सेंटर पिवट सिंचाई गियरबॉक्स क्या है?
ए केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स यह सीलबंद वर्म-गियर ड्राइव यूनिट है जो सेंटर पिवट या लीनियर-मूव सिंचाई प्रणाली के प्रत्येक टावर लेग पर लगी होती है। प्रत्येक टावर में दो ड्राइव व्हील होते हैं, और प्रत्येक व्हील एक छोटे इलेक्ट्रिक मोटर (0.37 से 1.5 किलोवाट) द्वारा संचालित होता है। सिंचाई व्हील ड्राइव गियरबॉक्स जो गति में अत्यधिक कमी प्रदान करता है - आमतौर पर 40:1 से 60:1 तक - मोटर की गति (1,450 से 1,750 आरपीएम) को पहिए के बहुत धीमे घूर्णन (0.5 से 2 आरपीएम) में परिवर्तित करता है, जो टावर को उसके वृत्ताकार या रैखिक पथ पर केवल 1 से 5 मीटर प्रति मिनट की गति से चलाने के लिए आवश्यक है।
एक एकल केंद्र धुरी प्रणाली केंद्रीय बिंदु से अंतिम टावर तक 400 से 800 मीटर तक फैली हो सकती है, जो एक पूर्ण-वृत्त चक्कर में 50 से 200 हेक्टेयर भूमि की सिंचाई करती है। इस प्रणाली में 5 से 12 टावर स्पैन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को दो की आवश्यकता होती है। केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स यूनिट्स — यानी एक सिंगल पिवट इंस्टॉलेशन में 10 से 24 गियरबॉक्स होते हैं, जिनमें से सभी को धूप, बारिश, पाला, कीचड़ और धूल के निरंतर बाहरी संपर्क में 10 से 25 वर्षों तक विश्वसनीय रूप से कार्य करना चाहिए। यह अत्यधिक पर्यावरणीय सहनशीलता की आवश्यकता — स्व-लॉकिंग, कम रखरखाव और उच्च विश्वसनीयता की मांगों के साथ मिलकर — इसे बनाती है। सिंचाई गियरबॉक्स कृषि में गियरबॉक्स के सबसे विशिष्ट अनुप्रयोगों में से एक।
टावर ड्राइव सिस्टम कैसे काम करता है
केंद्र धुरी के सबसे बाहरी टावर को प्रत्येक चक्कर पूरा करने के लिए सबसे लंबी चाप दूरी तय करनी पड़ती है - और यही सिस्टम की घूर्णन गति को निर्धारित करती है। प्रत्येक आंतरिक टावर को आनुपातिक रूप से कम दूरी तय करनी पड़ती है, जो एक संरेखण प्रणाली द्वारा समयबद्ध रुक-रुक कर गति करते हैं जो सभी हिस्सों को एक सीधी रेखा में रखती है। अंतिम टावर लगभग निरंतर गति करता है जबकि आंतरिक टावर बारी-बारी से गति करते हैं और रुकते हैं। पिवट ड्राइव गियरबॉक्स प्रत्येक पहिए को अलाइनमेंट कंट्रोल से स्टार्ट-स्टॉप कमांड प्राप्त होते हैं - जो टावर को आगे बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रिक मोटर को सक्रिय करते हैं और अलाइनमेंट बहाल होने पर इसे निष्क्रिय कर देते हैं।
एलाइनमेंट सिस्टम प्रत्येक टावर पर लगे माइक्रोस्विच या रिजॉल्वर सेंसर का उपयोग करके आसन्न स्पैन के सापेक्ष कोणीय स्थिति का पता लगाता है। जब बाहरी टावर (जो लगातार या लगभग लगातार चलता रहता है) भीतरी टावर से एलाइनमेंट टॉलरेंस (आमतौर पर 1 से 3 डिग्री आर्क) से अधिक आगे निकल जाता है, तो भीतरी टावर की मोटर को उस स्पैन को आगे बढ़ाने के लिए सक्रिय किया जाता है जब तक कि एलाइनमेंट बहाल न हो जाए। 10 टावरों वाले सिस्टम में, इस कैस्केडिंग एलाइनमेंट प्रक्रिया का अर्थ है कि सबसे भीतरी टावर प्रति चक्कर सैकड़ों बार चालू और बंद हो सकते हैं - प्रत्येक चक्र बाहरी टावर पर एक स्टार्ट-स्टॉप टॉर्क उत्पन्न करता है। केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स उस टावर की स्थिति पर।
यह रुक-रुक कर चलने वाली चालू-बंद होने वाली कार्यप्रणाली सबसे चुनौतीपूर्ण लोडिंग पैटर्न उत्पन्न करती है। सिंचाई गियरबॉक्सप्रत्येक आरंभिक क्रिया में मोटर को टावर के द्रव्यमान (1,000 से 3,000 किलोग्राम प्रति टावर स्पैन, साथ ही पाइप में पानी का भार) को विराम अवस्था से गति प्रदान करनी पड़ती है - जिससे आरंभिक टॉर्क में 2 से 4 गुना तक का उछाल आता है, जो सिंचाई चक्र में सैकड़ों बार दोहराया जाता है। 10 से 25 वर्षों के सेवाकाल में, एक मोटर केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स इसमें लाखों स्टार्ट-स्टॉप चक्र जमा होते हैं - एक थकान लोडिंग पैटर्न जिसे वर्म और व्हील गियर सेट को दांतों की सतह की विफलता या अत्यधिक घिसाव के बिना सहन करना पड़ता है।
सेंटर पिवट सिंचाई गियरबॉक्स — मौसम-रोधी आवरण के साथ वर्म गियर टॉवर व्हील ड्राइव
वर्म गियर क्यों चुनें: एक ही चरण में सेल्फ-लॉकिंग और चरम अनुपात
वर्म गियर मानक आर्किटेक्चर है केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स इसके अनुप्रयोग दो महत्वपूर्ण कारणों से उपयुक्त हैं। पहला, एक ही वर्म-एंड-व्हील चरण 40:1 से 60:1 तक का अनुपात प्राप्त कर सकता है - यह वह चरम कमी है जो 1,450+ आरपीएम मोटर गति को 2 आरपीएम से कम व्हील गति में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक है। बेवल या हेलिकल गियर के साथ यह अनुपात प्राप्त करने के लिए तीन या चार गियर चरणों की आवश्यकता होगी (जिससे लागत, जटिलता और विफलता की संभावना बढ़ जाती है)। दूसरा, वर्म गियर में अंतर्निहित स्व-लॉकिंग क्षमता होती है: मानक घर्षण गुणांक के साथ लगभग 30:1 से अधिक के अनुपात पर, आउटपुट (व्हील) इनपुट (मोटर) को बैक-ड्राइव नहीं कर सकता - इसका अर्थ है कि मोटर के बंद होने पर टावर अपनी स्थिति बनाए रखता है, इसके लिए किसी अलग ब्रेक तंत्र की आवश्यकता नहीं होती है।
सेल्फ-लॉकिंग के बिना, एक केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स मोटर बंद होने पर हवा, गुरुत्वाकर्षण (ढलान वाली ज़मीन पर) या पानी के दबाव से टावर को अपनी जगह से हिलने से रोकने के लिए प्रत्येक टावर पर एक बाहरी ब्रेक की आवश्यकता होगी। एक भी टावर पर ब्रेक फेल होने से वह हिस्सा खिसक सकता है - जिससे पूरी धुरी संरचना ढह सकती है। वर्म गियर की अंतर्निहित स्व-लॉकिंग इस एकल-बिंदु-विफलता के जोखिम को पूरी तरह से समाप्त कर देती है, जिससे बाहरी बलों की परवाह किए बिना प्रत्येक टावर पर निष्क्रिय, रखरखाव-मुक्त स्थिति स्थिर रहती है।
वर्म गियर के सेल्फ-लॉकिंग का नुकसान यह है कि इसकी यांत्रिक दक्षता कम हो जाती है। सेल्फ-लॉकिंग सिंचाई गियरबॉक्स 50:1 के अनुपात पर चलने वाली मोटर आमतौर पर 35 से 50 प्रतिशत दक्षता पर काम करती है — यानी मोटर की इनपुट पावर का 50 से 65 प्रतिशत हिस्सा आउटपुट टॉर्क के बजाय ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है। उच्च-शक्ति वाले अनुप्रयोगों में यह अस्वीकार्य होगा, लेकिन सिंचाई प्रणालियों के लिए यह स्वीकार्य है क्योंकि कुल शक्ति स्तर कम (0.37 से 1.5 किलोवाट) होता है और रुक-रुक कर चलने वाला कार्य चक्र संचालन के बीच शीतलन की अनुमति देता है। प्रत्येक टावर की गति के दौरान उत्पन्न ऊष्मा (आमतौर पर 30 से 120 सेकंड तक मोटर चालू रहने के बाद विराम) अगले चक्र के शुरू होने से पहले हाउसिंग के माध्यम से फैल जाती है।
सेंटर पिवट बनाम लीनियर मूव: गियरबॉक्स की आवश्यकताएँ
दशकों तक चलने वाले वर्म और व्हील के लिए उपयुक्त सामग्रियां
एक वर्म शाफ्ट में केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स इसे केस-हार्डन्ड मिश्र धातु इस्पात (आमतौर पर 20CrMnTi या समकक्ष) से मशीनिंग करके बनाया जाता है, जिसकी सतह कठोरता 58 से 62 HRC होती है। वर्म व्हील (वर्म द्वारा संचालित बड़ा गियर) सेंट्रीफ्यूगली-कास्ट फॉस्फोर ब्रॉन्ज़ (CuSn10P या CuSn12) से ढाला जाता है - यह सामग्री विशेष रूप से कठोर स्टील वर्म के साथ इसकी अनुकूलता के लिए चुनी गई है। ब्रॉन्ज़ व्हील, स्टील-ऑन-स्टील जोड़ी की तुलना में कठोर वर्म के विरुद्ध कम घर्षण प्रदान करता है, रनिंग-इन अवधि के दौरान बेहतर अनुकूलता (नरम ब्रॉन्ज़ सूक्ष्म रूप से विकृत होकर वर्म थ्रेड प्रोफ़ाइल के अनुरूप हो जाता है), और सीमा-स्नेहन स्थितियों के तहत जाम होने के प्रति बेहतर प्रतिरोध प्रदान करता है।
The पिवट ड्राइव गियरबॉक्स बेयरिंग यह व्यवस्था वर्म मेश बलों और बाहरी पहियों के भार (टावर का भार, भू-प्रतिक्रिया, पवन बल) से उत्पन्न संयुक्त रेडियल और थ्रस्ट भार को सहन करने में सक्षम है। वर्म शाफ्ट को टेपर्ड रोलर बेयरिंग द्वारा सहारा दिया जाता है (जो रेडियल भार और वर्म हेलिक्स कोण से उत्पन्न अक्षीय थ्रस्ट दोनों को सहन करते हैं), जबकि व्हील शाफ्ट में कम गति और उच्च टॉर्क आउटपुट स्थितियों के लिए उपयुक्त डीप-ग्रूव बॉल या टेपर्ड रोलर बेयरिंग का उपयोग किया जाता है। सिंथेटिक ग्रीस से भरे सीलबंद बेयरिंग सिस्टम (माइनस 30 से प्लस 120 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के लिए उपयुक्त) को वर्ष भर बाहरी वातावरण के चरम तापमान सीमा के अनुरूप निर्दिष्ट किया गया है।
सिंचाई के लिए व्हील ड्राइव गियरबॉक्स — अत्यधिक रिडक्शन और सेल्फ-लॉकिंग के लिए वर्म और कांस्य व्हील
मौसम से सुरक्षा: पूरे साल बाहरी वातावरण के लिए उपयुक्त
अधिकांश के विपरीत कृषि गियरबॉक्स जो ऑफ-सीजन के दौरान ढके हुए स्थान पर रखे जाते हैं, केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स यह टावर के खंभों पर स्थायी रूप से लगा रहता है और धूप, बारिश, बर्फ, पाला, हवा से उड़ने वाली मिट्टी और रुके हुए पानी के संपर्क में रहता है (नीचे क्षेत्रों या भारी मिट्टी में सिंचाई के दौरान पहिया और निचले गियरबॉक्स का आवरण अक्सर पानी में डूब जाता है)। इस स्थायी बाहरी संपर्क के कारण प्रत्येक आवरण जोड़, शाफ्ट निकास और ब्रीदर स्थान पर IP65 या IP67 के समकक्ष सीलिंग की आवश्यकता होती है।
सभी निकास बिंदुओं पर डबल-लिप शाफ्ट सील। रासायनिक प्रतिरोधी इलास्टोमर से निर्मित स्प्लिट-लाइन ओ-रिंग हाउसिंग। सीलबंद ब्रीदर वाल्व (निर्जलीकरण पदार्थ रहित - जलमग्नता सहन करने में सक्षम)। 100+ माइक्रोमीटर मोटाई की एपॉक्सी पाउडर कोटिंग। स्टेनलेस स्टील के बाहरी फास्टनर। मौसमी जल निकासी को आसान बनाने के लिए ड्रेन प्लग लगाया गया है।
परिचालन सीमा: -30 से +50 डिग्री सेल्सियस परिवेश तापमान। सिंथेटिक तेल -30 डिग्री सेल्सियस पर भी तरल बना रहता है (खनिज तेल जम जाता है)। यूवी-प्रतिरोधी आवरण कोटिंग (मानक पेंट सीधे धूप में 2 से 3 वर्षों में खराब हो जाता है)। तापमान चक्रण सहनशीलता: सील सख्त हुए बिना या आवरण में दरार पड़े बिना 30 से 40 डिग्री के दैनिक तापमान में उतार-चढ़ाव सहन कर सकता है।
तकनीकी विशिष्टताओं का संक्षिप्त विवरण
सेंटर पिवट गियरबॉक्स तेल और स्नेहन
सही सेंटर पिवट गियरबॉक्स तेल यह सिंथेटिक PAO EP ISO VG 320 है — यह उच्च श्रेणी का तेल है जो सिंचाई के दौरान कम गति और उच्च संपर्क दबाव पर स्लाइडिंग वर्म-व्हील संपर्क के लिए आवश्यक गाढ़ी तेल परत प्रदान करता है। सिंथेटिक बेस स्टॉक अनिवार्य है (अन्य कुछ उत्पादों की तरह वैकल्पिक नहीं)। कृषि गियरबॉक्स यह गियरबॉक्स अत्यधिक तापमान सीमा में काम करता है, इसलिए यह विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त है: शीतकालीन भंडारण क्षेत्रों में इसे -30 डिग्री सेल्सियस पर चालू और कार्य करना होता है और शुष्क जलवायु में ग्रीष्मकालीन सिंचाई के दौरान 40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के निरंतर परिवेश तापमान को सहन करना पड़ता है। मिनरल वीजी 320 -5 डिग्री सेल्सियस से नीचे अर्ध-ठोस हो जाता है - जिससे यह शून्य से नीचे के तापमान वाले किसी भी जलवायु में उपयोग के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।
तेल बदलने का अंतराल केंद्र धुरी सिंचाई गियरबॉक्स ये यूनिटें आमतौर पर 2,000 से 4,000 ऑपरेटिंग घंटे या हर 2 से 5 साल में चलती हैं - जो कि अधिकांश कृषि गियरबॉक्सों की तुलना में काफी लंबी अवधि है, क्योंकि रुक-रुक कर चलने वाला कार्य चक्र और कम पावर स्तर प्रति ऑपरेटिंग घंटे तेल के क्षरण को न्यूनतम रखते हैं। हालांकि, मुख्य चिंता थर्मल क्षरण के बजाय पानी का संदूषण है। यदि हाउसिंग सील से बारिश का पानी या सिंचाई का पानी अंदर चला जाता है, तो तेल का इमल्सीफिकेशन हो जाता है और उसकी भार वहन क्षमता कम हो जाती है - जिससे कांस्य पहियों का तेजी से घिसाव और वर्म स्कोरिंग होती है। तेल की स्थिति की वार्षिक जांच करें (दूधिया रंग पानी के संदूषण का संकेत देता है, जिसके लिए तुरंत तेल बदलना आवश्यक है), और प्रत्येक सिंचाई के मौसम की शुरुआत में हाउसिंग सील की अखंडता की जांच करें।
ढलानों पर भूभाग संबंधी चुनौतियाँ और गियरबॉक्स पर पड़ने वाला भार
सेंटर पिवट अक्सर ऊबड़-खाबड़ इलाकों में काम करते हैं, जहां एक ही रोटेशन के दौरान कुछ टावर ऊपर की ओर जाते हैं जबकि अन्य नीचे की ओर आते हैं। ढलान वाली जमीन (2 से 8 प्रतिशत ग्रेड) पर, नीचे की ओर जाने वाले टावरों के गियरबॉक्स को गुरुत्वाकर्षण बल का सामना करना पड़ता है जो टावर को अलाइनमेंट से आगे धकेलने की कोशिश करता है - इसके लिए वर्म गियर के सेल्फ-लॉकिंग पर निर्भर रहना पड़ता है ताकि स्टार्ट-स्टॉप साइकिल के प्रत्येक विराम के दौरान स्थिति बनी रहे। ऊपर की ओर जाने वाले टावरों के गियरबॉक्स को टावर के द्रव्यमान घर्षण और गुरुत्वाकर्षण बल दोनों का सामना करना पड़ता है - जिससे समतल जमीन पर चलने की तुलना में मोटर टॉर्क की मांग 20 से 40 प्रतिशत तक बढ़ जाती है। पहाड़ी इंस्टॉलेशन के लिए गियरबॉक्स को समतल जमीन की आवश्यकता से कम से कम 20 प्रतिशत अधिक पावर मार्जिन के साथ निर्दिष्ट किया जाना चाहिए ताकि मोटर की थर्मल क्षमता से अधिक हुए बिना ढलान से संबंधित टॉर्क वृद्धि को समायोजित किया जा सके।
नरम, कीचड़ वाली मिट्टी की स्थिति एक और भार संबंधी चुनौती पैदा करती है। ड्राइव पहिये संतृप्त मिट्टी में धंस जाने पर (जो धुरी के ठीक नीचे स्थित सिंचित क्षेत्र में आम है), रोलिंग प्रतिरोध नाटकीय रूप से बढ़ जाता है और पहिए को प्रत्येक आरंभिक चरण में गड्ढे से बाहर निकलने की आवश्यकता हो सकती है - जिससे मोटर की स्टॉल क्षमता के करीब पहुंचने वाला आरंभिक टॉर्क उत्पन्न होता है। चौड़े फ्लोटेशन टायर (जमीन पर दबाव कम करना), कंक्रीट व्हील ट्रैक (गड्ढे बनने से रोकना), और उपयुक्त आकार के मोटर और गियरबॉक्स, ये सभी नरम मिट्टी की स्थितियों में टावर को विश्वसनीय रूप से आगे बढ़ाने में योगदान करते हैं। सिंचाई अंतिम ड्राइव गियरबॉक्स इसका मूल्यांकन कीचड़ भरी परिस्थितियों में सबसे खराब स्थिति में उत्पन्न होने वाले स्टार्ट-अप टॉर्क के लिए किया जाना चाहिए, न कि ठोस जमीन पर स्थिर अवस्था में चलने वाले टॉर्क के लिए।
रखरखाव कार्यक्रम
प्रत्येक गियरबॉक्स में तेल का स्तर और स्थिति जांचें (दूधिया तेल का मतलब पानी का रिसाव है - इसे तुरंत बदलें)। हाउसिंग में दरारें या जंग की जांच करें। शाफ्ट सील की अखंडता की जांच करें। माउंटिंग बोल्ट की जांच करें। गियरबॉक्स की सुचारू क्रिया सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक पहिये को हाथ से घुमाएं - खुरदरापन कांस्य के घिसाव या बेयरिंग की क्षति का संकेत देता है।
सिस्टम के सभी गियरबॉक्स में सिंथेटिक VG 320 ऑयल से पूरा ऑयल बदलें। मैग्नेटिक ड्रेन प्लग में कांस्य कणों की जांच करें (जो वर्म व्हील के घिसाव का संकेत देते हैं)। आउटपुट शाफ्ट में अत्यधिक रेडियल या एक्सियल मूवमेंट की जांच करें। मोटर अलाइनमेंट और कपलिंग की स्थिति की जांच करें।
वर्म व्हील के घिसाव पैटर्न का पेशेवर निरीक्षण। कांस्य व्हील की मोटाई का मापन (न्यूनतम विनिर्देश से अधिक घिस जाने पर बदल दें)। कंपन या ढीलापन निर्धारित सीमा से अधिक होने पर बेयरिंग को बदल दें। सिस्टम में एकसमान प्रदर्शन बनाए रखने के लिए सभी गियरबॉक्स को एक साथ बदलने पर विचार करें।
आफ्टरमार्केट सेंटर पिवट गियरबॉक्स रिप्लेसमेंट
सेंटर पिवट गियरबॉक्स प्रतिस्थापन यह समस्या आमतौर पर कांस्य वर्म व्हील के घिसाव के कारण उत्पन्न होती है (व्हील एक बलिदानी घिसाव घटक है - इसे कठोर स्टील वर्म के विरुद्ध प्राथमिकता से घिसने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि अधिक महंगा वर्म कई बार व्हील बदलने के बाद भी टिका रहे)। 10 से 25 वर्षों और लाखों स्टार्ट-स्टॉप चक्रों के बाद, कांस्य व्हील के दांत इतने पतले हो जाते हैं कि दांतों का संपर्क पैटर्न बदल जाता है, जिससे शोर, बैकलैश और स्टार्ट-अप टॉर्क के तहत दांत टूटने का खतरा बढ़ जाता है। क्रॉस-रेफरेंस मापदंडों में वर्म अनुपात, आउटपुट शाफ्ट का आकार और कीवे, हाउसिंग माउंटिंग बोल्ट पैटर्न, मोटर फ्लेंज कॉन्फ़िगरेशन और व्हील शाफ्ट की ऊंचाई (मोटर अक्ष से व्हील अक्ष तक की केंद्र दूरी) शामिल हैं।
हमारी इंजीनियरिंग टीम प्रमुख पिवट ब्रांडों (वैली, रींके, ज़िमैटिक, टीएल और समकक्ष ओईएम विनिर्देशों) के लिए क्रॉस-रेफरेंस डेटा बनाए रखती है। संपूर्ण गियरबॉक्स असेंबली और व्यक्तिगत ब्रॉन्ज़ व्हील रिप्लेसमेंट किट दोनों उपलब्ध हैं। 5 से 20 या अधिक पिवट वाले बड़े सिंचाई कार्यों के लिए, निर्धारित चक्र पर सभी पिवट पर सभी गियरबॉक्स को बदलने के सक्रिय सिस्टम-व्यापी गियरबॉक्स प्रतिस्थापन कार्यक्रम, फसल के सबसे महत्वपूर्ण विकास चरणों के दौरान पानी की कमी के जोखिम को कम करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
दशकों तक, आत्मविश्वास के साथ सिंचाई करें
10 से 25 वर्ष की सेवा अवधि वाले स्व-लॉकिंग, मौसम-प्रतिरोधी पिवट गियरबॉक्स - एकल-पिवट फार्मों से लेकर बहु-प्रणाली वाणिज्यिक सिंचाई कार्यों तक।
संपादक: सीएक्सएम
