Getriebe für Erdnussernter: Antrieb zum Anheben und Rütteln der Ranken

Zweistufige Erdnussernte: Wendepflug und Mähdrescher

Anders als die meisten Getreide- und Wurzelgemüsearten, die in einem Arbeitsgang geerntet werden, erfolgt die Erdnussernte in zwei Schritten mit zwei separaten, zapfwellengetriebenen Maschinen an verschiedenen Tagen. Im ersten Schritt fährt der Erdnussroder mit Wendefunktion über das Feld: Ein horizontales Messer schneidet 100 bis 150 mm tief unter die Pflanzenreihe und hebt die gesamte Pflanze (Ranke, Wurzeln und Hülsen) aus dem Boden. Ein Rüttelmechanismus versetzt die angehobenen Pflanzen in Vibration, um lose Erde von der Wurzelmasse zu lösen. Anschließend dreht ein Wendeförderband jede Pflanze um, sodass die Hülsen zur Sonne zeigen und auf dem Feld trocknen können. Die umgedrehten Pflanzen werden in Schwaden gelegt und zwei bis fünf Tage auf dem Feld belassen, bis der Feuchtigkeitsgehalt der Hülsen von 35 bis 50 Prozent (beim Ausgraben) auf 18 bis 22 Prozent (geeignet für die Drescherei) gesunken ist. Im zweiten Schritt… ZapfwellengetriebeDer von einem Traktor angetriebene Erdnussmähdrescher überfährt die trockene Schwaden, nimmt die Pflanzen auf, streift die Schoten mit Hilfe eines Pflückzylinders mit federbelasteten Fingern von den Ranken, trennt die Schoten durch Reinigungsventilatoren und oszillierende Siebe von Rankenresten und entlädt die sauberen Schoten in einen nachlaufenden Wagen.

Jede Stufe erfordert ein speziell ausgelegtes Getriebe. Das Getriebe des Wendeaggregats treibt den Rüttelmechanismus und das Wendeförderband mit relativ niedrigen Drehzahlen und moderatem Drehmoment an – es ist eine kompakte, robuste Einheit, die auf Vibrationsfestigkeit und Sanddichtigkeit ausgelegt ist. Das Getriebe des Mähdreschers treibt den Pflückzylinder, den Reinigungslüfter, die Schwingsiebe und den Hülsenförderer mit mehreren Drehzahlen an – es ist eine größere Einheit mit mehreren Ausgängen, die eher einem kleinen Dreschmaschinengetriebe ähnelt. Beide Maschinen werden über die Zapfwelle von handelsüblichen Landwirtschaftstraktoren (40 bis 80 PS) angetrieben und arbeiten in der gleichen sandigen, staubigen und heißen Umgebung, die die Erdnussanbaugebiete weltweit prägt.

Schüttelmechanismusantrieb: Das Pod-Erhaltungsgleichgewicht

Der Rüttelmechanismus eines Erdnussroder-Wendegeräts nutzt einen Exzenterkurbelantrieb (ähnlich einem oszillierenden Tiefenlockerer), der eine schnelle Vorwärts- und Rückwärts- oder Vertikalvibration mit 200 bis 400 U/min (3,3 bis 6,7 Hz) und einer Hubamplitude von 20 bis 60 mm erzeugt. Diese Vibration löst lockeren Sandboden von der Wurzel- und Hülsenmasse, während die Pflanze am Förderband hängt – die Bodenpartikel fallen durch die Förderbandöffnungen zurück auf das Feld und reduzieren so die beim Wendevorgang transportierte Bodenmenge. Getriebe für Erdnussernter Durch den Antrieb dieser Exzenterkurbel wird die 540 U/min Zapfwellen-Eingangsdrehzahl über ein Untersetzungsverhältnis von 1:1,3 bis 1:2,7 in die erforderliche Schüttelgeschwindigkeit umgewandelt, während der Exzenterkurbelmechanismus die Drehbewegung in die Hin- und Herbewegung umwandelt, die die Schüttelwirkung erzeugt.

Die Rüttelintensität ist die wichtigste Einstellung am gesamten Erdnussroder – sie bestimmt direkt das Verhältnis zwischen Bodenentfernungseffizienz und Hülsenverlust. Jede Erdnusshülse ist mit einem Zapfen (einer schmalen, stielartigen Verbindung) an der Ranke befestigt, der nur einer Zugkraft von 5 bis 15 N standhält, bevor er bricht. Zu starkes Rütteln (hohe Frequenz, große Amplitude) entfernt zwar mehr Erde, lässt aber die Zapfen abbrechen und Hülsen im Boden zurückbleiben – ein Verlust, der beim Räumen nicht sichtbar ist und erst bei der Ernte bemerkt wird, wenn der Ertrag hinter den Erwartungen zurückbleibt. Zu starkes Rütteln (niedrige Frequenz, kleine Amplitude) schont die Hülsen, transportiert aber zu viel Erde durch den Wendevorgang, was das Gewicht des Schwads erhöht und die Trocknungszeit um 1 bis 2 Tage verlängert.

Der Zapfwellengetriebe Der Exzenterkurbelausgang muss daher einstellbar sein – entweder durch austauschbare Exzenterscheiben (mit diskreten Hubamplituden von 20, 30, 40 und 60 mm) oder durch einen stufenlos verstellbaren Exzentermechanismus, der es dem Bediener ermöglicht, die Vibrationsintensität während des Maschinenbetriebs anzupassen. Die Getriebelager an der Exzenterausgangsposition sind einer reinen Wechsellast ausgesetzt (zweimaliger Richtungswechsel pro Umdrehung) und nicht der überwiegend unidirektionalen Belastung der meisten landwirtschaftlichen Getriebeausgänge. Daher müssen die Lagerauswahl und die Vorspannungseinstellungen für oszillierende und nicht für kontinuierliche Rotationsbelastung optimiert sein.

Kombinierter Aufnahmezylinder und Reinigungsantrieb

Die Erntewalze des Erdnuss-Mähdreschers arbeitet mit 300 bis 500 U/min – deutlich langsamer als die Dreschwalzen für Getreide (800 bis 1500 U/min), da die Erdnussschalen spröde sind und leicht brechen. Die federbelasteten Erntefinger der Walze greifen in die getrocknete Rankenmasse und lösen die Hülsen durch eine kämmende Bewegung von den Stielen, anstatt durch die Reibungs- und Schlagwirkung beim Getreidedreschen. Diese schonende Erntemethode erfordert eine präzise Drehzahlregelung: Bei 5 Prozent über der optimalen Drehzahl brechen die Schalen (wodurch Fragmente entstehen, die die gereinigte Hülsenprobe verunreinigen und zu einer Abwertung auf dem Markt führen), während bei 5 Prozent unter der optimalen Drehzahl Hülsen an der Ranke haften bleiben und die Ernteeffizienz um 3 bis 8 Prozent sinkt. Getriebe für Erdnussernter Die Drehzahl des Pflückzylinders muss bei schwankender Pflanzenvorschubgeschwindigkeit innerhalb von ±2 % des Nennwerts gehalten werden – eine Anforderung an die Laststabilität, vergleichbar mit der für die Baumwollernte geforderten Gleichmäßigkeit der Spindeldrehzahl. Einen umfassenderen Vergleich der Anforderungen an Antriebe für die Wurzelernte finden Sie in unserem technischen Leitfaden. Kartoffelrodergetriebe Anwendungen.

Das Reinigungssystem nach dem Pflückzylinder nutzt einen Radialventilator mit 1.500 bis 2.500 U/min, um Pflanzenreste und leere Hülsen aus dem gereinigten Hülsenstrom zu entfernen. Zusätzlich trennen oszillierende Siebe mit 100 bis 300 U/min die Hülsen nach Größe vom restlichen Pflanzenmaterial. Der Ventilator benötigt eine Drehzahlerhöhung von 1:2,8 bis 1:4,6 gegenüber der 540 U/min Zapfwellendrehzahl, während die Siebe eine Drehzahlreduzierung erfordern. Dadurch entsteht ein großer Übersetzungsbereich, den das Getriebe des Mähdreschers mit seinem Mehrganggetriebe ausgleichen muss. Der gesamte Zapfwellenleistungsbedarf eines Erdnussmähdreschers liegt je nach Anzahl der geernteten Reihen und Pflanzendichte zwischen 40 und 80 PS.

Umkehrung des Förderbandantriebs und Anpassung der Fahrgeschwindigkeit

Das Wendeförderband nimmt jede angehobene Pflanze aus der Rüttelvorrichtung und dreht sie um 180 Grad. So werden die Schoten mit der Öffnung nach oben in den Schwad gelegt und erhalten maximale Sonneneinstrahlung für die Trocknung auf dem Feld. Die Förderbandgeschwindigkeit muss genau der Fahrgeschwindigkeit des Traktors entsprechen: Ist sie zu hoch, stapeln sich die Pflanzen auf dem Förderband (wodurch dicke Schwadabschnitte entstehen, die ungleichmäßig trocknen); ist sie zu niedrig, dehnen sich die Pflanzen beim Übergang von der Rüttelvorrichtung auf das Förderband (wodurch die Abreißstifte, die die Schoten von der Ranke lösen, unter Spannung geraten). Das optimale Verhältnis von Förderband- zu Fahrgeschwindigkeit liegt bei 1,0 bis 1,1:1 – das Förderband bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit oder etwas schneller als die Fahrgeschwindigkeit, wodurch die Pflanzen während des gesamten Wendevorgangs schonend behandelt werden.

Bei Getrieben mit festem Übersetzungsverhältnis wird der Abtrieb des Wendeförderers typischerweise über einen Ketten- oder Riemenantrieb von der Zapfwelle aus durchgeführt. Dieser lässt sich (durch Ändern der Kettenrad- oder Riemenscheibengröße) an den gewünschten Fahrgeschwindigkeitsbereich anpassen. Bei moderneren Wendemaschinen wird der Förderer über einen radproportionalen Mechanismus angetrieben, der die Fördergeschwindigkeit automatisch an die Fahrgeschwindigkeit anpasst, unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Traktors. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für den Fahrer, eine konstante Fahrgeschwindigkeit auf dem Feld beizubehalten. Getriebe für Erdnussernter Bei diesen geschwindigkeitsabhängigen Maschinen gibt es einen mechanischen Abtrieb für die Antriebskraft des Bodenrades, der in ein Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis mündet und so das korrekte Verhältnis zwischen Förderband und Boden im typischen Arbeitsgeschwindigkeitsbereich von 3 bis 6 km/h beim Erdnussgraben aufrechterhält.

Wärmemanagement in heißen Klimazonen

Die Erdnussernte findet im Spätsommer bis Frühherbst in tropischen und subtropischen Regionen statt – im Süden der USA (Georgia, Texas, Alabama), in Indien (Gujarat, Andhra Pradesh), in China (Shandong, Henan) und in Westafrika (Nigeria, Senegal). Dort liegen die Umgebungstemperaturen tagsüber während der Ernte zwischen 28 und 42 Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen erreicht das Getriebeöl im Dauerbetrieb Temperaturen von 75 bis 95 Grad Celsius. Dies nähert sich der oberen Betriebsgrenze für herkömmliches Mineralöl und reduziert die Ölviskosität so weit, dass möglicherweise kein ausreichender Schmierfilm an der Zahnflanke mehr gewährleistet ist. Das synthetische EP-Getriebeöl ISO VG 220 auf PAO-Basis behält seinen Viskositätsindex in diesem Temperaturbereich besser bei als Mineralöl und bietet so einen gleichmäßigen Schutz für Getriebe und Lager – vom kühlen Start am Morgen (20 bis 25 Grad Celsius Umgebungstemperatur) bis zur Mittagshitze (38 bis 42 Grad Celsius). Das Getriebegehäuse sollte mit äußeren Kühlrippen oder Rippen versehen sein, die die für die konvektive Wärmeabfuhr verfügbare Oberfläche vergrößern – eine Vergrößerung der Kühlrippenoberfläche um 30 bis 40 Prozent im Vergleich zu einem glatten Gehäuse kann die Gleichgewichtsöltemperatur bei Windstille um 8 bis 12 Grad Celsius senken und das Öl während des heißesten Teils des Erntetages sicher unterhalb seiner thermischen Zersetzungsschwelle halten.

Sandversiegelte Gehäuse: Konstruktion für abrasive Böden

Die Böden in Erdnussanbaugebieten sind typischerweise sandig – mit einem Sandanteil von 60 bis 85 Gewichtsprozent – ​​und erzeugen während der Ernte einen Staub in der Luft, der weitaus abrasiver ist als der Lehm- oder Tonstaub, der bei der Ernte von Getreide oder Wurzelgemüse entsteht. Die Sandpartikel (überwiegend Siliziumdioxid, SiO₂, Härte 7 auf der Mohs-Skala) haben einen Durchmesser von 50 bis 500 Mikrometern und sind hart genug, um innerhalb von 200 bis 400 Stunden gehärtete Stahlwellenoberflächen und Standard-NBR-Wellendichtlippen zu beschädigen. Landwirtschaftliches Getriebe Eine für den allgemeinen Staubschutz konzipierte Dichtung versagt bereits nach einer einzigen Erdnusserntesaison auf sandigem Boden – die abrasiven Partikel schleifen eine Nut in die Dichtlippe, wodurch nach und nach mehr Sand in das Getriebeöl gelangt, wo die Partikel als Läppmittel wirken und die Zahnrad- und Lageroberflächen von innen zerstören.

Für sandbeständige Getriebe von Erdnusserntern ist ein mehrstufiges Dichtungssystem erforderlich: eine primäre Ausschlussbarriere (Labyrinth-Vordichtung oder V-Ring-Schleuderring, der Sand von der Welle abführt, bevor er die Dichtfläche erreicht), eine sekundäre Dichtungsbarriere (Doppellippendichtung mit fettbeaufschlagter Zwischenkammer) und eine tertiäre Filterbarriere (magnetische Ablassschraube und externer Ölfilter, die Partikel auffangen, die die ersten beiden Barrieren passieren, bevor sie in den Zahneingriff gelangen). Die Wellenoberfläche unter der primären Dichtung sollte auf Ra 0,2 bis 0,4 Mikrometer geschliffen sein (feiner als der Standardwert von Ra 0,4 bis 0,8 für allgemeine Landwirtschaftsgetriebe) – eine glattere Wellenoberfläche reduziert die Mikrokanäle, durch die feine Sandpartikel an der Dichtlippe vorbeiwandern können.

Pflegemaßnahmen während der Erntezeit unter sandigen Bedingungen

Die Ölwechselintervalle für Getriebe in Erdnusserntemaschinen sollten 100 bis 150 Betriebsstunden betragen – aufgrund der hohen Sandbelastung eine der kürzesten in der Landwirtschaft. Selbst bei ordnungsgemäß gewarteten Mehrschichtdichtungen gelangen Spuren von feinem Sand an den Dichtungen vorbei und sammeln sich in der Ölwanne. Eine magnetische Ablassschraube fängt zwar ferromagnetische Verschleißpartikel auf (die auf Getriebe- oder Lagerschäden hinweisen), jedoch nicht den nichtmagnetischen Quarzsand, der die Hauptverunreinigung darstellt. Nur ein Ölwechsel mit Spülung entfernt den angesammelten Sand aus dem System. Lassen Sie das Öl am Ende jedes Betriebstages warm ab, wenn ein Ölwechsel fällig ist. Warmes Öl enthält mehr Sandpartikel als kaltes Öl, wodurch sich der Sand an den Innenflächen absetzen kann.

Zapfwelle Die Wartung unter den Bedingungen der Erdnussernte stellt besonders hohe Anforderungen. Die Kreuzgelenklager des Antriebsstrangs sind der gleichen abrasiven Sandumgebung ausgesetzt wie die Getriebedichtungen. Eindringender Sand in die Nadellager hat schnelle und gravierende Folgen: Sandpartikel setzen sich im Lagerkäfig fest, beschädigen die Nadelflächen und führen innerhalb von 100 bis 200 Betriebsstunden zu unruhigem Lauf, wenn nicht alle 6 bis 8 Stunden frisches Fett nachgeschmiert wird. Auch die Keilwellenverbindung (bei der das Außenrohr auf dem Innenrohr gleitet, um Längenänderungen des Antriebsstrangs auszugleichen) muss im gleichen Intervall gefettet werden – Sand zwischen den Keilwellenflächen verursacht Blockierungen und ungleichmäßige Drehmomentübertragung, was die Vibrationen im gesamten Antriebssystem erhöht.

Erdnussranken stellen ein sekundäres, aber dennoch hartnäckiges Wartungsproblem dar. Die Ranken sind dünn (3 bis 8 mm Durchmesser), flexibel und wickeln sich hartnäckig um jede freiliegende, rotierende Welle. Im Gegensatz zu Maisstängeln (die steif genug sind, um durch konische Schutzvorrichtungen abgelenkt zu werden) sind Erdnussranken zu flexibel für einfache Ablenker – sie passen sich der Wellenoberfläche an und bilden mehrere enge Wicklungen, die Reibungswärme erzeugen und sowohl die Welle als auch angrenzende Dichtungen beschädigen. Die tägliche Entfernung der Rankenablagerungen von allen freiliegenden Wellen, Ablenkern und Dichtflächen ist unerlässlich, um fortschreitende Dichtungsschäden zu verhindern, die zum Eindringen von Sand und zur Verschmutzung des Getriebes führen.

Häufig gestellte Fragen

Herausgeber: Cxm