砂糖大根収穫機用ギアボックス：根菜抽出駆動装置

ビート収穫シーケンス：4つの機能、1つのPTOギアボックス

砂糖大根の収穫作業は、機械の1回の前進で4つの連続した作業を実行します。まず、トッパーは、立っている各ビートから根の肩から5～10mmの正確な高さで葉冠を取り除きます。高すぎると、糖を含む冠組織が畑に残ってしまい（余分な冠1mmあたり回収可能な糖収量が0.5～1.5%減少）、低すぎると根本体を切断し、内部組織が細菌感染にさらされ、工場での加工前の4～12週間の貯蔵期間中に腐敗を引き起こします。次に、リフティング機構が、逆回転するリフティングホイール、振動するシェア、またはその両方の組み合わせを使用して、トッパーを取り除いた根を土壌から引き抜きます。3番目に、洗浄システム（タービンホイール、ローラースクリーン、またはスターホイールセパレーター）が、ビートの表面に付着した土壌を取り除きます。4番目に、エレベーターが洗浄されたビートを収穫機のホッパーまたは後部の輸送車両に直接搬送します。各機能には、異なる出力速度とトルクが必要です。 PTOギアボックスそのため、テンサイ収穫機は、農業機械の中でも最も複雑な多出力ギアボックスの応用例の一つとなっている。

トッパー機構は、回転するフレイル（ゴムまたはポリウレタン製の指で、衝撃によって根冠を剥ぎ取る）を800～1,500 RPMで、または回転するディスク（鋼製の切断ディスクで、根冠をきれいに切断する）を400～600 RPMで使用します。540 RPMのPTOから、フレイル式トッパーは1:1.5～1:2.8の速度増加が必要ですが、ディスク式トッパーは約1:1の比率で動作します。リフティングホイールは200～400 RPMで回転します（PTO入力からの減速速度）。各ホイールペアは、土壌水分と粘土含有量に比例した摩擦力と付着力で抽出に抵抗する土壌から、複数のビートの根を同時に掴んで抽出する必要があるため、リフティングホイールは収穫機のどの機能よりも高い持続トルクを必要とします。クリーニングタービンは150～300 RPMで中程度のトルクで動作し、エレベーターは50～150 RPMで4つの機能の中で最も低いトルクで動作します。

ビート収穫機向けマルチ出力ギアボックスアーキテクチャ

の 砂糖大根収穫機のギアボックス 単一の PTO 入力から 4 つの異なる速度で同時に出力を提供する必要があるため、これは他のほとんどの農業用ギアボックスで使用されている単一出力または 2 出力構成を超える設計上の課題です。最も一般的なアーキテクチャでは、中央のベベル入力ステージ (水平 PTO 回転を垂直内部駆動に変換) が、複数の取出しポイントを持つクラスターギア配置に供給され、各取出しポイントはそれぞれの機能に必要な出力速度を生成するようにギアされています。通常、トッパー出力は最高速度 (速度増加が必要)、リフター出力は中速 (適度な減速が必要)、クリーナーはそれより低く、エレベーターは最も低速 (最大の減速が必要) です。

各出力軸は、他の出力の速度やトルクに影響を与えることなく、独立して負荷を受ける必要があります。この独立性を実現するには、ギアトレインを十分な剛性で設計し、1つの出力に大きな負荷がかかった場合（例えば、圧縮された土壌に遭遇したリフターのトルクスパイクなど）に発生するたわみが、隣接するギアペアの噛み合い位置をずらさないようにする必要があります。実際には、これは歯幅の広いギア、より剛性の高いシャフト径、および間隔の狭いベアリングサポートを意味します。これらすべてが、 PTOギアボックス 同等の総出力定格を持つ単一出力ユニットと比較した筐体サイズと重量。

4 つの機能への動力配分は、土壌の状態や前進速度によって異なりますが、一般的なパターンに従います。昇降機構が 40 ～ 50 パーセント (主要な負荷)、クリーニングが 20 ～ 30 パーセント、トッパーが 15 ～ 20 パーセント、エレベーターが 5 ～ 10 パーセントです。中程度の粘土質の土壌で一般的な前進速度 (4 ～ 6 km/h) で動作する 2 条 PTO 駆動のビート収穫機には 50 ～ 80 HP の総 PTO 出力が必要ですが、重粘土の土壌で動作する 3 条ユニットでは 80 ～ 120 HP が必要になる場合があります。昇降ホイールは圧縮された土壌ゾーン、石、絡み合った根塊に遭遇し、平均走行トルクの 2 ～ 3 倍の瞬間的なトルクスパイクが発生するため、ギアボックスは平均連続負荷だけでなく、同時発生するすべてのピーク負荷の合計に対して定格されている必要があります。

ビートとジャガイモ：根の形状とギアボックス負荷の違い

砂糖大根収穫機とジャガイモ収穫機は、根菜を土壌から取り出して貯蔵用に洗浄するという基本的な課題を共有しており、ギアボックスの設計原理の多くは両方の用途に共通しています。しかし、根の形状、土壌との相互作用、収穫時期の重要な違いにより、独自のエンジニアリング要件が生じ、砂糖大根収穫機のギアボックスはジャガイモ収穫機のギアボックスとは大きく異なります。 ジャガイモ収穫機のギアボックス いくつかの重要な側面において。

テンサイは円錐形で、通常長さは200～400mm、肩部の直径は80～150mmで、根の先端に向かって細くなっています。この円錐形のため、根が土壌から引き抜かれるにつれて引き抜き力は徐々に増加します。根の最も太い部分が引き抜きゾーンを通過する際に土壌抵抗が最も高くなり、リフティングホイールにかかるトルク負荷プロファイルが上昇します。一方、ジャガイモはほぼ球形または卵形（直径50～100mm）で、土壌への埋まりも浅く（深さ100～200mm、テンサイは150～350mm）、引き抜きストロークの初期段階で最も太い部分に到達するため、引き抜き力プロファイルはより均一になります。その結果、テンサイのリフティング機構は、同等の土壌で動作するジャガイモのリフティング機構よりも、根1本あたり40～60%高いピークトルクを発生します。そのため、より頑丈なギア、より大きなベアリング、そしてリフティングホイールを駆動するギアボックス出力部のより堅牢なハウジングが必要になります。

収穫時期も大きく異なります。ジャガイモは通常、土壌水分が適度で気温が穏やかな晩夏から初秋（北半球では8月から10月）に収穫されます。一方、テンサイの収穫は9月下旬から12月まで続きます。これは、ほとんどのテンサイ栽培地域で農業暦の中で最も雨が多く、最も寒い時期です。ギアボックスは、気温がマイナス5度からプラス15度（ジャガイモの収穫時の10度から25度と比較して）の範囲で確実に動作し、土壌水分レベルはジャガイモの収穫期よりも30～50%高くなります。この晩秋の運転環境では、低温始動時のオイル粘度管理（低温流動性に優れた合成ギアオイル）と、晩秋のテンサイ畑の特徴である飽和土壌や湛水に対するシール性能の強化が求められます。

秋の収穫条件：シーリングと潤滑

晩秋の砂糖大根収穫作業環境は、次のような特有の課題の組み合わせを生み出します。 砂糖大根収穫機のギアボックス シールと潤滑。水分含有量が30～40％の湿った粘土質土壌は、水と混ざった細かい研磨粒子のスラリーを生成し、ギアボックスハウジング、シャフトシール面、ブリーザーキャップなど、収穫機の露出したすべての表面を覆います。この研磨スラリーは、乾燥した粉塵やきれいな水だけの場合よりもシャフトシールに大きな損傷を与えます。なぜなら、水が研磨粒子をシールリップ面に密着させると同時に、粒子がシール面に沿って滑り、シールエッジを摩耗させるための潤滑剤となるからです。

ビート収穫機のギアボックスには、中間グリース室を備えたダブルリップシャフトシールが最低限の仕様として採用されています。外側のリップは土壌スラリーの大部分を遮断し、グリースバリアは外側のリップを通過した粒子を捕捉し、内側のリップは汚染されたグリースが内部に侵入するのを防ぎます。 農業用ギアボックス オイル。8～10運転時間ごとに中間チャンバーにグリースを塗布し、汚染された土壌水が内部に侵入するのを防ぐための正のグリース圧を維持してください。密閉されたチェックバルブ付きブリーザーは、熱呼吸サイクル中にスラリーがギアボックスハウジングに吸い込まれるのを防ぎます。ビート収穫機のギアボックスに標準の開いたブリーザーキャップが付いていると、運転開始後1日以内に土壌で汚染された水が吸い込まれてしまいます。

晩秋の運転に適した潤滑油の選定では、低温始動時の粘度と高温時の油膜強度とのバランスを取る必要があります。合成PAO系ギアオイルISO VG 220は、秋のビート収穫時の適度な運転温度（ギアボックスオイルは通常50～70℃に達し、夏の収穫機器よりもはるかに低い）で十分な油膜強度を発揮すると同時に、北ヨーロッパの11月と12月の収穫時によくあるマイナス5～プラス5℃の低温始動時でも許容できる流動性を維持します。同じ粘度グレードの鉱物系ギアオイルは、0℃以下では過度に粘度が高くなり、始動トルクが高くなり、運転開始後数分間でベアリングの潤滑不足が発生し、冷えたシャフトシールにかかる粘性抵抗が増加するためシールの摩耗が加速します。

石の衝撃保護と砂糖の品質保持

石、固まった土塊、金属片（フェンスワイヤー、紛失した工具、破損した耕うん爪）が、ビートの流れに混ざって洗浄システムに入り込みます。洗浄タービン（洗浄システムの中で最も高速な部品）では、これらの異物がタービンブレードとギアボックス駆動のスターホイールに、通常の運転負荷の5～10倍の瞬間的な力スパイクを発生させる速度で衝突します。適切な過負荷保護がない場合、大きな石が1回衝突するだけで、タービンブレードの取り付け部に亀裂が入ったり、スターホイールのシャフトが曲がったり、洗浄出力駆動部のギアの歯根が破損したりする可能性があります。 砂糖大根収穫機のギアボックス各洗浄エレメントにせん断ボルトによる保護機構を設けるのが標準的な方法です。せん断ボルトは規定のトルク閾値に達すると破損し、衝撃力がギアボックスに到達する前に洗浄エレメントを駆動部から切り離します。交換用ボルトを取り付けることで、5分以内に駆動部を復旧できます。

ギアボックスの性能と砂糖の品質との相互作用は、しばしば見過ごされがちです。リフティングホイールの回転速度は根の損傷に直接影響します。回転速度が速すぎると、ホイールがビートの根を傷つけたり折ったりして（内部組織が細菌汚染にさらされ、貯蔵中の糖度が週あたり0.1～0.3%低下します）、逆に回転速度が遅すぎると抽出が不完全になるリスクがあります（根の先端が土壌に残ってしまい、回収可能な糖度も低下します）。同様に、洗浄タービンの回転速度も土壌除去効率と根の表面損傷のバランスに影響します。高速回転での積極的な洗浄はより多くの土壌を除去し（輸送重量と工場での処理コストを削減します）、根の表皮を剥がし、細胞損傷を引き起こして貯蔵中の糖の転化を促進します。これらの品質上の相互作用は、ギアボックスの出力速度が単なるエンジニアリング仕様ではなく、収穫作物の経済的価値に直接影響を与えることを意味します。

シーズン中の管理と収穫後の保管

ビートの収穫期は、6～12週間の連続した毎日作業で、農業年間で最も短く、最も湿潤で、最も寒い時期に300～600時間の作業時間が集中します。オイル交換間隔は150～200時間（400時間以上のシーズンではシーズン中盤の交換を推奨）とし、オイルが乳白色に変色（水混入）したり、ドレンプラグに目に見える土粒子の沈殿物が見られた場合は、直ちに交換する必要があります。 PTOシャフト ユニバーサルジョイントは毎日グリースを塗布する必要があります。湿った土壌環境では、常に新鮮な潤滑剤が充填されていないニードルベアリングの腐食が加速されます。

収穫後の洗浄は非常に重要です。ビートの土は一般的に粘土分が多く、冬期保管中にギアボックスハウジング上で乾燥するとコンクリートのように固まります。最後の収穫日が終わったらすぐに（土がまだ湿っていて取り除けるうちに）ギアボックス全体を高圧洗浄し、オイルを抜き取って新しいオイルに交換し（溜まった水と土の沈殿物を取り除きます）、すべての外部シールチャンバーに新しいグリースを塗布し、収穫機をカバーの下に保管してください。冬期保管時に清潔で乾燥した状態のギアボックスは、翌年の秋には耐用年数の95%を維持したまま取り出すことができます。一方、湿った粘土がハウジングに付着したまま保管されたギアボックスは、9～10ヶ月のオフシーズン中にシールの劣化や表面腐食によって耐用年数が15～25%低下する可能性があります。

よくある質問

編集者: Cxm