ピーナッツ収穫機用ギアボックス：つるの持ち上げと揺動駆動

2段階式落花生収穫：掘削機とコンバイン

ほとんどの穀物や根菜類は一度に収穫されますが、落花生の収穫は2つの別々のPTO駆動機械を別々の日に使う2段階のプロセスです。第1段階では、ディガー・インバーターが畑を通過します。水平ブレードが植物列の下を100～150mmの深さで切り、植物全体（つる、根、莢）を土から持ち上げます。振動機構が持ち上げられた植物を振動させて根塊から緩んだ土を落とし、反転コンベアが各植物を逆さまにして莢が太陽に面するようにして畑で乾燥させます。逆さまにされた植物は列状に並べられ、莢の水分含有量が35～50％（掘り出し時）から18～22％（収穫に適した状態）に低下するまで2～5日間畑に放置されます。第2段階では、 PTOギアボックス駆動式の落花生収穫機は、乾燥した刈り株をまたいで、植物を拾い上げ、バネ仕掛けの指が付いた収穫シリンダーを使用して蔓から莢を剥ぎ取り、洗浄ファンと振動スクリーンを通して蔓の破片から莢を分離し、洗浄された莢を後部のワゴンに排出します。

各工程にはそれぞれ異なるギアボックス設計が必要です。掘削機・反転機用ギアボックスは、振動機構と反転コンベアを比較的低速で中程度のトルクで駆動します。これは、振動耐性と砂の侵入防止に重点を置いた、コンパクトで頑丈なユニットです。コンバイン用ギアボックスは、選別シリンダー、洗浄ファン、振動スクリーン、およびポッドエレベーターを複数の速度で駆動します。これは、小型脱穀機用ギアボックスに似た、より大型の多出力ユニットです。どちらの機械も、標準的な農業用トラクター（40～80馬力）のPTOで駆動され、どちらも世界中の落花生栽培地域を特徴づける、砂が多く、埃っぽく、暑い環境で稼働します。

振とう機構駆動：莢の保存バランス

落花生掘り取り機兼反転機の振動機構は、偏心クランク駆動（振動式サブソイラーと同様）を使用しており、200～400 RPM（3.3～6.7 Hz）の高速前後方向または垂直方向の振動を、20～60 mmのストローク振幅で発生させます。この振動により、植物がコンベアに吊り下げられている間に、根と莢の塊から緩い砂質の土壌が振り落とされます。土壌粒子はコンベアの開口部を通って圃場に戻り、反転工程で運ばれる土壌の風袋が減少する。 ピーナッツ収穫機のギアボックス この偏心クランクを駆動することで、540 RPMのPTO入力が1:1.3から1:2.7の減速比を介して必要な振動速度に変換され、同時に偏心クランク機構が回転出力を振動動作を生み出す往復運動に変換します。

振動の強さは、掘削機兼反転機全体の中で最も重要な調整項目です。これは、土壌除去効率と莢の損失とのトレードオフを直接決定するからです。落花生の莢は、ペグ（細い茎状の接続部）によってつるに繋がっていますが、このペグは5～15Nの引張力に耐えるだけで折れてしまいます。激しい振動（高周波、大振幅）はより多くの土壌を除去しますが、ペグが折れて莢が地面に残ってしまいます。この損失は掘削時には目に見えず、収穫時に収穫量が期待を下回ったときに初めて判明します。控えめな振動（低周波、小振幅）は莢を保護しますが、反転工程で過剰な土壌が運ばれ、風列の重量が増加し、乾燥時間が1～2日長くなります。

の PTOギアボックス そのため、偏心クランク出力は調整可能でなければなりません。調整方法は、交換可能な偏心スロープレート（20、30、40、60 mmの離散的なストローク振幅設定が可能）を使用するか、機械の稼働中にオペレーターが振動強度を調整できる連続可変偏心機構を使用するかのいずれかです。偏心出力位置のギアボックスベアリングは、ほとんどの農業用ギアボックス出力の主に一方向の負荷ではなく、純粋な交互負荷（1回転あたり2回方向が反転）を受けるため、連続回転ではなく振動用に最適化されたベアリングの選択と予圧設定が必要です。

ピックアップシリンダーとクリーニングドライブの組み合わせ

落花生収穫機の収穫シリンダーは、300～500 RPMで動作します。これは、落花生の莢の殻がもろく、衝撃で割れやすいため、穀物用の脱穀シリンダー（800～1,500 RPM）よりもかなり遅い速度です。シリンダーに取り付けられたバネ式の収穫フィンガーは、乾燥した蔓の塊に接触し、穀物の脱穀で使用される摩擦/衝撃作用ではなく、櫛で梳くような動作で莢を茎から剥がします。この穏やかな収穫動作には、シリンダー速度を狭い範囲内に維持する必要があります。最適速度より5%速いと殻が割れ始め（洗浄された莢のサンプルを汚染する破片が発生し、市場での等級が下がります）、最適速度より5%遅いと莢が蔓に付着したままになり、収穫効率が3～8%低下します。 ピーナッツ収穫機のギアボックス 収穫シリンダーの速度は、ブドウの供給速度が変動しても公称値の±2パーセント以内に維持する必要があります。これは、綿摘みで要求されるスピンドル速度の均一性に匹敵する負荷安定性の要件です。根菜抽出駆動装置の要件に関するより広範な比較については、当社のエンジニアリングガイドを参照してください。 ジャガイモ収穫機のギアボックス アプリケーション。

選別シリンダーの下流にある洗浄システムでは、1,500～2,500 RPMの遠心ファンを使用して、つるの破片や空の殻を洗浄済みの莢の流れから吹き飛ばし、さらに100～300 RPMの振動スクリーンを使用して、莢を残りの植物材料からサイズ別に分離します。ファンは540 RPMのPTOから1:2.8～1:4.6の速度増加を必要とし、スクリーンは速度減少を必要とするため、コンバインのギアボックスはマルチ出力ギアトレインで対応しなければならない広いギア比範囲が生じます。ピーナッツコンバインの総PTO動力要求は、収穫する列数とつるの密度に応じて40～80 HPです。

コンベア駆動装置の反転と地上速度のマッチング

反転コンベアは、揺動機構から持ち上げられた各植物を180度反転させ、莢を上向きにして風列に並べ、畑での乾燥に最大限の日光が当たるようにします。コンベアの速度はトラクターの前進速度とほぼ一致させる必要があります。速すぎると植物がコンベア上に積み重なり（乾燥が不均一になる厚い風列ができます）、遅すぎると植物が揺動機構からコンベアに移される際に伸びてしまい（支柱に張力がかかり、莢が蔓から折れてしまいます）、最適なコンベア速度と地面速度の比率は1.0～1.1：1です。つまり、コンベアは前進速度と同じか、わずかに速い速度で移動し、反転プロセス全体を通して植物を優しく扱います。

固定比ギアボックスでは、反転コンベアの出力は通常、PTOからチェーンまたはベルトの最終駆動装置を介して駆動され、スプロケットまたはプーリーのサイズを変更することで、目的の前進速度範囲に合わせて調整できます。より高度な掘削機反転装置では、コンベアは接地輪比例機構を介して駆動され、トラクターの接地速度に関係なく、前進速度に合わせてコンベア速度を自動的に調整します。これにより、オペレーターが圃場全体で一定の前進速度を維持する必要がなくなります。 ピーナッツ収穫機のギアボックス これらの地上速度比例制御式機械では、地上車輪からの入力を機械式に取り出し、可変比のトランスミッション要素に伝達することで、落花生掘りの一般的な作業速度範囲である3～6km/hにわたって、コンベアと地面との適切な関係を維持します。

高温気候における熱管理

ピーナッツの収穫は、熱帯および亜熱帯地域（米国南部（ジョージア州、テキサス州、アラバマ州）、インド（グジャラート州、アーンドラ・プラデーシュ州）、中国（山東省、河南省）、西アフリカ（ナイジェリア、セネガル））で晩夏から初秋にかけて行われ、収穫期の日中の気温は摂氏28度から42度になります。このような気温では、ギアボックスオイルの温度は連続運転中に摂氏75度から95度に達し、標準的な鉱物系ギアオイルの運転上限に近づき、オイルの粘度が低下して、ギア歯接触ゾーンで適切な油膜厚さを維持できなくなる可能性があります。合成PAOベースのEPギアオイルISO VG 220は、この温度範囲で鉱物系オイルよりも粘度指数を良好に維持し、涼しい朝の始動時（摂氏20度から25度）から午後のピーク時の暑さ（摂氏38度から42度）まで、ギアとベアリングを一貫して保護します。ギアボックスのハウジングは、対流による放熱面積を増やすために、外部にフィンやリブを設けるように設計する必要があります。フィン付きハウジングの表面積を滑らかなハウジングと比較して30～40%増加させることで、静止空気条件下での平衡油温を8～12℃下げることができ、収穫日の最も暑い時間帯を通して、油を熱劣化の閾値以下に安全に保つことができます。

砂で密閉されたハウジング：摩耗性土壌に対する設計

落花生栽培土壌は、重量比で60～85％の砂質土壌という特徴があり、収穫時に発生する粉塵は、穀物や根菜類の収穫時に発生する粘土質やローム質の粉塵よりもはるかに研磨性が高い。砂粒子（主にシリカ、SiO₂、モース硬度7）は直径50～500マイクロメートルで、200～400時間の暴露で、表面硬化鋼製のシャフト表面や標準的なNBR製シャフトシールリップに傷をつけるほど硬い。 農業用ギアボックス 汎用的な粉塵遮断用に設計されたシールが、砂質の土壌でのピーナッツ収穫シーズン中に故障することがある。研磨粒子がシールの縁に溝を作り、そこから徐々に砂がギアボックスオイルに侵入する。砂は研磨剤として働き、ギアやベアリングの表面を内側から破壊する。

落花生収穫機のギアボックスの砂に対するシール性能を確保するには、多重バリア方式が必要です。一次排除バリア（ラビリンスプレシールまたはVリングスリンガーにより、砂がシール面に到達する前にシャフトから砂を排出）、二次シールバリア（グリース加圧式中間室を備えたダブルリップシール）、三次ろ過バリア（磁気ドレンプラグと外部オイルフィルターにより、最初の2つのバリアを通過した粒子がギアメッシュを通過する前に捕捉）です。一次シール下のシャフト表面仕上げは、Ra 0.2～0.4マイクロメートル（一般的な農業用ギアボックスのRa 0.4～0.8標準よりも細かい）に研磨する必要があります。シャフト表面が滑らかであれば、細かい砂粒子がシールリップを通過するマイクロチャネルが減少します。

砂地における収穫期の維持管理

落花生収穫機のギアボックスのオイル交換間隔は、砂の混入率によって決まる、農業用途の中でも最短の100～150稼働時間です。適切にメンテナンスされたマルチバリアシールであっても、微量の微細な砂がシールを通過してオイルサンプに蓄積します。磁気ドレンプラグは鉄系の摩耗粒子（ギアまたはベアリングの損傷を示す）を捕捉しますが、主な汚染物質である非磁性のシリカ砂は捕捉しません。蓄積した砂をシステムから除去するには、オイル交換とフラッシングが必要です。オイル交換時期が来たら、稼働日の終わりにオイルを温かくして排出してください。温まったオイルは冷たいオイルよりも多くの砂粒子を流動中に懸濁させ、砂が内部表面に沈殿しやすくなります。

PTOシャフト 落花生収穫時のメンテナンスは特に困難です。ドライブラインのユニバーサルジョイントベアリングは、ギアボックスシールと同様に研磨性の高い砂環境にさらされ、ニードルベアリングへの砂の侵入による影響は急速かつ深刻です。砂粒がベアリングケージに食い込み、ニードル表面に傷をつけ、6～8時間ごとに新しいグリースで洗浄しないと、100～200時間以内に回転が不安定になります。スプラインチューブ接続部（ドライブラインの長さの変化に対応するために外側チューブが内側チューブ上をスライドする部分）も同じ間隔でグリースを塗布する必要があります。スプライン表面の間に砂が入ると、固着やトルク伝達の不均一が生じ、ドライブシステム全体の振動が増加します。

ピーナッツのつるの絡まりは、二次的ではあるものの、継続的なメンテナンス上の懸念事項です。ピーナッツのつるは細く（直径3～8mm）、柔軟性があり、露出した回転軸にしっかりと巻き付きます。円錐形のガードで偏向できるほど硬いトウモロコシの茎とは異なり、ピーナッツのつるは柔軟性が高すぎるため、単純な偏向板では防ぐことができません。つるは軸の表面に沿って密着し、幾重にも重なって絡まり、摩擦熱を発生させ、軸と隣接するシールを摩耗させます。露出したすべての軸、偏向板、シール面からつるの堆積物を毎日除去することは、砂の侵入やギアボックスの汚染につながるシールの損傷を進行させないために不可欠です。

よくある質問

編集者: Cxm