Κιβώτιο ταχυτήτων βυτιοφόρου κοπριάς: Μηχανισμός εφαρμογής υγρής κοπριάς

Κίνηση αντλίας κενού: Φόρτωση της δεξαμενής μέσω ισχύος PTO

Η αντλία κενού είναι το κύριο εξάρτημα που κινείται από δυναμοδότη (PTO) στα περισσότερα βυτιοφόρα μεταφοράς πολτού. Δημιουργεί αρνητική πίεση μέσα στη σφραγισμένη δεξαμενή (συνήθως μετρητής -0,5 έως -0,8 bar), η οποία αντλεί πολτό από το φρεάτιο αποθήκευσης ή τη δεξαμενή μέσω του σωλήνα εισαγωγής και στη δεξαμενή. Η ίδια αντλία αντιστρέφει τη λειτουργία κατά την εκκένωση, δημιουργώντας θετική πίεση (+0,3 έως +0,5 bar) που ωθεί το πολτό προς τα έξω μέσω του μηχανισμού διασποράς. Αυτός ο κύκλος διπλής λειτουργίας φόρτωσης και εκφόρτωσης - κενό για πλήρωση, πίεση για άδειασμα - καθορίζει το προφίλ λειτουργίας του κιβωτίου ταχυτήτων: μέτρια ισχύς σε σχετικά σταθερό φορτίο κατά τη φάση πλήρωσης 3 έως 8 λεπτών, ακολουθούμενη από μέτρια έως υψηλή ισχύ κατά τη φάση διασποράς 5 έως 15 λεπτών, με σύντομα διαστήματα χωρίς φορτίο κατά τη μεταφορά μεταξύ του φρεατίου αποθήκευσης και του χωραφιού.

Δύο τύποι αντλιών κενού κυριαρχούν στην αγορά δεξαμενόπλοιων πολτού. Οι αντλίες με περιστροφικά πτερύγια χρησιμοποιούν συρόμενα πτερύγια σε ένα έκκεντρο περίβλημα ρότορα για να δημιουργήσουν την άντληση — είναι συμπαγείς, σχετικά αθόρυβες και επιτυγχάνουν υψηλά επίπεδα κενού (έως -0,85 bar), αλλά τα πτερύγιά τους φθείρονται προοδευτικά και απαιτούν περιοδική αντικατάσταση (κάθε 1.000 έως 2.000 ώρες ανάλογα με την λειαντικότητα του πολτού). Οι αντλίες με περιστροφικούς λοβούς (τύπου Roots) χρησιμοποιούν δύο αλληλοσυνδεόμενους λοβούς για να παγιδεύουν και να εκτοπίζουν τον αέρα — είναι πιο ανθεκτικές, μεγαλύτερης διάρκειας και πιο κατάλληλες για τον χειρισμό των διαβρωτικών αερίων στους ατμούς του πολτού, αλλά είναι φυσικά μεγαλύτερες και παράγουν περισσότερη παλμική ροή αέρα που δημιουργεί ένα χαρακτηριστικό βουητό χαμηλής συχνότητας κατά τη λειτουργία. Κιβώτιο ταχυτήτων PTO Η αναλογία πρέπει να ταιριάζει με τον συγκεκριμένο τύπο αντλίας: οι αντλίες με περιστροφικά πτερύγια απαιτούν συνήθως 800 έως 1.200 σ.α.λ. (αύξηση ταχύτητας 1:1,5 έως 1:2,2 από 540 σ.α.λ. PTO), ενώ οι αντλίες με λοβό απαιτούν 1.200 έως 1.800 σ.α.λ. (αύξηση ταχύτητας 1:2,2 έως 1:3,3).

Η απαιτούμενη ισχύς μόνο για την αντλία κενού κυμαίνεται από 15 HP για μικρά βυτιοφόρα (5.000 έως 8.000 λίτρα) έως 40 HP για μεγάλα βυτιοφόρα (20.000 έως 30.000 λίτρα). Ωστόσο, το κιβώτιο ταχυτήτων πρέπει να έχει ονομαστική ισχύ για τη συνολική ισχύ του συστήματος — αντλία κενού συν αντλία εκκένωσης (εάν είναι ξεχωριστή) συν μηχανισμός διασποράς — επειδή όλες οι λειτουργίες αντλούν από την ίδια είσοδο PTO ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια ορισμένων φάσεων λειτουργίας. Ένα βυτιοφόρο 20.000 λίτρων με αντλία κενού, τεμαχιστή και διασκορπιστή με δίσκο μπορεί να απαιτεί συνολικά 60 έως 100 HP κατά τη φάση εκκένωσης και διασποράς, παρόλο που η φάση πλήρωσης απαιτεί μόνο 25 έως 35 HP μόνο για την αντλία κενού.

Μηχανισμός Διασποράς: Από Πλάκες Εκτόξευσης έως Εγχυτήρες Ακριβείας

Ο μηχανισμός διασποράς καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο κατανέμεται η υδαρής κοπριά στο έδαφος ή μέσα σε αυτήν και κάθε τύπος μηχανισμού δημιουργεί μια ξεχωριστή απαίτηση για το κιβώτιο ταχυτήτων. Η κατανόηση αυτών των απαιτήσεων είναι απαραίτητη για τον καθορισμό του σωστού κιβώτιο ταχυτήτων βυτιοφόρου πολτού διαμόρφωση — μια αναντιστοιχία μεταξύ της εξόδου του κιβωτίου ταχυτήτων και του μηχανισμού διασποράς έχει ως αποτέλεσμα άνιση ταχύτητα εφαρμογής, υπερβολική κατανάλωση ενέργειας ή πρόωρη αστοχία εξαρτημάτων.

Οι διασκορπιστές με πλάκες εκτόξευσης είναι η απλούστερη μέθοδος διανομής — η υδαρής κοπριά εξέρχεται από τη δεξαμενή υπό την επίδραση της βαρύτητας ή χαμηλής πίεσης και χτυπά μια πλάκα εκτροπής που την διαχέει σε μια λωρίδα 10 έως 14 μέτρων. Δεν απαιτείται ειδικό κιβώτιο ταχυτήτων διασποράς, επειδή η πλάκα εκτόξευσης είναι ένα παθητικό στοιχείο. Ωστόσο, τα συστήματα πλακών εκτόξευσης περιορίζονται ολοένα και περισσότερο από τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς στην Ευρώπη και σε μέρη της Αυστραλασίας, επειδή παράγουν υψηλές εκπομπές αμμωνίας και ανομοιόμορφα πρότυπα εφαρμογής. Για σύγκριση με τα συστήματα διασποράς στερεάς κοπριάς που χρησιμοποιούν διαφορετικές αρχιτεκτονικές κιβωτίων ταχυτήτων, ανατρέξτε στον τεχνικό μας οδηγό. κιβώτιο ταχυτήτων για διανομείς κοπριάς.

Οι διασκορπιστές δίσκων χρησιμοποιούν έναν ή δύο φυγοκεντρικούς δίσκους που περιστρέφονται στις 500 έως 1.000 σ.α.λ. για να εκτοξεύσουν την υδαρή κονία προς τα έξω με ελεγχόμενο μοτίβο. Οι δίσκοι απαιτούν ειδική μετάδοση κίνησης κιβωτίου ταχυτήτων — συνήθως έναν μειωτήρα ταχύτητας ορθής γωνίας (η ταχύτητα του δίσκου είναι χαμηλότερη από την ταχύτητα του δυναμοδότη) ή μια άμεση μετάδοση κίνησης από μια δευτερεύουσα έξοδο κιβωτίου ταχυτήτων. Η ταχύτητα του δίσκου καθορίζει το πλάτος και την ομοιομορφία διασποράς: πολύ αργή ταχύτητα παράγει μια στενή, συμπυκνωμένη λωρίδα. πολύ γρήγορη ταχύτητα εκτοξεύει την υδαρή κονία πέρα ​​από τη ζώνη-στόχο και αυξάνει τη μετατόπιση. Οι μετατροπείς κίνησης δίσκων μεταβλητής ταχύτητας (που επιτυγχάνονται μέσω υδραυλικού κινητήρα ή μηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας) επιτρέπουν στον χειριστή να προσαρμόσει το μοτίβο διασποράς στο πλάτος εφαρμογής και τις συνθήκες του πεδίου.

Οι εφαρμοστές με ρυμουλκούμενα πέδιλα και οι ρηχοί εγχυτήρες τοποθετούν τον πολτό απευθείας πάνω ή μέσα στην επιφάνεια του εδάφους μέσω μεμονωμένων σωλήνων και εξόδων που είναι τοποθετημένες σε υνιά, εξαλείφοντας ουσιαστικά τις εκπομπές αμμωνίας και παράγοντας το πιο ακριβές μοτίβο εφαρμογής από οποιαδήποτε άλλη μέθοδο διανομής πολτού. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν μια φυγοκεντρική αντλία υπό πίεση (1.500 έως 2.500 σ.α.λ., που κινείται από μια δευτερεύουσα έξοδο κιβωτίου ταχυτήτων PTO ή έναν ειδικό αυξητή ταχύτητας) για να ωθήσουν τον πολτό μέσω των συλλεκτών διανομής και των μεμονωμένων σωλήνων. Το κιβώτιο ταχυτήτων της αντλίας πρέπει να παρέχει συνεπή, χωρίς παλμούς απόδοση για να διασφαλίζεται ομοιόμορφη ροή μέσω όλων των εξόδων σωλήνων — οποιαδήποτε διακύμανση ταχύτητας προκαλεί ανομοιόμορφη κατανομή μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών σωλήνων, παράγοντας ορατές ραβδώσεις στην επόμενη καλλιέργεια που υποδηλώνουν ανισορροπία θρεπτικών συστατικών.

Σχεδιασμός κιβωτίου ταχυτήτων ανθεκτικός στη διάβρωση για περιβάλλοντα πολτού

Το χημικό περιβάλλον που περιβάλλει ένα κιβώτιο ταχυτήτων βυτιοφόρου πολτού είναι μοναδικά επιθετικό στη γεωργία. Ο φρέσκος πολτός παράγει αμμωνία (NH₃) και υδρόθειο (H₂S) αέρια που είναι διαβρωτικά για τα σιδηρούχα μέταλλα, αποικοδομούνται σε τυπικές ελαστικές τσιμούχες NBR και τοξικά για τα πρόσθετα λαδιού κιβωτίου ταχυτήτων. Το περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων, οι τσιμούχες άξονα, ο αναπνευστήρας και τα στοιχεία στερέωσης εκτίθενται σε αυτά τα αέρια κατά τη φόρτωση, τη μεταφορά και τη διασπορά — ένας συνολικός χρόνος έκθεσης 6 έως 12 ωρών ανά ημέρα λειτουργίας κατά την περίοδο εφαρμογής.

Οι τυπικές στεγανοποιήσεις άξονα NBR (νιτρίλιο) — το προεπιλεγμένο υλικό σε γεωργικά κιβώτια ταχυτήτων γενικής χρήσης — διογκώνονται και μαλακώνουν σε επαφή με ατμούς πλούσιους σε αμμωνία, χάνοντας την αποτελεσματικότητά τους στη σφράγιση εντός μίας έως δύο σεζόν λειτουργίας του βυτιοφόρου πολτού. Η προδιαγραφή αντικατάστασης για τα κιβώτια ταχυτήτων βυτιοφόρου πολτού είναι οι στεγανοποιήσεις άξονα FKM (φθοροελαστομερές, κοινώς γνωστό με την εμπορική ονομασία Viton). Το FKM αντέχει στην αμμωνία, το υδρόθειο και τα οργανικά οξέα που υπάρχουν στο πολτό σε συγκεντρώσεις που καταστρέφουν το NBR μέσα σε λίγους μήνες. Το κόστος για τις στεγανοποιήσεις FKM έναντι του NBR είναι περίπου 3 έως 5 φορές ανά στεγανοποίηση — μια μέτρια επένδυση δεδομένου ότι μια μόνο αστοχία στεγανοποίησης επιτρέπει την είσοδο διαβρωτικών ατμών πολτού στο λάδι του κιβωτίου ταχυτήτων, μολύνοντας το λιπαντικό και ξεκινώντας επιταχυνόμενη διάβρωση των αυλακώσεων των ρουλεμάν και των επιφανειών των δοντιών των γραναζιών, η οποία τελικά απαιτεί πλήρη ανακατασκευή του κιβωτίου ταχυτήτων.

Η προστασία του περιβλήματος απαιτεί επίστρωση εποξειδικής ή πολυεστερικής σκόνης ως ελάχιστη προδιαγραφή — η τυπική ακρυλική βαφή δεν επαρκεί για την υπηρεσία βυτίων πολτού επειδή η αμμωνία στους ατμούς του πολτού προσβάλλει το συνδετικό υλικό του χρώματος, προκαλώντας φουσκάλες και αποκόλληση εντός 1 έως 2 σεζόν. Τα εξωτερικά στοιχεία στερέωσης (βίδες περιβλήματος, τάπες αποστράγγισης, καλύμματα επιθεώρησης) πρέπει να είναι από ανοξείδωτο χάλυβα ή επιψευδαργυρωμένο με νικέλιο αντί για τυπικό επιψευδαργυρωμένο μαλακό χάλυβα, ο οποίος διαβρώνεται γρήγορα στην πλούσια σε αμμωνία ατμόσφαιρα και κολλάει στα σπειρώματα του περιβλήματος — καθιστώντας δύσκολη ή αδύνατη την πρόσβαση για συνήθη συντήρηση χωρίς την καταστροφική αφαίρεση των μπουλονιών. Ένας ποιοτικός κατασκευαστής όπως Κιβώτιο ταχυτήτων PTO Ever-Power προσφέρει πακέτα κιβωτίων ταχυτήτων προδιαγραφών πολτού που περιλαμβάνουν στεγανοποιήσεις FKM, περίβλημα με ηλεκτροστατική βαφή πούδρας, στεγανοποιημένο εξαεριστήρα και εξωτερικούς συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα ως εργοστασιακά διαμορφωμένη επιλογή, αντί να απαιτεί από τον χειριστή να εγκαταστήσει αυτές τις αναβαθμίσεις μεμονωμένα.

Πολυλειτουργική μονάδα κίνησης: Μία είσοδος PTO, πολλαπλές έξοδοι

Τα σύγχρονα βυτιοφόρα μεταφοράς πολτού με συστήματα διανομής υπό πίεση απαιτούν από τον PTO να κινεί πολλαπλές λειτουργίες ταυτόχρονα: την αντλία κενού/πίεσης για την συμπίεση της δεξαμενής, την αντλία κοπής ή τεμαχισμού για την επεξεργασία ινωδών υλικών και την φυγοκεντρική αντλία εκκένωσης ή τον διανομέα δίσκων για τη διανομή. Ένα κιβώτιο ταχυτήτων μίας εξόδου δεν μπορεί να εξυπηρετήσει και τις τρεις λειτουργίες στις διαφορετικές απαιτούμενες ταχύτητές τους, επομένως τα βυτιοφόρα πολλαπλών λειτουργιών χρησιμοποιούν μία από τις δύο στρατηγικές διανομής κίνησης.

Η πρώτη στρατηγική χρησιμοποιεί πολλαπλές εξόδους Κιβώτιο ταχυτήτων PTO με δύο ή τρεις άξονες εξόδου, ο καθένας με διαφορετική ταχύτητα και προσανατολισμό. Η κύρια έξοδος κινεί την αντλία κενού, μια δευτερεύουσα έξοδος κινεί τον κοπτήρα μέσω αλυσίδας ή ιμάντα κίνησης και μια τρίτη έξοδος (εάν υπάρχει) κινεί την αντλία εκκένωσης ή τον δίσκο διασποράς. Αυτή η προσέγγιση είναι μηχανικά συμπαγής και αποτελεσματική, αλλά απαιτεί ένα ειδικά σχεδιασμένο κιβώτιο ταχυτήτων με αντίστοιχες ταχύτητες εξόδου — η αλλαγή οποιασδήποτε λειτουργίας (αντικατάσταση της αντλίας με ένα διαφορετικό μοντέλο που λειτουργεί με διαφορετική ταχύτητα) μπορεί να απαιτεί νέο κιβώτιο ταχυτήτων ή αλλαγή εσωτερικής σχέσης μετάδοσης.

Η δεύτερη στρατηγική χρησιμοποιεί ένα κύριο κιβώτιο ταχυτήτων μίας εξόδου σε συνδυασμό με δευτερεύοντα βοηθητικά κιβώτια ταχυτήτων ή υδραυλικούς κινητήρες για τις πρόσθετες λειτουργίες. Το κύριο κιβώτιο ταχυτήτων κινεί απευθείας την αντλία κενού και ένας ιμάντας ή αλυσίδας από τον άξονα εξόδου του κιβωτίου ταχυτήτων κινεί ένα δευτερεύον κιβώτιο ταχυτήτων αυξητή ταχύτητας για την αντλία εκκένωσης. Ο κοπτήρας μπορεί να κινείται από έναν υδραυλικό κινητήρα που τροφοδοτείται από το υδραυλικό σύστημα του τρακτέρ (ανεξάρτητα από το δυναμοδότη) ή από μια τρίτη μηχανική κίνηση από την έξοδο του κύριου κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτή η αρθρωτή προσέγγιση επιτρέπει την αναβάθμιση ή την αντικατάσταση μεμονωμένων λειτουργιών χωρίς τροποποίηση του κύριου κιβωτίου ταχυτήτων, αλλά προσθέτει μηχανική πολυπλοκότητα, πρόσθετα σημεία συντήρησης και σωρευτικές απώλειες απόδοσης από τα πολλαπλά στάδια κίνησης.

Προκλήσεις στο σύστημα μετάδοσης κίνησης PTO σε βυτιοφόρα βαρέος τύπου λάσπης

Ένα φορτωμένο βυτιοφόρο κοπριάς 20.000 λίτρων ζυγίζει περίπου 22 έως 24 τόνους — συμπιέζοντας την πίσω ανάρτηση του ελκυστήρα και μεταβάλλοντας το ύψος της ράβδου έλξης κατά 50 έως 100 mm σε σύγκριση με ένα άδειο βυτιοφόρο. Αυτή η αλλαγή ύψους μεταβάλλει το Άξονας PTO Γωνία λειτουργίας του συστήματος μετάδοσης κίνησης μεταξύ του άκρου του δυναμοδότη του τρακτέρ και του άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων του βυτιοφόρου. Εάν το σύστημα μετάδοσης κίνησης έχει ρυθμιστεί για κατάσταση φορτίου, η γωνία αυξάνεται όταν το βυτιοφόρο είναι άδειο (κατά τη διάρκεια του ταξιδιού επιστροφής στο φρεάτιο αποθήκευσης) και μειώνεται όταν φορτώνεται. Αντίθετα, εάν έχει ρυθμιστεί για κατάσταση κενού, η γωνία επιδεινώνεται υπό φορτίο. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης πρέπει να καθορίζεται για τη χειρότερη δυνατή γωνία σε όλο το εύρος από φορτίο σε φορτίο άδειο — συνήθως 3 έως 7 μοίρες για καλά σχεδιασμένες ράβδους ρυμούλκησης βυτιοφόρου, αλλά ενδεχομένως 8 έως 12 μοίρες για παλαιότερο ή κακώς ρυθμισμένο εξοπλισμό.

Η υπερβολική γωνία μετάδοσης κίνησης δημιουργεί κυκλική διακύμανση ταχύτητας (φαινόμενο σύνδεσης Hooke) που εκδηλώνεται ως παλμική ροπή στην είσοδο του κιβωτίου ταχυτήτων — ένα μοτίβο φόρτωσης που επιταχύνει τη φθορά των ρουλεμάν εισόδου και δημιουργεί διακυμάνσεις πίεσης στην αντλία κενού που μειώνουν την ογκομετρική της απόδοση. Για τα βυτιοφόρα που λειτουργούν σε λοφώδες έδαφος (που απαιτούν κλειστές στροφές με το βυτιοφόρο αρθρωμένο σε απότομες γωνίες ως προς τον ελκυστήρα), μια μετάδοση κίνησης PTO σταθερής ταχύτητας (CV) αντικαθιστά τον τυπικό σχεδιασμό σύνδεσης Hooke για να εξαλείψει τη διακύμανση ταχύτητας σε υψηλές γωνίες λειτουργίας. Η διάταξη ρουλεμάν εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων πρέπει επίσης να προσαρμόζεται στα υψηλότερα αξονικά φορτία ώσης που παράγονται από τις γραμμές μετάδοσης κίνησης CV υπό γωνιακή λειτουργία — μια μηχανική λεπτομέρεια που θα πρέπει να επαληθεύεται με τον κατασκευαστή του κιβωτίου ταχυτήτων κατά τον καθορισμό αναβάθμισης της γραμμής μετάδοσης κίνησης CV σε ένα υπάρχον βυτιοφόρο.

Στρατηγική συντήρησης για κιβώτια ταχυτήτων βυτιοφόρων πολτού

Το διαβρωτικό περιβάλλον της λειτουργίας του βυτιοφόρου μεταφοράς υδαρούς κοπριάς απαιτεί ένα πιο αυστηρό πρόγραμμα συντήρησης από το τυπικό. γεωργικό κιβώτιο ταχυτήτων εφαρμογές. Τα διαστήματα αλλαγής λαδιού θα πρέπει να είναι 200 ​​ώρες ή ετησίως (όποιο από τα δύο συμβεί πρώτο) για το συνθετικό λάδι κιβωτίου ταχυτήτων και 100 ώρες ή κάθε 6 μήνες για το ορυκτέλαιο. Το μικρότερο διάστημα λαμβάνει υπόψη την έκθεση σε αμμωνία και υδρόθειο που αποικοδομούν τα πρόσθετα λαδιού ταχύτερα από τη λειτουργία με καθαρό αέρα — ακόμη και με αποτελεσματική στεγανοποίηση, ίχνη διαβρωτικού αερίου διαπερνούν τα χείλη της στεγανοποίησης με την πάροδο του χρόνου και σταδιακά εξαντλούν τα πρόσθετα αναστολέα διάβρωσης του λαδιού.

Επιθεωρείτε τις στεγανοποιήσεις άξονα σε κάθε αλλαγή λαδιού για σημάδια χημικής υποβάθμισης: η μαλάκυνση, το πρήξιμο ή ο αποχρωματισμός του χείλους στεγανοποίησης υποδηλώνει προσβολή αμμωνίας στο υλικό NBR και δικαιολογεί άμεση αντικατάσταση με στεγανοποιήσεις FKM. Ελέγξτε τη βαλβίδα εξαέρωσης για τυχόν απόφραξη — οι πιτσιλιές πολτού και η αποξηραμένη κοπριά μπορούν να φράξουν ακόμη και τις σφραγισμένες βαλβίδες εξαέρωσης, εμποδίζοντας το περίβλημα να εξισορροπήσει την εσωτερική πίεση κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου και ενδεχομένως πιέζοντας το λάδι υπό πίεση να περάσει από τις στεγανοποιήσεις άξονα κατά τη λειτουργία.

Μετά την περίοδο αποθήκευσης, το κιβώτιο ταχυτήτων του βυτιοφόρου πολτού αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Πλύνετε καλά το εξωτερικό μέρος για να αφαιρέσετε όλα τα υπολείμματα πολτού (τα οποία συνεχίζουν να παράγουν διαβρωτικά αέρια καθώς αποσυντίθενται κατά την αποθήκευση), στραγγίστε και αντικαταστήστε το λάδι (αφαιρώντας τυχόν συμπύκνωση και διαβρωτικό αέριο που διαλύθηκε στο λάδι κατά τη διάρκεια της περιόδου αποθήκευσης) και εφαρμόστε μια προστατευτική μεμβράνη λαδιού σε όλες τις εκτεθειμένες κατεργασμένες επιφάνειες. Αποθηκεύστε το βυτιοφόρο υπό κάλυψη, εάν είναι δυνατόν — η αποθήκευση σε εξωτερικούς χώρους εκθέτει το κιβώτιο ταχυτήτων σε βροχόπτωση που μεταφέρει υπολειμματικά άλατα αμμωνίας από την επιφάνεια του βυτιοφόρου σε κάθε σχισμή και επιφάνεια σύνδεσης στο περίβλημα.

Συχνές ερωτήσεις

Επιμέλεια: Cxm