Riduttore per miscelatore di alimentazione - Presa di forza per miscelatori a coclea

Che cos'è un riduttore per miscelatore di mangimi?

UN riduttore per miscelatore di mangimi È il robusto riduttore di velocità che converte l'ingresso PTO ad alta velocità e bassa coppia nella velocità molto bassa (da 15 a 40 giri/min) e coppia estrema (fino a 20.000 Nm) necessarie per far ruotare le coclee di miscelazione all'interno di un miscelatore per mangimi a razione totale miscelata (TMR). Per peso e capacità di coppia, è il riduttore singolo più pesante presente in qualsiasi allevamento, in genere da 150 a 350 kg a seconda della capacità del miscelatore, del numero di coclee e dell'architettura di trasmissione.

I miscelatori TMR mescolano insilato, concentrati, minerali, vitamine e altri ingredienti in una razione uniforme che garantisce che ogni boccone fornisca lo stesso equilibrio nutrizionale. La qualità della miscelazione dipende direttamente dalla costanza della velocità della coclea: una velocità troppo elevata lacera le fibre dell'insilato e degrada la lunghezza della fibra efficace per il rumine; una velocità troppo bassa non consente di ottenere una distribuzione uniforme entro il tempo di miscelazione previsto. riduttore per miscelatore di mangimi Pertanto, è necessario mantenere una velocità di uscita stabile e precisa in presenza di carichi di coppia altamente variabili, generati da diversi ingredienti del mangime, livelli di riempimento e fasi di miscelazione, dal caricamento iniziale di insilato pesante e umido fino alla miscelazione finale di premiscele minerali leggere.

Perché i miscelatori di mangimi richiedono una riduzione di velocità estrema

Da 540 giri/minuto riduttore della presa di forza ingresso, producendo un'uscita da 15 a 40 RPM richiede un rapporto di trasmissione del miscelatore di alimentazione Da 1:13,5 a 1:36, ben oltre quanto può raggiungere una configurazione convenzionale a due stadi con ingranaggi conici ed elicoidali. Questo rapporto estremo richiede architetture multistadio specializzate: treni di ingranaggi epicicloidali multistadio (due o tre stadi epicicloidali in serie), riduttori a vite senza fine o combinazioni ibride con ingresso conico e uscita epicicloidale.

La coppia in uscita corrispondente è immensa. Una presa di forza da 60 CV a 540 giri/minuto produce una coppia in ingresso di 795 Nm. Con un rapporto di 1:27 e un'efficienza del 92%, la coppia in uscita raggiunge circa 19.700 Nm, quasi venti volte quella in ingresso. Questo livello di coppia richiede diametri dell'albero di uscita da 100 a 150 mm, moduli di ingranaggi epicicloidali da 6 a 10 mm e strutture dell'alloggiamento in grado di reagire all'intera coppia senza disallineare i cuscinetti. Nessun altro attrezzo agricolo standard azionato da presa di forza genera una coppia in uscita paragonabile da un singolo riduttore.

Riduttore epicicloidale per miscelatore di alimentazione: riduzione a rapporto estremo per applicazioni TMR con coclea verticale.

Architettura del riduttore del mixer verticale vs. orizzontale

I due tipi dominanti di miscelatori TMR impongono esigenze meccaniche fondamentalmente diverse al riduttore per miscelatore di mangimi. UN riduttore per miscelatore a coclea verticale È montato sulla sommità di ciascuna vite elicoidale (diametro da 1,0 a 2,5 metri) e aziona la coclea verso il basso tramite un ingresso conico ad angolo retto seguito da una riduzione planetaria a più stadi. Deve supportare l'intero peso della coclea (da 200 a 500 kg) più la spinta continua verso il basso generata dall'azione della vite elicoidale, una forza che può raggiungere i 30.000-50.000 N durante le operazioni di miscelazione intense. Il cuscinetto reggispinta in posizione di uscita deve essere specificamente dimensionato per questo carico combinato di peso e spinta.

Un riduttore per miscelatore orizzontale si trova all'estremità di un albero a coclea o a pale orizzontale e aziona tramite una disposizione simile di ingranaggi conici e planetari, ma il carico è prevalentemente radiale piuttosto che assiale: il peso della coclea è supportato da cuscinetti a entrambe le estremità della canaletta. Orizzontale Mixer TMR Le unità sono in genere dal 20 al 30 percento più leggere rispetto alle equivalenti unità verticali di pari capacità perché non sopportano l'intero peso della coclea attraverso il cuscinetto di uscita.

Riduttore epicicloidale: progettazione per una coppia di 20.000 Nm

Una struttura a più fasi miscelatore di mangimi riduttore epicicloidale distribuisce l'enorme coppia di uscita su 3-5 ingranaggi planetari per stadio, ognuno dei quali condivide equamente il carico totale. Questo principio di condivisione del carico consente alle architetture planetarie di trasmettere una coppia molto più elevata in un ingombro più compatto rispetto alle configurazioni ad alberi paralleli, un vantaggio critico quando riduttore della presa di forza deve adattarsi alla geometria della vasca del miscelatore senza sporgere eccessivamente al di sopra della flangia di montaggio della coclea.

I cuscinetti planetari sono il componente che limita la durata utile. Ogni ingranaggio planetario ruota sul proprio cuscinetto (tipicamente a rullini o cilindrici) mentre orbita simultaneamente attorno all'ingranaggio solare centrale: un complesso movimento epicicloidale che genera un contatto combinato di rotolamento e scorrimento. Con una coppia di uscita di 20.000 Nm, la sollecitazione di contatto dei cuscinetti planetari si avvicina al limite di fatica dell'acciaio standard per cuscinetti (circa 4.000 MPa per l'acciaio 100Cr6 temprato a cuore). I produttori di riduttori agricoli di alta gamma specificano piste interne dei cuscinetti cementate con una durezza superficiale da 60 a 62 HRC e una durata a fatica L10 minima di 15.000 ore, equivalente a 15-20 anni di funzionamento giornaliero per 2-3 ore al giorno.

Riduttore per miscelatore di alimentazione planetario multistadio: ingombro ridotto, coppia elevata.

Alternativa alla vite senza fine per miscelatori di piccole dimensioni

Per i miscelatori di mangimi più piccoli (da 5 a 12 metri cubi, da 25 a 60 CV PTO), un miscelatore di alimentazione a vite senza fine Il riduttore offre un'alternativa monostadio economica. Un ingranaggio a vite senza fine raggiunge rapporti da 1:10 a 1:60 in un unico stadio compatto, coprendo l'intera gamma di rapporti di miscelazione senza la necessità di più stadi planetari. La vite senza fine offre inoltre un autobloccaggio intrinseco: l'uscita non può azionare in senso inverso l'ingresso quando la presa di forza è disinnestata, mantenendo la coclea ferma durante il carico senza bisogno di un meccanismo di freno separato.

Il calore di scarto di 8,9 kW di un riduttore a vite senza fine con un'efficienza dell'80% aumenta la temperatura dell'olio di 15-25 gradi Celsius rispetto a quella che raggiungerebbe un riduttore epicicloidale nelle stesse condizioni, accelerando il degrado dell'olio e riducendo la durata dei cuscinetti. riduttore per miscelatore di mangimi Pertanto, queste unità necessitano di cambi d'olio più frequenti (da 300 a 400 ore rispetto alle 500 ore dei riduttori epicicloidali) e potrebbero richiedere sistemi di raffreddamento esterni (alloggiamento alettato o radiatore dell'olio) per un funzionamento prolungato in climi caldi.

Specifiche tecniche in sintesi

Protocollo di abbinamento e avviamento della trasmissione PTO

L'albero di trasmissione della presa di forza (PTO) che collega il trattore al riduttore del miscelatore deve essere dimensionato per la piena potenza continua richiesta, oltre ai sovraccarichi transitori generati durante l'innesto iniziale dell'alimentazione. Gli alberi di trasmissione della serie 6 (540 giri/min) o della serie 8 (1.000 giri/min) rappresentano la specifica minima per i miscelatori di volume superiore a 15 metri cubi: la coppia sostenuta all'ingresso del riduttore (da 600 a 1.200 Nm in continuo a 540 giri/min per potenze da 40 a 100 CV) supera la resistenza a fatica degli alberi di trasmissione più leggeri della serie 4 entro due o tre stagioni di utilizzo quotidiano. La lunghezza dell'albero di trasmissione deve garantire un'adeguata sovrapposizione sul tubo scanalato telescopico in tutte le posizioni operative, tenendo conto del movimento verticale del miscelatore trainato quando attraversa superfici irregolari del piazzale durante le fasi di riempimento e alimentazione.

La corretta procedura di avviamento di un miscelatore per mangimi a pieno carico protegge sia il cambio che la trasmissione del trattore. Innestare la presa di forza (PTO) a bassi regimi del motore (minimo o poco sopra, in genere da 800 a 1.000 giri/min) e lasciare che la coclea inizi a ruotare lentamente prima di aumentare gradualmente il regime del motore fino alla velocità di funzionamento della PTO. Questa accelerazione graduale distribuisce il carico inerziale della massa di mangime su diversi secondi, anziché imporlo come un picco di coppia istantaneo. Nei grandi miscelatori verticali a quattro coclee a pieno carico (da 25 a 30 metri cubi di TMR a base di insilato denso da 600 a 800 kg per metro cubo), la massa totale di mangime rotante può superare i 15.000-20.000 kg e accelerare questa massa da ferma alla massima velocità di miscelazione in meno di un secondo genererebbe picchi di coppia di gran lunga superiori ai limiti nominali del cambio e della trasmissione. Il protocollo di avviamento al minimo riduce questo picco a un livello gestibile che la frizione di slittamento e i cuscinetti del cambio possono sopportare in sicurezza.

La calibrazione della frizione di sicurezza sulla trasmissione della presa di forza deve essere verificata all'inizio di ogni stagione di miscelazione. La frizione deve disinnestarsi a un valore pari a 1,5-2,0 volte la coppia nominale continua della presa di forza, proteggendo così il riduttore del miscelatore da eventuali blocchi (oggetti estranei incastrati tra la coclea e la parete della vasca, blocchi di insilato congelati in inverno o condizioni di sovraccarico del miscelatore) senza attivazioni indesiderate durante le normali operazioni di miscelazione a pieno carico.

Funzionamento a basse temperature e Olio per riduttore del miscelatore di alimentazione Selezione

I miscelatori di mangimi funzionano quotidianamente durante tutto l'inverno: il bestiame deve essere alimentato indipendentemente dalla temperatura esterna. A temperature comprese tra -10 e -25 gradi Celsius (tipiche mattine invernali nell'Europa settentrionale, in Canada e negli Stati Uniti settentrionali), l'olio per ingranaggi minerale ISO VG 320 diventa semisolido, generando coppie di avviamento che possono superare la soglia di intervento della frizione di slittamento della presa di forza e impedire l'avvio del miscelatore. L'olio sintetico a base di PAO VG 320 mantiene una fluidità accettabile fino a -30 gradi Celsius, rendendo l'olio sintetico un requisito operativo fondamentale, piuttosto che un lusso, in qualsiasi regione in cui l'alimentazione invernale fa parte del calendario di gestione.

Un'altra sfida legata alle basse temperature è rappresentata dalla contaminazione da umidità dovuta alla condensa. La differenza di temperatura tra l'interno caldo del riduttore (riscaldato dal funzionamento del sistema di miscelazione) e l'aria ambiente fredda durante il rimessaggio notturno spinge l'umidità all'interno dell'alloggiamento attraverso lo sfiato. Questa umidità accumulata innesca la corrosione sulle superfici dei cuscinetti e sui denti degli ingranaggi. Gli sfiati con valvola di non ritorno sigillata (che consentono all'aria calda di fuoriuscire ma impediscono all'aria fredda e umida di entrare) e i filtri di sfiato a essiccante offrono una protezione efficace contro la contaminazione da condensa durante i cicli termici giornalieri del funzionamento invernale.

Alloggi e protezione ambientale

I riduttori dei miscelatori di mangimi sono esposti agli effetti corrosivi del succo di insilato fermentato e del percolato acido proveniente dai premiscelati minerali. Sebbene l'alloggiamento del riduttore non entri in contatto diretto con questi materiali, schizzi e fuoriuscite durante il carico ricoprono le superfici esterne, rendendo necessario un rivestimento in polvere epossidica resistente agli acidi (da 80 a 100 micrometri minimo) e elementi di fissaggio esterni in acciaio inossidabile (tappi di scarico, coperchi di ispezione, bulloni di montaggio) per prevenire la corrosione esterna progressiva durante la vita utile prevista di 15-20 anni. Le guarnizioni dell'albero a doppio labbro con camere intermedie riempite di grasso impediscono sia alle particelle di mangime che al liquido corrosivo di raggiungere il vano cuscinetti e devono essere rilubrificate ogni 100 ore di funzionamento per mantenere l'integrità della barriera a pressione positiva. Per i miscelatori verticali multicoclea, in cui ogni coclea ha il proprio riduttore, tutte le posizioni delle guarnizioni su tutti i riduttori devono essere ispezionate e manutenute simultaneamente per prevenire un'esposizione non uniforme alla contaminazione.

Programma di manutenzione annuale

Ricambio aftermarket per riduttore del miscelatore TMR

Sostituzione del riduttore del miscelatore TMR È determinato dall'ambiente di coppia estrema: la fatica dei cuscinetti planetari e l'usura della corona dentata rendono necessaria la sostituzione dopo 10-20 anni di servizio quotidiano. I parametri di riferimento incrociato includono il profilo della scanalatura di ingresso (6 scanalature o 21 scanalature per 540 giri/min), le dimensioni della flangia dell'albero di uscita e la disposizione dei bulloni, il rapporto planetario e la capacità del cuscinetto reggispinta (mixer verticali). Le dimensioni esterne dell'alloggiamento possono differire tra le unità OEM e quelle aftermarket a condizione che l'interfaccia di montaggio sia dimensionalmente identica, ma la geometria interna degli ingranaggi (modulo, numero di denti e durezza) deve replicare le caratteristiche originali di velocità e coppia in uscita.

Per i miscelatori verticali multi-coclea (due, tre o quattro coclee), idealmente tutti i riduttori di una singola macchina dovrebbero essere sostituiti simultaneamente o dallo stesso lotto di produzione. I riduttori di miscelazione con diversi livelli di usura (e quindi velocità di uscita leggermente diverse a causa del gioco accumulato degli ingranaggi) producono velocità di rotazione della coclea non uniformi che degradano l'uniformità della miscelazione e creano un carico non uniforme sul riduttore di distribuzione della presa di forza. Il nostro team di ingegneri presso Cambio agricolo Ever-Power Mantiene dati di compatibilità incrociata per i principali marchi e verifica la corrispondenza dimensionale e prestazionale prima della spedizione, eliminando il rischio di problemi di montaggio sul campo durante la fase critica dell'alimentazione quotidiana.

Domande frequenti

Redattore: Cxm