गन्ना हार्वेस्टर गियरबॉक्स: भारी फसल प्रसंस्करण ड्राइव

बेस कटर ड्राइव: उच्चतम टॉर्क वाले पीटीओ गियरबॉक्स की आवश्यकता

बेस कटर हार्वेस्टर और खड़ी फसल के बीच संपर्क का पहला और सबसे ज़ोरदार बिंदु होता है। दो विपरीत दिशा में घूमने वाली डिस्क असेंबली - जिनमें से प्रत्येक में 3 से 5 भारी ब्लेड लगे होते हैं - ज़मीन पर 400 से 800 आरपीएम की गति से घूमती हैं, और हार्वेस्टर की कटाई चौड़ाई (आमतौर पर 1 से 2 पंक्तियाँ, 1.2 से 1.5 मीटर की दूरी पर) के भीतर गन्ने के हर डंठल को काट देती हैं। ब्लेड की प्रत्येक चोट एक डंठल को काटती है जिसके लिए डंठल के व्यास, रेशे के घनत्व और नमी की मात्रा के आधार पर 500 से 2,000 एन तक काटने के बल की आवश्यकता होती है - और डिस्क का एक चक्कर सामान्य गन्ने के घनत्व पर 8 से 15 डंठलों से टकराता है। संचयी काटने का बल और भारी ब्लेड असेंबली की अपकेंद्री जड़ता एक निरंतर बल की मांग पैदा करती है जो कुल बल का 40 से 60 प्रतिशत खपत करती है। पीटीओ गियरबॉक्स निरंतर कटाई के दौरान उत्पादन।

बेस कटर गियरबॉक्स एक समकोण बेवल इकाई है जो क्षैतिज पीटीओ रोटेशन को ग्राउंड प्लेन पर ऊर्ध्वाधर डिस्क रोटेशन में परिवर्तित करती है। 540 आरपीएम पीटीओ (540 आरपीएम डिस्क गति उत्पन्न करने वाला) से यह अनुपात आमतौर पर 1:1 होता है या 1,000 आरपीएम पीटीओ (500 से 700 आरपीएम उत्पन्न करने वाला) से 1:1 से 1:1.5 होता है। उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के विपरीत, जहाँ गियरबॉक्स की चुनौती उच्च आरपीएम पर थर्मल प्रबंधन होती है, बेस कटर की चुनौती शुद्ध टॉर्क है - गियर के दांतों को बिना दांतों की जड़ों में थकान के दरार के पूर्ण कटिंग लोड के साथ-साथ चट्टानों से टकराने से उत्पन्न झटके को भी संचारित करना होता है, और बियरिंग को डिस्क के वजन और कटिंग प्रतिक्रिया बल से उत्पन्न संयुक्त रेडियल लोड के साथ-साथ स्पाइरल बेवल गियर मेश से उत्पन्न अक्षीय थ्रस्ट को भी संभालना होता है। 58 से 62 एचआरसी की सतह कठोरता और 32 से 38 एचआरसी की कोर कठोरता वाले केस-कार्ब्यूराइज्ड स्पाइरल बेवल गियर इस लोडिंग प्रोफाइल के लिए आवश्यक सतह घिसाव प्रतिरोध और कोर मजबूती का संयोजन प्रदान करते हैं।

विपरीत दिशा में घूमने वाली दोहरी डिस्क व्यवस्था के लिए या तो दो अलग-अलग गियरबॉक्स (प्रत्येक डिस्क के लिए एक, प्रत्येक को चेन या गियर ड्राइव के माध्यम से मुख्य गियरबॉक्स से ड्राइव प्राप्त होती है) या विपरीत दिशाओं में घूमने वाले दो ऊर्ध्वाधर शाफ्ट के साथ एक एकल दोहरे आउटपुट गियरबॉक्स की आवश्यकता होती है। दोहरे आउटपुट कॉन्फ़िगरेशन से डिस्क की गति एकसमान रहती है (जो तने को बिना खींचे या फाड़े जड़ से साफ काटने के लिए महत्वपूर्ण है) और हार्वेस्टर ड्राइव सिस्टम सरल हो जाता है — लेकिन दो आउटपुट बेयरिंग असेंबली और दोनों डिस्क के एक साथ काम करने से उत्पन्न होने वाले प्रतिक्रिया टॉर्क को समायोजित करने के लिए गियरबॉक्स हाउसिंग एकल आउटपुट यूनिट की तुलना में काफी बड़ा और अधिक मजबूत होना चाहिए। भारी फसल प्रसंस्करण के लिए बहु-कार्यात्मक हार्वेस्टर ड्राइव सिस्टम कैसे इंजीनियर किए जाते हैं, इस पर व्यापक जानकारी के लिए, हमारी तकनीकी गाइड देखें। कंबाइन हार्वेस्टर गियरबॉक्स ड्राइव आर्किटेक्चर।

फीड रोलर और चॉपर तंत्र: द्वितीयक ड्राइव आवश्यकताएँ

बेस कटर द्वारा डंठलों को काटने के बाद, फसल फीड रोलर्स की एक श्रृंखला में प्रवेश करती है जो गन्ने को पकड़कर, दिशा देकर हार्वेस्टर बॉडी से होते हुए चॉपर असेंबली तक पहुंचाती है। फीड रोलर्स स्टील के सिलेंडर होते हैं जिनकी सतह पर खुरदरी ग्रिप या वेल्डेड क्लीट्स होते हैं जो रेशेदार, अक्सर कीचड़ वाले डंठलों को पकड़ते हैं और उन्हें 1.5 से 3 मीटर/सेकंड की नियंत्रित गति से मशीन से खींचते हैं। विपरीत दिशा में घूमने वाले रोलर्स के प्रत्येक जोड़े को एक निश्चित समय अंतराल की आवश्यकता होती है। गन्ने की कटाई मशीन का गियरबॉक्स आउटपुट या चेन-चालित टेक-ऑफ 200 से 400 आरपीएम पर होता है - यह अपेक्षाकृत कम गति है लेकिन बहुत उच्च टॉर्क पर, क्योंकि रोलर्स को डाउनस्ट्रीम चॉपर से महत्वपूर्ण घर्षण और बैक-प्रेशर के खिलाफ एक साथ कई घने डंठलों को पकड़ना और संपीड़ित करना होता है।

बिलेट-प्रकार की हार्वेस्टर मशीन पर लगा चॉपर असेंबली लगातार बहने वाले डंठलों को बिलेट (200 से 350 मिमी की छोटी लंबाई) में काटता है, जिन्हें बाद में परिवहन वाहन में उठा लिया जाता है। चॉपर ड्रम - दो विपरीत दिशा में घूमने वाले सिलेंडर, जिनमें से प्रत्येक में 3 से 6 ब्लेड लगे होते हैं - 500 से 800 आरपीएम पर चलते हैं और हार्वेस्टर ड्राइव सिस्टम में सबसे अधिक चक्रीय भार उत्पन्न करते हैं। प्रत्येक ब्लेड प्रति चक्कर 6 से 12 डंठल व्यास के घने रेशों को काटता है, जिससे प्रत्येक कटाई के दौरान औसत चलने वाले टॉर्क से 3 से 5 गुना अधिक टॉर्क उत्पन्न होता है। चॉपर गियरबॉक्स को इस निरंतर स्पंदित भार को सहन करना होता है, ताकि उसके गियर के दांतों में थकान न आए, जिससे उसकी सेवा अवधि 4 से 6 महीने के गन्ने की कटाई के मौसम के एक अंश तक सीमित हो जाए।

इन गौण कार्यों में शक्ति वितरण के लिए गियरबॉक्स के आकार का सावधानीपूर्वक निर्धारण आवश्यक है। 80 एचपी की कुल क्षमता वाले पीटीओ-चालित गन्ना हार्वेस्टर में शक्ति का वितरण लगभग इस प्रकार हो सकता है: बेस कटर 35 से 45 एचपी (40 से 55 प्रतिशत), फीड रोलर 15 से 20 एचपी (18 से 25 प्रतिशत), चॉपर 15 से 20 एचपी (18 से 25 प्रतिशत), और एलिवेटर 5 से 8 एचपी (6 से 10 प्रतिशत)। मुख्य गियरबॉक्स की क्षमता सभी एक साथ लगने वाले भारों के योग के साथ-साथ परिचालन के प्रत्येक घंटे के दौरान अप्रत्याशित रूप से होने वाली डंठल के अचानक बढ़ने और चट्टानों से टकराने जैसी घटनाओं से उत्पन्न होने वाले टॉर्क पीक के लिए 25 से 30 प्रतिशत के मार्जिन के लिए भी होनी चाहिए।

उष्णकटिबंधीय परिचालन वातावरण: गर्मी, रस और फाइबर रैपिंग

गन्ने की खेती विशेष रूप से उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में की जाती है, जहाँ कटाई के मौसम में दिन का तापमान 28 से 42 डिग्री सेल्सियस तक रहता है - जो शीतोष्ण अनाज उत्पादक क्षेत्रों में कटाई के मौसम के दौरान सामान्य रूप से रहने वाले 15 से 25 डिग्री सेल्सियस तापमान से काफी अधिक है। यह उच्च परिवेश तापमान गियरबॉक्स द्वारा ऊष्मा निष्कासन के लिए उपलब्ध तापमान अंतर को कम कर देता है (ऊष्मा स्थानांतरण हाउसिंग सतह और आसपास की हवा के तापमान अंतर के समानुपाती होता है), जिसका अर्थ है कि शीतोष्ण जलवायु में 80 डिग्री सेल्सियस पर आराम से चलने वाला गियरबॉक्स उष्णकटिबंधीय गन्ने के खेत में 100 से 110 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच सकता है - जो मानक खनिज गियर तेल के लिए सुरक्षित परिचालन सीमा से कहीं अधिक है और सिंथेटिक स्नेहक के लिए भी तापीय क्षरण सीमा के करीब है।

गन्ने का रस एक संक्षारक कार्बनिक अम्ल घोल (pH 5.0 से 5.5) है जो प्रत्येक कटे हुए डंठल से निकलता है और हार्वेस्टर के पूरे हिस्से को ढक लेता है - जिसमें शामिल हैं पीटीओ गियरबॉक्स गियरबॉक्स हाउसिंग, शाफ्ट सील और बाहरी फास्टनर पर एक चिपचिपी, अम्लीय परत जम जाती है जो धूल को आकर्षित करती है, सूक्ष्मजीवों के विकास को बढ़ावा देती है और किसी भी असुरक्षित सतह पर जंग लगने की प्रक्रिया शुरू कर देती है। इस तरल में घुली हुई शर्करा भी होती है जो गर्म गियरबॉक्स हाउसिंग (70 से 100+ डिग्री तापमान पर काम करने वाले) पर पिघलकर एक कठोर, इन्सुलेटिंग परत बना देती है जो धातु की सतह पर नमी को रोकती है और संवहन ऊष्मा स्थानांतरण को अवरुद्ध करती है जिस पर हाउसिंग ठंडा होने के लिए निर्भर करता है। निर्माता जैसे एवर-पावर पीटीओ गियरबॉक्स गन्ने से बने गियरबॉक्सों के लिए कम से कम 80 से 120 माइक्रोमीटर की मोटाई वाली एपॉक्सी पाउडर कोटिंग निर्दिष्ट करें - जो शीतोष्ण जलवायु वाले कृषि गियरबॉक्सों के लिए उपयोग की जाने वाली मानक 40 से 60 माइक्रोमीटर कोटिंग से अधिक मोटी होती है - ताकि आवास के बाहरी हिस्से पर गन्ने के रस के संयुक्त रासायनिक और थर्मल हमले का प्रतिरोध किया जा सके।

रेशों का उलझना रेशेदार फसलों की कटाई में होने वाला एक विशिष्ट यांत्रिक खतरा है। गन्ने के ढीले रेशे और पत्तों का कचरा घूमते हुए शाफ्ट के साथ गियरबॉक्स हाउसिंग की ओर बढ़ता है और शाफ्ट सील के स्थान पर जमा हो जाता है, जिससे इतना घर्षण उत्पन्न होता है कि सील का किनारा ज़्यादा गरम होकर क्षतिग्रस्त हो जाता है — या गंभीर मामलों में, शाफ्ट पूरी तरह से रुक जाता है। शाफ्ट डिफ्लेक्टर (शंक्वाकार या डिस्क के आकार के गार्ड जो सील के ठीक बाहर शाफ्ट पर लगे होते हैं) बढ़ते हुए रेशों को सील तक पहुँचने से पहले ही रोक लेते हैं और अपकेंद्री बल द्वारा उन्हें शाफ्ट से दूर फेंक देते हैं। गन्ने की कटाई करने वाली मशीन के प्रत्येक खुले घूमने वाले शाफ्ट पर सील के 20 मिमी के भीतर एक फाइबर डिफ्लेक्टर लगाया जाना चाहिए — यह एक सस्ता उपाय है जो गन्ने की कटाई के उपकरणों में सील की खराबी के सबसे आम कारण को रोकता है।

टॉपर और डिफोलिएटर ड्राइव: फसल की प्रारंभिक तैयारी

बेस कटर द्वारा डंठल को काटने से पहले, दो अपस्ट्रीम तंत्र फसल को साफ कटाई के लिए तैयार करते हैं। टॉपर - मशीन के आगे गन्ने की ऊंचाई (जमीन से 2 से 4 मीटर ऊपर) पर लगा एक घूमने वाला डिस्क या ब्लेड असेंबली - प्रत्येक डंठल के पत्तीदार विकास बिंदु को काट देता है। हटाए गए ऊपरी भाग में कम शर्करा सामग्री वाले अपरिपक्व इंटरनोड्स होते हैं जो परिपक्व डंठल के साथ कटाई करने पर रस की गुणवत्ता को कम कर देंगे। टॉपर डिस्क 600 से 1,000 आरपीएम पर चलती है, जो मुख्य गियरबॉक्स से एक लंबे ऊर्ध्वाधर शाफ्ट या एक समर्पित बेल्ट ड्राइव के माध्यम से संचालित होती है। बिजली की आवश्यकता कम (5 से 10 एचपी) होती है क्योंकि ऊपरी भाग नरम और रसदार होता है, लेकिन टॉपर ड्राइव शाफ्ट मशीन पर सबसे लंबा बिना सहारे वाला घूमने वाला शाफ्ट होता है - 3 से 4 मीटर तक - और परिचालन गति पर झटके और कंपन से बचने के लिए इसे गतिशील रूप से संतुलित किया जाना चाहिए।

डिफोलिएटर (जिसे डिलीफर या ट्रैश स्ट्रिपर भी कहा जाता है) फीड रोलर्स तक पहुंचने से पहले खड़ी टहनियों से सूखी पत्तियों का कचरा हटा देता है। डिफोलिएटर असेंबली में घूमने वाली रबर की उंगलियां, घूमते हुए तार के लूप या ऑसिलेटिंग रबर पैड का उपयोग किया जाता है जो तने को बिना नुकसान पहुंचाए घर्षण द्वारा सूखी पत्तियों को हटा देते हैं। डिफोलिएटर की ड्राइव गति आमतौर पर 300 से 600 आरपीएम होती है - फीड रोलर की गति के समान - और टॉर्क की आवश्यकता मध्यम होती है लेकिन फसल की स्थिति के आधार पर इसमें काफी भिन्नता होती है: सूखी, ढीली पत्तियां आसानी से हट जाती हैं, जबकि हरी या बारिश से भीगी पत्तियां तने से चिपकी रहती हैं और उन्हें हटाने के लिए काफी अधिक बल की आवश्यकता होती है। इस भिन्नता के कारण फीड रोलर्स पर भार में उतार-चढ़ाव होता है। गन्ने की कटाई मशीन का गियरबॉक्स आउटपुट जो बेस कटर और चॉपर से चक्रीय लोडिंग को बढ़ाता है - पहले से ही जटिल टॉर्क प्रोफाइल में एक और आयाम जोड़ता है जिसे गियरबॉक्स को बेयरिंग की खराबी या गियर के दांतों की थकान के बिना समायोजित करना होगा।

ग्राउंड-लेवल बेस कटर के लिए ओवरलोड सुरक्षा

बेस कटर मिट्टी की सतह पर काम करते हैं - जो किसी भी कटाई मशीन का सबसे अधिक प्रभाव वाला स्थान होता है। चट्टानें, कठोर मिट्टी के ढेले, दबे हुए सिंचाई उपकरण और जड़ों के गुच्छे सभी कटाई के रास्ते में आते हैं और क्षणिक टॉर्क स्पाइक्स उत्पन्न करते हैं जो मिलीसेकंड के भीतर गियरबॉक्स की निर्धारित क्षमता से 5 से 10 गुना अधिक हो सकते हैं। पीटीओ ड्राइवलाइन स्लिप क्लच प्राथमिक सुरक्षा तंत्र है, लेकिन पूरे ड्राइव सिस्टम में एक ही प्रभाव के संचरण को रोकने के लिए प्रत्येक बेस कटर डिस्क पर अलग-अलग शियर बोल्ट या स्प्रिंग-लोडेड कपलिंग डिवाइस द्वारा इसे पूरक किया जाना चाहिए।

गन्ने की कटाई करने वाली मशीनों के गियरबॉक्स के लिए न्यूनतम हाउसिंग सामग्री विनिर्देशन डक्टाइल आयरन (एसजी आयरन, ग्रेड EN-GJS-400-15 या समकक्ष) है। मानक ग्रे कास्ट आयरन (EN-GJL-250), जो साफ-सुथरे खेतों में मध्यम प्रभाव भार वाले अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है, गन्ने की कटाई करने वाली मशीनों के संचालन के दौरान लगने वाले तीव्र झटकों के कारण टूट जाता है। हाउसिंग की दीवार में दरार आने से तेल का पूरा रिसाव, बेयरिंग की खराबी और कई दिनों तक चलने वाली मरम्मत हो जाती है, जिसकी लागत ग्रे आयरन और डक्टाइल आयरन हाउसिंग के मूल्य अंतर से कहीं अधिक होती है। कुछ निर्माता सबसे कठिन अनुप्रयोगों (हवाई, इंडोनेशिया और फिलीपींस की पथरीली ज्वालामुखी मिट्टी) के लिए वेल्डेड स्टील हाउसिंग का उपयोग करते हैं, जिससे वे कास्ट आयरन के तापीय चालकता लाभ को संरचनात्मक स्टील की बेहतर प्रभाव सहनशीलता के लिए त्याग देते हैं।

उष्णकटिबंधीय परिस्थितियों में फसल कटाई के मौसम के दौरान रखरखाव

अधिकांश उत्पादक क्षेत्रों में गन्ने की कटाई का मौसम 4 से 6 महीने तक चलता है - यह किसी भी फसल के लिए सबसे लंबी निरंतर उपयोग अवधि में से एक है। कृषि गियरबॉक्स यह गियरबॉक्स प्रतिदिन 10 से 14 घंटे के उपयोग के साथ एक ही मौसम में 1,200 से 2,500 परिचालन घंटे संचित कर लेता है - जिसके लिए पूरे वर्ष चलने वाले औद्योगिक गियरबॉक्स इंस्टॉलेशन के समान ही रखरखाव योजना की आवश्यकता होती है।

सिंथेटिक गियर ऑयल के लिए ऑयल चेंज का अंतराल 200 से 300 घंटे और मिनरल ऑयल के लिए 100 से 150 घंटे होना चाहिए। यदि ऑयल में थर्मल डिग्रेडेशन (गहरापन) या पानी की मिलावट (उष्णकटिबंधीय आर्द्रता में संघनन से दूधिया रंग) के दृश्य लक्षण दिखाई देते हैं, तो वास्तविक अंतराल को और कम किया जा सकता है। प्रत्येक कार्य दिवस के अंत में, जब भी ऑयल चेंज का समय हो, गर्म ऑयल को निकाल दें - गर्म ऑयल ठंडे ऑयल की तुलना में हाउसिंग से निलंबित दूषित पदार्थों को अधिक प्रभावी ढंग से बाहर निकालता है, क्योंकि ठंडे ऑयल में कण आंतरिक सतहों पर जम जाते हैं। सिंथेटिक PAO-आधारित ISO VG 320 (समशीतोष्ण जलवायु में उपयोग किए जाने वाले VG 220 से एक ग्रेड भारी) उष्णकटिबंधीय गन्ना कटाई के उच्च परिचालन तापमान पर पर्याप्त ऑयल फिल्म मोटाई बनाए रखने के लिए आवश्यक उच्च चिपचिपाहट प्रदान करता है।

पीटीओ शाफ्ट गन्ने की कटाई करने वाली मशीनों के रखरखाव के लिए यू-जॉइंट्स और स्प्लाइन ट्यूबों में प्रतिदिन ग्रीस लगाना आवश्यक है। गन्ने के रस और रेशों से भरा वातावरण, साफ-सुथरे खेतों में काम करने की तुलना में ड्राइवलाइन घटकों के क्षरण और जाम होने की प्रक्रिया को कहीं अधिक तेज़ी से बढ़ाता है। स्लिप क्लच कैलिब्रेशन की साप्ताहिक जांच करें (उष्णकटिबंधीय गर्मी के कारण क्लच का घर्षण पदार्थ चिकना हो सकता है, जिससे सक्रियण टॉर्क निर्धारित सुरक्षा सीमा से अधिक बढ़ जाता है) और सभी खुले घूमने वाले शाफ्टों पर लगे फाइबर डिफ्लेक्टरों में जमा हुई सामग्री की जांच करें। किसी भी प्रकार के रेशे के जमाव को तुरंत साफ करें - पहले से ही रेशे से भरा हुआ डिफ्लेक्टर अतिरिक्त रेशों को सील तक पहुंचने से नहीं रोक सकता।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

संपादक: सीएक्सएम