علبة تروس حصادة بنجر السكر: محرك استخلاص المحاصيل الجذرية

تسلسل حصاد البنجر: أربع وظائف، علبة تروس واحدة لعمود إدارة الطاقة

تُنفذ عملية حصاد بنجر السكر الكاملة أربع عمليات متسلسلة في حركة واحدة للأمام للآلة. أولًا، تقوم آلة التقطيع بإزالة التاج الورقي من كل حبة بنجر قائمة على ارتفاع دقيق يتراوح بين 5 و10 ملم فوق قاعدة الجذر - فالارتفاع الزائد يُبقي أنسجة التاج الحاملة للسكر في الحقل (مما يقلل من محصول السكر القابل للاستخلاص بنسبة 0.5 إلى 1.5 بالمائة لكل مليمتر من التاج الزائد)، بينما الانخفاض الشديد يُحدث قطعًا في جسم الجذر ويعرض الأنسجة الداخلية للعدوى البكتيرية التي تُسبب التعفن خلال فترة التخزين التي تتراوح بين 4 و12 أسبوعًا قبل المعالجة في المصنع. ثانيًا، تقوم آلية الرفع باستخراج الجذر المقطوع من التربة باستخدام عجلات رفع تدور في اتجاهين متعاكسين، أو شفرات اهتزازية، أو مزيج من الاثنين. ثالثًا، يقوم نظام التنظيف (عجلات توربينية، أو شاشات دوارة، أو فواصل بعجلات نجمية) بإزالة التربة العالقة من سطح البنجر. رابعًا، يقوم المصعد بنقل البنجر النظيف إلى قادوس الحصادة أو مباشرة إلى مركبة النقل الخلفية. تتطلب كل وظيفة سرعة وعزم دوران مختلفين. علبة تروس PTOمما يجعل حصادة بنجر السكر واحدة من أكثر تطبيقات علبة التروس متعددة المخرجات تعقيدًا في المعدات الزراعية.

تستخدم آلية الحصاد العلوية شفرات دوارة (أصابع مطاطية أو بولي يوريثان تقطع تاج النبات بالصدم) تعمل بسرعة تتراوح بين 800 و1500 دورة في الدقيقة، أو أقراصًا دوارة (أقراص قطع فولاذية تقطع التاج بدقة) تعمل بسرعة تتراوح بين 400 و600 دورة في الدقيقة. عند استخدام عمود إدارة الطاقة (PTO) بسرعة 540 دورة في الدقيقة، تتطلب آلات الحصاد العلوية ذات الشفرات الدوارة زيادة في السرعة تتراوح بين 1:1.5 و1:2.8، بينما تعمل آلات الحصاد العلوية ذات الأقراص بنسبة 1:1 تقريبًا. تدور عجلات الرفع بسرعة تتراوح بين 200 و400 دورة في الدقيقة - وهي سرعة أقل من سرعة عمود إدارة الطاقة - وتتطلب أعلى عزم دوران مستدام مقارنةً بأي وظيفة أخرى في الحصادة، لأن كل زوج من العجلات يجب أن يمسك ويستخرج جذور الشمندر المتعددة في وقت واحد من التربة التي تقاوم الاستخراج بقوى احتكاك وتماسك تتناسب مع رطوبة التربة ومحتواها من الطين. يعمل توربين التنظيف بسرعة تتراوح بين 150 و300 دورة في الدقيقة بعزم دوران متوسط، بينما يعمل المصعد بسرعة تتراوح بين 50 و150 دورة في الدقيقة بأقل عزم دوران بين الوظائف الأربع.

بنية علبة تروس متعددة المخارج لحصادات البنجر

ال علبة تروس حصادة بنجر السكر يجب أن توفر هذه الآلة مخرجات متزامنة بأربع سرعات مختلفة من مدخل واحد لعمود إدارة الطاقة (PTO)، وهو تحدٍّ تصميمي يتجاوز تكوينات المخرج الواحد أو المخرجين المستخدمة في معظم علب التروس الزراعية الأخرى. يعتمد التصميم الأكثر شيوعًا على مرحلة إدخال مخروطية مركزية (تحوّل دوران عمود إدارة الطاقة الأفقي إلى حركة داخلية رأسية) تغذي مجموعة تروس ذات نقاط إخراج متعددة، كل منها مُصممة لإنتاج سرعة الإخراج المطلوبة لوظيفتها. عادةً ما تكون سرعة مخرج الجزء العلوي هي الأعلى (مما يتطلب زيادة في السرعة)، وسرعة مخرج الرافعة متوسطة (مما يتطلب تخفيضًا طفيفًا)، وسرعة مخرج المنظف أقل، وسرعة مخرج المصعد هي الأبطأ (مما يتطلب أكبر تخفيض).

يجب تحميل كل عمود إخراج بشكل مستقل دون التأثير على سرعة أو عزم دوران الأعمدة الأخرى. تتطلب هذه الاستقلالية تصميم مجموعة التروس بصلابة كافية بحيث لا يؤدي الانحراف الناتج عن التحميل الثقيل على أحد الأعمدة (مثل ارتفاع مفاجئ في عزم الدوران على الرافعة نتيجة اصطدامها بتربة مضغوطة) إلى تغيير محاذاة تعشيق أزواج التروس المجاورة. عمليًا، يعني هذا استخدام تروس ذات عرض وجه أكبر، وأقطار أعمدة أكثر صلابة، ودعامات محامل متقاربة - وكلها عوامل تزيد من... علبة تروس PTO حجم ووزن الهيكل مقارنة بوحدة ذات مخرج واحد بقدرة إجمالية مكافئة.

يختلف توزيع الطاقة بين الوظائف الأربع باختلاف ظروف التربة وسرعة التقدم، ولكنه يتبع نمطًا عامًا: آلية الرفع من 40 إلى 50 بالمئة (الحمل الرئيسي)، التنظيف من 20 إلى 30 بالمئة، آلة التقطيع من 15 إلى 20 بالمئة، والمصعد من 5 إلى 10 بالمئة. تتطلب حصادة بنجر ثنائية الصفوف تعمل بنظام نقل الحركة (PTO) في تربة طينية متوسطة عند سرعة تقدم نموذجية (من 4 إلى 6 كم/ساعة) من 50 إلى 80 حصانًا إجماليًا من نظام نقل الحركة، بينما قد تتطلب وحدة ثلاثية الصفوف في تربة ثقيلة من 80 إلى 120 حصانًا. يجب أن يكون صندوق التروس مصممًا لتحمل مجموع جميع الأحمال القصوى المتزامنة - وليس فقط متوسط ​​الحمل المستمر - لأن عجلات الرفع تواجه مناطق تربة مضغوطة، وحجارة، وكتل جذور متشابكة تولد ارتفاعات مفاجئة في عزم الدوران تتراوح من 2 إلى 3 أضعاف متوسط ​​عزم الدوران أثناء التشغيل.

البنجر مقابل البطاطس: اختلافات في هندسة الجذر وحمل علبة التروس

تتشابه حصادات بنجر السكر والبطاطس في التحدي الأساسي المتمثل في استخراج المحصول الجذري من التربة وتنظيفه للتخزين، وتتشابه العديد من مبادئ تصميم علبة التروس لكلا التطبيقين. ومع ذلك، فإن الاختلافات الجوهرية في هندسة الجذور، وتفاعل التربة، وتوقيت الحصاد تخلق متطلبات هندسية مميزة تجعل علبة تروس حصادة البنجر مختلفة بشكل كبير عن علبة تروس حصادة البطاطس. علبة تروس حصادة البطاطس في عدة أبعاد مهمة.

بنجر السكر مخروطي الشكل، يتراوح طوله عادةً بين 200 و400 ملم، وقطره عند الكتف بين 80 و150 ملم، ويتناقص تدريجيًا حتى يصل إلى طرف جذر ضيق. هذا الشكل المخروطي يعني أن قوة الاستخراج تزداد تدريجيًا مع سحب الجذر من التربة: يواجه الجزء الأعرض من الجذر أعلى مقاومة للتربة أثناء مروره بمنطقة الاستخراج، مما يُنشئ منحنى عزم دوران متزايد على عجلات الرفع. أما البطاطا، على النقيض، فهي كروية أو بيضاوية الشكل تقريبًا (قطرها بين 50 و100 ملم)، وتستقر على عمق أقل في التربة (بين 100 و200 ملم مقابل 150 إلى 350 ملم للبنجر)، وتُظهر منحنى قوة استخراج أكثر انتظامًا لأن قطرها الأعرض يُصادف في بداية شوط الاستخراج. والنتيجة هي أن آلية رفع البنجر تتعرض لعزم دوران ذروة أعلى بنسبة 40 إلى 60 بالمائة لكل جذر مقارنة برافعة البطاطس التي تعمل في تربة مماثلة - مما يتطلب تروسًا أكثر قوة، ومحامل أكبر، وغلافًا أكثر متانة على مخارج علبة التروس التي تدير عجلات الرفع.

يختلف توقيت موسم الحصاد اختلافًا كبيرًا أيضًا: تُحصد البطاطس عادةً في أواخر الصيف إلى أوائل الخريف (من أغسطس إلى أكتوبر في نصف الكرة الشمالي) عندما تكون رطوبة التربة معتدلة ودرجات حرارة الهواء معتدلة. أما حصاد بنجر السكر فيمتد من أواخر سبتمبر إلى ديسمبر، وهي الفترة الأكثر رطوبة وبرودة في التقويم الزراعي في معظم مناطق زراعة البنجر. يجب أن تعمل علبة التروس بكفاءة في درجات حرارة محيطة تتراوح بين -5 و+15 درجة مئوية (مقارنةً بـ 10 إلى 25 درجة مئوية لحصاد البطاطس)، مع مستويات رطوبة في التربة أعلى بنسبة 30 إلى 50% مما هي عليه خلال موسم البطاطس. تتطلب بيئة التشغيل هذه في أواخر الموسم إدارة لزوجة الزيت عند بدء التشغيل البارد (زيت تروس اصطناعي ذو سيولة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة) وإحكامًا مُحسّنًا ضد التربة المشبعة بالمياه والركود المائي الذي يميز حقول البنجر في أواخر الخريف.

ظروف حصاد الخريف: منع التسرب والتشحيم

تُشكّل بيئة العمل في أواخر الخريف لحصاد بنجر السكر مزيجًا فريدًا من التحديات لـ علبة تروس حصادة بنجر السكر الختم والتشحيم. تُنتج التربة الطينية الرطبة التي تتراوح نسبة رطوبتها بين 30 و40% خليطًا من جزيئات كاشطة دقيقة ممزوجة بالماء، تُغطي جميع الأسطح المكشوفة للحصادة، بما في ذلك علب التروس، وأسطح مانع التسرب، وأغطية التهوية. يُعد هذا الخليط الكاشط أكثر ضررًا لمانعات التسرب من الغبار الجاف أو الماء النظيف وحده، لأن الماء يحمل الجزيئات الكاشطة إلى اتصال مباشر بسطح حافة مانع التسرب، بينما يُوفر التشحيم الذي يسمح للجزيئات بالانزلاق على طول سطح مانع التسرب وتآكل حافته.

تُعدّ موانع التسرب ذات الشفة المزدوجة للعمود، والمزودة بحجرة تشحيم وسيطة، الحد الأدنى من المواصفات المطلوبة لصناديق تروس حصادات البنجر. تعمل الشفة الخارجية على منع دخول معظم طين التربة، بينما يحجز حاجز الشحم الجزيئات التي تتجاوز الشفة الخارجية، وتمنع الشفة الداخلية دخول الشحم الملوث. علبة تروس زراعية قم بتشحيم الحجرات الوسيطة كل 8 إلى 10 ساعات تشغيل للحفاظ على ضغط تشحيم إيجابي يمنع تسرب مياه التربة الملوثة إلى الداخل. تمنع صمامات التهوية المغلقة دخول الطين إلى علبة التروس أثناء دورات التهوية الحرارية - حيث أن غطاء التهوية المفتوح القياسي في علبة تروس حصادة البنجر سيدخل مياه التربة الملوثة خلال اليوم الأول من التشغيل.

يجب أن يوازن اختيار مواد التشحيم للتشغيل في أواخر الخريف بين لزوجة بدء التشغيل البارد وقوة طبقة التشحيم عند درجات الحرارة العالية. يوفر زيت التروس الاصطناعي المصنوع من البولي ألفا أوليفين (PAO) بدرجة لزوجة ISO VG 220 قوة طبقة تشحيم كافية عند درجات حرارة التشغيل المعتدلة لحصاد بنجر السكر الخريفي (حيث تصل درجة حرارة زيت علبة التروس عادةً إلى 50-70 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من معدات الحصاد الصيفية)، مع الحفاظ على سيولة مقبولة عند درجات حرارة بدء التشغيل الباردة في الصباح، والتي تتراوح بين -5 و+5 درجات مئوية، وهي شائعة خلال موسم الحصاد في نوفمبر وديسمبر في شمال أوروبا. أما زيت التروس المعدني من نفس درجة اللزوجة، فيصبح شديد اللزوجة عند درجات حرارة أقل من صفر درجة مئوية، مما يتسبب في عزم دوران عالٍ عند بدء التشغيل، ونقص في تزييت المحامل خلال الدقائق الأولى من التشغيل، وتآكل متسارع للأختام نتيجةً لزيادة الاحتكاك اللزج على أختام العمود الباردة.

حماية السكر من تأثير الأحجار والحفاظ على جودته

تدخل الحجارة وكتل التربة المتصلبة وبقايا المعادن (أسلاك السياج، والأدوات المفقودة، ورؤوس المحاريث المكسورة) إلى نظام التنظيف مختلطةً بتدفق البنجر. في توربين التنظيف - وهو المكون الأسرع في نظام التنظيف - تصطدم هذه الأجسام الغريبة بشفرات التوربين وعجلات التروس النجمية التي تعمل بواسطة علبة التروس بسرعات تولد قوى مفاجئة تتراوح من 5 إلى 10 أضعاف حمل التشغيل العادي. وبدون حماية كافية من الحمل الزائد، يمكن أن يؤدي اصطدام حجر كبير واحد إلى كسر حامل شفرة التوربين، أو ثني عمود عجلة التروس النجمية، أو كسر جذر سن الترس في محرك خرج التنظيف. علبة تروس حصادة بنجر السكر. الحماية بمسمار القص على كل عنصر تنظيف هي النهج القياسي: ينكسر مسمار القص عند عتبة عزم الدوران المعايرة، مما يؤدي إلى فصل عنصر التنظيف عن المحرك قبل أن تصل قوة الصدمة إلى علبة التروس، ويعيد مسمار الاستبدال المحرك في أقل من 5 دقائق.

غالبًا ما يتم إغفال التفاعل بين أداء علبة التروس وجودة السكر. تؤثر سرعة عجلة الرفع بشكل مباشر على تلف الجذور؛ فالسرعة العالية جدًا تؤدي إلى كدمات أو كسور في جذور الشمندر (مما يعرض الأنسجة الداخلية للتلوث البكتيري الذي يقلل محتوى السكر أثناء التخزين بنسبة 0.1 إلى 0.3 بالمائة أسبوعيًا)، بينما السرعة المنخفضة جدًا تُعرّض المحصول لخطر استخلاص غير كامل (مما يترك طرف الجذر في التربة، الأمر الذي يقلل أيضًا من السكر القابل للاستخلاص). وبالمثل، تؤثر سرعة توربين التنظيف على التوازن بين كفاءة إزالة التربة وتلف سطح الجذر؛ فالتنظيف المكثف بسرعة عالية للتوربين يزيل كمية أكبر من التربة (مما يقلل وزن النقل وتكاليف المعالجة في المصنع)، ولكنه يُزيل قشرة الجذر ويُسبب تلفًا للخلايا، مما يُسرّع من تحول السكر أثناء التخزين. تعني هذه التفاعلات المتعلقة بالجودة أن سرعات خرج علبة التروس ليست مجرد مواصفات هندسية، بل هي عوامل مباشرة تُساهم في القيمة الاقتصادية للمحصول المحصود.

الصيانة خلال الموسم والتخزين بعد الحصاد

يمتد موسم حصاد الشمندر من 6 إلى 12 أسبوعًا من التشغيل اليومي المتواصل - أي ما بين 300 إلى 600 ساعة تشغيل، تتركز في أقصر وأكثر فترات السنة الزراعية رطوبة وبرودة. يجب أن تكون فترات تغيير الزيت من 150 إلى 200 ساعة (ويوصى بتغييره في منتصف الموسم إذا تجاوزت ساعات التشغيل 400 ساعة)، مع ضرورة تغييره فورًا إذا ظهر عليه تغير لون حليبي (تلوث بالماء) أو ترسبات مرئية من جزيئات التربة عند سدادة التصريف. عمود نقل الحركة يجب تشحيم المفصل العالمي يوميًا - بيئة التربة الرطبة تسرع من تآكل الحفر في محامل الإبر التي لا يتم الحفاظ عليها معبأة باستمرار بمواد تشحيم جديدة.

يُعدّ تنظيف ما بعد الحصاد أمرًا بالغ الأهمية. فتربة البنجر عادةً ما تكون غنية بالطين وتتصلّب لتُصبح كتلةً صلبةً كالخرسانة عند جفافها على غلاف علبة التروس أثناء التخزين الشتوي. لذا، يُنصح بغسل علبة التروس بالكامل بالماء المضغوط فور انتهاء آخر يوم حصاد (بينما لا تزال التربة رطبةً وقابلةً للإزالة)، ثمّ تفريغ الزيت واستبداله (مع إزالة الماء المتراكم ورواسب التربة)، ووضع شحم جديد على جميع حجرات منع التسرب الخارجية، وتخزين الحصادة في مكان مُغطّى. علبة التروس التي تدخل التخزين الشتوي نظيفةً وجافةً ستخرج في الخريف التالي مُحتفظةً بـ 95% من عمرها الافتراضي؛ أما تلك التي تُخزّن مع تراكم الطين الرطب على غلافها فقد تفقد ما بين 15 و25% من عمرها الافتراضي نتيجةً لتلف موانع التسرب وتآكل السطح خلال فترة توقف الحصاد التي تتراوح بين 9 و10 أشهر.

الأسئلة الشائعة

المحرر: Cxm