Secuencia de cosecha de remolacha: Cuatro funciones, una caja de engranajes de toma de fuerza
Una pasada completa de cosecha de remolacha azucarera ejecuta cuatro operaciones secuenciales en un solo desplazamiento hacia adelante de la máquina. Primero, el despuntador retira la corona frondosa de cada remolacha en pie a una altura precisa de 5 a 10 mm por encima del hombro de la raíz; si está demasiado alto, deja tejido de la corona con azúcar en el campo (reduciendo el rendimiento de azúcar recuperable entre un 0,5 y un 1,5 por ciento por milímetro de exceso de corona), mientras que si está demasiado bajo, corta el cuerpo de la raíz y expone el tejido interno a infecciones bacterianas que causan pudrición durante el período de almacenamiento de 4 a 12 semanas antes del procesamiento en fábrica. Segundo, el mecanismo de elevación extrae la raíz despuntada del suelo mediante ruedas elevadoras contrarrotatorias, rejas vibratorias o una combinación de ambas. Tercero, el sistema de limpieza (ruedas de turbina, cribas de rodillos o separadores de rueda estrellada) elimina la tierra adherida a la superficie de la remolacha. Cuarto, el elevador transporta las remolachas limpias a la tolva de la cosechadora o directamente a un vehículo de transporte remolcado. Cada función requiere una velocidad de salida y un par diferentes del caja de engranajes de la toma de fuerza, lo que convierte a la cosechadora de remolacha azucarera en una de las aplicaciones de cajas de engranajes de salida múltiple más complejas en la maquinaria agrícola.
El mecanismo de desbroce utiliza mayales giratorios (dedos de goma o poliuretano que despojan la corona por impacto) que operan a 800 a 1500 RPM, o discos giratorios (discos de corte de acero que cortan la corona limpiamente) que operan a 400 a 600 RPM. Desde una TDF de 540 RPM, los desbrozadores de mayales requieren un aumento de velocidad de 1:1,5 a 1:2,8, mientras que los desbrozadores de discos operan a una relación aproximada de 1:1. Las ruedas elevadoras giran a 200 a 400 RPM (una reducción de velocidad con respecto a la entrada de la TDF) y requieren el par sostenido más alto de cualquier función de la cosechadora porque cada par de ruedas debe sujetar y extraer varias raíces de remolacha simultáneamente de un suelo que se resiste a la extracción con fuerzas de fricción y adhesión proporcionales a la humedad del suelo y al contenido de arcilla. La turbina de limpieza opera a 150 a 300 RPM con un par moderado, y el elevador a 50 a 150 RPM con el par más bajo de las cuatro funciones.
Arquitectura de caja de engranajes de salida múltiple para cosechadoras de remolacha
El caja de engranajes de la cosechadora de remolacha azucarera Debe proporcionar salidas simultáneas a cuatro velocidades diferentes desde una sola entrada de toma de fuerza (PTO), un desafío de diseño que supera las configuraciones de salida única o doble utilizadas en la mayoría de las demás cajas de engranajes agrícolas. La arquitectura más común utiliza una etapa de entrada cónica central (que convierte la rotación horizontal de la PTO en accionamiento interno vertical) que alimenta un conjunto de engranajes con múltiples puntos de salida, cada uno ajustado para producir la velocidad de salida requerida para su función respectiva. La salida del desbrozador suele ser la de mayor velocidad (lo que requiere un aumento de velocidad), la salida del elevador es moderada (lo que requiere una reducción moderada), la del limpiador es menor y la del elevador es la más lenta (lo que requiere la mayor reducción).
Cada eje de salida debe cargarse de forma independiente sin afectar la velocidad ni el par de las demás salidas. Esta independencia requiere que el tren de engranajes esté diseñado con la rigidez suficiente para que la deflexión causada por una carga pesada en una salida (como un pico de par en el elevador al encontrar suelo compactado) no desplace la alineación de engranajes de los pares adyacentes. En la práctica, esto significa engranajes con mayor ancho de cara, diámetros de eje más rígidos y soportes de cojinetes muy próximos entre sí, todo lo cual aumenta la caja de engranajes de la toma de fuerza Tamaño y peso de la carcasa en comparación con una unidad de salida única de potencia total equivalente.
La distribución de potencia entre las cuatro funciones varía según las condiciones del suelo y la velocidad de avance, pero sigue un patrón general: mecanismo de elevación del 40 al 50 por ciento (la carga dominante), limpieza del 20 al 30 por ciento, desbrozadora del 15 al 20 por ciento y elevador del 5 al 10 por ciento. Una cosechadora de remolacha de dos hileras accionada por la toma de fuerza (TDF) que opera en suelo arcilloso medio a una velocidad de avance típica (de 4 a 6 km/h) requiere de 50 a 80 CV totales de TDF, mientras que una unidad de tres hileras en suelo pesado puede requerir de 80 a 120 CV. La caja de engranajes debe estar clasificada para la suma de todas las cargas máximas simultáneas, no solo la carga continua promedio, porque las ruedas de elevación encuentran zonas de suelo compactado, piedras y masas de raíces enmarañadas que generan picos de par instantáneos de 2 a 3 veces el par de funcionamiento promedio.
Remolacha vs. Papa: Geometría de la raíz y diferencias en la carga de la caja de cambios
Las cosechadoras de remolacha azucarera y de patatas comparten el desafío fundamental de extraer un cultivo de raíz del suelo y limpiarlo para su almacenamiento, y muchos de los principios de diseño de la caja de engranajes son comunes a ambas aplicaciones. Sin embargo, las diferencias críticas en la geometría de la raíz, la interacción con el suelo y el momento de la cosecha crean requisitos de ingeniería distintos que hacen que la caja de engranajes de una cosechadora de remolacha sea sustancialmente diferente de una cosechadora de patatas. Caja de cambios de la cosechadora de patatas en varias dimensiones importantes.
La remolacha azucarera tiene forma cónica, con una longitud típica de 200 a 400 mm y un diámetro de 80 a 150 mm en la base, estrechándose hacia una punta de raíz angosta. Esta forma cónica implica que la fuerza de extracción aumenta progresivamente a medida que la raíz se extrae del suelo: la parte más ancha de la raíz encuentra la mayor resistencia del suelo al pasar por la zona de extracción, lo que genera un perfil de carga de par creciente en las ruedas elevadoras. La patata, en cambio, es aproximadamente esférica u ovoide (de 50 a 100 mm de diámetro), se asienta a menor profundidad (de 100 a 200 mm frente a los 150 a 350 mm de la remolacha) y presenta un perfil de fuerza de extracción más uniforme, ya que su diámetro más ancho se encuentra al inicio de la carrera de extracción. Como resultado, un mecanismo de elevación de remolacha experimenta un par máximo entre un 40 y un 60 % mayor por raíz que un elevador de patata que opera en un suelo comparable, lo que requiere engranajes más robustos, rodamientos más grandes y una carcasa más resistente en las salidas de la caja de engranajes que impulsan las ruedas elevadoras.
El momento de la temporada de cosecha también difiere significativamente: las patatas se cosechan normalmente a finales de verano o principios de otoño (de agosto a octubre en el hemisferio norte), cuando la humedad del suelo es moderada y las temperaturas del aire son suaves. La cosecha de remolacha azucarera se extiende desde finales de septiembre hasta diciembre, la parte más húmeda y fría del calendario agrícola en la mayoría de las regiones productoras de remolacha. La caja de cambios debe funcionar de forma fiable a temperaturas ambiente de entre -5 y +15 grados Celsius (en comparación con los 10 a 25 grados de la cosecha de patatas), con niveles de humedad del suelo entre un 30 y un 50 por ciento superiores a los de la temporada de patatas. Este entorno operativo de finales de temporada exige una gestión de la viscosidad del aceite para el arranque en frío (aceite sintético para engranajes con buena fluidez a bajas temperaturas) y un sellado mejorado contra el suelo saturado y el agua estancada que caracterizan los campos de remolacha de finales de otoño.
Condiciones de la cosecha de otoño: Sellado y lubricación
El entorno operativo de finales de otoño de la cosecha de remolacha azucarera crea una combinación única de desafíos para caja de engranajes de la cosechadora de remolacha azucarera Sellado y lubricación. El suelo arcilloso húmedo, con un contenido de humedad del 30 al 40 %, genera una suspensión de finas partículas abrasivas mezcladas con agua que recubre todas las superficies expuestas de la cosechadora, incluidas las carcasas de la caja de engranajes, las caras de los sellos del eje y las tapas de ventilación. Esta suspensión abrasiva daña más los sellos del eje que el polvo seco o el agua limpia por sí solos, ya que el agua transporta las partículas abrasivas hasta un contacto íntimo con la superficie del labio del sello, a la vez que proporciona la lubricación que permite que las partículas se deslicen a lo largo de la superficie del sello y desgasten el borde de sellado.
Los sellos de eje de doble labio con una cámara de grasa intermedia son la especificación mínima para las cajas de engranajes de las cosechadoras de remolacha. El labio exterior excluye la mayor parte del lodo de tierra, la barrera de grasa captura las partículas que pasan el labio exterior y el labio interior evita que la grasa contaminada entre en la caja de engranajes. caja de cambios agrícola Aceite. Engrase las cámaras intermedias cada 8 a 10 horas de funcionamiento para mantener una presión de grasa positiva que impida la entrada de agua contaminada del suelo. Los respiraderos con válvula de retención sellada evitan que el lodo sea aspirado hacia la carcasa de la caja de engranajes durante los ciclos de ventilación térmica; una tapa de respiradero abierta estándar en la caja de engranajes de una cosechadora de remolacha aspirará agua contaminada del suelo durante el primer día de funcionamiento.
La selección de lubricantes para el funcionamiento a finales de otoño debe equilibrar la viscosidad en el arranque en frío con la resistencia de la película a altas temperaturas. El aceite sintético para engranajes a base de PAO ISO VG 220 proporciona una resistencia de película adecuada a las temperaturas moderadas de funcionamiento de la cosecha de remolacha en otoño (el aceite de la caja de cambios suele alcanzar entre 50 y 70 grados Celsius, mucho más bajas que los equipos de cosecha de verano), a la vez que mantiene una fluidez aceptable a las bajas temperaturas de arranque matutino de entre -5 y +5 grados Celsius, habituales durante la cosecha de noviembre y diciembre en el norte de Europa. El aceite mineral para engranajes del mismo grado de viscosidad se vuelve excesivamente espeso por debajo de 0 grados Celsius, lo que provoca un par de arranque elevado, falta de lubricación en los cojinetes durante los primeros minutos de funcionamiento y un desgaste acelerado de los sellos debido al aumento de la fricción viscosa en los sellos del eje frío.
Protección contra impactos de piedras y preservación de la calidad del azúcar
Piedras, terrones de tierra endurecida y restos metálicos (alambre de cerca, herramientas perdidas, puntas de arado rotas) ingresan al sistema de limpieza mezclados con el flujo de remolacha. En la turbina de limpieza, el componente de mayor velocidad del sistema de limpieza, estos objetos extraños impactan las palas de la turbina y las ruedas dentadas accionadas por la caja de engranajes a velocidades que generan picos de fuerza instantáneos de 5 a 10 veces la carga de funcionamiento normal. Sin una protección adecuada contra sobrecargas, el impacto de una sola piedra grande puede agrietar el soporte de una pala de la turbina, doblar el eje de una rueda dentada o fracturar la raíz de un diente de engranaje en el accionamiento de salida de limpieza. caja de engranajes de la cosechadora de remolacha azucareraLa protección mediante pernos de seguridad en cada elemento de limpieza es el método estándar: el perno de seguridad se rompe al alcanzar un umbral de par calibrado, desconectando el elemento de limpieza del accionamiento antes de que la fuerza del impacto llegue a la caja de engranajes, y un perno de repuesto restablece el accionamiento en menos de 5 minutos.
La interacción entre el rendimiento de la caja de engranajes y la calidad del azúcar a menudo se pasa por alto. La velocidad de la rueda elevadora afecta directamente el daño a las raíces: si es demasiado rápida, las ruedas magullan o rompen las raíces de la remolacha (exponiendo el tejido interno a la contaminación bacteriana, lo que reduce el contenido de azúcar durante el almacenamiento entre un 0,1 y un 0,3 por ciento semanal), mientras que si es demasiado lenta, se corre el riesgo de una extracción incompleta (dejando la punta de la raíz en el suelo, lo que también reduce el azúcar recuperable). De manera similar, la velocidad de la turbina de limpieza afecta el equilibrio entre la eficiencia de la eliminación de tierra y el daño a la superficie de la raíz: una limpieza agresiva a alta velocidad de la turbina elimina más tierra (reduciendo el peso del transporte y los costos de procesamiento en la fábrica), pero daña la piel de la raíz y provoca daños celulares que aceleran la inversión del azúcar durante el almacenamiento. Estas interacciones de calidad significan que las velocidades de salida de la caja de engranajes no son meras especificaciones técnicas, sino que contribuyen directamente al valor económico de la cosecha.
Mantenimiento durante la temporada de cultivo y almacenamiento posterior a la cosecha
La temporada de cosecha de remolacha dura de 6 a 12 semanas de operación diaria continua: de 300 a 600 horas de operación concentradas en el período más corto, húmedo y frío del año agrícola. Los intervalos de cambio de aceite deben ser de 150 a 200 horas (se recomienda un cambio a mitad de temporada para una temporada de más de 400 horas), con cambio inmediato si el aceite muestra una decoloración lechosa (contaminación por agua) o sedimentos visibles de partículas de tierra en el tapón de drenaje. Cada eje de la toma de fuerza La junta universal debe engrasarse a diario; el ambiente húmedo del suelo acelera la corrosión por picaduras en los rodamientos de agujas que no se mantienen lubricados continuamente con lubricante fresco.
La limpieza posterior a la cosecha es fundamental. El suelo de remolacha suele tener un alto contenido de arcilla y se endurece formando una masa similar al hormigón al secarse sobre la carcasa de la caja de engranajes durante el almacenamiento invernal. Lave a presión toda la caja de engranajes inmediatamente después del último día de cosecha (mientras la tierra aún esté húmeda y sea removible), drene y reemplace el aceite (eliminando el agua acumulada y los sedimentos de tierra), aplique grasa nueva a todas las cámaras de sellado externas y guarde la cosechadora bajo techo. Una caja de engranajes que entra al almacenamiento invernal limpia y seca saldrá en el otoño siguiente con el 95 por ciento de su vida útil potencial intacta; una almacenada con arcilla húmeda compactada contra la carcasa puede perder entre un 15 y un 25 por ciento debido a la degradación de los sellos y la corrosión superficial durante los 9 a 10 meses de inactividad.
Preguntas frecuentes
El rendimiento de los cultivos de raíces comienza aquí.
Desde cosechadoras montadas de una hilera hasta unidades remolcadas de tres hileras, nuestras cajas de engranajes para cosechadoras de remolacha de múltiples salidas ofrecen la potencia simultánea de despunte, elevación, limpieza y elevación que exige la extracción de este cultivo de raíz a finales de otoño. Sellado de grado otoñal, lubricación de arranque en frío y salidas de elevación de alta resistencia incluidas de serie.
Editor: Cxm
