ट्रैक्टर हाइड्रोलिक्स अकेले क्यों पर्याप्त नहीं हैं

अधिकांश आधुनिक ट्रैक्टरों में एक ऑनबोर्ड हाइड्रोलिक सिस्टम लगा होता है — एक पंप जो ट्रांसमिशन के माध्यम से इंजन से चलता है और पीछे या मध्य में लगे रिमोट कपलर को पानी की आपूर्ति करता है। ये सर्किट आमतौर पर 170 से 210 बार के ऑपरेटिंग दबाव पर 30 से 80 लीटर प्रति मिनट तक पानी की आपूर्ति करते हैं, जो एक थ्री-पॉइंट हिच को उठाने, फ्रंट-एंड लोडर को चलाने या जुताई उपकरण पर लगे दो डबल-एक्टिंग सिलेंडरों को संचालित करने के लिए पर्याप्त है। लेकिन जब किसी उपकरण को निरंतर उच्च-प्रवाह हाइड्रोलिक शक्ति की आवश्यकता होती है — जैसे 100+ लीटर प्रति मिनट की दर से चलने वाले लॉग स्प्लिटर, बड़े अनाज वैक्यूम, ट्री शीयर, मोबाइल कंक्रीट पंप या उच्च क्षमता वाले फसल स्प्रेयर — तो ऑनबोर्ड सर्किट अपनी सीमा तक पहुँच जाता है।

मूल बाधा प्रवाह की मात्रा है। ट्रैक्टर का इंजन-चालित पंप रुक-रुक कर चलने वाले कार्यों के लिए डिज़ाइन किया गया है और कई सर्किटों में साझा किया जाता है। उपलब्ध सभी प्रवाह को एक ही उपकरण की ओर मोड़ने से स्टीयरिंग, ब्रेकिंग और ट्रांसमिशन-स्नेहन सर्किटों को अपर्याप्त प्रवाह मिलता है, जो उसी पंप पर निर्भर करते हैं। इसका परिणाम यह होता है कि स्टीयरिंग की प्रतिक्रिया कम से कम सुस्त हो जाती है, और सबसे खराब स्थिति में, हाइड्रोस्टैटिक ब्रेकिंग सर्किट पर निर्भर ट्रैक्टरों में हाइड्रोलिक ब्रेकिंग सहायता का सुरक्षा-संबंधी गंभीर नुकसान हो जाता है।

एक हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स पूरी तरह से स्वतंत्र हाइड्रोलिक सर्किट बनाकर इस समस्या का समाधान करता है। पीटीओ शाफ्ट एक स्पीड इंक्रीज़र गियरबॉक्स यह एक समर्पित हाइड्रोलिक पंप को सही इनपुट गति पर घुमाता है। इस पंप में अपना जलाशय, अपना फ़िल्टर, अपना प्रेशर रिलीफ वाल्व और उपकरण तक जाने वाली होज़ों का अपना सेट होता है। ट्रैक्टर की ऑनबोर्ड हाइड्रोलिक प्रणाली में कोई बदलाव नहीं होता है - स्टीयरिंग, ब्रेक, हिच और लोडर ठीक उसी तरह काम करते रहते हैं जैसे बिना उपकरण के काम करते हैं।

हाइड्रोलिक पंपों के लिए स्पीड इंक्रीज़र कैसे काम करता है

स्पीड इंक्रीज़र, गियर रिड्यूसर का यांत्रिक रूप से विपरीत होता है। जहाँ गियर रिड्यूसर उच्च गति और कम टॉर्क वाले इनपुट को कम गति और उच्च टॉर्क वाले आउटपुट में परिवर्तित करता है, वहीं स्पीड इंक्रीज़र इसका उल्टा करता है: यह पीटीओ शाफ्ट के अपेक्षाकृत धीमी गति से घूमने (श्रेणी I और II के ट्रैक्टरों में 540 आरपीएम, या श्रेणी III और उससे बड़ी मशीनों में 1,000 आरपीएम) को स्वीकार करता है और इसे 1,500 से 3,000 आरपीएम की सीमा तक बढ़ा देता है, जो गियर-प्रकार और पिस्टन-प्रकार के हाइड्रोलिक पंपों के कुशल संचालन के लिए आवश्यक है।

पीटीओ स्पीड इंक्रीज़र गियरबॉक्स के अंदर गियर ट्रेन आमतौर पर तीन कॉन्फ़िगरेशन में से एक का उपयोग करती है। सबसे सरल कॉन्फ़िगरेशन एक सिंगल स्पर-गियर स्टेज है, जिसमें पीटीओ इनपुट शाफ्ट पर एक छोटा ड्राइविंग गियर काउंटरशाफ्ट पर एक बड़े ड्रिवन गियर के साथ जुड़ता है, और फिर उसी काउंटरशाफ्ट पर एक दूसरा छोटा गियर आउटपुट को ड्राइव करता है। यह दो-स्टेज स्पर व्यवस्था कॉम्पैक्ट पैकेज में 1:2 से 1:4 तक के अनुपात प्राप्त कर सकती है, लेकिन हेलिकल विकल्पों की तुलना में अधिक शोर और कंपन उत्पन्न करती है क्योंकि स्पर गियर के दांत अपनी पूरी चौड़ाई के साथ एक साथ जुड़ते और अलग होते हैं।

हेलिकल गियर स्पीड इंक्रीज़र में गियर अक्ष के साथ एक कोण पर कटे हुए दांत होते हैं, जिससे गियर का जुड़ाव एक ही बार में होने के बजाय धीरे-धीरे सतह की चौड़ाई में होता है। इससे निरंतर चलने वाले पंप ड्राइव अनुप्रयोगों में सुचारू टॉर्क संचरण, कम शोर और दांतों का लंबा जीवनकाल सुनिश्चित होता है। हेलिकल गियरिंग द्वारा उत्पन्न अक्षीय बल को आउटपुट शाफ्ट के प्रत्येक सिरे पर लगे टेपर्ड रोलर बेयरिंग द्वारा नियंत्रित किया जाता है - यह बेयरिंग चयन का एक महत्वपूर्ण पहलू है जो व्यावसायिक स्तर के स्पीड इंक्रीज़र को कम लागत वाले आयातित स्पीड इंक्रीज़र से अलग करता है, जिनमें डीप-ग्रूव बॉल बेयरिंग का उपयोग होता है और जो अक्षीय भार के कारण समय से पहले खराब हो जाते हैं।

तीसरा कॉन्फ़िगरेशन प्लेनेटरी है। प्लेनेटरी स्पीड इंक्रीज़र रिंग गियर को लॉक करता है, पीटीओ शाफ्ट से प्लेनेट कैरियर को चलाता है, और सन गियर से हाई-स्पीड आउटपुट लेता है। प्लेनेटरी यूनिट बहुत कम अक्षीय लंबाई में 1:6 तक का हाई-स्पीड अनुपात प्राप्त कर सकती हैं, जिससे वे उन इंस्टॉलेशन के लिए उपयुक्त होती हैं जहां पीटीओ स्टब और पंप के बीच जगह सीमित होती है। वे कई प्लेनेट गियर (आमतौर पर तीन या चार) पर लोड वितरित करती हैं, जिससे किसी एक दांत पर तनाव कम होता है और गियरबॉक्स की भौतिक आकार के सापेक्ष निरंतर टॉर्क रेटिंग बढ़ जाती है।

पंप-ड्राइव अनुपात गणनाएँ

सही स्पीड इंक्रीज़र अनुपात का चयन करने के लिए तीन कारकों का मिलान आवश्यक है: ट्रैक्टर की पीटीओ आउटपुट गति, हाइड्रोलिक पंप की रेटेड इनपुट गति और उपकरण की प्रवाह और दबाव संबंधी आवश्यकताएं। इसमें गलती होने पर या तो हाइड्रोलिक सर्किट का प्रदर्शन अपर्याप्त हो जाता है (अनुपात बहुत कम होने के कारण पंप रेटेड प्रवाह उत्पन्न करने के लिए बहुत धीमी गति से घूमता है) या पंप पूरी तरह से विफल हो जाता है (अनुपात बहुत अधिक होने के कारण पंप अत्यधिक गति से चलने लगता है और कैविटेशन उत्पन्न करता है)।

पंप के विस्थापन विनिर्देश से शुरुआत करें, जिसे घन सेंटीमीटर प्रति क्रांति (cc/rev) में व्यक्त किया जाता है। विस्थापन को लक्षित आउटपुट शाफ्ट आरपीएम से गुणा करें और 1,000 से भाग दें ताकि प्रति मिनट लीटर में सैद्धांतिक प्रवाह प्राप्त हो सके। फिर आयतन दक्षता कारक लागू करें — आमतौर पर नए गियर पंपों के लिए 0.90 से 0.95 और पिस्टन पंपों के लिए 0.92 से 0.97 — ताकि वास्तविक वितरित प्रवाह प्राप्त हो सके। यदि यह वास्तविक प्रवाह उपकरण की आवश्यकता को पूरा करता है या उससे थोड़ा अधिक है, तो अनुपात सही है।

इनपुट पावर की आवश्यकता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है। किलोवाट में हाइड्रोलिक पावर प्रवाह (लीटर प्रति मिनट) को दबाव (बार) से गुणा करके 600 से भाग देने के बराबर होती है। 200 बार पर 80 लीटर प्रति मिनट प्रवाह देने वाले सिस्टम को 26.7 किलोवाट इनपुट पावर की आवश्यकता होती है। चूंकि पीटीओ गियरबॉक्स में अपने स्वयं के यांत्रिक नुकसान होते हैं - आमतौर पर हेलिकल-गियर स्पीड इंक्रीज़र के लिए 31Ω से 61Ω और प्लेनेटरी यूनिट के लिए 51Ω से 10Ω तक - इस उदाहरण के लिए वास्तविक पीटीओ पावर की मांग लगभग 28 से 30 किलोवाट तक बढ़ जाती है। नियंत्रित इंजन गति पर ट्रैक्टर के पास कम से कम इतनी पीटीओ हॉर्सपावर उपलब्ध होनी चाहिए, साथ ही क्षणिक भार के लिए 10Ω से 15Ω तक का सुरक्षा मार्जिन भी होना चाहिए।

फील्ड में अक्सर होने वाली एक गलती यह है कि 3,000 RPM से अधिक पंप गति प्राप्त करने के लिए 540 RPM PTO को उच्च-अनुपात वाले स्पीड इंक्रीज़र के साथ जोड़ा जाता है। गणितीय रूप से संभव होने के बावजूद (540 RPM पर 1:6 का अनुपात 3,240 RPM देता है), PTO इनपुट सिरे पर टॉर्क का गुणन अत्यधिक हो जाता है - गियरबॉक्स इनपुट शाफ्ट को 540 RPM पर पूरे सिस्टम लोड को सहन करना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि एक निश्चित पावर स्तर के लिए बहुत अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है। PTO स्टब और गियरबॉक्स इनपुट शाफ्ट के बीच का स्प्लाइन कनेक्शन कमजोर कड़ी बन जाता है। समान पावर देने वाला 1,000 RPM PTO लगभग आधे टॉर्क पर ऐसा करता है, जिससे स्प्लाइन इंटरफ़ेस पर तनाव आधा हो जाता है। लगभग 30 kW से अधिक उच्च-शक्ति वाले हाइड्रोलिक अनुप्रयोगों के लिए, 1,000 RPM PTO की पुरजोर अनुशंसा की जाती है।

प्रवाह दर, दबाव और गियरबॉक्स आउटपुट गति के बीच संबंध

हाइड्रोलिक प्रणालियाँ एक मूलभूत संबंध का पालन करती हैं: प्रवाह दर एक्चुएटर की गति निर्धारित करती है, जबकि दाब एक्चुएटर के बल को निर्धारित करता है। एक निश्चित वेग से फैलने वाले सिलेंडर को भरने के लिए प्रति मिनट एक निश्चित मात्रा में लीटर पानी की आवश्यकता होती है; उस सिलेंडर पर भार पंप द्वारा उत्पन्न दाब को निर्धारित करता है। हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स अपनी आउटपुट गति के माध्यम से इस संबंध से जुड़ा होता है, क्योंकि किसी भी निश्चित विस्थापन पर पंप का प्रवाह पंप की गति के सीधे समानुपाती होता है।

यदि आप पीटीओ गियरबॉक्स की आउटपुट गति को 10% कम कर देते हैं — उदाहरण के लिए, इंजन आरपीएम को निर्धारित गति से आंशिक थ्रॉटल सेटिंग तक कम करके — तो पंप का प्रवाह भी उसी 10% से कम हो जाता है। फसल स्प्रेयर पर, इसका मतलब है प्रति मिनट 10% कम स्प्रे वॉल्यूम। लॉग स्प्लिटर पर, सिलेंडर 10% धीमी गति से फैलता है। यह रैखिक संबंध पीटीओ गति नियंत्रण को हाइड्रोलिक आउटपुट को तुरंत समायोजित करने का सबसे सरल तरीका बनाता है, लेकिन इसका यह भी अर्थ है कि पीटीओ गति में कोई भी परिवर्तन सीधे उपकरण के प्रदर्शन को प्रभावित करता है।

दूसरी ओर, दबाव भार पर निर्भर करता है। पंप सिस्टम की आवश्यकतानुसार रिलीफ वाल्व सेटिंग तक दबाव उत्पन्न करता है। पीटीओ गियरबॉक्स दबाव को सीधे प्रभावित नहीं करता, बल्कि प्रवाह को प्रभावित करता है। हालांकि, एक अप्रत्यक्ष संबंध है: जैसे-जैसे सिस्टम का दबाव रिलीफ वाल्व सेटिंग की ओर बढ़ता है, पंप को गियरबॉक्स से अधिक इनपुट टॉर्क की आवश्यकता होती है। यह बढ़ा हुआ टॉर्क गियरबॉक्स के बेयरिंग, गियर और स्प्लाइन कनेक्शन पर अधिक दबाव डालता है। व्यावहारिक रूप से, रिलीफ वाल्व के 70°C/T दबाव पर पंप चलाने वाले हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स पर 100°C/T दबाव पर पंप चलाने वाले उसी गियरबॉक्स की तुलना में काफी कम यांत्रिक तनाव पड़ता है। इसलिए, रिलीफ वाल्व का उचित कैलिब्रेशन गियरबॉक्स की लंबी आयु का एक कारक है, न कि केवल एक हाइड्रोलिक सुरक्षा उपाय।

तापमान एक और पहलू जोड़ता है। तापमान बढ़ने पर हाइड्रोलिक तेल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, जिससे पंप की आयतन दक्षता घट जाती है और आंतरिक रिसाव थोड़ा बढ़ जाता है। निरंतर अनाज स्थानांतरण या लंबे समय तक चलने वाले वृक्ष-छंटाई कार्यों जैसे लंबे समय तक चलने वाले कार्यों में, यदि जलाशय का आकार छोटा हो या कूलर अपर्याप्त हो, तो स्वतंत्र हाइड्रोलिक सर्किट में तेल का तापमान 80°C से अधिक हो सकता है। इन तापमानों पर, तेल की चिकनाई परत की मजबूती भी कम हो जाती है - और यह तेल आमतौर पर संयुक्त जलाशय डिजाइनों में पीटीओ गियरबॉक्स के माध्यम से प्रसारित होने वाला समान द्रव होता है। हाइड्रोलिक तेल का तापमान 65°C से नीचे रखने से पंप और गियरबॉक्स दोनों का सेवा जीवन काफी बढ़ जाता है।

निरंतर हाइड्रोलिक कार्य में तापीय प्रबंधन

निरंतर कार्य करने वाले हाइड्रोलिक अनुप्रयोग पीटीओ गियरबॉक्स की थर्मल सीमाओं को इस तरह से बढ़ाते हैं, जैसा कि रुक-रुक कर चलने वाले कृषि उपकरण शायद ही कभी करते हैं। पीटीओ शाफ्ट रोटरी कटर चलाने से अधिकतम शक्ति केवल काटने के दौरान ही संचारित होती है - कटाई के बीच में, भार लगभग शून्य हो जाता है और हवा के कारण होने वाली हानि भी नगण्य हो जाती है। इसके विपरीत, पंप चलाने वाला हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स, हाइड्रोलिक संचालन की पूरी अवधि के दौरान निरंतर शक्ति संचारित करता है, जो अनाज की ढुलाई या छिड़काव जैसे कार्यों में घंटों तक चल सकता है।

स्पीड इंक्रीज़र गियरबॉक्स के अंदर उत्पन्न होने वाली ऊष्मा तीन स्रोतों से आती है। गियर मेश घर्षण का इसमें सबसे बड़ा योगदान होता है — आपस में जुड़े गियर के दांतों के बीच फिसलने की क्रिया से संचारित शक्ति का 2% से 5% भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, जो गियर के प्रकार, सतह की गुणवत्ता और स्नेहक की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। बेयरिंग घर्षण से 0.5% से 2% तक अतिरिक्त ऊष्मा उत्पन्न होती है, जो बेयरिंग के प्रकार और प्रीलोड के अनुसार बदलती रहती है। तेल मंथन — गियर के तेल में से होकर गुजरने के दौरान ऊर्जा की बर्बादी — भी इसमें महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है यदि तेल का स्तर बहुत अधिक हो या परिचालन तापमान के लिए तेल की श्यानता बहुत अधिक हो।

30 kW की निरंतर विद्युत संचारित करने वाले गियरबॉक्स के लिए, कुल आंतरिक ऊष्मा उत्पादन लगभग 1 kW से 2 kW तक होता है। इस ऊष्मा को गियरबॉक्स के आवरण के माध्यम से आसपास की हवा में फैलाना आवश्यक है। उच्च तापमान पर, लोहे के तापीय द्रव्यमान अधिक होने के कारण, कच्चा लोहा (कास्ट आयरन) के आवरण एल्यूमीनियम की तुलना में ऊष्मा को अधिक प्रभावी ढंग से फैलाते हैं, लेकिन एल्यूमीनियम के आवरण संवहन शीतलन स्थितियों में बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि उनकी तापीय चालकता अधिक होती है। दोनों ही स्थितियों में, आवरण का सतही क्षेत्रफल और गियरबॉक्स के चारों ओर वायु प्रवाह स्थिर-अवस्था परिचालन तापमान निर्धारित करते हैं।

गियरबॉक्स को शीट-मेटल गार्ड के अंदर बंद करके या उसे किसी धंसे हुए कंपार्टमेंट में लगाकर स्थापित करने से वायु प्रवाह कम हो जाता है और ऊष्मा फंसी रह जाती है। गंभीर मामलों में, गियरबॉक्स के अंदर तेल का तापमान 110°C से अधिक हो जाता है - इस तापमान पर अधिकांश EP गियर तेल तेजी से ऑक्सीकृत होने लगते हैं, और 70°C से 80°C तापमान पर हजारों घंटों तक चलने वाले घिसाव-रोधी और झाग-रोधी गुणों को सैकड़ों घंटों के भीतर ही खो देते हैं। हाइड्रोलिक सर्किट की रिटर्न लाइन में एक साधारण पंखे से चलने वाला ऑयल कूलर लगाने से - या जलाशय में प्रवेश करने से पहले रिटर्न ऑयल को एयर-ब्लास्ट कूलर से गुजारने से - परिचालन तापमान 20°C से 30°C तक कम हो सकता है और पंप और गियरबॉक्स दोनों के लिए सर्विसिंग अंतराल दोगुना हो सकता है।

गियर पंप बनाम पिस्टन पंप: गियरबॉक्स के लिए उपयुक्त पंप प्रकार का चयन

स्पीड इंक्रीज़र के आउटपुट फ्लेंज पर बोल्ट किए गए हाइड्रोलिक पंप का प्रकार गियरबॉक्स के संचालन की प्रकृति को काफी हद तक निर्धारित करता है। गियर पंप - पीटीओ-चालित हाइड्रोलिक सर्किट के लिए सबसे आम विकल्प - बाहरी-गियर डिज़ाइन होते हैं जिनमें एक सटीक हाउसिंग के अंदर दो इंटरमेशिंग स्पर गियर होते हैं। ये सरल, संदूषण के प्रति सहनशील, स्व-प्राइमिंग और अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं। इनमें प्रवाह स्पंदन मध्यम होता है और ये तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर आउटपुट प्रदान करते हैं। अधिकांश गियर पंप 1,200 और 2,800 आरपीएम के बीच कुशलतापूर्वक काम करते हैं, इसलिए 540 आरपीएम पीटीओ पर 1:2 से 1:4 स्पीड इंक्रीज़र का उपयोग करना मानक संयोजन है।

गियर पंप अपने ड्राइव शाफ्ट पर एक रेडियल लोड उत्पन्न करते हैं क्योंकि गियर मेश के आर-पार दबाव अंतर दोनों गियरों को उच्च-दबाव डिस्चार्ज पोर्ट से दूर धकेल देता है। यह रेडियल लोड पंप के ड्राइव शाफ्ट कपलिंग के माध्यम से सीधे स्पीड इंक्रीज़र के आउटपुट बेयरिंग में स्थानांतरित होता है। उच्च-दबाव अनुप्रयोगों (200 बार से अधिक निरंतर दबाव) में, यह रेडियल बल काफी अधिक हो सकता है - इतना कि केवल टॉर्क के आधार पर अनुमानित जीवनकाल की तुलना में आउटपुट बेयरिंग का जीवनकाल 40°C से 60°C तक कम हो सकता है। स्पीड इंक्रीज़र निर्माता जो अपने गियरबॉक्स को हाइड्रोलिक पंप के कार्य के लिए उपयुक्त बनाते हैं, वे इस अतिरिक्त रेडियल लोड को ध्यान में रखते हैं; सामान्य कृषि गियरबॉक्स जो स्पीड इंक्रीज़र के रूप में उपयोग किए जाते हैं, आमतौर पर ऐसा नहीं करते हैं।

एक्सियल-पिस्टन पंप उच्च-प्रदर्शन वाला विकल्प हैं। इनमें एक घूर्णनशील सिलेंडर ब्लॉक होता है जिसमें 7 से 9 पिस्टन होते हैं जो ब्लॉक के स्वैश प्लेट के विरुद्ध झुकने पर अपने बोर के भीतर आगे-पीछे गति करते हैं। पिस्टन पंप उच्च दबाव (350 बार तक निरंतर), उच्च आयतन दक्षता (92% से 97%) प्राप्त करते हैं और परिवर्तनीय-विस्थापन क्षमता वाले होते हैं - जिसका अर्थ है कि स्वैश प्लेट के कोण को बदलकर प्रवाह आउटपुट मांग के अनुसार स्वचालित रूप से समायोजित हो जाता है। यह परिवर्तनीय-विस्थापन क्षमता विभिन्न लोड मांगों वाले अनुप्रयोगों में ऊर्जा की बर्बादी को काफी हद तक कम करती है, क्योंकि पंप किसी भी क्षण सर्किट की आवश्यकता के अनुसार ही प्रवाह उत्पन्न करता है, न कि अतिरिक्त प्रवाह को रिलीफ वाल्व पर ऊष्मा के रूप में बाहर निकाल देता है।

पिस्टन पंपों के गियरबॉक्स पर प्रभाव गियर पंपों से भिन्न होते हैं। पिस्टन पंप ड्राइव शाफ्ट पर कम रेडियल लोड उत्पन्न करते हैं, लेकिन अधिक टॉर्सनल पल्सेशन पैदा करते हैं क्योंकि प्रत्येक पिस्टन का पावर स्ट्रोक एक अलग टॉर्क स्पाइक उत्पन्न करता है। 2,500 RPM पर 9 पिस्टन के साथ, गियरबॉक्स प्रति सेकंड 375 टॉर्क पल्स का अनुभव करता है - एक उच्च-आवृत्ति उत्तेजना जो गियर मेश आवृत्तियों के साथ प्रतिध्वनित हो सकती है और कंपन को बढ़ा सकती है। हेलिकल-गियर स्पीड इंक्रीज़र, स्पर-गियर डिज़ाइनों की तुलना में इसे बेहतर ढंग से संभालते हैं क्योंकि हेलिकल टूथ एंगेजमेंट का अंतर्निहित स्मूथिंग प्रभाव पिस्टन-पंप के टॉर्सनल पल्सेशन को PTO ड्राइवलाइन तक पहुंचने से पहले ही कम कर देता है।

हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स सिस्टम के लिए स्थापना की सर्वोत्तम पद्धतियाँ

हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स की सर्विस लाइफ में गियरबॉक्स की आंतरिक इंजीनियरिंग की तुलना में सही इंस्टॉलेशन का योगदान कहीं अधिक होता है। एक सटीक रूप से निर्मित स्पीड इंक्रीज़र को गलत तरीके से लगे माउंटिंग फ्रेम में बोल्ट कर देना, जिसका आकार छोटा हो, एक त्रुटिपूर्ण परिणाम हो सकता है। कृषि गियरबॉक्स उचित संरेखण और पर्याप्त ड्राइवलाइन सपोर्ट के साथ स्थापित मिड-रेंज यूनिट की तुलना में ड्राइवलाइन जल्दी खराब हो जाएगी।

ट्रैक्टर के निचले हिस्से को गियरबॉक्स के इनपुट शाफ्ट से जोड़ने वाली पीटीओ ड्राइवलाइन को ट्रैक्टर के मुड़ने और उपकरण के ऊबड़-खाबड़ ज़मीन पर उछलने के दौरान होने वाले ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज कोणीय परिवर्तनों को सहन करना आवश्यक है। ड्राइवलाइन शाफ्ट पर लगे यूनिवर्सल जॉइंट इन कोणीय परिवर्तनों को संभालते हैं, लेकिन प्रत्येक जॉइंट एक चक्रीय गति भिन्नता (कार्डन जॉइंट प्रभाव) उत्पन्न करता है जो संचालन कोण के साथ बढ़ती है। 10 डिग्री के जॉइंट कोण पर, आउटपुट गति भिन्नता लगभग 1.51Ω/3T होती है - जो नगण्य रूप से ध्यान देने योग्य है। 25 डिग्री पर, यह बढ़कर 101Ω/3T से अधिक हो जाती है, जिससे एक स्पंदित इनपुट उत्पन्न होता है जो पीटीओ घूर्णन आवृत्ति से दोगुनी आवृत्ति पर गियरबॉक्स के इनपुट बेयरिंग और गियर के दांतों पर दबाव डालता है। ड्राइवलाइन के संचालन कोण को 15 डिग्री से नीचे - और आदर्श रूप से 10 डिग्री से नीचे - रखना गियरबॉक्स के लंबे जीवन के लिए आवश्यक है।

पंप और गियरबॉक्स के बीच का युग्मन भी उतना ही महत्वपूर्ण है। अधिकांश स्पीड इंक्रीज़र आउटपुट सतह पर SAE-मानक पायलट और बोल्ट सर्कल का उपयोग करते हैं, जो सामान्य हाइड्रोलिक पंप माउंटिंग फ्लैंज (पंप के आकार के आधार पर SAE A, SAE B, या SAE C) से मेल खाते हैं। पंप का ड्राइव शाफ्ट स्प्लाइन या कीड कपलिंग के माध्यम से गियरबॉक्स आउटपुट से जुड़ता है। इस कपलिंग को सही जुड़ाव गहराई के साथ स्थापित किया जाना चाहिए - यदि गहराई बहुत कम हो, तो स्प्लाइन का संपर्क क्षेत्र अपर्याप्त होता है, जिससे स्प्लाइन जल्दी घिस जाती है; यदि गहराई बहुत अधिक हो, तो पंप शाफ्ट गियरबॉक्स आउटपुट बेयरिंग से टकराता है, जिससे एक अनावश्यक अक्षीय प्रीलोड उत्पन्न होता है और बेयरिंग की विफलता की गति तेज हो जाती है।

गियरबॉक्स-पंप असेंबली को माउंट करने के लिए एक मजबूत फ्रेम या ब्रैकेट की आवश्यकता होती है जो कंपन के कारण होने वाली हलचल को रोक सके। स्पीड इंक्रीज़र और पिस्टन पंप का संयुक्त वजन 35 से 60 किलोग्राम तक हो सकता है, और 2,500+ आरपीएम पर घूमने वाला द्रव्यमान ट्रैक्टर के मुड़ने के दौरान गाइरोस्कोपिक बल उत्पन्न करता है जो असेंबली को उसके माउंट से घुमाने का प्रयास करता है। रबर आइसोलेशन माउंट कुछ कंपन को अवशोषित करते हैं लेकिन अत्यधिक हलचल को रोकने के लिए पर्याप्त रूप से कठोर होने चाहिए - बहुत नरम माउंट असेंबली को दोलन करने देते हैं, जिससे हाइड्रोलिक होज़ कनेक्शन और ड्राइवलाइन जोड़ों में थकान आ जाती है।

पीटीओ-चालित हाइड्रोलिक प्रणालियों के सामान्य अनुप्रयोग

हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स की बहुमुखी प्रतिभा इस तथ्य से आती है कि हाइड्रोलिक शक्ति असीमित रूप से विभाज्य और दूरस्थ रूप से संचारित की जा सकती है। एक बार पीटीओ गियरबॉक्स पंप को घुमाना शुरू कर देता है, तो हाइड्रोलिक द्रव को उपकरण पर कहीं भी पाइप के माध्यम से भेजा जा सकता है - या प्रवाह विभाजकों के माध्यम से एक साथ काम कर रहे अलग-अलग उपकरणों तक भी पहुंचाया जा सकता है। इस लचीलेपन ने कृषि, वानिकी, निर्माण और नगरपालिका अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में इसके उपयोग को बढ़ावा दिया है।

वन उद्योग में, पीटीओ-चालित हाइड्रोलिक सर्किट ग्रैपल आरी, वृक्ष कतरनी, लट्ठा फाड़ने वाली मशीनें और जलाऊ लकड़ी प्रोसेसर को शक्ति प्रदान करते हैं। इन अनुप्रयोगों के लिए उच्च दबाव और मध्यम प्रवाह वाले सर्किट की आवश्यकता होती है — आमतौर पर 180 से 280 बार दबाव और 30 से 60 लीटर प्रति मिनट (एलपीएम) की दर से। 1:3 गति वृद्धिक के साथ 540 आरपीएम पीटीओ, जो 28 सीसी/रेव गियर पंप को संचालित करता है, निर्धारित गति पर लगभग 45 लीटर प्रति मिनट (एलपीएम) का उत्पादन करता है, जो अधिकांश एकल-सिलेंडर वन उपकरणों के लिए पर्याप्त है। दोहरे सिलेंडर वाली मशीनें — जो एक साथ क्लैंप और कटाई करती हैं — को 70 लीटर प्रति मिनट (एलपीएम) से अधिक की आवश्यकता हो सकती है, जिसके लिए 1:2.5 अनुपात वाले 1,000 आरपीएम पीटीओ की आवश्यकता होती है जो बड़े विस्थापन वाले पंप को संचालित करता है।

कृषि में, मानक ट्रैक्टर-माउंटेड उपकरणों के अलावा, हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स अनाज वैक्यूम (उच्च प्रवाह, मध्यम दबाव वाले सर्किट जो 100+ लीटर प्रति मिनट की दर से पानी प्रवाहित करते हैं), हाइड्रोलिक फैन ड्राइव वाले बाग स्प्रेयर और हाइड्रोलिक-संचालित खाद इंजेक्शन सिस्टम को शक्ति प्रदान करते हैं, जिन्हें डिस्क-कट इंजेक्शन स्लॉट के माध्यम से मिट्टी में घोल डालने के लिए उच्च प्रवाह और उच्च दबाव दोनों की आवश्यकता होती है। एवर-पावर में इंजीनियरिंग टीम यह कंपनी नियमित रूप से इन चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए गति बढ़ाने वाले अनुपात निर्दिष्ट करती है, और गियरबॉक्स की क्षमता को प्रत्येक ग्राहक के सिस्टम की विशिष्ट पंप और सर्किट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाती है।

नगरपालिका और उपयोगिता अनुप्रयोगों में ट्रक-माउंटेड एरियल लिफ्ट, स्ट्रीट स्वीपर और मोबाइल कंप्रेसर पर पीटीओ-चालित हाइड्रोलिक पावर यूनिट शामिल हैं। ये इंस्टॉलेशन अक्सर 1,000 आरपीएम ट्रक पीटीओ आउटपुट का उपयोग करते हैं और पूरे कार्य शिफ्ट (प्रतिदिन 6 से 10 घंटे) के लिए लगातार चलते हैं। इन अनुप्रयोगों के लिए गियरबॉक्स का चयन करते समय निरंतर कार्य-क्षमता वाले थर्मल रेटिंग, हेवी-ड्यूटी बेयरिंग और उच्च-गुणवत्ता वाले शाफ्ट सील को प्राथमिकता दी जानी चाहिए जो सड़क पर चलने वाले उपकरणों में निहित गंदगी और नमक के संपर्क का प्रतिरोध कर सकें।

हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स सिस्टम के लिए रखरखाव अनुसूची

चूंकि हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स अधिकांश कृषि गियरबॉक्स अनुप्रयोगों में आम तौर पर पाए जाने वाले आंतरायिक कार्य के बजाय निरंतर भार के तहत काम करता है, इसलिए इसका रखरखाव कार्यक्रम सामान्य प्रयोजन वाले पीटीओ गियरबॉक्स के लिए प्रकाशित अंतरालों की तुलना में अधिक आक्रामक होना चाहिए।

गियरबॉक्स की आंतरिक स्थिति का सबसे अच्छा संकेतक तेल की स्थिति है। प्रत्येक सर्विस अंतराल पर ड्रेन पोर्ट के माध्यम से 100 मिलीलीटर तेल का नमूना लें और उसकी दृश्य जांच करें। साफ, एम्बर रंग का तेल जिसमें कोई धातु जैसी चमक न हो, सामान्य संचालन का संकेत देता है। दूधिया रंग का तेल पानी की मिलावट का संकेत देता है - अक्सर उन मशीनों में संघनन के कारण जो गर्म संचालन और रात भर ठंडे भंडारण के बीच चक्रित होती हैं। साफ नमूने के जार के तल पर बारीक धातु जैसी चमक गियर के दांतों के तेजी से घिसने का संकेत देती है, जो आमतौर पर दूषित तेल या ओवरलोडेड गियर मेश के कारण होता है। जली हुई गंध वाला गहरा, ऑक्सीकृत तेल लगातार ओवरहीटिंग का संकेत देता है और गियरबॉक्स के संचालन को जारी रखने से पहले थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम की तत्काल जांच की आवश्यकता होती है।

इनपुट और आउटपुट शाफ्ट सील की जांच हर 250 घंटे के अंतराल पर की जानी चाहिए। इनपुट साइड पर, सील लीक होने से पीटीओ ग्रीस गियरबॉक्स के तेल को दूषित कर सकता है - इनपुट सिरे के पास तेल के भूरे रंग से इसका पता लगाया जा सकता है। आउटपुट साइड पर, जहां पंप ड्राइव शाफ्ट गियरबॉक्स से बाहर निकलता है, सील लीक होने से गियरबॉक्स के आंतरिक भाग हाइड्रोलिक द्रव के संपर्क में आ जाते हैं। हालांकि कई पीटीओ स्पीड इंक्रीज़र पंप के साथ तेल साझा करते हैं (विशेष रूप से संयुक्त हाउसिंग डिज़ाइन में), अलग-अलग लुब्रिकेशन सिस्टम वाली इकाइयों को गियर तेल और हाइड्रोलिक द्रव को अलग रखना चाहिए क्योंकि दोनों द्रवों में मौजूद एडिटिव पैकेज रासायनिक रूप से असंगत हो सकते हैं।

ट्रैक्टर के पीटीओ को गियरबॉक्स इनपुट से जोड़ने वाली ड्राइवलाइन को हर 50 घंटे के संचालन के बाद ग्रीस किया जाना चाहिए। यूनिवर्सल जॉइंट बेयरिंग, स्लिप-योक स्प्लाइन और शील्ड बेयरिंग सभी को ताज़ा ग्रीस की आवश्यकता होती है ताकि संचालन के मौसमों के बीच होने वाले शुष्क-संक्षारण को रोका जा सके। क्रॉस-एंड-बेयरिंग यूनिवर्सल जॉइंट पूरे पीटीओ हाइड्रोलिक सिस्टम में सबसे आम खराबी का कारण होते हैं, और इन्हें नियमित रूप से (संचालन कोण के आधार पर हर 500 से 800 घंटे में) बदलना, खराब यू-जॉइंट के कारण ड्राइवलाइन के गति में अलग होने से होने वाले नुकसान की तुलना में कहीं अधिक किफायती है।

सही हाइड्रोलिक पीटीओ गियरबॉक्स का चयन कैसे करें

चयन की शुरुआत चार जानकारियों से होती है: ट्रैक्टर की पीटीओ गति (540 या 1,000 आरपीएम), ट्रैक्टर की उपलब्ध पीटीओ हॉर्सपावर, हाइड्रोलिक पंप की विशिष्टताएँ (विस्थापन, रेटेड गति, माउंटिंग फ्लेंज और ड्राइव शाफ्ट कॉन्फ़िगरेशन), और उपकरण की हाइड्रोलिक आवश्यकताएँ (प्रवाह, दबाव और ड्यूटी चक्र)।

इन चार इनपुट के साथ, चयन प्रक्रिया एक तार्किक क्रम का पालन करती है। सबसे पहले, पंप की रेटेड इनपुट गति को पीटीओ गति से विभाजित करके आवश्यक गियरबॉक्स आउटपुट गति निर्धारित करें। दूसरा, गियरबॉक्स द्वारा संचारित किए जाने वाले अधिकतम निरंतर टॉर्क की गणना करें - यह रिलीफ वाल्व प्रेशर सेटिंग पर पंप के अधिकतम इनपुट टॉर्क के बराबर होता है, साथ ही क्षणिक भार के लिए 15% मार्जिन भी शामिल होता है। तीसरा, यह सत्यापित करें कि गणना की गई आउटपुट गति पर गियरबॉक्स की प्रकाशित निरंतर टॉर्क रेटिंग इस आवश्यकता से अधिक है। चौथा, यांत्रिक इंटरफ़ेस की पुष्टि करें - इनपुट स्प्लाइन पीटीओ स्टब से मेल खाना चाहिए (आमतौर पर 540 RPM के लिए 6-स्प्लाइन 1-3/8 इंच या 1,000 RPM के लिए 21-स्प्लाइन 1-3/8 इंच), और आउटपुट फ्लेंज पंप के माउंटिंग पैटर्न से मेल खाना चाहिए।

हॉर्सपावर रेटिंग के आधार पर गियरबॉक्स का चयन करने की आम गलती से बचें, टॉर्क रेटिंग की पुष्टि अवश्य करें। दो गियरबॉक्स जिनकी रेटिंग "50 HP" है, उनकी टॉर्क क्षमता बहुत अलग हो सकती है यदि एक की रेटिंग 1:2 अनुपात (कम आउटपुट टॉर्क) और दूसरे की 1:4 अनुपात (अधिक आउटपुट टॉर्क) पर हो। गियर के दांतों पर वास्तविक टॉर्क - न कि नेमप्लेट हॉर्सपावर - यह निर्धारित करता है कि गियर और बेयरिंग इच्छित उपयोग में टिक पाएंगे या नहीं। एवर-पावर पीटीओ गियरबॉक्स उत्पाद सूची में प्रत्येक अनुपात पर पूर्ण टॉर्क विनिर्देशों वाली इकाइयाँ ढूँढ़ें, जिससे विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए चयन करना आसान हो जाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

संपादक: सीएक्सएम