スラリータンカー用ギアボックス：液体肥料散布駆動装置

真空ポンプ駆動：PTO動力によるタンクへの充填

真空ポンプは、ほとんどのスラリータンカーにおいて主要なPTO駆動コンポーネントです。密閉されたタンク内に負圧（通常-0.5～-0.8バールゲージ）を発生させ、貯蔵ピットまたはラグーンから吸込ホースを通してスラリーをタンク内に吸い込みます。排出時には同じポンプが逆の働きをし、正圧（+0.3～+0.5バール）を発生させて、散布機構を通してスラリーを押し出します。この二重機能の積載および排出サイクル（充填時は真空、排出時は加圧）によって、ギアボックスの運転プロファイルが決まります。3～8分間の充填フェーズでは比較的一定の負荷で中程度の出力が使用され、それに続く5～15分間の散布フェーズでは中程度から高出力が使用され、貯蔵ピットと圃場間の輸送中は短い無負荷期間があります。

スラリータンカー市場では、2種類の真空ポンプが主流となっている。ロータリーベーンポンプは、偏心ローターハウジング内のスライドベーンを使用してポンプ作用を生み出す。コンパクトで比較的静かで、高真空レベル（-0.85 barまで）を実現できるが、ベーンは徐々に摩耗するため、定期的な交換が必要となる（スラリーの摩耗性に応じて1,000～2,000時間ごと）。ロータリーローブ（ルーツ型）ポンプは、2つの噛み合うローブを使用して空気を捕捉および置換する。より堅牢で長寿命であり、スラリー蒸気中の腐食性ガスの処理に適しているが、物理的に大きく、運転中に特徴的な低周波のゴロゴロ音を発する脈動する気流を発生させる。 PTOギアボックス 減速比はポンプの種類に合わせて調整する必要があります。ロータリーベーンポンプは通常800～1,200 RPM（540 RPM PTOからの1:1.5～1:2.2の速度増加）が必要ですが、ローブポンプは1,200～1,800 RPM（1:2.2～1:3.3の速度増加）が必要です。

真空ポンプ単体の所要動力は、小型タンカー（5,000～8,000リットル）で15 HP、大型タンカー（20,000～30,000リットル）で40 HPです。ただし、ギアボックスは、真空ポンプ、排出ポンプ（別体の場合）、散布機構を含むシステム全体の動力に対応できる定格でなければなりません。これは、特定の運転段階では、すべての機能が同時に同じPTO入力から動力を消費するためです。真空ポンプ、マセレーターチョッパー、ディスクスプレッダーを備えた20,000リットルのタンカーでは、充填段階では真空ポンプ単体で25～35 HPしか必要としないにもかかわらず、排出および散布段階では合計60～100 HPの動力が必要になる場合があります。

拡散機構駆動：スプラッシュプレートから精密インジェクターまで

散布機構は、スラリーが土壌上または土壌内部にどのように散布されるかを決定し、各機構タイプによってギアボックス駆動の要件が異なります。これらの要件を理解することは、適切な仕様を定める上で不可欠です。 スラリータンカー用ギアボックス 構成 — ギアボックスの出力と散布機構の不一致は、散布量の不均一、過剰な電力消費、または部品の早期故障につながります。

スプラッシュプレート式散布機は最もシンプルな散布方法です。スラリーは重力または低圧でタンクから排出され、偏向板に当たって10～14メートル幅に扇状に散布されます。スプラッシュプレートは受動部品であるため、専用の散布ギアボックスは必要ありません。しかし、スプラッシュプレートシステムは、アンモニア排出量が多く、散布パターンが不均一になるため、ヨーロッパやオーストラリアの一部地域では環境規制によってますます制限されています。異なるギアボックス構造を使用する固形肥料散布システムとの比較については、当社の技術ガイドを参照してください。 肥料散布機用ギアボックス.

ディスク散布機は、1枚または2枚の遠心ディスクを毎分500～1,000回転で回転させ、スラリーを制御されたパターンで外側に散布します。ディスクには専用のギアボックス駆動装置が必要で、通常は直角減速機（ディスクの回転速度がPTOの回転速度より低い）または二次ギアボックス出力からの直接駆動装置が使用されます。ディスクの回転速度は散布幅と均一性を決定します。回転速度が遅すぎると狭く集中した帯状になり、速すぎるとスラリーが目標範囲を超えて散布され、ドリフトが増加します。可変速ディスク駆動装置（油圧モーターまたは機械式可変速ギアボックスによる）を使用すると、オペレーターは散布パターンを散布幅と圃場条件に合わせることができます。

トレーリングシュー式散布機と浅層注入機は、個々のホースとディスクに取り付けられた吐出口を通して、スラリーを土壌表面に直接または土壌内部に散布します。これにより、アンモニアの排出がほぼ完全に排除され、あらゆるスラリー散布方法の中で最も精密な散布パターンが実現します。これらのシステムは、加圧遠心ポンプ（1,500～2,500 RPM、二次PTOギアボックス出力または専用増速機で駆動）を使用して、スラリーを分配マニホールドと個々のホースを通して押し出します。ポンプギアボックスは、すべてのホース吐出口を通して均一な流れを確保するために、脈動のない一定の出力を供給する必要があります。速度にばらつきがあると、最も内側のホースと最も外側のホースの間で不均一な分配が発生し、次の作物に栄養バランスの崩れを示す縞模様が現れます。

スラリー環境向け耐腐食性ギアボックス設計

農業用スラリータンカーのギアボックス周辺の化学環境は、農業特有の過酷さを伴います。新鮮なスラリーからは、鉄系金属を腐食させ、標準的なNBRゴム製シールを劣化させ、ギアオイル添加剤に有害なアンモニア（NH₃）と硫化水素（H₂S）ガスが発生します。ギアボックスのハウジング、シャフトシール、ブリーザー、ファスナーなどは、積載、輸送、散布の過程でこれらのガスにさらされます。散布シーズン中は、1日あたり合計6～12時間もの間、これらのガスに曝されることになります。

一般的な農業用ギアボックスの標準材質である標準的なNBR（ニトリルゴム）製シャフトシールは、アンモニアを多く含む蒸気に触れると膨張して軟化し、スラリータンカーでの使用後1～2シーズンでシール性能を失います。スラリータンカー用ギアボックスの交換用シールとして推奨されているのは、FKM（フッ素ゴム、一般的にはバイトンというブランド名で知られています）製シャフトシールです。FKMは、スラリー中に存在するアンモニア、硫化水素、有機酸に対して耐性があり、これらの濃度ではNBRは数ヶ月で劣化してしまいます。FKMシールのNBRに対するコストは、シール1個あたり約3～5倍ですが、シールが1つ故障するだけで腐食性のスラリー蒸気がギアボックスオイルに混入し、潤滑油を汚染し、ベアリング軌道面や歯車の歯面の腐食を加速させ、最終的にはギアボックス全体のオーバーホールが必要になることを考えると、それほど大きな投資ではありません。

ハウジングの保護には、最低限エポキシまたはポリエステル粉体塗装が必要です。標準的なアクリル塗料は、スラリータンカーでの使用には不十分です。スラリー蒸気中のアンモニアが塗料バインダーを侵食し、1～2シーズン以内に膨れや剥離を引き起こすためです。外部ファスナー（ハウジングボルト、ドレンプラグ、点検カバー）は、アンモニア濃度の高い環境で急速に腐食し、ハウジングのねじ山に固着する標準的な亜鉛メッキ軟鋼ではなく、ステンレス鋼または亜鉛ニッケルメッキである必要があります。これにより、破壊的なボルトの取り外しなしには、日常的なメンテナンスが困難または不可能になります。 Ever-Power PTOギアボックス スラリー仕様のギアボックスパッケージを提供しており、これにはFKMシール、粉体塗装ハウジング、密閉式ブリーザー、ステンレス製外部ファスナーが工場出荷時のオプションとして含まれているため、オペレーターがこれらのアップグレードを個別に後付けする必要はありません。

多機能ドライブ：PTO入力1系統、出力複数系統

加圧式分配システムを備えた最新のスラリータンカーでは、PTOが複数の機能を同時に駆動する必要があります。具体的には、タンク加圧用の真空/加圧ポンプ、繊維状物質処理用のマセレーターまたはチョッパーポンプ、そして分配用の遠心式排出ポンプまたはディスクスプレッダーです。単一出力のギアボックスでは、これら3つの機能それぞれに必要な速度で全てを駆動することはできないため、多機能タンカーでは2つの駆動分配方式のいずれかが採用されています。

最初の戦略はマルチ出力を使用する PTOギアボックス 出力軸が2つまたは3つあり、それぞれ異なる速度と向きで動作します。メイン出力は真空ポンプを駆動し、セカンダリ出力はチェーンまたはベルト駆動で粉砕機を駆動し、3番目の出力（存在する場合）は排出ポンプまたは散布ディスクを駆動します。この方式は機械的にコンパクトで効率的ですが、出力速度が一致する専用設計のギアボックスが必要です。いずれかの機能を変更する場合（ポンプを異なる速度で動作する別のモデルに交換する場合など）、新しいギアボックスまたは内部ギア比の変更が必要になる場合があります。

2つ目の方式では、単一出力のメインギアボックスと、追加機能用の補助ギアボックスまたは油圧モーターを組み合わせた方式を採用しています。メインギアボックスは真空ポンプを直接駆動し、ギアボックス出力軸からのベルトまたはチェーンの引き出し機構が、排出ポンプ用の二次増速ギアボックスを駆動します。粉砕機は、トラクターの油圧システム（PTOとは独立）で駆動される油圧モーター、またはメインギアボックス出力からの3つ目の機械式駆動装置によって駆動されます。このモジュール方式では、メインギアボックスを変更することなく個々の機能をアップグレードまたは交換できますが、機械的な複雑さが増し、メンテナンス箇所が増え、複数の駆動段階による累積的な効率損失が発生します。

大型スラリータンカーにおけるPTO駆動系の課題

積載された20,000リットルのスラリータンカーの重量は約22～24トンで、空のタンカーと比較してトラクターの後部サスペンションを圧縮し、ドローバーの高さを50～100mm変化させます。この高さの変化により、 PTOシャフト 駆動系の作動角度は、トラクターのPTOスタブとタンカーのギアボックス入力シャフト間の角度です。駆動系が積載状態に合わせて設定されている場合、タンカーが空の状態（貯蔵ピットへの帰路）では角度が大きくなり、積載時には角度が小さくなります。逆に、空の状態に合わせて設定されている場合、積載時には角度が悪化します。駆動系は、積載状態から空の状態までの全範囲で最悪の角度となるように指定する必要があります。通常、適切に設計されたタンカーのドローバーでは3～7度ですが、古い機器や調整が不十分な機器では8～12度になる可能性があります。

ドライブラインの角度が大きすぎると、周期的な速度変動（フックジョイント効果）が発生し、ギアボックス入力部に脈動トルクとして現れます。この負荷パターンは、入力ベアリングの摩耗を加速させ、真空ポンプ内の圧力変動を引き起こし、体積効率を低下させます。起伏の多い地形（トラクターに対して急角度で連結された状態でタイトな旋回が必要となる）で走行するタンカーの場合、高角度での走行時に速度変動を解消するために、標準のフックジョイント設計に代わり、定速（CV）PTOドライブラインが使用されます。ギアボックス入力ベアリングの配置は、角度をつけた状態でのCVドライブラインによって発生する高い軸方向推力荷重にも対応する必要があります。これは、既存のタンカーにCVドライブラインのアップグレードを指定する際に、ギアボックスメーカーに確認すべき技術的な詳細です。

スラリータンカーのギアボックスの保守戦略

スラリータンカーの腐食性環境は、標準的なメンテナンススケジュールよりも積極的なメンテナンススケジュールを必要とする。 農業用ギアボックス 用途。合成ギアオイルのオイル交換間隔は200時間または1年（いずれか早い方）、鉱物油の場合は100時間または6ヶ月ごととする必要があります。交換間隔を短縮したのは、アンモニアと硫化水素への曝露により、清浄な空気での運転よりも早くオイル添加剤が劣化するためです。効果的なシールが施されていても、微量の腐食性ガスが時間の経過とともにシールリップから浸透し、オイルの腐食防止剤添加剤を徐々に減少させます。

オイル交換のたびに、シャフトシールに化学的劣化の兆候がないか点検してください。シールリップの軟化、膨張、または変色は、NBR材へのアンモニアの攻撃を示しており、FKMシールへの即時交換が必要です。ブリーザーバルブの詰まりも確認してください。スラリーの飛沫や乾燥した糞尿は、密閉されたブリーザーバルブでも詰まることがあり、熱サイクル中にハウジング内の圧力が均一化されなくなり、運転中に加圧されたオイルがシャフトシールを通過してしまう可能性があります。

シーズン終了後は、スラリータンカーのギアボックスに特に注意を払う必要があります。外装を徹底的に洗浄して、スラリーの残留物（保管中に分解して腐食性ガスを発生させ続ける）をすべて除去し、オイルを抜き取って新しいオイルに交換し（シーズン中にオイルに溶け込んだ結露や腐食性ガスを除去します）、露出したすべての機械加工面に保護油膜を塗布します。可能であれば、タンカーは屋根のある場所に保管してください。屋外に保管すると、雨水によってタンカー表面の残留アンモニア塩がハウジングのあらゆる隙間や接合面に運ばれ、ギアボックスが雨にさらされてしまいます。

よくある質問

編集者: Cxm