzynka przekładniowa według wynalazku posiada układ krótkich niedzielonych wałków, dzięki czemu ogranicza do minimum wpływ ugięć wałków na współpracę i trwałość kół zębatych i łożysk oraz umożliwia zsynchronizowanie wszystkich biegów a układ napędów dodatkowych umożliwia umieszczenie końcówki tylnego wałka odbioru mocy (WOM) na znormalizowanej wysokości od płaszczyzny podstawowej ciągnika i łatwe uzyskanie znormalizowanych obrotów tylnego wałka odbioru mocy przy różnych w zależności od typu silnika obrotach mocy znamionowej.”

Patent na tę konstrukcję otrzymali 25 lipca 1975 roku: Jerzy Dąbrowski, Edward Pawlikowski, Henryk Szczygieł, Jerzy Wyglądała i Janusz Zieliński.

Natomiast U 610 z silnikiem S35 oraz U 710 z silnikiem S44 otrzymały układ napędowy składający się z jednostopniowego sprzęgła głównego i 3-biegowej plus wsteczny synchronizowanej skrzyni biegów i reduktora 4-biegowego, co dawało łącznie 12 biegów do przodu plus 4 biegi wsteczne.

Skrzynie biegów rodziny U miały osie wałków o takim samym rozstawie, aby żeliwne obudowy skrzyń biegów obrabiać na jednej linii i uzyskać dzięki temu dużą dokładność obróbki. Rozstaw osi wałków dobrany był pod moc największego ciągnika, co było zbyt dużym wymiarem dla ciągnika małego, ale przeważyły wymogi technologiczne. Oba korpusy miały te same parametry przyłączeniowe.

Pawlikowski wspomina, że zaproponował skrócenie odbudów skrzyń biegów dla ciągników U 310 i U 510 o 200 mm, ponieważ miały o dwa koła zębate mniej niż przekładnie dla ciągników pozostałych. Dyrekcja zgodziła się z tym pomysłem i oba lżejsze modele miały dzięki temu krótszy rozstaw osi, wynoszący 1.892 mm dla U 310 oraz 2.034 mm dla U 510.

Unifikacja i uniwersalność

Pomiędzy odlewem obudowy skrzyni biegów i silnikiem znajdował się odlewany zbiornik paliwa. Przechodził przez niego w osłonie wałek z silnika do skrzyni biegów. Pojemność zbiornika paliwa w prototypach U 310 wynosiła 37 litrów, w U 510 sięgała 50 litrów, w U 610 wynosiła 78 litrów, a w największym U 710 równe 100 litrów z uwagą, że docelowo zbiornik pomieści 92 litry.

Umieszczenie zbiornika w żeliwnym odlewie wydłużyło nieco ciągniki, co dobrze widoczne jest po U 710, którego rozstaw osi zwiększył się z 2.160 mm w pierwszej generacji do 2.271 mm w drugiej.

Modele U 310 i U 510 miały mosty ze zwolnicami portalowymi (podobnymi do stosowanych w C-330) i były w obu modelach takie same. Natomiast cięższe modele U 610 i U 710 otrzymały zwolnice planetarne z trzema satelitami. – Planetarna zwolnica wymaga większej precyzji wykonania niż portalowa. Łożyskowanie, uszczelnienie takiej przekładni wpływają też na cenę, która jest wyższa od portalowej – wskazuje Pawlikowski.

Główny konstruktor Jerzy Wyglądała dodaje, że tylny most napędowy U 710 nie był przewymiarowany w przeciwieństwie do mostu z C-385. – Uważaliśmy, że C-385 był za ciężki do pracy na polu i że te ciągniki powinny zaczynać się od 100 KM. Chcieliśmy przygotować 75-konny ciągnik, aby na lekkich glebach mógł pracować z 3-skibowym pługiem – wyjaśnia.

Nowa generacja ciągników miała pracować z wieloma typami maszyn napędzanymi mechanicznie i hydraulicznie. Do modelu U 310 przeszła z „ciągnika chłopskiego” (U210) koncepcja wyprowadzenia wałka odbioru mocy na bok – odbiór mocy przy 1.000 obr/min poprzez typową końcówkę wielowypustową o średnicy 35 mm. To znormalizowana końcówka, na którą nakładano przegub wału służącego do napędu maszyny zamocowanej między osiami.

Tylny WOM pozwalał na odbiór napędu przy obrotach 540 obr/min wału, podobnie jak w U 510. W większych modelach U 610 i U 710 obroty tylnego WOM wynosiły do 1.000 obr/min, czyli zgodnie ze znormalizowanymi obrotami dla maszyn rolniczych.

Ponadto, jak przypominali konstruktorzy „Pompy hydrauliczne mają napęd niezależny od napędu jazdy i napędu wałka odbioru mocy, napędzane są bowiem od kół zębatych rozrządu silnika.”

Możliwy był także odbiór mocy z końcówki wału korbowego z przodu silnika, np. przez pompę zasilającą hydrostatyczny napęd kół przednich. Istniała również możliwość stosowania mechanicznych lub hydrostatycznych układów kierowniczych.

Ursus stawia na rodzinę U

Prace konstrukcyjne nad nową rodziną U były tak zaawansowane, że Rada Naukowo-Techniczna ZDCR postanowiła 30 października 1970 roku o wstrzymaniu głębokiej modernizacji ciągnika C-360, czyli wyposażeniu go w silnik S43 wyróżniający się jednolitą głowicą, a będący daleko idącą modyfikacją silnika S4001 licencyjnego Zetora 4011.

Ursus postawił na rodzinę U, a dyrekcja Zakładów Mechanicznych „Ursus” narzuciła intensywne tempo prac. Dokumentacja konstrukcyjna prototypów U 300/500/600/700 miała być gotowa w pierwszym kwartale 1972 roku, a prototypy wykonane w ostatnim kwartale tego samego roku. – Dopingował nas I sekretarz Warszawskiego Komitetu Wojewódzkiego PZPR Henryk Szafrański, były pracownik naszej fabryki. Na jego prośbę przychodził do nas funkcjonariusz SB dopytywać, czy ktoś nam nie przeszkadza – wspomina Wyglądała.

Dyrekcja ZDCR planowała, że dokumentacja zunifikowanej rodziny silników 2-, 3-, 4- i 6-cylindrowych o mocach od 30 do 120 KM zostanie przygotowana w ostatnim kwartale 1971 roku i jeszcze w tym samym kwartale zbudowane zostaną prototypy. – Konstruktorom zajmowało dużo czasu rozpatrywanie wniosków o wypisanie karty odstępstw. Uprawniała ona wydziały produkcyjne do stosowania np. zamienników materiałów lub odchyłek wymiarowych. Gdy nie zgadzał się na odchyłki konstruktor, drugą instancją był dyrektor i on decydował o ciągłości produkcji. Żeby nie obciążać nas tymi sprawami podczas prac nad rodziną U, dyrekcja ZDCR powołała dział bieżącej obsługi produkcji. To byli inżynierowie, którzy mogli miarodajnie oceniać zaproponowane odstępstwa od dokumentacji. Gdy prace nad rodziną U skończyły się i wprowadzano dokumentację licencyjną, podpisywanie kart odstępstw znów trafiło do konstruktorów – zaznacza kierownik Działu Silników ZDCR Mieczysław Dziedzicki.

Podkreśla, że w przeciwieństwie do podwozi powstała tylko jedna, docelowa generacja silników, ale od samego początku przewidywana do zabudowy samonośnej. – Silnik zabudowany w ciągniku bezramowym jest elementem nośnym. Jest on obciążony nie tylko siłami wewnętrznymi pochodzącymi od sił gazowych, masowych i cieplnych pracującego silnika, ale jest również obciążony znacznymi siłami zewnętrznymi zginającymi, skręcającymi i szczególnie udarowymi przy zabudowie na ciągniku ładowacza czołowego – wymienia Dziedzicki.

Blok cylindrowy (skrzynia korbowa) i miska olejowa muszą być odporne na te obciążenia i zapobiegać powstawaniu niedopuszczalnych odkształceń prowadzących do wczesnego zużycia elementów silnika, a w skrajnych warunkach do awarii. – Z tego względu konstruktorzy starali się zaprojektować ten węzeł ze szczególną starannością, dodając niezbędne wzmocnienia i stosując łagodne łączenia płaszczyzn, np. kielichowe przejście bloku cylindrowego w kołnierz do mocowania skrzyni biegów. Moim zdaniem rozwiązanie tego węzła konstrukcyjnego może uchodzić za wzorcowe – podkreśla Dziedzicki.

Dyrekcja ZDCR przewidywała, że 6-cylindrowy diesel S64 trafi do podwozia C-385 i pozwoli wyeliminować import silników z Czechosłowacji. Tak wyposażony ciągnik otrzymał oznaczenie U 1100/1200.

Na tym etapie najwięcej pracy miał dział Głównego Konstruktora. – Gdy dyrekcja ZDCR wyznaczyła terminy na zbudowanie prototypowych ciągników, Szczygieł musiał umożliwić prototypowni wykonanie w terminie, dział badań zrobił na czas próby, a moi konstruktorzy mieli jeszcze szansę wprowadzić poprawki. Na szczęście siedziałem z nim w jednym pokoju, co ułatwiało pracę. Na dodatek części kute i odlewane w ZM „Ursus” obrabialiśmy u siebie, w prototypowni u Gienka Perkowskiego. Jego fachowcy obrabiali po kolei cylindry nawet bloku silnika 6-cylindrowego i na obwiedniowych maszynach – podkreśla Wyglądała.

Pełne ręce roboty miała prototypownia. – W prototypowni pracowali doskonali fachowcy. Taki traser wyznaczał bazę do obróbki np. żeliwnego odlewu korpusu tylnego mostu czy silnika. Najpierw następowała bazowa obróbka, a potem według znaku rysika rozwiercanie. To była żmudna robota, na ciężkich żeliwnych stołach – opisuje pracownik prototypowni Henryk Michalak.

Na parterze budynku 117, gdzie znajdowała się prototypownia, ślusarnia znajdowała się za obrabiarkami, w niej znajdowała się gięciarka z gilotyną, praski do wyoblania, ale i stanowisko do ręcznego klepania blach. – Blacharze byli bardzo głośni, obok nich koledzy szlifowali kątówkami spawy, więc huk był jak cholera. Na ślusarni przebiegał także montaż prototypów. Za ślusarnią umieszczono dział badań stanowiskowych tylnych mostów oraz skrzyń biegów i to dopiero był hałas! – podkreśla Michalak.

Prototypy powstały jednak na czas.

Podziękowania dla: Jerzego Boneckiego, Mieczysława Dziedzickiego, Edwarda Pawlikowskiego, Jerzego Wyglądały oraz Centrum Kultury Ursus Dom Kultury Portiernia w Ursusie, który kultywuje historię producenta ciągników.

T&M nr 7-8/2026

Tekst: Robert Przybylski