Как работи скоростната кутия за напояване с централно завъртане

Централно шарнирната напоителна система е по същество дълга тръба, поддържана от кули с колела, които се въртят бавно около фиксирана централна точка, пръскайки вода, докато размахът им обхваща кръгово поле. Всяка кула се задвижва независимо от малък електрически мотор (обикновено от 0,37 до 1,5 kW), свързан с високо предавателно число. скоростна кутия за напояване което намалява скоростта на двигателя в съотношения от 40:1 до 60:1. Изходният вал на скоростната кутия се свързва с колелото на кулата чрез директно задвижване или верижно крайно задвижване, въртейки колелото с приблизително 0,5 до 2,5 оборота в минута - достатъчно бавно, че най-външната кула се придвижва с приблизително 3 до 4 метра в минута.

Това екстремно намаляване на скоростта означава, че скоростната кутия за напояване трябва драстично да умножи въртящия момент. Двигател с мощност 1 kW, въртящ се на 1450 об/мин и задвижван през червячна скоростна кутия с предавателно число 50:1, осигурява приблизително 330 N·m изходен въртящ момент - достатъчно, за да премести кула, поддържаща няколкостотин килограма тръбно и водно натоварване по мек, неравен и често кален терен. Скоростната кутия трябва да осигурява този въртящ момент непрекъснато в продължение на 12 до 20 часа на ден през целия напоителен сезон, често в продължение на 10 до 15 години преди подмяната, което прави управлението на температурата и живота на лагерите двете доминиращи инженерни предизвикателства.

Видове зъбни колела, използвани в редукторите за напояване

Три конфигурации на зъбни колела доминират на пазара на скоростни кутии за напояване, всяка с различни характеристики на производителност, които отговарят на различни работни условия и бюджетни ограничения.

За повечето селскостопански системи с централно завъртане, червячният или спираловидно-червячният тип предлага най-добрия баланс между цена, самозаключваща се функция и адекватен експлоатационен живот. Планетарните типове са запазени за мащабни търговски инсталации, където повишаването на ефективността оправдава добавения спирачен механизъм и по-високата покупна цена. скоростна кутия за увеличаване на скоростта на ВОМ Технологията, използвана в други селскостопански приложения, споделя едни и същи основни принципи на инженерство на зъбните колела, въпреки че скоростните кутии за напояване се оптимизират за много различни работни параметри - екстремно предавателно число, ниска скорост и непрекъснат термичен режим на работа, а не за висока скорост и периодично ударно натоварване.

Изчисляване на въртящия момент на задвижване на колелата за напоителни кули

Правилното оразмеряване на скоростната кутия за напояване изисква изчисляване на общия въртящ момент, необходим на колелото, за да се премести кулата през полето при най-лоши условия. Ключовите променливи са теглото на кулата (включително тръбата, пълна с вода), съпротивлението на земята (което варира драстично в зависимост от вида на почвата и нивото на влажност), наклонът на полето и натоварването от вятъра върху тръбния участък.

Тази 5-кратна разлика в необходимия въртящ момент между сухи, твърди условия и мека, влажна кал е основната причина, поради която редукторите за напояване са оразмерени за най-лоши почвени условия, а не за средни условия. Редуктор, избран за среден въртящ момент, ще спре кулата по време на влажните периоди, когато напояването е най-критично - точно в най-лошия момент за повреда на системата. Определете редуктора за най-мекото почвено състояние, през което ще се движи кулата, добавете запас за безопасност 25% за наклон и натоварване от вятър и проверете дали комбинацията мотор-редуктор може да осигурява този въртящ момент непрекъснато, без да се превишава топлинната мощност на редуктора.

Непрекъснато управление на температурата

Червячните скоростни кутии генерират повече топлина на киловат предадена мощност, отколкото всеки друг тип зъбна кутия, тъй като контактът между червячното колело е предимно плъзгащ се, а не търкалящ се. В скоростна кутия за напояване, работеща непрекъснато с ефективност 40–60%, 40–60% от входната мощност се преобразува в топлина вътре в корпуса. Двигател с мощност 1 kW, задвижващ червячна скоростна кутия с ефективност 50%, генерира приблизително 500 вата непрекъсната топлина, която трябва да се разсее през повърхността на корпуса в околния въздух.

В умерен климат естествената конвекция от повърхността на корпуса обикновено е достатъчна — голямата повърхност на чугунения корпус излъчва топлина ефективно и дори леко движение на въздуха от въртенето на шарнира осигурява допълнително охлаждане. В горещ климат (температура на околната среда над 35 °C), равновесната температура на маслото вътре в скоростната кутия може да надвиши 90 °C по време на непрекъсната дневна работа, приближавайки се до термичния лимит на стандартното минерално редукторно масло. При тези температури окислението на маслото се ускорява, вискозитетът спада и защитният филм при контакта на червячното колело става опасно тънък.

Решенията за напояване в горещ климат включват синтетични трансмисионни масла с по-висока термична стабилност (синтетичните масла на базата на PAO поддържат здравината на филма до 120 °C и повече), оребрени конструкции на корпуси, които увеличават конвективната повърхност с 30–50%, и управление на работния цикъл, което ограничава непрекъснатата работа по време на пиковата следобедна жега. Някои първокласни системи използват алуминиеви корпуси с вградени охлаждащи ребра, които разсейват топлината 2,5 пъти по-бързо на единица площ от чугуна - въпреки че по-ниската якост на алуминия изисква по-дебели стенни секции в области, подложени на сили на реакция на колелата.

Защита от корозия и уплътняване на валове във влажна среда

Редукторът за напояване работи в постоянно влажна среда. Изходният вал преминава през уплътнение в зона, която редовно се потапя по време на преминаване през полето, причинени от кални коловози, застояла вода и разпръскване на пръски от надземните пръскачки. За разлика от... Скоростна кутия на ВОМ При сезонен инвентар, който от време на време се сблъсква с влага, скоростната кутия на напоителната система е мокра всеки работен ден през целия напоителен сезон — често пет или повече последователни месеца.

Проникването на вода през уплътнението на изходния вал е водещата причина за повреда на скоростната кутия на напоителната система. Водата в маслото на зъбното колело причинява ръжда по бронзовата повърхност на червячното колело, ецване на лагерните релси на червячния вал и емулгиране, което разрушава товароносимостта на маслото. Ефективното уплътняване изисква многобариерен подход: първично уплътнение на вала с двоен ръб (FKM материал за химическа устойчивост на вода, натоварена с торове), вторичен външен уплътнител или V-образен пръстен, който отклонява застоялата вода от повърхността на първичното уплътнение, и филтриран вентилационен отвор, разположен високо на корпуса - над максимално възможната линия на потапяне във вода - за изравняване на вътрешното налягане, без да се допуска вода.

Корозията на корпуса от химически обработена вода (вода за напояване, смесена с течен тор или пестицид) е друг вид повреда, специфична за редукторите за напояване. Незащитените чугунени повърхности корозират бързо, когато са изложени на азотни торови разтвори. Качествените редуктори за напояване използват или чугунени корпуси с епоксидно покритие, или изцяло боядисани външни повърхности с грунд, инхибиращ корозията. Крепежните елементи от неръждаема стомана предотвратяват корозията и заклинването на главата на болта, което прави бъдещия достъп за обслужване труден или невъзможен.

Централно завъртане срещу странично движение: Разлики в скоростната кутия

Системите с централно завъртане доминират на пазара за напояване, но системите с напречно движение (линейни) обслужват правоъгълни полета, които кръговото завъртане не може да покрие напълно. От гледна точка на инженерството на скоростната кутия, двете системи налагат различни изисквания, въпреки че използват подобен хардуер за задвижване на кулата. При системата с централно завъртане, най-външната кула изминава най-голямото разстояние и работи най-много часове, докато вътрешните кули се включват и изключват циклично, за да поддържат подравняване. При системата с напречно движение всички кули изминават едно и също разстояние едновременно, което означава, че всяка скоростна кутия натрупва еднакви работни часове на преминаване. Този равномерен работен цикъл всъщност опростява планирането на поддръжката на скоростната кутия - всяко устройство достига своя сервизен интервал по едно и също време - но също така означава, че всяка грешка в оразмеряването на скоростната кутия засяга всяка кула еднакво, вместо да се ограничава до най-външните участъци.

Системите за странично движение изискват скоростната кутия и задвижващият двигател да обърнат посоката си в двата края на полето, което въвежда условие за натоварване, което рядко се среща при скоростните кутии с централно завъртане. Обръщането за момент разтоварва червячния контакт, позволява на хлабината да се затвори от противоположната страна и след това се зарежда отново в обратна посока. При хиляди обръщания на сезон, това двупосочно натоварване ускорява износването на зъбите на червячното колело, ако скоростната кутия първоначално е била проектирана само за еднопосочно въртене. Когато определяте скоростни кутии за напояване с странично движение, проверете дали производителят е оценил устройството за двупосочна работа и че профилът на зъбите на червячното колело е симетричен - някои червячни скоростни кутии оптимизират модела на контакт на зъбите за една посока на въртене и се износват значително по-бързо, когато работят в обратна посока.

Системите за насочване при напояване с напречно движение – независимо дали са с GPS насочване или следване на бразди – добавят още едно съображение за надеждност. Ако насочването се повреди и системата се отклони от курса, крайните кули могат да се сблъскат с граници на полето, огради или дренажни конструкции, които създават внезапно механично съпротивление. Предавателната кутия за напояване трябва да издържа на тези необичайни условия на натоварване от спиране, без да поврежда зъбите на червячното колело. Правилно оразмерена предавателна кутия се справя с въртящия момент от спиране, но неточно специфициран модул – често срещан, когато купувачите избират най-евтиния вариант, отговарящ на номиналните спецификации за скорост и въртящ момент – може да не издържи на първата повреда при насочване. Това е друга причина да се специфицират предавателни кутии за напояване с минимален марж на въртящия момент 25% над изчисленото най-лошо работно натоварване.

Таблица със спецификации: Параметри за избор на скоростна кутия за напояване

Ако посочвате редуктори за напояване за нова инсталация на шарнирни системи или подменяте износени устройства на съществуващи системи, свържете се с нашия инженерен екип с теглото на вашата кула, размера на колелата, наклона на полето, почвените условия и спецификациите на двигателя. Сравняваме монтажните схеми и потвърждаваме съвместимостта на въртящия момент, преди да изпратим каквото и да е устройство.

График за поддръжка на редуктори за напояване

Скоростните кутии за напояване натрупват работни часове бързо – пивот, работещ по 16 часа на ден в продължение на 150 дни, отчита 2400 часа на сезон. Това високо натоварване изисква дисциплина на поддръжка, съобразена с напоителната дейност, а не график за спорадична употреба, прилаган за сезонни условия. селскостопанска скоростна кутия приложения като косене или балиране.

Най-ефективното действие за поддръжка за удължаване на живота на редуктора за напояване е управлението на качеството на маслото. Червячен редуктор, работещ в чисто, правилно класифицирано масло без замърсяване с вода, ще достигне проектирания си живот на бронзови зъби от 15 000–20 000 часа. Същият червячен редуктор, работещ в замърсено масло, може да се повреди за 3 000–5 000 часа. Цената на две смени на маслото на сезон е незначителна в сравнение с цената на подмяна на редуктор в средата на сезона на кула, до която е невъзможно да се достигне с тежка техника по време на напояване.

Съвместимост на заместители между различни марки

Системите за напояване с централно завъртане от големи производители — Valley, Zimmatic (Lindsay), Reinke, TL и Bauer — използват скоростни кутии с кулово задвижване, които следват сходни конвенции за монтаж, но се различават по специфични модели на болтове, размери на валовете и избор на предавателно число. Резервните скоростни кутии, произведени по размерните спецификации на тези OEM устройства, предоставят рентабилна алтернатива на оригиналните, доставяни от дилъри, често с подобрена технология на уплътнения и защита от корозия, която удължава експлоатационния живот след оригиналното оборудване. Всички посочени имена на марки са регистрирани търговски марки на съответните им собственици и се споменават единствено за кръстосана идентификация.

Когато сравнявате резервен елемент, проверете схемата на монтажните болтове (обикновено 4 болта на квадратен шаблон), диаметъра и шпонковия канал на входния вал на двигателя, диаметъра и броя на шлиците на изходния вал (ако е приложимо), предавателното число и посоката на въртене. Много доставчици на резервни части, включително Скоростна кутия Ever-Power PTO поддържайте бази данни с кръстосани препратки, които съпоставят номерата на OEM части със съвместими резервни части — предоставете OEM номера и ние проверяваме всички критични размери преди доставка.

За напоителни помпи, задвижвани от ВОМ, които използват Карданен вал и ускорител за задвижване на центробежна помпа директно от трактора, се прилага същото кръстосано съпоставяне на размерите. Ключовите параметри са входната скорост на ВОМ (540 или 1000 об/мин), съотношението на ускорителя, диаметърът на входния вал на помпата и постоянната топлинна мощност на скоростната кутия при целевия дебит на помпата. Подценяването на скоростната кутия за приложение с помпа с непрекъснат режим на работа е една от най-често срещаните грешки в спецификациите при напояване, задвижвано от ВОМ - скоростна кутия, проектирана за периодична работа на ротационен резач, ще прегрее и ще се повреди в рамките на седмици, когато помпата работи по 12 часа на ден.

Често задавани въпроси

Редактор: Cxm