Getriebe für Zuckerrübenroder: Antrieb zur Wurzelextraktion

Die Rübenernte-Sequenz: Vier Funktionen, ein Zapfwellengetriebe

Ein vollständiger Zuckerrübenerntevorgang umfasst vier aufeinanderfolgende Arbeitsgänge in einem einzigen Vorwärtsgang der Maschine. Zunächst entfernt der Schäler den Blattstiel jeder stehenden Rübe in einer präzisen Höhe von 5 bis 10 mm über dem Wurzelansatz. Ein zu hoher Schnitt führt dazu, dass zuckerhaltiges Stängelgewebe auf dem Feld verbleibt (wodurch der Zuckerertrag um 0,5 bis 1,5 Prozent pro Millimeter überschüssigem Stängel reduziert wird), während ein zu niedriger Schnitt den Wurzelkörper beschädigt und das innere Gewebe anfällig für bakterielle Infektionen macht, die während der 4- bis 12-wöchigen Lagerung vor der Weiterverarbeitung in der Fabrik zu Fäulnis führen. Im zweiten Schritt hebt der Hebemechanismus die geschälte Rübe mithilfe gegenläufig rotierender Heberäder, Vibrationsschare oder einer Kombination aus beidem aus dem Boden. Anschließend entfernt das Reinigungssystem (Turbinenräder, Walzensiebe oder Sternradabscheider) anhaftende Erde von der Rübenoberfläche. Im vierten Schritt befördert der Elevator die gereinigten Rüben in den Trichter des Mähdreschers oder direkt in ein Anhängefahrzeug. Jeder dieser Arbeitsgänge erfordert eine unterschiedliche Drehzahl und ein anderes Drehmoment. ZapfwellengetriebeDamit zählt der Zuckerrübenroder zu den komplexesten Anwendungen von Mehrwegegetrieben in der Landwirtschaft.

Der Kronenabstreifer arbeitet mit rotierenden Schlegeln (Gummi- oder Polyurethanfinger, die die Krone durch Aufprall abtrennen) mit 800 bis 1.500 U/min oder mit rotierenden Scheiben (Stahlschneidscheiben, die die Krone sauber abtrennen) mit 400 bis 600 U/min. Bei einer Zapfwellendrehzahl von 540 U/min benötigen Schlegelabstreifer eine Drehzahlerhöhung von 1:1,5 bis 1:2,8, während Scheibenabstreifer mit einem Verhältnis von etwa 1:1 arbeiten. Die Hubräder rotieren mit 200 bis 400 U/min – eine niedrigere Drehzahl als die Zapfwellendrehzahl – und benötigen das höchste Drehmoment aller Funktionen des Ernters, da jedes Radpaar mehrere Rüben gleichzeitig aus dem Boden greifen und herausziehen muss. Der Widerstand gegen die Extraktion wird durch Reibungs- und Adhäsionskräfte erzeugt, die proportional zur Bodenfeuchtigkeit und zum Tongehalt sind. Die Reinigungsturbine arbeitet mit 150 bis 300 U/min bei moderatem Drehmoment, der Elevator mit 50 bis 150 U/min beim niedrigsten Drehmoment der vier Funktionen.

Mehrausgangsgetriebearchitektur für Rübenroder

Der Getriebe für Zuckerrübenroder Das Getriebe muss gleichzeitig vier verschiedene Drehzahlen aus einer einzigen Zapfwelle erzeugen – eine Konstruktionsherausforderung, die die üblicherweise in der Landwirtschaft verwendeten Ein- oder Zweiausgangskonfigurationen übersteigt. Die gängigste Bauweise verwendet eine zentrale Kegelrad-Eingangsstufe (die die horizontale Zapfwellendrehung in einen vertikalen Innenantrieb umwandelt), welche ein Zahnradgerüst mit mehreren Abtriebspunkten speist. Jeder Abtriebspunkt ist so übersetzt, dass er die für seine jeweilige Funktion erforderliche Ausgangsdrehzahl erzeugt. Der Abtrieb des Mähwerks hat typischerweise die höchste Drehzahl (und erfordert daher eine Drehzahlerhöhung), der des Hebers eine mittlere (und erfordert daher eine moderate Untersetzung), der des Reinigers eine niedrigere und der des Elevators die niedrigste (und erfordert daher die größte Untersetzung).

Jede Abtriebswelle muss unabhängig belastet werden können, ohne die Drehzahl oder das Drehmoment der anderen Abtriebe zu beeinflussen. Diese Unabhängigkeit erfordert ein Getriebe mit ausreichender Steifigkeit, sodass die durch hohe Belastung eines Abtriebs (z. B. ein Drehmomentstoß am Hubwerk durch das Auftreffen auf verdichteten Boden) verursachte Durchbiegung die Eingriffsrichtung der benachbarten Zahnradpaare nicht verändert. In der Praxis bedeutet dies breitere Zahnradbreiten, steifere Wellendurchmesser und eng beieinander liegende Lager – was alles die Stabilität erhöht. Zapfwellengetriebe Gehäusegröße und -gewicht im Vergleich zu einer Einheit mit einem einzigen Ausgang und gleicher Gesamtleistungszahl.

Die Leistungsverteilung auf die vier Funktionen variiert je nach Bodenbeschaffenheit und Fahrgeschwindigkeit, folgt aber einem allgemeinen Muster: Hubmechanismus 40 bis 50 Prozent (Hauptlast), Reinigung 20 bis 30 Prozent, Abschaben 15 bis 20 Prozent und Elevator 5 bis 10 Prozent. Ein zweireihiger, zapfwellengetriebener Rübenroder benötigt in mittelschwerem Lehmboden bei typischer Fahrgeschwindigkeit (4 bis 6 km/h) 50 bis 80 PS Zapfwellenleistung, während ein dreireihiges Gerät in schwerem Boden 80 bis 120 PS benötigen kann. Das Getriebe muss für die Summe aller gleichzeitig auftretenden Spitzenlasten ausgelegt sein – nicht nur für die durchschnittliche Dauerlast –, da die Hubräder auf verdichtete Bodenzonen, Steine ​​und verwickelte Wurzeln treffen, die kurzzeitige Drehmomentspitzen vom Zwei- bis Dreifachen des durchschnittlichen Betriebsdrehmoments erzeugen.

Rübe vs. Kartoffel: Unterschiede in der Wurzelgeometrie und Getriebebelastung

Zuckerrüben- und Kartoffelroder stehen vor der grundlegenden Herausforderung, die Wurzelgemüse aus dem Boden zu holen und für die Lagerung vorzubereiten – und viele der Konstruktionsprinzipien des Getriebes sind für beide Anwendungen gleich. Allerdings führen entscheidende Unterschiede in der Wurzelgeometrie, der Bodeninteraktion und dem Erntezeitpunkt zu spezifischen technischen Anforderungen, die ein Getriebe für einen Zuckerrübenroder wesentlich von einem für einen Kartoffelroder unterscheiden. Kartoffelrodergetriebe in mehreren wichtigen Dimensionen.

Zuckerrüben sind kegelförmig – typischerweise 200 bis 400 mm lang und 80 bis 150 mm im Durchmesser an der Wurzelspitze, die sich zu einer schmalen Wurzelspitze verjüngt. Aufgrund dieser Kegelform steigt die Auszugskraft beim Herausziehen der Wurzel aus dem Boden kontinuierlich an: Der breiteste Teil der Wurzel trifft beim Durchtritt durch die Auszugszone auf den größten Bodenwiderstand, wodurch ein ansteigendes Drehmomentprofil an den Hubrädern entsteht. Kartoffeln hingegen sind annähernd kugelförmig oder eiförmig (50 bis 100 mm Durchmesser), stehen flacher im Boden (100 bis 200 mm Tiefe gegenüber 150 bis 350 mm bei Rüben) und weisen ein gleichmäßigeres Auszugskraftprofil auf, da ihr größter Durchmesser früh im Auszugshub erreicht wird. Das Ergebnis ist, dass ein Rübenheber ein um 40 bis 60 Prozent höheres Spitzendrehmoment pro Wurzel aufweist als ein Kartoffelheber, der in vergleichbarem Boden arbeitet – was robustere Zahnräder, größere Lager und ein widerstandsfähigeres Gehäuse an den Getriebeausgängen erfordert, die die Hubräder antreiben.

Auch der Zeitpunkt der Erntesaison unterscheidet sich deutlich: Kartoffeln werden typischerweise im Spätsommer bis Frühherbst (August bis Oktober auf der Nordhalbkugel) geerntet, wenn die Bodenfeuchtigkeit mäßig und die Lufttemperaturen mild sind. Die Zuckerrübenernte erstreckt sich von Ende September bis Dezember – der feuchtesten und kältesten Zeit des landwirtschaftlichen Kalenders in den meisten Anbaugebieten. Das Getriebe muss bei Umgebungstemperaturen von minus 5 bis plus 15 Grad Celsius (im Vergleich zu 10 bis 25 Grad bei der Kartoffelernte) zuverlässig funktionieren, und die Bodenfeuchtigkeit ist 30 bis 50 Prozent höher als während der Kartoffelernte. Diese späten Betriebsbedingungen erfordern ein optimiertes Ölviskositätsmanagement für den Kaltstart (synthetisches Getriebeöl mit guter Fließfähigkeit bei niedrigen Temperaturen) und eine verbesserte Abdichtung gegen den gesättigten Boden und das stehende Wasser, die für Zuckerrübenfelder im Spätherbst typisch sind.

Bedingungen für die Herbsternte: Abdichtung und Schmierung

Die spätherbstlichen Betriebsbedingungen der Zuckerrübenernte schaffen eine einzigartige Kombination von Herausforderungen für Getriebe für Zuckerrübenroder Abdichtung und Schmierung. Feuchter Lehmboden mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 40 Prozent erzeugt eine Mischung aus feinen, abrasiven Partikeln und Wasser, die alle freiliegenden Oberflächen des Mähdreschers bedeckt – einschließlich Getriebegehäuse, Wellendichtflächen und Entlüftungskappen. Diese abrasive Mischung schädigt Wellendichtungen stärker als trockener Staub oder reines Wasser, da das Wasser die abrasiven Partikel in engen Kontakt mit der Dichtlippenoberfläche bringt und gleichzeitig die Schmierung liefert, die es den Partikeln ermöglicht, entlang der Dichtfläche zu gleiten und die Dichtkante abzuschleifen.

Doppellippen-Wellendichtungen mit Zwischenschmierkammer sind die Mindestanforderung für Getriebe von Rübenerntemaschinen. Die äußere Lippe hält den Großteil der Erdsuspension zurück, die Schmierkammer fängt Partikel auf, die die äußere Lippe passieren, und die innere Lippe verhindert, dass verunreinigtes Schmierfett in die Getriebe gelangt. Landwirtschaftliches Getriebe Öl. Schmieren Sie die Zwischenkammern alle 8 bis 10 Betriebsstunden, um einen positiven Schmierfettdruck aufrechtzuerhalten, der dem Eindringen von kontaminiertem Bodenwasser entgegenwirkt. Abgedichtete Rückschlagventile verhindern, dass während der thermischen Atmungszyklen Gülle in das Getriebegehäuse gelangt – ein herkömmlicher offener Entlüftungsdeckel an einem Rübenrodergetriebe lässt bereits am ersten Betriebstag erdverunreinigtes Wasser eindringen.

Bei der Wahl des Schmierstoffs für den Betrieb im Spätherbst muss ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kaltstartviskosität und Hochtemperaturschmierfilmstärke gefunden werden. Synthetisches PAO-basiertes Getriebeöl ISO VG 220 bietet eine ausreichende Schmierfilmstärke bei den moderaten Betriebstemperaturen der Herbstrübenernte (das Getriebeöl erreicht typischerweise 50 bis 70 Grad Celsius, deutlich niedriger als bei der Sommerernte) und gewährleistet gleichzeitig eine akzeptable Fließfähigkeit bei den kalten Starttemperaturen von -5 bis +5 Grad Celsius, die während der Ernte im November und Dezember in Nordeuropa üblich sind. Mineralisches Getriebeöl derselben Viskositätsklasse wird unter 0 Grad Celsius zu dickflüssig, was zu einem hohen Anlaufdrehmoment, Unterschmierung der Lager in den ersten Betriebsminuten und beschleunigtem Dichtungsverschleiß durch die erhöhte Reibung an den kalten Wellendichtungen führt.

Steinschlagschutz und Erhaltung der Zuckerqualität

Steine, verhärtete Erdklumpen und Metallspäne (Zaundraht, verlorenes Werkzeug, abgebrochene Pflugscharen) gelangen zusammen mit dem Rübenstrom in die Reinigungsanlage. In der Reinigungsturbine – dem schnellstlaufenden Bauteil der Anlage – treffen diese Fremdkörper mit Geschwindigkeiten auf die Turbinenschaufeln und die vom Getriebe angetriebenen Sternräder. Dadurch entstehen kurzzeitige Kraftspitzen, die das 5- bis 10-Fache der normalen Betriebslast erreichen. Ohne ausreichenden Überlastschutz kann bereits ein einziger großer Steinschlag eine Turbinenschaufelhalterung beschädigen, eine Sternradwelle verbiegen oder einen Zahnfuß im Abtriebsantrieb der Reinigungsanlage brechen. Getriebe für ZuckerrübenroderDer Standardansatz besteht darin, jedes Reinigungselement mit einem Scherbolzen zu schützen: Der Scherbolzen bricht bei einem kalibrierten Drehmomentschwellenwert und trennt so das Reinigungselement vom Antrieb, bevor die Aufprallkraft das Getriebe erreicht. Ein Ersatzbolzen stellt den Antrieb in weniger als 5 Minuten wieder her.

Die Wechselwirkung zwischen Getriebeleistung und Zuckerqualität wird oft vernachlässigt. Die Drehzahl der Hubräder beeinflusst die Wurzelschädigung direkt: Ist sie zu hoch, werden die Rübenwurzeln gequetscht oder beschädigt (wodurch das innere Gewebe Bakterien ausgesetzt wird, was den Zuckergehalt während der Lagerung um 0,1 bis 0,3 Prozent pro Woche reduziert), während eine zu niedrige Drehzahl das Risiko einer unvollständigen Extraktion birgt (die Wurzelspitze verbleibt im Boden, wodurch ebenfalls weniger Zucker gewonnen werden kann). Auch die Drehzahl der Reinigungsturbine beeinflusst das Verhältnis zwischen Bodenentfernung und Wurzelschädigung: Eine aggressive Reinigung bei hoher Turbinendrehzahl entfernt zwar mehr Boden (wodurch Transportgewicht und Verarbeitungskosten sinken), beschädigt aber die Wurzelhaut und verursacht Zellschäden, die die Zuckerinversion während der Lagerung beschleunigen. Aufgrund dieser Wechselwirkungen sind die Getriebeausgangsdrehzahlen nicht nur technische Spezifikationen, sondern tragen direkt zum wirtschaftlichen Wert der Ernte bei.

Saisonale Wartung und Lagerung nach der Ernte

Die Rübenernte dauert 6 bis 12 Wochen mit kontinuierlichem Tagesbetrieb – 300 bis 600 Betriebsstunden konzentriert in der kürzesten, nassesten und kältesten Zeit des landwirtschaftlichen Jahres. Ölwechselintervalle sollten 150 bis 200 Stunden betragen (bei einer Saison mit über 400 Betriebsstunden wird ein Wechsel zur Saisonmitte empfohlen). Ein sofortiger Ölwechsel ist erforderlich, wenn das Öl eine milchige Verfärbung (Wasserverunreinigung) oder sichtbare Ablagerungen von Bodenpartikeln am Ablassstopfen aufweist. Zapfwelle Das Kreuzgelenk sollte täglich gefettet werden – die feuchte Bodenumgebung beschleunigt die Lochfraßkorrosion in Nadellagern, die nicht ständig mit frischem Schmierstoff gefüllt sind.

Die Reinigung nach der Ernte ist entscheidend. Rübenerde ist typischerweise sehr lehmhaltig und verhärtet sich beim Trocknen am Getriebegehäuse während der Winterlagerung zu einer betonartigen Masse. Reinigen Sie das gesamte Getriebe unmittelbar nach dem letzten Erntetag mit einem Hochdruckreiniger (solange die Erde noch feucht und ablösbar ist), lassen Sie das Öl ab und ersetzen Sie es (dabei werden angesammeltes Wasser und Erdablagerungen entfernt), fetten Sie alle äußeren Dichtungskammern neu ein und lagern Sie den Mähdrescher abgedeckt. Ein Getriebe, das sauber und trocken in die Winterlagerung kommt, behält im folgenden Herbst 95 Prozent seiner potenziellen Lebensdauer. Ein Getriebe, das mit feuchter, lehmiger Ablagerung am Gehäuse gelagert wurde, kann während der 9- bis 10-monatigen Winterpause durch Dichtungsverschleiß und Oberflächenkorrosion 15 bis 25 Prozent seiner Lebensdauer verlieren.

Häufig gestellte Fragen

Herausgeber: Cxm