Syväkultivaattorin vaihteisto: Submariner & Ripper Drive Engineering

Moottorikäyttöinen syvämuokkaus: Missä voimanulosoton vaihteistolla on väliä

Perinteiset jankkurointikoneet ja repijät ovat passiivisia vetolaitteita – jäykkiä piikkejä, joita traktorin vetoaisa vetää maan läpi, eivätkä ne vaadi voimanottoa tai vaihteistoa. Nämä työkalut toimivat hyvin kuivissa, murenevissa maissa, joissa staattinen varsi voi rikkoa tiivistetyn kerroksen puhtaasti mekaanisella voimalla. Savipitoisissa maissa, plastisissa maissa tai voimakkaasti tiivistyneissä profiileissa, joissa staattinen murtovoima ylittää traktorin vetovoiman, passiivinen jankkurointi tulee kuitenkin epäkäytännölliseksi – traktorin pyörät menettävät pidon ennen kuin varsi rikkoo kovan maan, jolloin tiivistys jää koskemattomaksi. Tässä kohtaa moottorikäyttöiset syvämuokkaimet tulevat mukaan kuvaan.

Moottorikäyttöinen syvämuokkain käyttää voimanottoakselin käyttämää värähtelevää, pyörivää tai täryttävää mekanismia kovapohjan rikkomiseen dynaamisesti staattisen sijaan. Dynaaminen kuormitusmekanismi – olipa kyseessä pyörivä piikkikokoonpano, täryvarsi tai syvälle sijoitettu roottori – kohdistaa maaperään syklistä voimaa 5–20 Hz:n taajuuksilla, mikä vähentää keskimääräistä tarvittavaa vetovoimaa 40–70 prosenttia passiiviseen jankkurointiin verrattuna. Voimanottovaihteisto Tämän mekanismin on muunnettava voimanottoakselin nopea nopeus (540 tai 1 000 rpm) maanmuokkausmekanismin vaatimaksi hitaaksi, suureksi vääntömomentiksi – tyypillisesti 1:3–1:8 nopeuden vähennys kultivaattorin rakenteesta riippuen.

Yleisimmät moottorikäyttöiset syvämuokkauskokoonpanot ovat syvälle asennettavat jyrät (samanlaisia ​​kuin tavalliset jyrät, mutta pidemmillä piikeillä, jotka ulottuvat 250–400 mm:n työsyvyyteen), värähtelevät jankkuriyksiköt (joissa varsi liikkuu edestakaisin alhaisella taajuudella voimanottoakselin käytössä) ja yhdistetyt syvään asennettavat yksiköt, joissa passiivinen jankkurivarsi on yhdistetty sen taakse asennettuun moottorikäyttöiseen jyrsinjyrään. Jokainen kokoonpano luo erillisen vaihteiston kuormitusprofiilin, mutta niillä kaikilla on yhteinen perusvaatimus korkeasta jatkuvasta vääntömomentista yhdistettynä kykyyn vaimentaa työsyvyydessä kohdattavista kivistä ja juurista tulevia voimakkaita iskupiikkejä.

Hitaan nopeuden ja suuren vääntömomentin vaihteiston suunnitteluperiaatteet

A syväkultivaattorin vaihdelaatikko edustaa maatalouden vaihteistojen suunnitteluspektrin suuren vääntömomentin ääripäätä. Kun kylvökoneen puhaltimen vaihteisto välittää vaatimatonta vääntömomenttia erittäin suurella lähtönopeudella, syväkultivaattorin vaihteisto välittää erittäin suurta vääntömomenttia vaatimattomalla lähtönopeudella – ja suunnittelussa tarvittavat kompromissit ovat perustavanlaatuisesti erilaisia. Lähtömomentti 100 rpm:n nopeudella, joka välittää 60 hv:n tehon, on yli 4,5 kertaa suurempi kuin syöttömomentti 540 rpm:n nopeudella, joka välittää saman tehon (lähtömomentti skaalautuu käänteisesti nopeuden alennussuhteen kanssa). Tämä vääntömomentin vahvistus vaatii huomattavan juurilujuuden omaavia hampaita, suurempia moduulikokoja ja akselin halkaisijoita, jotka on mitoitettu väsymiskestävyyden eikä pelkästään jäykkyyden mukaan.

Tyypillisen syväkultivaattorin ulostulovaihteiston hammaspyörämoduuli (hampaan kokoparametri, joka määrittää sekä kuormituskyvyn että pyörimisnopeuden tietyllä jakolinjan nopeudella) on 5–8 mm – huomattavasti suurempi kuin vastaavan tehoisen pyöröniittokoneen vaihteistossa käytettävä 3–4 mm:n moduuli, jonka ulostulonopeus on suurempi. Suuremmat moduulit tuottavat suurempia hammaspyörien hampaita, joilla on syvemmät juuret, mikä jakaa leikkauskuorman suuremmalle materiaalille ja tarjoaa taivutuslujuuden, jota tarvitaan hampaan juurien halkeilun estämiseksi jatkuvassa suurella vääntömomentilla toiminnassa. Ulostuloakselin halkaisija laakerikohdissa on tyypillisesti 60–100 mm – myös huomattavasti suurempi kuin suurnopeuksisissa maatalousvaihteistoissa yleinen 35–50 mm – mikä tarjoaa poikkileikkauspinta-alan, jota tarvitaan suuren vääntöleikkausjännityksen käsittelyyn ylittämättä akselimateriaalin väsymiskestävyysrajaa.

Suuren vääntömomentin lähtöasentoon tarkoitettu laakeri vaatii kartiorullalaakerit mieluummin kuin syväuraiset kuulalaakerit, joita suositaan suurnopeussovelluksissa. Kartiorullalaakerit käsittelevät kierukka- tai kartiopyörähammaspyörien kytkentöjen suurella vääntömomentilla synnyttämät yhdistetyt säteittäiset ja aksiaaliset kuormat, ja niiden huomattavasti suurempi kuormituskapasiteetti vaippakokoa kohden tekee niistä ainoan käytännöllisen vaihtoehdon suuren vääntömomentin lähtövaihteen vieressä oleville laakeripaikoille. Valmistajat, kuten Ever-Power PTO-vaihteisto Määritä syväkultivaattorin vaihteiston ulostuloasentoihin sopivat kartiorullalaakerisarjat, joissa on kontrolloitu esijännitys – esijännitysasetus (tyypillisesti 0,05–0,15 mm aksiaalinen puristus) varmistaa tasaisen kuorman jakautumisen laakerirullien yli maaperään liittyvien työkoneiden suuren syklisen kuormituksen aikana.

Syväjyrsimet ja moottoroidut jankkurointikoneet: Käyttöarkkitehtuuri

Syväjyrsin pidentää tavallisen jyrsimen työsyvyyden tyypillisestä 150–200 mm:stä perinteisessä maanmuokkauksessa 250–400 mm:iin pohjamaan kunnostuksessa. Piikkikokoonpanossa on pidemmät terät raskaammalla roottorin akselilla, ja roottoria käyttävän vaihteiston on välitettävä 30–50 prosenttia enemmän tehoa kuin matalamuokkauksessa. maatalouden vaihdelaatikko samalla työleveydellä, koska syvempi piikkien kytkentä kuluttaa suhteellisesti enemmän energiaa eteenpäin suuntautuvaa liikettä kohden. 540 rpm:n voimanottoakselista vaihteisto vähentää nopeuden roottorin akselilla 200–280 rpm:iin – alennussuhde 1:1,9–1:2,7, joka tuottaa roottorin piikkien kärkien nopeuden (5–7 m/s), jota tarvitaan tehokkaaseen maan murskaamiseen ja sivuttaismurskaukseen suuremmalla työsyvyydellä, jossa maan tiheys ja koheesiolujuus ovat huomattavasti suuremmat kuin pintamuokkauskerroksessa. Vertailua matalampaan maanmuokkauslaitteisiin, jotka käyttävät samanlaista käyttöarkkitehtuuria, mutta pienempää vääntömomenttia, on suunnitteluoppaassamme. jyrsimen vaihdelaatikko suunnittelu ja soveltaminen.

Moottorikäyttöisissä jankkureissa käytetään erilaista mekanismia: pyörivän piikkikokoonpanon sijaan niissä käytetään pystysuoria varsia (tyypillisesti 4–8 vartta 3–5 metrin työleveydellä), joissa on voimanottoakselin käyttämä oskillointi, joka värähtelee kutakin vartta edestakaisin 5–15 Hz:n taajuudella ja 30–80 mm:n iskunpituudella. Oskillointimekanismi käyttää voimanottoakselin vaihteiston ulostulosta tulevaa epäkeskokampiakselia, joka muuntaa pyörimisliikkeen edestakaisinliikkeeksi kampiakseli- ja kaivinkoneistovivuston avulla, joka on samanlainen mekanismi kuin edestakaisin liikkuvilla veitsileikkureilla, mutta paljon suuremmalla vääntömomentilla. Kampiakselin on pyörittävä halutulla oskillointitaajuudella – 300–900 rpm, jos oskillointi on 5–15 Hz (koska yksi oskillointisykli = yksi kammen kierros) – mikä vaatii 1:1,8–1:0,6-välityssuhteen 540 rpm:n voimanottoakselilta tavoitetaajuudesta riippuen.

Kallioiden iskunvaimennus: selviytyminen pohjamaaympäristössä

300–600 mm:n työsyvyydessä syväkultivaattorit kohtaavat geologisia muotoja, joita pintamuokkauskoneet eivät koskaan huomaa: suuria peltokiviä (yli 200 mm:n lohkareita, jotka ovat laskeutuneet muokkauskerroksen alle), kallioperäpaljastumia, aiemmista raivauksista jääneitä juuria ja kantoja sekä metalliesineitä (rikkinäisiä auran piikkejä, kasteluputkien palasia, aidantolppia), jotka on kynnetty vuosikymmenten tavanomaisen maanmuokkauksen seurauksena. Jokainen näistä esteistä aiheuttaa piikkiin tai varteen iskukuormitusta, joka voi millisekunneissa ylittää 5–15-kertaisen normaalin käyttövoiman.

Syväkultivaattoreiden ylikuormitussuojaus on monikerroksinen. Ensisijainen suojaus on voimanulosoton liukukytkin tai murtopultti, joka on kalibroitu vapautumaan 1,5–2,0-kertaisella nimellismomentilla jatkuvaan vääntömomenttiin nähden – suojaten Voimanottovaihteisto vääntömomentin piikeiltä, ​​jotka muuten vahingoittaisivat hammaspyörien hampaita tai murtuisivat akseleita. Yksittäinen varren suojaus on toissijainen puolustus: jokainen piikki tai varsi on asennettu hydrauliseen tai jousella palautuvaan laukaisumekanismiin, jonka avulla varsi voi taipua taaksepäin kohdatessaan kiinteän esteen ja palaa sitten työasentoonsa, kun este on poistunut. Hydrauliset palautusjärjestelmät (jotka käyttävät hydraulista akkua laukaisuvoiman tuottamiseen) tarjoavat parhaan palautustarkkuuden ja vastustuskyvyn vääriä laukaisuja vastaan ​​pienillä esteillä, kun taas jousella palautusjärjestelmät ovat mekaanisesti yksinkertaisempia ja halvempia, mutta vaativat säännöllistä jousen jännityksen säätöä tasaisen laukaisuvoiman ylläpitämiseksi.

Vaihteiston kotelon materiaalispesifikaatiolla on suurempi merkitys syväkultivoinnissa kuin useimmissa maatalouskoneissa iskukuormituksen voimakkuuden vuoksi. Pallografiittivalurauta (SG-rauta, EN-GJS-400-15 tai korkeampi laatu) on pienin hyväksyttävä kotelomateriaali – harmaa valurauta murtuu tavallisesti pohjamaan kallioperään kohdistuvien iskujen alaisena, kun taas pallografiittivalurauta muuttaa muotoaan paikallisesti ilman seinämän läpi kulkevaa halkeilua tai katastrofaalista kotelon murtumista. Vaativimmissa sovelluksissa (vulkaaninen maaperä, jossa on huomattava määrä lohkareita, kunnostettu maa, jossa on haudattuja rakennusjätteitä) hitsatut teräskotelot tarjoavat 3–5 kertaa suuremman iskulujuuden kuin pallografiittivalurauta, mutta lämmönjohtavuuden heikkenemisen kustannuksella – kannattava kompromissi vaihteiston suojaamiseksi katastrofaalisilta iskuvaurioilta.

Teho metriä kohden -mitoitus: Traktorin ja vaihteiston sovittaminen työleveyteen

Syvämuokkaus on valtavirran maatalouden tehointensiivisin voimanottotoiminto. Se kuluttaa 30–60 hv työleveysmetriä kohden maaperän tyypistä, työsyvyydestä ja ajonopeudesta riippuen. Vertailun vuoksi: matalajyrsin kuluttaa 15–30 hv metriä kohden, tasoäes 12–25 hv metriä kohden ja kylvömuokkain 8–15 hv metriä kohden. Syvämuokkauksen huomattavasti suurempi tehontarve heijastaa geometrista todellisuutta, että työsyvyyden kaksinkertaistaminen yli kaksinkertaistaa muokattavan maamassan (koska varsi tai piikki koskettaa maata koko pituudeltaan), ja syvemmällä oleva maa on tyypillisesti tiheämpää ja yhtenäisempää kuin sen yläpuolella oleva pintakerros.

Kolmemetrinen moottorikäyttöinen syväjyrsin vaatii siksi 90–180 hv voimanottoakselilta – tehoalue, joka rajoittaa tämän laitteen keskikokoisiin ja suuriin maataloustraktoreihin (moottorin teho 130–250 hv, voimanottoakselilta voimansiirtohäviöiden jälkeen käytettävissä vähintään 100 hv). maatalouden vaihdelaatikko on mitoitettava täydelle jatkuvalle tehonkulutukselle plus 30–40 prosentin marginaali vääntömomenttipiikkeille, jotka johtuvat kivien ja juurien iskuista, joita esiintyy useita kertoja tunnissa tyypillisen käytön aikana. Vaihteiston alimitoitus jättämällä tämä huippumarginaali huomiotta johtaa ennustettaviin seurauksiin: vaihteen hampaan juurien halkeilu yhden tai kahden kauden kuluessa, toisiolaakerin kuluminen, joka kehittyy kotelovaurioiksi, ja lopulta koko vaihteiston vaihto, joka maksaa 3–5 kertaa oikean kokoisen ja alikokoisen vaihteiston hintaeron alkuperäisessä ostohetkellä.

Maahan tunkeutuvien korkeavääntömomenttisten vaihteistojen huolto

Syväkultivaattorien vaihteistot toimivat kausiluonteisesti – tyypillisesti 50–150 tuntia vuodessa intensiivisessä käytössä istutusta edeltävän tai sadonkorjuun jälkeisen maanmuokkausjakson aikana. Lyhyet vuotuiset käyttötunnit saattavat viitata pidennettyihin öljynvaihtoväleihin, mutta käyttöolosuhteiden ankaruus puoltaa päinvastaista lähestymistapaa. Öljynvaihto jokaisen työkauden lopussa (riippumatta kertyneistä tunneista) on suositeltu aikataulu – suuren vääntömomentin omaava vaihteiston kytkentä aiheuttaa lämpöhajoamista, joka ei täysin korjaannu pitkän varastointikauden ulkopuolisen ajan aikana, ja öljyyn kertyy varastoinnin aikana kondenssivettä, joka saastuttaa vaihteiston ja laakeripinnat, ellei sitä poisteta ennen seuraavan kauden alkua.

Tarkista vaihteiston välys jokaisen kausittaisen öljynvaihdon yhteydessä. Pyöritä tuloakselia lähtöakselin ollessa lukittuna ja tunnustele vapaan pyörimisen kuollutta aluetta ennen lähtövaihteen kytkeytymistä – tyypillinen uuden vaihteiston välys on 0,10–0,25 mm vaihteen noususäteellä (mitattuna lähtöakselin hampaan reunasta). Välyksen kasvaessa 0,50 mm:iin tai suurempaan, vaihteiston merkittävää kulumista, joka edellyttää laakerin tarkastusta ja mahdollisesti vaihteen vaihtoa ennen seuraavaa käyttökautta. Käytä synteettistä PAO-pohjaista EP-vaihteistoöljyä ISO VG 320 (yhden asteen verran raskaampaa kuin keskikuormitetuissa maatalousvaihteistoissa käytetty VG 220) – kohonnut viskositeetti ylläpitää riittävän öljykalvon paksuuden suurella hampaiden kosketusjännityksellä, joka on ominaista alhaisen nopeuden ja suuren vääntömomentin käytölle.

Voimanottoakseli Syvämuokkainten valinnan on vastattava suurta vääntömomentin siirtovaatimusta – liian pienet voimansiirtolinjat, jotka toimivat riittävästi matalan maanmuokkauslaitteiden kanssa, voivat vikaantua katastrofaalisesti, kun niitä siirretään syvämuokkaussovellukseen. Varmista, että voimanottoakselin sarjaluokitus (sarja 6 suuremmalle vääntömomentille, sarja 8 suurimmalle vääntömomentille) sopii syvämuokkaimen tehonottokykyyn. Vakionopeusvoimanottoakselia (CV) suositellaan syvämuokkaimille, joita käytetään yli 25 asteen kulmassa traktoriin nähden – tämä on yleistä muokattaessa pellon reunoilla tai aaltoilevassa maastossa. CV-voimansiirto poistaa syklisen vääntömomenttipulssin, jota tavalliset Hooke'n nivelen voimansiirtolinjat tuottavat suurilla käyttökulmilla, suojaten vaihteiston tulolaakerit kiihtyneeltä väsymiseltä, jonka tämä pulssi muuten aiheuttaisi.

Usein kysytyt kysymykset

Toimittaja: Cxm