Silageaufbereitungsgetriebe: Gebläse- und Entstaubungsantrieb

Silagegebläseantrieb: Futter ins Silo befördern

Turmsilos (aufrechte Beton- oder glasbeschichtete Stahlkonstruktionen mit einer Höhe von 6 bis 25 Metern) werden befüllt, indem gehäckseltes Futter mithilfe eines zapfwellengetriebenen Radialventilators durch ein Füllrohr nach oben geblasen wird. Der Ventilator muss eine ausreichende Luftgeschwindigkeit (30 bis 45 m/s im Füllrohr) erzeugen, um die gehäckselten Futterpartikel – deren Dichte zwischen 100 kg/m³ (trockenes Gras) und 350 kg/m³ (nasser Maissilage) variiert – entgegen der Schwerkraft vom Boden bis zur Silospitze zu transportieren. Der Ventilator arbeitet je nach Silohöhe und Futterdichte mit 1.500 bis 3.000 U/min. Zapfwellengetriebe Die Drehzahl erhöht sich von 1:2,8 auf 1:5,5 bei einer Eingangsdrehzahl von 540 U/min. Dadurch liegt das Gebläsegetriebe im gleichen Übersetzungsbereich wie die Kreiselpumpenantriebe von Feldspritzen – jedoch bei deutlich höherer Dauerleistung (30 bis 80 PS für ein Gebläse gegenüber 15 bis 40 PS für die meisten Spritzpumpen) und für längere, ununterbrochene Betriebszeiten (8 bis 14 Stunden pro Tag während der 2 bis 6 Wochen dauernden Silageernte).

Das Gebläse fördert feuchtes, saures Erntegut, das deutlich aggressiver ist als Luft oder sauberes Wasser. Gehäckseltes Futter mit einem Trockenmassegehalt von 30 bis 40 Prozent (60 bis 70 Prozent Feuchtigkeit) setzt Pflanzensaft frei, der leicht sauer ist (pH-Wert 5,5 bis 6,5 bei frischem Futter, sinkend auf 3,5 bis 4,5 mit Beginn der Gärung) und organische Säuren (Milch-, Essig- und Buttersäure) enthält. Diese korrodieren herkömmliche Stahloberflächen und beschädigen Standard-NBR-Wellendichtungen. Feuchte Futterpartikel treffen zudem mit hoher Geschwindigkeit auf die Lüfterflügel und das Gehäuse, was zu abrasivem Verschleiß führt, der mit zunehmender Fördergeschwindigkeit steigt. Getriebe für Silagegeräte muss gegen den sauren Nebel abgedichtet sein, der die Luft um den Gebläseeinlass herum sättigt - FKM-Wellendichtungen und epoxidpulverbeschichtete Gehäuse sind die Mindestanforderung für diese chemisch aggressive Umgebung.

Abstreifer- und Glättungseinheiten: Präzises Silage-Glättungsmanagement

Ein Silageentferner (auch Flächenschneider oder Blockschneider genannt) entfernt Silage von der freiliegenden Oberfläche eines Bunker- oder Silolagers, indem er eine dünne, gleichmäßige Schicht über die gesamte Breite abträgt. Der Schneidmechanismus besteht typischerweise aus einer rotierenden Trommel (400 bis 600 mm Durchmesser) mit gehärteten Stahlmessern oder einem Ketten-Schlegel-System, das mit 400 bis 800 U/min arbeitet. Die Trommel fährt auf einem hydraulisch oder mechanisch angetriebenen Verfahrrahmen über die Oberfläche und trägt pro Durchgang 50 bis 150 mm ab. Das Getriebe, das die Schneidtrommel antreibt, benötigt ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1:1 bei einer Zapfwelle mit 540 U/min (was einer Trommeldrehzahl von 400 bis 540 U/min entspricht) oder eine moderate Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses um 1:1,5 für schnellere Ketten-Schlegel-Systeme mit 800 U/min.

Die Qualität der Schnittfläche beeinflusst die Silagestabilität direkt. Eine glatte, sauber und gleichmäßig geschabte Oberfläche minimiert die Angriffsfläche für Sauerstoff, wodurch der aerobe Verderb auf eine dünne Schicht (10 bis 20 mm) an der Oberfläche begrenzt wird, die bei jeder Fütterung entfernt wird. Eine raue, eingerissene oder gestörte Oberfläche (wie sie beispielsweise durch einen Radlader, die Alternative zu einem speziellen Silageentferner, entsteht) lässt Sauerstoff 100 bis 300 mm tief in die Silage eindringen und bildet eine tiefe Verderbzone, die 5 bis 15 Prozent der verfügbaren Trockenmasse verliert. Das Zapfwellengetriebe, das die Entfernertrommel antreibt, muss eine gleichmäßige und stabile Drehzahl liefern, um diesen sauberen Schnitt zu gewährleisten. Drehzahlschwankungen führen dazu, dass die Schneidmesser an der Silageoberfläche klappern und das Material eher zerreißen als abtragen. Informationen zur Anbindung der vorgelagerten Futterhäcksel- und -verarbeitungsanlagen an das Silagelagersystem finden Sie in unserem technischen Leitfaden. Getriebe für Feldhäcksler Anwendungen.

Der Winterbetrieb stellt eine besondere Herausforderung für gefrorenes Silagematerial dar. In kalten Klimazonen (Nordeuropa, Kanada, nördliche USA) friert die freiliegende Silageoberfläche bei Nachttemperaturen von minus 10 bis minus 20 Grad Celsius bis zu einer Tiefe von 50 bis 200 mm zu. Das Schneiden von gefrorenem Silagematerial erfordert bei gleicher Trommeldrehzahl das 3- bis 5-fache Drehmoment im Vergleich zum Schneiden von ungefrorenem Material – eine plötzliche Laststeigerung, die das Getriebe ohne Blockieren oder Beschädigung der Zahnräder abfangen muss. Getriebe für Silagegeräte Bei Anwendungen mit Entfettungsanlagen in kalten Klimazonen sollte die Nennleistung auf das maximale Drehmoment bei gefrorenem Material ausgelegt sein (nicht nur auf das kontinuierliche Drehmoment bei nicht gefrorenem Material), und die Rutschkupplung am Nebenantrieb sollte so kalibriert sein, dass sie beim 2,0- bis 2,5-Fachen des Nenndrehmoments auslöst, anstatt beim 1,5-Fachen, wie es typischerweise bei Anwendungen in gemäßigten Klimazonen der Fall ist.

TMR-Mischergetriebe: Extreme Drehzahlreduzierung für Schneckenantrieb

TMR-Mischer (Total Mixed Ration) vermischen Silage mit Kraftfutter, Mineralien und anderen Futterbestandteilen zu einer homogenen Ration, die an die Futtertröge für Rinder abgegeben wird. Die Mischschnecken (vertikale Wendelschnecken in Vertikalmischern, horizontale Paddel- oder Schneckenbaugruppen in Horizontalmischern) rotieren mit 15 bis 40 U/min – eine der niedrigsten Drehzahlen aller zapfwellengetriebenen Landwirtschaftsgetriebe. Bei einer Zapfwellendrehzahl von 540 U/min ist hierfür ein Untersetzungsverhältnis von 1:13,5 bis 1:36 erforderlich – ein extremes Verhältnis, das mit herkömmlichen ein- oder zweistufigen Kegelrad- und Schrägverzahnungsgetrieben nicht erreicht werden kann und stattdessen mehrstufige Planetengetriebe, Schneckengetriebe oder eine Kombination aus Kegelradantrieb und Planetenantrieb erfordert.

Das Drehmoment am Schneckenausgang ist entsprechend extrem. Eine 60 PS starke Zapfwellenantriebsleistung bei 540 U/min erzeugt ein Eingangsdrehmoment von 795 Nm. Bei einem Untersetzungsverhältnis von 1:27 (entsprechend 20 U/min Ausgangsdrehzahl) beträgt das Ausgangsdrehmoment 795 × 27 × 0,92 (unter Berücksichtigung eines Getriebewirkungsgrades von 92 %) = ca. 19.700 Nm – fast 20.000 Nm Dauerdrehmoment an der Schneckenwelle. Dieses Drehmoment erfordert Ausgangswellendurchmesser von 100 bis 150 mm, Planetenradmodule von 6 bis 10 mm und Gehäusekonstruktionen, die die volle Drehmomentbelastung ohne Verformung der Lagerausrichtung aufnehmen können. TMR-Mischergetriebe sind die schwersten und stellen die höchsten strukturellen Anforderungen. Landwirtschaftliches Getriebe Anwendung in der Tierhaltung – ein einzelnes Getriebe für einen Vertikalförderer kann 150 bis 350 kg wiegen.

Die Getriebe von TMR-Mischern sind ganzjährig im Dauerbetrieb – 365 Tage im Jahr, 1 bis 3 Stunden täglich – und erreichen jährlich 400 bis über 1.000 Betriebsstunden. Diese kontinuierliche tägliche Belastung unter extremen Drehmomenten führt dazu, dass die Lagerermüdung die Lebensdauer begrenzt. Die Planetenlager (die das gesamte Ausgangsdrehmoment auf 3 bis 5 Planetenräder verteilen) sind der höchsten kumulativen Ermüdungsbelastung aller Lager im Getriebe ausgesetzt. Vorgespannte Kegelrollenlager mit einer L10-Lebensdauer von über 15.000 Stunden (15 bis 20 Jahre täglicher Nutzung) sind Standard für hochwertige TMR-Mischergetriebe. Die tatsächliche Lebensdauer hängt maßgeblich von der Einhaltung der Ölwechselintervalle und der konsequenten Vermeidung von Stoßbelastungen durch den Bediener ab, beispielsweise durch das Entladen großer Futtermengen auf eine stationäre Förderschnecke.

Ballenwicklerantrieb und Silageverladeausrüstung

Ballensilage – runde oder eckige Ballen, umwickelt mit Stretchfolie – ist eine immer häufiger anzutreffende Alternative zur Lagerung in Bunkern oder Türmen, insbesondere auf kleineren Viehbetrieben und für spezielle, hochwertige Futterpflanzen (Luzerne, Ganzpflanzengetreide, Quetschgetreide). Die Ballenwickelmaschine verwendet einen zapfwellengetriebenen Wickelarm, der sich mit 20 bis 40 U/min um den Ballen dreht und 4 bis 6 Lagen Kunststofffolie unter kontrollierter Spannung aufbringt. Das Getriebe, das den Wickelarm antreibt, benötigt eine erhebliche Untersetzung (1:13,5 bis 1:27 bei einer Zapfwellendrehzahl von 540 U/min) – wodurch es sich in einem ähnlichen Übersetzungsbereich wie die Getriebe von Futtermischwagen befindet, jedoch mit einer deutlich geringeren Leistung (5 bis 15 PS im Vergleich zu 40 bis 120 PS bei einem Mischer). Zapfwellengetriebe Für eine Ballenwickelmaschine kann daher ein einfacheres Schneckengetriebe verwendet werden (anstatt der mehrstufigen Planetengetriebekonstruktion, die für einen Hochleistungsmischer benötigt wird), wodurch das erforderliche Übersetzungsverhältnis in einer einzigen kompakten Stufe mit eingebauter Selbsthemmung erreicht wird, die den Wickelarm stationär hält, wenn die Zapfwelle ausgekuppelt wird.

Die Geschwindigkeit des Wickelarms muss während des gesamten Wickelvorgangs konstant bleiben, um eine gleichmäßige Folienüberlappung zu gewährleisten. Eine variable Geschwindigkeit führt zu ungleichmäßigen Folienschichten – dick auf der einen und dünn auf der anderen Seite –, wodurch Schwachstellen entstehen, an denen Sauerstoff während der Lagerung die Folienbarriere durchdringt und so lokale Fäulnis auslöst, die sich im gesamten Ballen ausbreitet. Ein Schneckengetriebe mit präzisionsgeschliffener Schnecke und Bronzerad bietet die für ein gleichmäßiges Wickeln notwendige Drehzahlstabilität: Das hohe Untersetzungsverhältnis und die Gleitkontaktgeometrie der Schneckenräder dämpfen Drehzahlschwankungen des Zapfwellenantriebs und sorgen so für eine gleichmäßigere Ausgangsdrehzahl als ein Stirn- oder Schrägverzahnungsgetriebe mit vergleichbarer Übersetzung.

Silageverladeanlagen (Greifgabeln, Blockschneider an Teleskopladern und Förderbandlader) können auch mit Zapfwellen-getriebenen Hydraulikaggregaten ausgestattet sein, die den für den Verlademechanismus benötigten Hydraulikfluss und -druck bereitstellen. Diese Aggregate verwenden eine getriebegetriebene Zahnradpumpe, die mit 1.500 bis 2.500 U/min (Übersetzungsverhältnis 1:2,8 bis 1:4,6 gegenüber 540 U/min Zapfwellendrehzahl) und einer Leistung von 15 bis 30 PS arbeitet. Das Getriebe eines Silageverladeaggregats arbeitet in der gleichen korrosiven, sauren und feuchten Umgebung wie die Getriebe von Entschreddern und TMR-Mischern und benötigt daher die gleiche FKM-Dichtung und säurebeständige Beschichtung. Der intermittierende Betrieb der Verladeanlagen (1 bis 2 Stunden pro Tag mit häufigen Start-Stopp-Zyklen) führt zu thermischen Belastungen, die die Kondensation im Getriebegehäuse beschleunigen. Abgedichtete Rückschlagventile und regelmäßige Ölstandskontrollen sind daher unerlässlich, um Feuchtigkeitsansammlungen und damit verbundene Korrosion während der langen Stillstandszeiten zwischen den Verladevorgängen zu verhindern.

Säurebeständige Konstruktion für fermentierte Silagekontakte

Gut fermentierte Silage hat einen pH-Wert von 3,5 bis 4,5 – ist also saurer als Orangensaft und vergleichbar mit Essig. Die für diesen Säuregehalt verantwortlichen organischen Säuren (Milchsäure mit 60 bis 80 g/kg Trockenmasse, Essigsäure mit 10 bis 30 g/kg sowie geringere Mengen an Buttersäure und Propionsäure) korrodieren Standard-Kohlenstoffstahl, zersetzen NBR-Gummidichtungen und greifen verzinkte Standardbefestigungselemente an. Alle Getriebekomponenten, die direkt mit Silage oder Silagesaft in Berührung kommen (z. B. Gebläsegehäuse, Antriebsgehäuse der Entschlammtrommel), müssen dieser chemischen Belastung über 5 bis 15 Jahre bei saisonaler oder täglicher Einwirkung standhalten.

Die Gehäusebeschichtung von Getrieben für den Silagekontakt sollte eine zweikomponentige Epoxid- oder Polyester-Pulverbeschichtung mit einer Dicke von über 100 Mikrometern vorsehen – dicker und chemikalienbeständiger als die 60 bis 80 Mikrometer dicke Beschichtung, die bei Standard-Landwirtschaftsgetrieben verwendet wird. Äußere Befestigungselemente (Schrauben, Ablassschrauben, Inspektionsdeckel) sollten aus Edelstahl (Güteklasse A2 oder A4) und nicht aus verzinktem Baustahl gefertigt sein. Wellendichtungen sollten aus FKM (Fluorelastomer) und nicht aus NBR bestehen – FKM ist beständig gegen organische Säuren in den in Silagesaft vorkommenden Konzentrationen, während NBR bei kontinuierlicher Säureeinwirkung innerhalb von 6 bis 12 Monaten weich wird und aufquillt. Zapfwelle Bei Antriebswellen für Silageaufbereitungsanlagen sollten für Joch und Kreuzzapfen ebenfalls Komponenten aus Edelstahl oder Zink-Nickel verwendet werden, da die tägliche Säureeinwirkung die Korrosion der standardmäßigen Zinkbeschichtung auf den schwer zu inspizierenden und zu wartenden Antriebswellenoberflächen beschleunigt.

Wartung über drei Gerätebetriebszyklen hinweg

Die drei Hauptgetriebetypen für die Silageaufbereitung unterscheiden sich grundlegend in ihren Betriebs- und Wartungsintervallen sowie ihren Serviceanforderungen. Das Gebläsegetriebe ist während der Silageernte 2 bis 6 Wochen lang intensiv im Einsatz (200 bis 500 Stunden) und steht anschließend 10 bis 11 Monate still. Vor der Saison ist ein Ölwechsel erforderlich, nach der Saison eine Reinigung und ein Korrosionsschutz. Das Entkorkungsgetriebe läuft während der 6 bis 9 Monate dauernden Fütterungssaison täglich (200 bis 600 Stunden). Ein Ölwechsel erfolgt zur Saisonmitte und zur Vorbereitung der Einlagerung nach der Saison. Das Getriebe des TMR-Mischers ist ganzjährig täglich im Einsatz (400 bis über 1.000 Stunden jährlich). Ein Ölwechsel ist alle 500 Stunden oder jährlich erforderlich, je nachdem, was zuerst eintritt. Zudem muss das Getriebe kontinuierlich auf Lagergeräusche überwacht werden, die auf beginnende Ermüdung der Planetenlager hinweisen.

Für alle drei Anwendungen wird synthetisches EP-Getriebeöl auf PAO-Basis (ISO VG 220 für Gebläse und Silierreiniger, ISO VG 320 für TMR-Mischer) empfohlen. Das Gebläse profitiert von der thermischen Stabilität des synthetischen Öls im Hochgeschwindigkeitsbetrieb im Sommer. Der Silierreiniger profitiert von der guten Fließfähigkeit des synthetischen Öls bei niedrigen Temperaturen, insbesondere beim Kaltstart im Winter bei -10 bis -20 °C. Der TMR-Mischer profitiert von der überlegenen Schmierfilmstärke des synthetischen Öls bei den extremen Kontaktdrücken, die durch den langsam laufenden, drehmomentstarken Planetengetriebeeingriff entstehen. In allen drei Fällen tragen die besseren Wasserabscheidungseigenschaften des synthetischen Öls dazu bei, die in der Silageverarbeitung unvermeidliche Feuchtigkeitsbelastung zu minimieren.

Häufig gestellte Fragen

Herausgeber: Cxm