稲刈り機用ギアボックス：稲作処理駆動

PTO駆動式稲刈り機：ギアボックスの重要性

稲刈り機は、手鎌から歩行式刈り取り機、大型コンバインハーベスターまで、幅広い機械化レベルに及ぶ。 PTOギアボックス は、稲刈り機械の3つのカテゴリーにおいて重要な駆動部品です。これらのカテゴリーとは、稲を刈り取って束ねて畑で乾燥させるPTO駆動式刈り取り機、稲と藁を分離するPTO駆動式固定式または半移動式脱穀機、そして刈り取り・送り出し機構を駆動するコンバインハーベスターのヘッダー駆動ギアボックスです。それぞれのカテゴリーは、動作速度、トルク特性、そして共通の湿潤な水田環境によって、ギアボックスの設計要件が異なります。

PTO駆動の刈り取り結束機は、南アジアおよび東南アジアにおける機械化された稲刈りの主力機械です。これらの地域では、小規模農家の耕作面積（0.2～2ヘクタール）と軟弱な水田土壌のため、歩行型トラクターや15～30馬力の小型4輪トラクターで牽引されるコンパクトで軽量な機械が好まれています。刈り取り機は、往復運動するナイフバー（毎分400～540ストロークで動作）を使用して、水面から50～80mmの高さで立っている稲を刈り取り、刈り取った作物をコンベアに送り、結束機構に供給します。刈り取り、搬送、結束の全サイクルは、単一のPTO入力から直角ギアボックスを介して駆動され、水平PTOシャフトを1:1または1:1.2の比率で機械の内部駆動システムに変換します。

PTO駆動脱穀機は、畑の端に設置される固定式または半移動式の機械で、手作業で収穫された、または刈り取り機で刈り取られた稲束を受け取り、回転シリンダーとラスプバーまたはワイヤーループを使用して、稲穂と藁を脱穀します。脱穀シリンダーは、設計に応じて500～1,200 RPMで動作します。軸流式脱穀機は400～600 RPMで動作し（540 RPMのPTOから1:1の比率、またはわずかな速度低下が必要）、従来の接線流式脱穀機は800～1,200 RPMで動作します（540 RPMのPTOから1:1.5～1:2.2の速度増加が必要）。脱穀機のギアボックスは、各稲束がシリンダーに入るときに断続的に発生する重負荷に対応する必要があります。この負荷パターンにより、各供給イベントで運転トルクの2～3倍のトルクスパイクが発生します。

稲刈り機用PTOギアボックス ― 水田での作業条件に対応する精密な速度変換と防水ハウジング

コンバインハーベスターのヘッダー駆動部：アフターマーケットにおけるギアボックスの可能性

稲作に使用されるコンバインハーベスターは、コンパクトなアジア製モデル（クボタ、ヤンマー、大同）であれ、水田用に改造されたフルサイズの欧米製モデル（ジョンディア、ニューホランド、クラース）であれ、ヘッダーアセンブリ内のギアボックスを使用して、切断機構と作物供給装置を駆動します。これらのヘッダーギアボックスは、従来の意味でのPTO駆動ではありません（内部のドライブシャフトを介してコンバイン自身のエンジンから動力を受け取ります）が、稲作コンバインの中で最も故障しやすいギアボックスであるため、アフターマーケットの交換部品市場は大きくなっています。これは、収穫作業の1時間ごとに、作物の葉冠と同じ高さまたはそれより下で、水、泥、摩耗性の高い水田土壌と直接接触して作動するためです。

往復式ナイフヘッダーのギアボックスは、コンバインの駆動軸からの回転入力を、ナイフバーを毎分400～540ストロークで駆動する往復運動に変換します。ギアボックスはクランク・ピットマン機構を採用しており、回転するクランクアームが往復運動するピットマンロッドに接続され、ナイフバーを切断ストロークで押し引きします。クランクピンとピットマン接続部のベアリングには、ストローク方向が変わるたびに、ラジアル力と反転するアキシャル力が組み合わさった連続的な振動負荷がかかります。これらのベアリングは、コンバイン内の他のどのベアリング位置よりも早く摩耗し、その故障（振動の増加、最終的にはピットマン駆動部の固着または破損として現れる）は、稲刈り中のヘッダーのダウンタイムの最も一般的な原因です。

日本や韓国の稲作コンバインで人気が高まっているロータリーディスクヘッダーは、往復運動するナイフの代わりに、ディスクモアのカッターバーに似た回転する切断ディスクを使用します。ロータリーディスクシステムのヘッダーギアボックスは、多段ギアトレインを介してディスクを2,500～3,000 RPMで駆動する必要があります。これは、ディスクモアギアボックスの記事で説明した基本的な構造と同じですが、乾燥した牧草地ではなく、湛水や飽和土壌での動作という追加のエンジニアリング上の課題があります。これらのヘッダーギアボックスのアフターマーケット交換には、特定のコンバインモデルとヘッダー構成に正確に寸法を合わせる必要があります。 Ever-Power PTOギアボックス アジア製およびヨーロッパ製のコンバインヘッダーモデルとの相互参照機能を備えているため、OEM価格のほんの一部で、しかも多くの場合より短い納期で互換性のある交換部品を提供できます。

水密ハウジング：水中運転のための設計

あらゆるエンジニアリングにおける決定的な課題 稲刈り機用ギアボックス 問題は水の浸入です。粉塵汚染（標準的なダブルリップシールと密閉式ブリーザーで対処可能）とは異なり、水田環境における水の浸入は静水圧によって引き起こされます。ギアボックスハウジングは滞水の中にあり、すべてのシール、ジョイント、および呼吸経路に継続的な静水圧がかかります。空気中の粉塵を遮断するように設計された標準的な農業用ギアボックスシールは、シールリップに外側から圧力をかけるわずか100mmの滞水でも機能しなくなります。

効果的な水田用シールには、多重バリア方式が必要です。最も外側のシールリップと最も内側のシールリップの間に加圧グリース室を備えた二重または三重のシャフトシールは、外部の水圧に抵抗する正圧バリアを形成します。グリース圧（専用のグリースニップルによる定期的な再給脂によって維持される）は、内部への水の侵入を防ぐために、静止水深の静水圧を超える必要があります。200 mm の静止水で動作するギアボックスの場合、静水圧は約 2 kPa (0.02 bar) です。これは、標準的なリップシールでは連続運転中に確実に遮断できないほどの低い圧力ですが、グリース加圧多重リップシールシステムでは効果的に抵抗できます。

ハウジングの呼吸システムには特に注意が必要です。標準的な開放型ブリーザーキャップでは、ギアボックスが部分的に水没するとハウジング内に水が浸入します。深い水田の​​堤防を通って圃場に出入りする際の短時間の水没でも、オイルを汚染するのに十分な量の水が浸入する可能性があります。最低限必要な仕様は、正の内部圧力下で外側に開き（熱膨張した空気を排出する）、内側への流れを遮断する（ギアボックスが冷えて内部圧力が大気圧を下回ったときに水の浸入を防ぐ）密閉型チェックバルブブリーザーです。完全に密閉された非呼吸型ハウジング設計（柔軟なダイヤフラムまたは内部の空気空間によって熱膨張に対応する）は呼吸経路を完全に排除し、停滞水中で連続運転するギアボックスに対して最高レベルの防水性を提供します。

アジアPTOスプライン規格：トラクターに適合するギアボックス

トラクターとPTOスプラインインターフェース 稲刈り機用ギアボックス 入力シャフトはアジア市場によって異なるため、互換性の問題が生じます。これは、ISO 500 規格によって普遍的な互換性が保証されているヨーロッパや北米の農業では見られない問題です。日本の小型トラクター (クボタ、ヤンマー、イセキ) は、主に直径 35 mm で 21 スプラインのプロファイルを持つ JIS B 9209 規格を使用しています。これは、540 RPM でヨーロッパやオーストラリアのトラクターに標準装備されている直径 35 mm で 6 スプラインの ISO 規格とは異なります。韓国のトラクター (大同/キオティ、TYM、LS) は KS B 6320 に準拠しており、これは小型モデルでは大部分が JIS に準拠していますが、大型の輸出モデルでは ISO 互換の PTO スタブを提供する場合があります。

東南アジアの農業協同組合や契約収穫作業でよく見られるように、複数のメーカーのトラクターを混在させて使用する稲刈り機の場合、ギアボックスの入力軸の仕様は、トラクターのメーカーから推測するのではなく、各トラクターのPTOスタブと照らし合わせて確認する必要があります。アジアの稲刈り市場にサービスを提供するギアボックスサプライヤーは、JIS 21スプラインとISO 6スプラインの両方の入力軸構成を提供する必要があります。理想的には、入力軸アセンブリのみを変更するだけで同じギアボックス本体を異なるトラクターのPTOプロファイルに適合させることができる、現場で交換可能な入力軸モジュールとして提供する必要があります。日本、韓国、オーストラリア、ASEAN市場における地域別PTOスプライン規格の包括的なガイドについては、当社の詳細なリソースを参照してください。 アジア太平洋地域におけるPTOギアボックス.

湿った作物の脱穀：高トルク、より大きなギアボックス負荷

米は通常、穀粒水分含有量が20～26％の状態で収穫されます。これは、収穫時の小麦（12～14％）やトウモロコシ（15～20％）よりもかなり高い水分含有量です。この高い水分含有量のため、同じ処理速度で乾燥した穀物を収穫する場合と比べて、脱穀に必要なトルクが30～50％増加します。湿った藁はより硬く、より柔軟であるため、脱穀シリンダーのラスプバーのせん断作用に抵抗し、穀粒を穂から分離するためにより多くの機械的エネルギーが必要になります。穀粒自体も水分含有量が高いと柔らかくなり、シリンダーの回転速度が速すぎると割れやすくなります。そのため、効果的な脱穀に必要な最低速度と穀粒の損傷を避ける最高速度の間には、狭い運転範囲しか存在しません。

の PTOギアボックス 脱穀機の駆動には、一般的な仕様書に記載されている乾燥米のトルク値ではなく、湿米のトルク要求値に基づいて定格を定める必要があります。乾燥米用に25 HPの定格の脱穀機は、同じ処理量で刈りたての湿米を処理する場合、35～40 HPが必要になる場合があります。この増加により、ギリギリのサイズのギアボックスは連続定格を超え、熱的および機械的な過負荷領域に入ります。ギアボックスのベアリング配置は、湿米が脱穀シリンダーと相互作用することによって発生するより高い軸方向推力にも対応する必要があります。湿った藁はシリンダーに巻き付きやすく、乾燥米の設計では考慮されていない抵抗力が発生します。 農業用ギアボックス 乾作物の計算結果よりも1サイズ大きいフレームを使用することで、収穫期全体を通して水稲の脱穀を確実に行うために必要な熱的および機械的な余裕が得られます。

水田環境向けギアボックスのメンテナンス戦略

水田で稼働する稲刈り機のギアボックスのオイル交換間隔は、あらゆる農業用ギアボックスの中で最も短く、50～100稼働時間ごと、または排出されたオイルに乳白色の変色が見られ、水が混入している兆候が見られた場合は直ちに交換する必要があります。マルチリップシールと密閉式ブリーザーが適切に機能していても、毛細管現象、シールリップの微細摩耗、および熱サイクルによる結露により、水田での連続運転中に微量の水がシールを通過して浸入します。この水はギアボックスのオイルパンの底に蓄積し（水はギアオイルよりも密度が高く、その下に沈殿します）、最も低いベアリング位置と最も低いギアのかみ合いゾーンに接触します。これらはまさに腐食による疲労損傷を最も受けやすい部品です。

稲刈りシーズン中は、シールの日常点検が不可欠です。すべてのシャフトシール箇所で水漏れ（シール周辺のハウジング表面に目に見える水分）がないか確認し、外部からの水の侵入を防ぐ正圧バリアを維持するために、マルチリップシールチャンバーには8～10運転時間ごとにグリースを塗布してください。 PTOシャフト 水田内で稼働する駆動系は、少なくとも1日に2回はグリースを塗布する必要があります。圃場での作業中はユニバーサルジョイントのベアリングシールが水没し、ニードルベアリングへの水の浸入によって急速な腐食孔が発生し、ベアリングに常に新鮮なグリースを充填して水を押し出さないと、200～400時間以内にユニバーサルジョイントの故障につながります。

水田環境では、収穫後の洗浄と保管準備が非常に重要です。水田土壌はシリカを60～80％含有しており（あらゆる農業土壌の中で最もシリカ含有量が高い）、ギアボックスハウジングに残った乾燥した水田泥は研磨剤の貯留層として働き、外部腐食を促進し、冷却面を詰まらせ、季節間のハウジングの乾燥を妨げる水分保持層を形成します。収穫シーズン直後にすべてのギアボックスを高圧洗浄し、オイルを抜き取り交換し（蓄積した水とシリカで汚染されたスラッジを除去）、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、乾燥した環境でカバーをかけて保管してください。清潔で乾燥した状態で保管された稲刈り機のギアボックスは、次のシーズンまで95％の耐用年数を維持できますが、湿った状態で泥が付着した状態で保管された場合は、腐食による損傷だけで20～30％の耐用年数を失う可能性があります。

よくある質問

編集者: Cxm