땅콩 수확기 기어박스: 덩굴 들어올리기 및 흔들기 구동 장치

2단계 땅콩 수확: 굴착기-인버터 및 콤바인

대부분의 곡물 및 뿌리 작물은 한 번에 수확하는 것과 달리, 땅콩 수확은 두 단계에 걸쳐 진행되며, 서로 다른 날에 두 대의 PTO 구동 기계를 사용합니다. 1단계에서는 굴착기 겸 뒤집기 장치가 밭을 지나가면서 수평 날이 작물 줄기 아래 100~150mm 깊이로 흙을 파내어 식물 전체(덩굴, 뿌리, 꼬투리)를 흙에서 들어 올립니다. 진동 장치가 들어 올려진 식물을 흔들어 뿌리에서 흙을 털어내고, 뒤집기 컨베이어가 각 식물을 뒤집어 꼬투리가 햇볕을 향하도록 하여 밭에서 건조시킵니다. 뒤집힌 식물은 줄지어 밭에 쌓아 꼬투리의 수분 함량이 수확 시 35~50%에서 수확에 적합한 18~22%로 떨어질 때까지 2~5일 동안 그대로 둡니다. 2단계에서는... PTO 기어박스동력식 땅콩 수확기는 건조된 짚단을 가로질러 식물을 집어 올리고, 스프링이 장착된 손가락이 달린 수확 실린더를 사용하여 덩굴에서 꼬투리를 벗겨내고, 청소 팬과 진동 스크린을 통해 꼬투리와 덩굴 잔해를 분리한 다음, 깨끗한 꼬투리를 뒤따르는 수레에 배출합니다.

각 단계에는 서로 다른 기어박스 설계가 필요합니다. 굴착기-인버터 기어박스는 진동 메커니즘과 뒤집기 컨베이어를 비교적 낮은 속도와 적당한 토크로 구동합니다. 이 기어박스는 진동 저항성과 모래 유입 방지에 중점을 둔 소형의 견고한 장치입니다. 콤바인 기어박스는 선별 실린더, 세척 팬, 진동 스크린 및 꼬투리 엘리베이터를 여러 속도로 구동합니다. 이 기어박스는 소형 탈곡기 기어박스와 유사한 대형 다중 출력 장치입니다. 두 기계 모두 표준 농업용 트랙터(40~80마력)의 PTO로 구동되며, 전 세계 땅콩 재배 지역의 특징인 모래가 많고 먼지가 많으며 더운 환경에서 작동합니다.

진동 메커니즘 구동 방식: 꼬투리 보존의 균형

땅콩 수확기 겸 뒤집기의 진동 메커니즘은 편심 크랭크 구동 방식(진동식 심토 파쇄기와 유사)을 사용하여 200~400RPM(3.3~6.7Hz)의 회전 속도와 20~60mm의 진폭으로 빠른 전후 또는 수직 진동을 발생시킵니다. 이 진동은 식물이 컨베이어에 매달려 있는 동안 뿌리와 꼬투리 덩어리에서 느슨한 모래흙을 털어냅니다. 흙 입자는 컨베이어 구멍을 통해 다시 밭으로 떨어져 뒤집기 과정에서 운반되는 흙의 양을 줄입니다. 땅콩 수확기 기어박스 이 편심 크랭크를 구동하면 540RPM의 PTO 입력이 1:1.3에서 1:2.7의 감속비를 통해 필요한 진동 속도로 변환되고, 편심 크랭크 메커니즘은 회전 출력을 진동 동작을 생성하는 왕복 운동으로 변환합니다.

굴착기-인버터 전체에서 가장 중요한 조정 사항은 진동 강도입니다. 이는 토양 제거 효율과 꼬투리 손실 사이의 균형을 직접적으로 결정합니다. 각 땅콩 꼬투리는 덩굴에 못(가늘고 긴 줄기 모양의 연결 부위)으로 연결되어 있는데, 이 못은 5~15N의 인장력만 견디면 부러집니다. 강하게 흔들면(고주파, 큰 진폭) 토양은 더 많이 제거되지만 못이 부러지고 꼬투리가 땅에 남게 됩니다. 이러한 손실은 굴착 시에는 눈에 띄지 않다가 수확 시 수확량이 예상보다 적을 때 비로소 발견됩니다. 반대로 약하게 흔들면(저주파, 작은 진폭) 꼬투리는 보존되지만, 뒤집는 과정에서 과도한 토양이 함께 운반되어 수확물의 무게가 늘어나고 건조 시간이 1~2일 증가합니다.

그만큼 PTO 기어박스 따라서 편심 크랭크 출력은 조정 가능해야 합니다. 이는 교체 가능한 편심 스트로크 플레이트(20, 30, 40, 60mm의 개별 스트로크 진폭 설정 제공)를 사용하거나, 기계 작동 중에 작업자가 진동 강도를 조절할 수 있는 연속 가변 편심 메커니즘을 통해 가능합니다. 편심 출력 위치의 기어박스 베어링은 대부분의 농업용 기어박스 출력에서 ​​주로 발생하는 단방향 하중이 아닌 순수한 교류 하중(회전당 두 번 방향 전환)을 받게 되므로, 베어링 선택 및 예압 설정은 연속 회전 작동이 아닌 진동 작동에 최적화되어야 합니다.

결합형 피킹 실린더 및 클리닝 드라이브

땅콩 수확기의 수확 실린더는 분당 300~500회전(RPM)으로 작동하는데, 이는 곡물 탈곡에 사용되는 실린더(분당 800~1,500회전)보다 훨씬 느린 속도입니다. 땅콩 꼬투리 껍질이 부서지기 쉽고 충격에 쉽게 깨지기 때문입니다. 실린더에 장착된 스프링식 수확 날은 건조된 덩굴 덩어리에 걸려 빗질하듯 꼬투리를 덩굴에서 분리합니다. 곡물 탈곡에서처럼 문지르거나 충격을 주는 방식이 아닙니다. 이러한 부드러운 수확 동작 때문에 실린더 속도는 좁은 범위 내에서 유지되어야 합니다. 최적 속도보다 5%만 빨라져도 껍질이 깨지기 시작하고(조각이 발생하여 세척된 꼬투리 샘플을 오염시키고 시장에서 품질 저하를 초래함), 최적 속도보다 5%만 느려도 꼬투리가 덩굴에 붙어 수확 효율이 3~8% 감소합니다. 땅콩 수확기 기어박스 덩굴 공급 속도가 변하더라도 수확 실린더 속도를 공칭 속도의 ±2% 이내로 유지해야 합니다. 이는 목화 수확 시 요구되는 스핀들 속도 균일성과 유사한 부하 안정성 요구 사항입니다. 뿌리 작물 수확 구동 장치 요구 사항에 대한 더 자세한 비교는 당사의 엔지니어링 가이드를 참조하십시오. 감자 수확기 기어박스 응용 프로그램.

수확 실린더 하류의 세척 시스템은 1,500~2,500RPM의 원심 팬을 사용하여 덩굴 잔해와 빈 껍질을 깨끗하게 세척된 꼬투리 흐름에서 불어내고, 100~300RPM의 진동 스크린을 사용하여 꼬투리를 나머지 식물체와 크기별로 분리합니다. 팬은 540RPM의 PTO에서 1:2.8~1:4.6의 속도 증가가 필요하지만, 스크린은 속도 감소가 필요하므로 콤바인 기어박스는 다중 출력 기어 트레인을 통해 넓은 기어비 범위를 수용해야 합니다. 땅콩 콤바인의 총 PTO 동력 요구량은 수확하는 열 수와 덩굴 밀도에 따라 40~80마력입니다.

역회전 컨베이어 구동 및 지면 속도 일치

뒤집기 컨베이어는 진동 장치에서 들어 올려진 각 식물을 180도 뒤집어 꼬투리가 위로 향하게 하여 밭에서 최대한 햇볕을 받아 건조될 수 있도록 합니다. 컨베이어 속도는 트랙터의 전진 속도와 거의 일치해야 합니다. 속도가 너무 빠르면 식물이 컨베이어에 쌓여 두꺼운 건조대가 형성되고 건조가 고르지 않게 되며, 너무 느리면 식물이 진동 장치에서 컨베이어로 옮겨지는 동안 늘어나면서 꼬투리가 덩굴에서 부러지는 원인이 됩니다. 최적의 컨베이어 속도 대 지면 속도 비율은 1.0~1.1:1입니다. 이 속도에서 컨베이어는 트랙터의 전진 속도와 같거나 약간 빠르게 움직여 뒤집기 과정 전반에 걸쳐 식물을 부드럽게 다룹니다.

고정 기어비 변속기에서, 인버팅 컨베이어 출력은 일반적으로 PTO에서 체인 또는 벨트 최종 구동 장치를 통해 구동되며, 스프로킷이나 풀리 크기를 변경하여 원하는 전진 속도 범위에 맞게 조정할 수 있습니다. 더욱 발전된 굴착기 인버터에서는 컨베이어가 지면-바퀴 비례 메커니즘을 통해 구동되어 트랙터의 지면 속도와 관계없이 전진 속도에 맞춰 컨베이어 속도를 자동으로 조정합니다. 따라서 작업자가 경작지 전체에서 일정한 전진 속도를 유지할 필요가 없습니다. 땅콩 수확기 기어박스 이러한 지면 속도 비례형 기계는 지면 바퀴 입력에 대한 기계적 동력 전달 장치를 제공하여 가변 비율 변속 요소에 동력을 공급함으로써 땅콩 수확의 일반적인 작업 속도 범위인 3~6km/h에서 컨베이어와 지면 사이의 적절한 관계를 유지합니다.

고온 기후 열 관리

땅콩 수확은 미국 남부(조지아, 텍사스, 앨라배마), 인도(구자라트, 안드라프라데시), 중국(산둥, 허난), 서아프리카(나이지리아, 세네갈) 등 열대 및 아열대 지역에서 늦여름에서 초가을에 이루어지며, 수확 시기의 낮 기온은 28~42°C에 이릅니다. 이러한 고온 환경에서 기어박스 오일은 지속적인 작동 시 75~95°C까지 올라가 일반 광물성 기어 오일의 작동 상한에 근접하고, 오일 점도가 낮아져 기어 이빨 접촉면에서 적절한 유막 두께를 유지하지 못할 수 있습니다. 합성 PAO 기반 EP 기어 오일 ISO VG 220은 이러한 온도 범위에서 광물성 오일보다 점도 지수를 더 잘 유지하여, 서늘한 아침 시동(주변 온도 20~25°C)부터 최고 기온인 오후(38~42°C)까지 일관된 기어 및 베어링 보호 기능을 제공합니다. 기어박스 하우징은 대류열 방출에 사용할 수 있는 표면적을 증가시키는 외부 핀 또는 리브로 설계되어야 합니다. 매끄러운 하우징에 비해 핀으로 덮인 표면적이 30~40% 증가하면 정지된 공기 조건에서 오일의 평형 온도를 8~12도 낮출 수 있어 수확일 중 가장 더운 시간에도 오일이 열분해 임계값 이하로 안전하게 유지됩니다.

모래로 밀봉된 주택: 마모성 토양을 위한 엔지니어링

땅콩 재배 토양은 일반적으로 모래 함량이 무게 기준으로 60~85%에 달하는 사질토로 이루어져 있어 수확 시 공기 중 먼지 발생량이 곡물이나 뿌리 작물 수확 시 발생하는 점토 또는 양토 먼지보다 훨씬 더 마모성이 강합니다. 모래 입자(주로 이산화규소, 모스 경도 7)는 직경이 50~500마이크로미터에 달하며, 200~400시간 노출 시 표면 경화 처리된 강철 샤프트 표면과 표준 NBR 샤프트 씰 립에 흠집을 낼 정도로 단단합니다. 농업용 기어박스 일반적인 먼지 차단용으로 설계된 씰이 모래 토양에서 땅콩 수확철 한 번 만에 고장납니다. 마모성 입자가 씰 립에 홈을 파서 기어박스 오일에 점점 더 많은 모래가 유입되고, 이 모래 입자는 연마제 역할을 하여 기어와 베어링 표면을 내부에서부터 손상시킵니다.

땅콩 수확기 기어박스의 모래 유입 방지 밀봉에는 다중 장벽 방식이 필요합니다. 1차 차단 장벽(미로형 프리씰 또는 V링 슬링거로, 모래가 씰 면에 도달하기 전에 축에서 모래를 튕겨냄), 2차 밀봉 장벽(그리스로 가압된 중간 챔버가 있는 이중 립 씰), 그리고 3차 여과 장벽(자기 드레인 플러그와 외부 오일 필터로, 앞의 두 장벽을 통과한 입자를 기어 맞물림을 통해 순환하기 전에 포집함)이 있습니다. 1차 씰 아래 축 표면 조도는 Ra 0.2~0.4 마이크로미터(일반 농업용 기어박스의 표준인 Ra 0.4~0.8보다 미세함)로 연마해야 합니다. 축 표면이 매끄러울수록 미세한 모래 입자가 씰 립을 통과하여 이동할 수 있는 미세 통로가 줄어듭니다.

모래 토양 조건에서의 수확철 관리

땅콩 수확기 기어박스의 오일 교환 주기는 100~150 작동 시간으로, 모래 오염률 때문에 농업 장비 중 가장 짧은 편에 속합니다. 다중 밀봉 시스템을 제대로 유지하더라도 미량의 미세 모래가 밀봉재를 통과하여 오일 팬에 축적됩니다. 자석식 드레인 플러그는 마모된 철 입자(기어 또는 베어링 손상의 징후)를 걸러내지만, 주요 오염 물질인 비자성 규사(실리카)는 걸러내지 못합니다. 축적된 모래는 오일 교환 및 세척을 통해서만 제거할 수 있습니다. 오일 교환 시기가 되면 매일 작업이 끝날 때마다 오일을 따뜻한 상태에서 배출하십시오. 따뜻한 오일은 차가운 오일보다 더 많은 모래 입자를 유동 중에 부유시켜 내부 표면에 모래가 침전되도록 합니다.

PTO 샤프트 땅콩 수확 환경에서의 유지보수는 특히 까다롭습니다. 구동축의 유니버설 조인트 베어링은 기어박스 씰과 마찬가지로 마모성이 강한 모래 환경에 노출되며, 니들 베어링에 모래가 유입되면 그 결과는 빠르고 심각합니다. 모래 입자가 베어링 케이지에 박히고 니들 베어링 표면을 긁어내며, 6~8시간마다 새 그리스로 교체하지 않으면 100~200시간 이내에 작동 불량을 초래합니다. 스플라인 튜브 연결부(구동축 길이 변화에 맞춰 외측 튜브가 내측 튜브 위에서 미끄러지는 부분) 또한 같은 간격으로 그리스를 주입해야 합니다. 스플라인 표면 사이에 모래가 끼이면 걸림 현상이 발생하고 토크 전달이 불균형해져 구동계 전체의 진동이 증가합니다.

땅콩 덩굴이 축을 감싸는 것은 부차적이지만 지속적인 유지 관리 문제입니다. 땅콩 덩굴은 가늘고(지름 3~8mm) 유연하여 노출된 회전축에 끈질기게 감깁니다. 옥수수 줄기(원뿔형 보호대로 막을 수 있을 만큼 뻣뻣함)와 달리 땅콩 덩굴은 너무 유연하여 단순한 보호대로는 막을 수 없습니다. 축 표면에 밀착되어 여러 겹으로 촘촘하게 감겨 마찰열을 발생시키고 축과 인접한 씰을 마모시킵니다. 노출된 모든 축, 보호대 및 씰 표면에서 덩굴이 쌓인 것을 매일 제거해야 모래 유입 및 기어박스 오염으로 이어지는 씰 손상을 방지할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

편집자: Cxm