Какво представлява скоростната кутия за напояване с централно завъртане?
А скоростна кутия за напояване с централно завъртане е запечатано червячно задвижващо устройство, монтирано на всеки крак на кула на централно завъртаща се или линейна напоителна система. Всяка кула има две задвижващи колела и всяко колело се захранва от малък електрически мотор (0,37 до 1,5 kW) чрез скоростна кутия за задвижване на напоителното колело което осигурява екстремно намаляване на скоростта — обикновено от 40:1 до 60:1 — преобразувайки скоростта на двигателя (1450 до 1750 оборота в минута) в много бавното въртене на колелото (0,5 до 2 оборота в минута), необходимо за придвижване на кулата по кръговата или линейната ѝ траектория със скорости от само 1 до 5 метра в минута.
Система с единичен централен шарнирен обхват може да се простира на 400 до 800 метра от централната точка до последната кула, напоявайки 50 до 200 хектара с едно пълно кръгово преминаване. Системата се състои от 5 до 12 обхвата на кулите, всеки от които изисква два... скоростна кутия за напояване с централно завъртане единици - което означава, че една шарнирна инсталация съдържа от 10 до 24 скоростни кутии, всички от които трябва да функционират надеждно в продължение на 10 до 25 години при непрекъснато излагане на открито на слънце, дъжд, скреж, кал и прах. Това изключително изискване за издръжливост на околната среда - в съчетание с изискванията за самозаключване, ниска поддръжка и висока надеждност - прави скоростна кутия за напояване едно от най-специализираните приложения на скоростните кутии в селското стопанство.
Как работи системата за задвижване на кулата
Най-външната кула на централната опорна точка трябва да измине най-дългото дъгово разстояние, за да завърши всяко завъртане – и това определя скоростта на въртене на системата. Всяка вътрешна кула трябва да измине пропорционално по-кратко разстояние, движейки се на периодични импулси, синхронизирани от система за подравняване, която поддържа всички участъци в права линия. Последната кула се движи почти непрекъснато, докато вътрешните кули се движат и спират на редуващи се цикли. скоростна кутия с шарнирно задвижване на всяко колело получава команди за старт/стоп от системата за управление на подравняването — захранва електрическия мотор за придвижване на кулата и го изключва, когато подравняването се възстанови.
Системата за подравняване използва микропревключватели или сензори за разделяне, монтирани на всяка кула, за да открие ъгловото положение спрямо съседния участък. Когато външната кула (която се движи непрекъснато или почти непрекъснато) изпревари вътрешната кула с повече от допустимото отклонение за подравняване (обикновено от 1 до 3 градуса дъга), двигателят на вътрешната кула се захранва, за да придвижи напред този участък, докато подравняването се възстанови. При система с 10 кули, този каскаден процес на подравняване означава, че най-вътрешните кули могат да се включват и изключват стотици пъти на оборот - всеки цикъл налага събитие на старт-стоп въртящ момент върху скоростна кутия за напояване с централно завъртане на тази позиция на кулата.
Този периодичен режим на стартиране и спиране създава най-взискателния модел на натоварване за скоростна кутия за напояванеВсяко пусково събитие изисква двигателят да ускори масата на кулата (1000 до 3000 кг на разстояние между отворите на кулата плюс водното натоварване в тръбата) от покой – пик на пусковия въртящ момент от 2 до 4 пъти работния въртящ момент, който се повтаря стотици пъти на цикъл на напояване. В рамките на 10 до 25 години експлоатационен живот, един единствен... скоростна кутия за напояване с централно завъртане натрупва милиони цикли на старт-стоп — модел на натоварване от умора, който червячната и зъбната предавка трябва да издържат без повреда на зъбната повърхност или прекомерно износване.
Централно шарнирна скоростна кутия за напояване — червячна предавка, задвижваща кула с корпус, устойчив на атмосферни влияния
Защо червячна предавка: Самозаключваща се и изключително предавка в една степен
Червячната предавка е стандартната архитектура за скоростна кутия за напояване с централно завъртане приложения по две основни причини. Първо, една степен червячна предавка постига съотношения от 40:1 до 60:1 - екстремното намаление, необходимо за преобразуване на скоростта на двигателя над 1450 об/мин в скорост на колелото под 2 об/мин. Постигането на това съотношение с конусни или спирални зъбни колела би изисквало три или четири степени на предавката (което увеличава разходите, сложността и точките на повреда). Второ, червячната предавка осигурява присъщо самозаключване: при съотношения над приблизително 30:1 със стандартни коефициенти на триене, изходът (колето) не може да задвижва обратно входа (двигателя) - което означава, че кулата задържа позицията си, когато двигателят е изключен от захранването, без да е необходим отделен спирачен механизъм.
Без самозаключване, a скоростна кутия за напояване с централно завъртане би изисквало външна спирачка на всяка кула, за да се предотврати изместването на кулата от вятър, гравитация (на наклонен терен) или водно налягане, когато двигателят е изключен. Повреда на спирачката дори на една кула би позволила на този участък да се измести - потенциално срутване на цялата шарнирна конструкция. Присъщото самозаключване на червячната предавка елиминира изцяло този риск от повреда в една точка, осигурявайки пасивно, неизискващо поддръжка задържане на позицията на всяка кула, независимо от външните сили.
Компромисът за самозаключването на червячните предавки е по-ниската механична ефективност. самозаключваща се скоростна кутия за напояване При съотношение 50:1 обикновено работи с ефективност от 35 до 50 процента, което означава, че 50 до 65 процента от входната мощност на двигателя се преобразува в топлина, а не в изходен въртящ момент. Макар че това би било неприемливо в приложения с висока мощност, е допустимо за задвижвания на напоителни системи, тъй като абсолютното ниво на мощност е ниско (0,37 до 1,5 kW) и периодичният работен цикъл позволява охлаждане между работните импулси. Топлината, генерирана по време на всяко движение на кулата (обикновено от 30 до 120 секунди време на работа на двигателя, последвано от пауза), се разсейва през корпуса, преди да започне следващият цикъл.
Централно завъртане срещу линейно движение: Изисквания за скоростна кутия
Материали за червячни и колелни системи за дълготраен живот
Червячният вал в скоростна кутия за напояване с централно завъртане е изработен от закалена легирана стомана (обикновено 20CrMnTi или еквивалент) с повърхностна твърдост от 58 до 62 HRC. Червячното колело (голямото зъбно колело, задвижвано от червяка) е отлято от центрофугално лят фосфорен бронз (CuSn10P или CuSn12) - материал, избран специално заради съвместимостта му със закаления стоманен червяк. Бронзовото колело осигурява по-ниско триене срещу закаления червяк в сравнение с двойката стомана върху стомана, по-добра съвместимост по време на периода на разработване (мекият бронз се деформира микроскопично, за да се съобрази с профила на резбата на червяка) и превъзходна устойчивост на заклинване при условия на гранично смазване.
The лагер на скоростната кутия с шарнирно задвижване Конструкцията трябва да поеме комбинираните радиални и аксиални натоварвания от силите на червячното зацепване и външните натоварвания от колелата (тегло на кулата, реакция на земята, сили на вятъра). Червячният вал се поддържа от конусни ролкови лагери (поемащи както радиално натоварване, така и аксиален натиск от ъгъла на спиралата на червяка), докато валът на колелото използва сачмени или конусни ролкови лагери с дълбок канал, предназначени за условия на ниска скорост и висок въртящ момент. Уплътнените лагерни конструкции със синтетичен пълнеж от грес (определени за минус 30 до плюс 120 градуса по Целзий) са специфицирани, за да отговарят на екстремния температурен диапазон при целогодишно излагане на открито.
Скоростна кутия за задвижване на напоителното колело — червяк и бронзово колело за изключително намаляване и самоблокиране
Уплътняване от атмосферни влияния: Целогодишно излагане на открито
За разлика от повечето селскостопански скоростни кутии които се съхраняват под покритието през извънсезонния период, скоростна кутия за напояване с централно завъртане остава постоянно монтиран върху краката на кулата — изложен на слънце, дъжд, сняг, скреж, носена от вятъра почва и застояла вода (колелото и долният корпус на скоростната кутия често са потопени по време на напояване в ниско разположени райони или тежки почви). Това постоянно излагане на открито изисква уплътнение IP65 или еквивалентно на IP67 на всяко съединение на корпуса, изход на вала и позиция на вентилатора.
Двуръзки уплътнения на вала на всички изходи. Корпус с О-пръстени с разделителна линия и химически устойчив еластомер. Запечатан обезвъздушителен клапан (без десикант — трябва да издържа на потапяне). Епоксидно прахово покритие с дебелина над 100 микрометра. Външни крепежни елементи от неръждаема стомана. Дренажна тапа, разположена за лесно сезонно източване на водата.
Работен диапазон: от минус 30 до плюс 50 градуса по Целзий на околната температура. Синтетичното масло поддържа течливост при минус 30 (минералното масло се втвърдява). UV-устойчиво покритие на корпуса (стандартната боя се разгражда след 2 до 3 години пряко излагане на слънце). Толеранс на термични цикли: дневни колебания от 30 до 40 градуса без втвърдяване на уплътнението или напукване на корпуса.
Технически спецификации с един поглед
Масло и смазване на скоростната кутия с централен шарнирен механизъм
Правилното масло за скоростна кутия с централен шарнирен шарнир е синтетичен PAO EP ISO VG 320 — по-тежкият клас, осигуряващ дебелия маслен филм, необходим за контакта на плъзгащото червячно колело при ниски скорости и високо контактно налягане при напояване. Синтетичният базов материал е задължителен (не е по избор, както в някои други случаи). селскостопанска скоростна кутия приложения), тъй като скоростната кутия работи в екстремен температурен диапазон: тя трябва да стартира и функционира при минус 30 градуса по Целзий в райони за зимно съхранение и да издържа на продължителни температури на околната среда над 40 градуса по Целзий по време на лятно напояване в сух климат. Минералът VG 320 става полутвърд под минус 5 градуса по Целзий, което го прави неподходящ за монтаж в климат с температури под нулата.
Интервали за смяна на маслото за скоростна кутия за напояване с централно завъртане Уредите обикновено имат 2000 до 4000 работни часа или на всеки 2 до 5 години - значително по-дълго от повечето селскостопански скоростни кутии, тъй като периодичният работен цикъл и ниското ниво на мощност водят до минимално разграждане на маслото на работен час. Основният проблем обаче е замърсяването с вода, а не термичното разграждане. Ако уплътненията на корпуса позволяват проникване на дъждовна вода или вода за напояване, маслото емулгира и губи товароносимостта си, което води до бързо износване на бронзовите колела и порязване на червяците. Проверявайте състоянието на маслото ежегодно (млечен вид показва замърсяване с вода, което изисква незабавна смяна) и проверявайте целостта на уплътнението на корпуса в началото на всеки напоителен сезон.
Предизвикателства на терена и натоварване на скоростната кутия по склонове
Централните шарнири често работят на хълмист терен, където някои кули се движат нагоре, докато други се движат надолу по време на едно и също завъртане. На наклонен терен (с наклон от 2 до 8 процента), скоростните кутии на спускащите се кули трябва да устоят на гравитационната сила, която се опитва да избута кулата напред от подравняването - разчитайки на самозаключващата се червячна предавка, за да задържи позицията си по време на всяка пауза в цикъла старт-стоп. Скоростните кутии на спускащите се кули трябва да преодолеят както триенето на масата на кулата, така и гравитационния компонент - увеличавайки изискванията за въртящ момент на двигателя с 20 до 40 процента в сравнение с работата на равен терен. Скоростните кутии за хълмисти инсталации трябва да бъдат специфицирани с минимален 20-процентен марж на мощност над изискването за равен терен, за да се поберат увеличенията на въртящия момент, свързани с наклона, без да се превишава топлинният капацитет на двигателя.
Меките, кални почвени условия създават допълнително предизвикателство при товарене. Кога задвижващи колела потъват в наситена почва (често срещано в напояваната зона директно под шарнирните опори), съпротивлението при търкаляне се увеличава драстично и колелото може да се наложи да излезе от коловоз при всяко стартиране, което води до начални въртящи моменти, които се доближават до капацитета на спиране на двигателя. Гумите с широк ход (намаляване на налягането върху земята), бетонните коловози (елиминиране на коловозите) и подходящо оразмерените двигатели и скоростни кутии допринасят за надеждно придвижване на кулата при условия на мека почва. скоростна кутия за крайно задвижване на напояване трябва да бъде оценен за най-лошия случай на стартиращ въртящ момент от кални условия, а не за установения въртящ момент при работа на твърда земя.
График за поддръжка
Проверете нивото и състоянието на маслото във всяка скоростна кутия (млечният цвят на маслото означава проникване на вода — сменете незабавно). Проверете корпуса за пукнатини или корозия. Проверете целостта на уплътнението на вала. Проверете монтажните болтове. Завъртете всяко колело на ръка, за да се уверите в плавното движение на скоростната кутия — грапавостта показва износване на бронза или повреда на лагера.
Пълна смяна на маслото със синтетично VG 320 на всяка скоростна кутия в системата. Проверете магнитната пробка за източване за бронзови частици (което показва износване на червячното колело). Проверете хлабината на изходния вал за прекомерно радиално или аксиално движение. Проверете центровката на двигателя и състоянието на съединителя.
Професионална проверка на износването на червячното колело. Измерване на дебелината на бронзовото колело (смяна, ако е износено над минималните спецификации). Смяна на лагер, ако вибрациите или луфтът надвишават допустимите граници. Помислете за проактивна подмяна на всички скоростни кутии като комплект, за да се поддържа еднаква производителност в цялата система.
Подмяна на скоростна кутия с централен шарнирен завой
Смяна на скоростна кутия с централен шарнирен шарнир обикновено се предизвиква от износване на бронзово червячно колело (колето е жертвеният износващ се компонент — проектиран да се износва преференциално спрямо закаления стоманен червяк, така че по-скъпият червяк да оцелее при многократна подмяна на колелото). След 10 до 25 години и милиони цикли на стартиране-спиране, зъбите на бронзовото колело изтъняват до точката, в която моделът на контакт на зъбите се измества, увеличавайки шума, хлабината и риска от счупване на зъбите при начален въртящ момент. Параметрите за кръстосана препратка включват съотношението на червяка, размера и шпонковия канал на изходния вал, модела на болтовете за монтаж на корпуса, конфигурацията на фланеца на двигателя и височината на вала на колелото (разстояние между центровете от оста на двигателя и оста на колелото).
Нашият инженерен екип поддържа данни за кръстосани референтни данни за основните марки шарнирни системи (Valley, Reinke, Zimmatic, TL и еквивалентни OEM спецификации). Предлагат се както пълни сглобки на скоростни кутии, така и отделни комплекти за подмяна на бронзови колела. За големи напоителни системи с 5 до 20+ шарнирни системи, проактивните програми за подмяна на скоростни кутии в цялата система – подмяна на всички скоростни кутии на всички шарнирни системи по график – предотвратяват непредсказуемите повреди в средата на сезона, които рискуват воден стрес на културите по време на най-критичните етапи на растеж.
Често задавани въпроси
Напоявайте с увереност, десетилетие след десетилетие
Самозаключващи се, устойчиви на атмосферни влияния шарнирни скоростни кутии с експлоатационен живот от 10 до 25 години — от ферми с един шарнирен механизъм до многосистемни търговски напоителни системи.
Редактор: Cxm
