Boîte de vitesses pour récolteuse d'arachides : Entraînement de levage et de secouage des tiges

Récolte d'arachides en deux étapes : arracheuse-inverseur et moissonneuse-batteuse

Contrairement à la plupart des céréales et des cultures racines récoltées en une seule fois, la récolte des arachides se déroule en deux étapes et utilise deux machines distinctes entraînées par prise de force, intervenant à des jours différents. Lors de la première étape, l'arracheuse-retourneuse parcourt le champ : une lame horizontale coupe sous le rang de plantes à une profondeur de 100 à 150 mm, soulevant la plante entière (tige, racines et gousses) du sol. Un mécanisme de vibration fait vibrer les plantes soulevées afin d'éliminer la terre meuble des racines, et un convoyeur retourne chaque plante pour que les gousses soient exposées au soleil et puissent sécher au champ. Les plantes retournées sont disposées en andains et laissées au champ pendant 2 à 5 jours, jusqu'à ce que la teneur en eau des gousses passe de 35 à 50 % (au moment de l'arrachage) à 18 à 22 % (seuil optimal pour la moissonneuse-batteuse). Lors de la deuxième étape, boîte de vitesses de prise de forceLa moissonneuse-batteuse à arachides, entraînée par un moteur, enjambe l'andain séché, ramasse les plantes, détache les gousses des tiges à l'aide d'un cylindre de cueillette muni de doigts à ressort, sépare les gousses des débris de tiges grâce à des ventilateurs de nettoyage et des tamis oscillants, et décharge les gousses propres dans une remorque.

Chaque étape requiert une boîte de vitesses spécifique. La boîte de vitesses de l'extracteur-inverseur entraîne le mécanisme de secouage et le convoyeur inverseur à des vitesses relativement basses et avec un couple modéré ; il s'agit d'une unité compacte et robuste, conçue pour résister aux vibrations et assurer une étanchéité au sable. La boîte de vitesses de la moissonneuse-batteuse entraîne le cylindre de cueillette, le ventilateur de nettoyage, les cribles oscillants et l'élévateur de gousses à plusieurs vitesses ; c'est une unité plus grande, à sorties multiples, semblable à celle d'une petite batteuse. Les deux machines sont entraînées par la prise de force de tracteurs agricoles standard (40 à 80 ch) et fonctionnent dans le même environnement sableux, poussiéreux et chaud qui caractérise les régions productrices d'arachides du monde entier.

Entraînement par mécanisme de secouage : L'équilibre de préservation des capsules

Le mécanisme de secouage d'une arracheuse-retourneuse d'arachides utilise un entraînement par manivelle excentrique (semblable à celui d'un sous-soleur oscillant) qui produit une vibration rapide d'avant en arrière ou verticale à 200 à 400 tr/min (3,3 à 6,7 Hz) avec une amplitude de course de 20 à 60 mm. Cette vibration secoue la terre sableuse meuble de la masse racinaire et des gousses pendant que la plante est suspendue au convoyeur ; les particules de terre retombent à travers les ouvertures du convoyeur sur le champ, réduisant ainsi la quantité de terre brute transportée lors du processus de retournement. boîte de vitesses de récolteuse d'arachides L'entraînement de cette manivelle excentrique convertit l'entrée de prise de force de 540 tr/min en la vitesse de secousse requise grâce à un rapport de réduction de vitesse de 1:1,3 à 1:2,7, tandis que le mécanisme de la manivelle excentrique convertit la sortie rotative en un mouvement alternatif qui produit l'action de secousse.

L'intensité du secouage est le réglage le plus critique de l'ensemble de l'arracheuse-retourneuse : elle détermine directement le compromis entre l'efficacité d'enlèvement de la terre et les pertes de gousses. Chaque gousse d'arachide est fixée à la tige par un pétiole (une fine tige de fixation) qui ne résiste qu'à une force de traction de 5 à 15 N avant de se rompre. Un secouage vigoureux (haute fréquence, grande amplitude) enlève davantage de terre, mais casse les pétioles et laisse des gousses au sol ; une perte invisible lors de l'arrachage et qui n'est constatée que lorsque le rendement du champ est inférieur aux prévisions à la récolte. Un secouage modéré (basse fréquence, faible amplitude) préserve les gousses, mais entraîne une quantité excessive de terre lors du retournement, ce qui alourdit l'andain et allonge le temps de séchage de 1 à 2 jours.

Le boîte de vitesses de prise de force La sortie du vilebrequin excentrique doit donc être réglable, soit par des plateaux excentriques interchangeables (offrant des réglages discrets d'amplitude de course de 20, 30, 40 et 60 mm), soit par un mécanisme excentrique à variation continue permettant à l'opérateur d'ajuster l'intensité des vibrations en fonctionnement. Les roulements de la boîte de vitesses, au niveau de la sortie excentrique, subissent une charge purement alternée (inversion du sens de rotation deux fois par tour), contrairement à la charge majoritairement unidirectionnelle des sorties de boîtes de vitesses agricoles. Il est donc nécessaire de choisir des roulements et de régler leur précharge de manière à optimiser le fonctionnement en oscillation plutôt qu'en rotation continue.

Cylindre de cueillette et entraînement de nettoyage combinés

Le cylindre de cueillette de la moissonneuse-batteuse pour arachides fonctionne à une vitesse de 300 à 500 tr/min, nettement inférieure à celle des cylindres de battage utilisés pour les céréales (800 à 1 500 tr/min), car la coque de la gousse d'arachide est fragile et se fissure facilement sous l'effet des chocs. Les doigts de cueillette à ressort du cylindre s'engagent dans la masse de tiges sèches et détachent les gousses des tiges par un mouvement de peignage, contrairement au frottement/impact utilisé pour le battage des céréales. Cette action de cueillette délicate exige que la vitesse du cylindre reste dans une plage étroite : une vitesse supérieure de 5 % à la vitesse optimale commence à fissurer les coques (produisant des fragments qui contaminent l'échantillon de gousses nettoyées et entraînent une dégradation de la qualité sur le marché), tandis qu'une vitesse inférieure de 5 % à la vitesse optimale laisse les gousses attachées à la tige et réduit l'efficacité de la cueillette de 3 à 8 %. boîte de vitesses de récolteuse d'arachides Le système doit maintenir la vitesse du cylindre de cueillette à ±2 % de sa valeur nominale malgré les variations du débit d'alimentation des tiges ; cette exigence de stabilité de charge est comparable à l'uniformité de la vitesse de broche requise pour la cueillette du coton. Pour une comparaison plus détaillée des exigences relatives aux entraînements d'extraction des racines, consultez notre guide technique sur… boîte de vitesses pour arracheuse de pommes de terre applications.

Le système de nettoyage en aval du cylindre de cueillette utilise un ventilateur centrifuge tournant entre 1 500 et 2 500 tr/min pour souffler les débris végétaux et les coques vides loin du flux de gousses nettoyées, ainsi que des grilles oscillantes tournant entre 100 et 300 tr/min pour séparer les gousses des autres matières végétales en fonction de leur taille. Le ventilateur nécessite une augmentation de vitesse de 1:2,8 à 1:4,6 par rapport à la prise de force (PDF) de 540 tr/min, tandis que les grilles nécessitent une réduction de vitesse ; il en résulte une large plage de rapports que la boîte de vitesses de la moissonneuse-batteuse doit gérer grâce à sa transmission à sorties multiples. La puissance totale requise à la prise de force pour une moissonneuse-batteuse d'arachides est de 40 à 80 ch, selon le nombre de rangs récoltés et la densité des plants.

Entraînement par convoyeur inverseur et adaptation de la vitesse au sol

Le convoyeur retourne chaque plant soulevé par le secoueur et le fait pivoter de 180 degrés, orientant ainsi les gousses vers le haut dans l'andain pour une exposition solaire maximale et un séchage optimal. La vitesse du convoyeur doit correspondre précisément à la vitesse d'avancement du tracteur : trop rapide, les plants s'accumulent sur le convoyeur (créant des andains épais qui sèchent de façon irrégulière) ; trop lente, les plants s'étirent lors de leur transfert du secoueur au convoyeur (ce qui exerce une tension sur les supports et casse les gousses). Le rapport optimal entre la vitesse du convoyeur et la vitesse au sol est de 1,0 à 1,1 : le convoyeur se déplace à la même vitesse, voire légèrement plus vite, que le tracteur, assurant ainsi une manipulation délicate tout au long du processus de retournement.

Sur les boîtes de vitesses à rapport fixe, la sortie du convoyeur inverseur est généralement entraînée par la prise de force via une transmission finale par chaîne ou courroie, réglable (par changement de pignon ou de poulie) pour correspondre à la plage de vitesses d'avancement souhaitée. Sur les pelles inverseuses plus perfectionnées, le convoyeur est entraîné par un mécanisme proportionnel à la vitesse des roues motrices qui ajuste automatiquement sa vitesse en fonction de la vitesse d'avancement du tracteur, évitant ainsi à l'opérateur de maintenir une vitesse d'avancement constante dans le champ. boîte de vitesses de récolteuse d'arachides Ces machines à vitesse proportionnelle au sol sont dotées d'une prise de force mécanique pour l'entrée de la roue au sol qui alimente un élément de transmission à rapport variable, maintenant ainsi la relation correcte entre le convoyeur et le sol sur la plage de vitesse de travail typique de 3 à 6 km/h pour l'arrachage des arachides.

Gestion thermique en climat chaud

La récolte des arachides a lieu de la fin de l'été au début de l'automne dans les régions tropicales et subtropicales – le sud des États-Unis (Géorgie, Texas, Alabama), l'Inde (Gujarat, Andhra Pradesh), la Chine (Shandong, Henan) et l'Afrique de l'Ouest (Nigeria, Sénégal) – où les températures ambiantes diurnes pendant la récolte varient de 28 à 42 °C. À ces températures, l'huile de boîte de vitesses atteint 75 à 95 °C en fonctionnement continu, approchant la limite supérieure de fonctionnement des huiles minérales standard et réduisant sa viscosité à des niveaux susceptibles de ne pas maintenir une épaisseur de film suffisante au niveau des contacts entre les dents des engrenages. L'huile synthétique EP à base de PAO ISO VG 220 conserve un meilleur indice de viscosité que l'huile minérale sur toute cette plage de températures, assurant une protection constante des engrenages et des roulements, depuis les démarrages matinaux frais (20 à 25 °C ambiants) jusqu'aux fortes chaleurs de l'après-midi (38 à 42 °C). Le carter de la boîte de vitesses doit être conçu avec des ailettes ou des nervures externes qui augmentent la surface disponible pour l'évacuation de la chaleur par convection — une augmentation de 30 à 40 % de la surface ailetée par rapport à un carter lisse peut réduire la température d'équilibre de l'huile de 8 à 12 degrés Celsius dans des conditions d'air calme, maintenant ainsi l'huile en toute sécurité en dessous de son seuil de dégradation thermique pendant toute la période la plus chaude de la journée de récolte.

Logements étanches au sable : ingénierie pour sols abrasifs

Les sols cultivés en arachides sont généralement sableux (60 à 85 % de sable en poids), ce qui génère, lors de la récolte, un environnement de poussières en suspension beaucoup plus abrasif que les poussières d'argile ou de limon produites lors de la récolte de céréales ou de légumes-racines. Les particules de sable (principalement de la silice, SiO₂, dureté 7 sur l'échelle de Mohs) ont un diamètre de 50 à 500 micromètres et sont suffisamment dures pour rayer les surfaces d'arbres en acier cémenté et les lèvres d'étanchéité standard en NBR en 200 à 400 heures d'exposition. boîte de vitesses agricole Un joint conçu pour l'exclusion de la poussière à usage général tombe en panne au cours d'une seule saison de récolte d'arachides dans un sol sableux : les particules abrasives creusent une rainure dans la lèvre du joint qui laisse entrer progressivement plus de sable dans l'huile de la boîte de vitesses, où les particules agissent comme un composé de rodage qui détruit les surfaces des engrenages et des roulements de l'intérieur.

L'étanchéité des boîtes de vitesses des récolteuses d'arachides en présence de sable nécessite une approche à plusieurs barrières : une barrière d'exclusion primaire (pré-joint labyrinthe ou joint torique en V qui éloigne le sable de l'arbre avant qu'il n'atteigne la face d'étanchéité), une barrière d'étanchéité secondaire (joint à double lèvre avec chambre intermédiaire graissée) et une barrière de filtration tertiaire (bouchon de vidange magnétique et filtre à huile externe qui retiennent les particules ayant franchi les deux premières barrières avant leur passage dans l'engrenage). La finition de surface de l'arbre sous le joint primaire doit être rectifiée à Ra 0,2 à 0,4 micromètre (plus fine que la norme Ra 0,4 à 0,8 pour les boîtes de vitesses agricoles classiques) ; une surface d'arbre plus lisse réduit les microcanaux par lesquels les fines particules de sable peuvent migrer au-delà de la lèvre du joint.

Entretien pendant la saison des récoltes en conditions sableuses

L'intervalle de vidange d'huile des boîtes de vitesses des machines de récolte d'arachides doit être de 100 à 150 heures de fonctionnement, parmi les plus courts du secteur agricole, en raison du taux de contamination par le sable. Même avec une étanchéité multi-barrières correctement entretenue, des traces de sable fin migrent à travers les joints et s'accumulent dans le carter d'huile. Un bouchon de vidange magnétique retient les particules d'usure ferreuses (signe de défaillance des engrenages ou des roulements), mais pas le sable siliceux non magnétique, principal contaminant. Seule la vidange d'huile et le rinçage permettent d'éliminer le sable accumulé dans le système. Il est recommandé de vidanger l'huile chaude à la fin de chaque journée de travail, lorsque la vidange est nécessaire. L'huile chaude met en suspension davantage de particules de sable que l'huile froide, ce qui favorise leur dépôt sur les surfaces internes.

Arbre de prise de force L'entretien lors de la récolte d'arachides est particulièrement exigeant. Les paliers de cardan de la transmission sont exposés au même environnement de sable abrasif que les joints de la boîte de vitesses. L'infiltration de sable dans les roulements à aiguilles a des conséquences rapides et graves : les particules de sable s'incrustent dans la cage du roulement, rayent la surface des aiguilles et provoquent un fonctionnement irrégulier en 100 à 200 heures si le roulement n'est pas graissé toutes les 6 à 8 heures. La jonction cannelée (où le tube extérieur coulisse sur le tube intérieur pour compenser les variations de longueur de la transmission) doit également être graissée à la même fréquence : le sable entre les cannelures provoque un grippage et une transmission de couple irrégulière, ce qui augmente les vibrations dans l'ensemble du système de transmission.

L'enroulement des vrilles est un problème d'entretien secondaire mais persistant. Les vrilles d'arachide sont fines (3 à 8 mm de diamètre), flexibles et s'enroulent tenacement autour de tout arbre rotatif exposé. Contrairement aux tiges de maïs (suffisamment rigides pour être déviées par des protections coniques), les vrilles d'arachide sont trop flexibles pour de simples déflecteurs : elles épousent la surface de l'arbre et s'accumulent en de multiples spires serrées qui génèrent de la chaleur par friction et abrasent l'arbre ainsi que tout joint adjacent. Un nettoyage quotidien des vrilles accumulées sur tous les arbres exposés, les déflecteurs et les surfaces d'étanchéité est essentiel pour prévenir la détérioration progressive des joints, qui entraîne l'infiltration de sable et la contamination de la boîte de vitesses.

Foire aux questions

Éditeur : Cxm