사탕무 수확기 기어박스: 뿌리 작물 추출 구동 장치

사탕무 수확 순서: 네 가지 기능, 하나의 PTO 기어박스

완전한 사탕무 수확 과정은 기계가 한 번 전진하는 동안 네 가지 순차적인 작업을 수행합니다. 첫째, 톱날이 달린 사탕무의 윗부분(잎이 덮인 크라운)을 뿌리 어깨 위 5~10mm의 정확한 높이에서 제거합니다. 너무 높게 제거하면 당분이 함유된 크라운 조직이 밭에 남게 되어(과도한 크라운 1mm당 회수 가능한 당 수율이 0.5~1.5% 감소) 회수 가능한 당 수율이 감소합니다. 반대로 너무 낮게 제거하면 뿌리까지 잘려 내부 조직이 세균 감염에 노출되어 공장 가공 전 4~12주 저장 기간 동안 부패를 일으킬 수 있습니다. 둘째, 리프팅 메커니즘은 역회전 리프팅 휠, 진동 쉐이프 또는 이 둘의 조합을 사용하여 잎이 제거된 뿌리를 흙에서 뽑아냅니다. 셋째, 세척 시스템(터빈 휠, 롤러 스크린 또는 스타 휠 분리기)은 사탕무 표면에 붙어 있는 흙을 제거합니다. 넷째, 엘리베이터는 세척된 사탕무를 수확기의 호퍼로 또는 후방 운송 차량으로 직접 운반합니다. 각 기능에는 기계에서 서로 다른 출력 속도와 토크가 필요합니다. PTO 기어박스이로 인해 사탕무 수확기는 농업 장비에서 가장 복잡한 다중 출력 기어박스 적용 사례 중 하나가 되었습니다.

수확기 상단 절단 메커니즘은 800~1,500RPM으로 작동하는 회전하는 플레일(고무 또는 폴리우레탄 재질의 날개로 충격을 가해 윗부분을 벗겨내는 방식) 또는 400~600RPM으로 작동하는 회전하는 디스크(강철 절단 디스크로 윗부분을 깔끔하게 절단하는 방식)를 사용합니다. 540RPM의 PTO 출력에서 ​​플레일형 상단 절단기는 1:1.5~1:2.8의 속도 증가가 필요하며, 디스크형 상단 절단기는 약 1:1의 비율로 작동합니다. 리프팅 휠은 200~400RPM으로 회전하는데, 이는 PTO 입력 속도보다 낮은 속도이며, 수확기 내 모든 기능 중 가장 높은 지속 토크를 필요로 합니다. 이는 각 휠 쌍이 토양의 수분 함량과 점토 함량에 비례하는 마찰력과 접착력으로 인해 추출에 저항하는 여러 개의 사탕무 뿌리를 동시에 잡아 뽑아내야 하기 때문입니다. 세척 터빈은 150~300RPM의 중간 토크로 작동하고, 엘리베이터는 50~150RPM의 가장 낮은 토크로 작동합니다.

사탕무 수확기를 위한 다중 출력 기어박스 구조

그만큼 사탕무 수확기 기어박스 단일 PTO 입력에서 네 가지 속도로 동시에 출력을 제공해야 하는 것은 대부분의 다른 농업용 기어박스에 사용되는 단일 출력 또는 이중 출력 구성보다 훨씬 어려운 설계 과제입니다. 가장 일반적인 구조는 중앙 베벨 입력 단계(수평 PTO 회전을 수직 내부 구동으로 변환)를 사용하여 여러 개의 출력 지점을 가진 클러스터 기어 배열에 동력을 공급하고, 각 출력 지점은 해당 기능에 필요한 출력 속도를 생성하도록 기어됩니다. 일반적으로 톱날 이송 장치의 출력은 가장 빠르고(속도 증가 필요), 리프터의 출력은 중간 속도(적당한 감속 필요), 클리너는 더 낮은 속도, 엘리베이터는 가장 느린 속도(가장 큰 감속 필요)를 나타냅니다.

각 출력축은 다른 출력축의 속도나 토크에 영향을 주지 않고 독립적으로 하중을 견뎌야 합니다. 이러한 독립성을 위해서는 기어 트레인이 충분한 강성을 갖도록 설계되어야 합니다. 즉, 한 출력축에 과부하가 걸릴 때(예: 다져진 토양을 만났을 때 리프터에 발생하는 토크 급증) 발생하는 변형이 인접한 기어 쌍의 맞물림 정렬을 변화시키지 않도록 해야 합니다. 실제로 이는 더 넓은 면폭의 기어, 더 단단한 축 직경, 그리고 더 촘촘하게 배치된 베어링 지지대를 의미하며, 이 모든 것은 강성을 증가시킵니다. PTO 기어박스 동일한 총 출력 등급의 단일 출력 장치와 비교했을 때 하우징 크기 및 무게.

네 가지 기능에 대한 동력 분배는 토양 조건과 전진 속도에 따라 달라지지만 일반적인 패턴을 따릅니다. 즉, 리프팅 메커니즘이 40~50%(주요 부하), 세척 장치가 20~30%, 토퍼가 15~20%, 엘리베이터가 5~10%를 차지합니다. 일반적인 전진 속도(4~6km/h)로 중간 점토질 토양에서 작동하는 2열 PTO 구동식 사탕무 수확기는 총 50~80마력의 PTO 출력을 필요로 하며, 중토에서 작동하는 3열 장치는 80~120마력을 요구할 수 있습니다. 기어박스는 평균 연속 부하뿐만 아니라 모든 동시 최대 부하의 합계를 감당할 수 있도록 정격 용량을 갖춰야 합니다. 이는 리프팅 휠이 다져진 토양, 돌, 얽힌 뿌리 덩어리 등을 만나면 평균 작동 토크의 2~3배에 달하는 순간적인 토크 급증이 발생하기 때문입니다.

사탕무와 감자: 뿌리 모양과 기어박스 부하 차이

사탕무와 감자 수확기는 뿌리 작물을 흙에서 뽑아내어 저장하기 위해 세척한다는 기본적인 과제를 공유하며, 기어박스 설계 원칙 또한 두 용도에 공통적으로 적용되는 부분이 많습니다. 그러나 뿌리의 형태, 토양과의 상호작용, 수확 시기 등의 중요한 차이점으로 인해 사탕무 수확기의 기어박스는 감자 수확기의 기어박스와 상당히 다른 엔지니어링 요구 사항을 갖게 됩니다. 감자 수확기 기어박스 여러 중요한 측면에서.

사탕무는 원뿔형으로, 일반적으로 길이가 200~400mm이고 어깨 부분의 지름이 80~150mm이며 뿌리 끝으로 갈수록 가늘어집니다. 이러한 원뿔형 모양 때문에 뿌리를 흙에서 뽑아낼 때 추출력이 점진적으로 증가합니다. 뿌리의 가장 넓은 부분이 추출 영역을 통과할 때 가장 높은 토양 저항을 만나게 되므로, 들어 올리는 바퀴에 가해지는 토크 부하가 증가하는 형태입니다. 반면 감자는 대략 구형 또는 타원형(지름 50~100mm)이며, 흙 속에 더 얕게 묻히고(사탕무는 150~350mm 깊이), 가장 넓은 부분이 추출 과정 초기에 만나기 때문에 추출력이 더 균일하게 분포됩니다. 결과적으로 사탕무를 들어 올리는 메커니즘은 비슷한 토양 조건에서 작동하는 감자 리프터보다 뿌리당 최대 토크가 40~60% 더 높습니다. 따라서 더 강력한 기어, 더 큰 베어링, 그리고 들어 올리는 바퀴를 구동하는 기어박스 출력부에 더 견고한 하우징이 필요합니다.

수확 시기 또한 감자와 사탕무는 크게 다릅니다. 감자는 일반적으로 토양 수분이 적당하고 기온이 온화한 늦여름에서 초가을(북반구 기준 8월에서 10월)에 수확합니다. 반면 사탕무 수확은 9월 말부터 12월까지 이어지는데, 이는 대부분의 사탕무 재배 지역에서 농업 달력상 가장 습하고 추운 시기입니다. 기어박스는 영하 5도에서 영상 15도(감자 수확 시 섭씨 10도에서 25도와 비교)의 주변 온도와 감자 수확 시기보다 30~50% 높은 토양 수분 함량 속에서도 안정적으로 작동해야 합니다. 이러한 늦은 수확기 환경에서는 저온 시동 시 오일 점도 관리(저온 유동성이 우수한 합성 기어 오일)와 늦가을 사탕무 밭의 특징인 포화된 토양 및 고인 물에 대한 향상된 밀봉 성능이 요구됩니다.

가을 수확 조건: 밀봉 및 윤활

늦가을 사탕무 수확 시기의 작업 환경은 여러 가지 독특한 어려움을 야기합니다. 사탕무 수확기 기어박스 밀봉 및 윤활. 수분 함량이 30~40%인 습한 점토질 토양은 미세한 마모성 입자가 물과 섞인 슬러리를 생성하여 수확기의 노출된 모든 표면(기어박스 하우징, 샤프트 씰 면, 통풍 캡 포함)을 코팅합니다. 이 마모성 슬러리는 건조한 먼지나 깨끗한 물만 있을 때보다 샤프트 씰에 더 큰 손상을 줍니다. 물이 마모성 입자를 씰 립 표면과 밀착시켜 윤활 작용을 하면서 입자가 씰 면을 따라 미끄러지도록 하여 밀봉 가장자리를 마모시키기 때문입니다.

중간 그리스 챔버가 있는 이중 립 샤프트 씰은 사탕무 수확기 기어박스의 최소 사양입니다. 외부 립은 토양 슬러리의 대부분을 차단하고, 그리스 장벽은 외부 립을 통과한 입자를 포집하며, 내부 립은 오염된 그리스가 내부로 유입되는 것을 방지합니다. 농업용 기어박스 오일. 오염된 토양수의 유입을 막기 위해 8~10시간 작동마다 중간 챔버에 그리스를 주입하여 적절한 그리스 압력을 유지하십시오. 밀폐형 체크 밸브 통풍구는 열 순환 과정에서 슬러리가 기어박스 하우징으로 유입되는 것을 방지합니다. 일반적인 사탕무 수확기 기어박스의 개방형 통풍구 캡은 작동 첫날 내에 토양 오염수를 흡입할 수 있습니다.

늦가을 작업에 적합한 윤활유를 선택할 때는 저온 시동 점도와 고온에서의 유막 강도 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 합성 PAO계 기어 오일 ISO VG 220은 가을 사탕무 수확 작업의 적당한 작동 온도(기어박스 오일 온도는 일반적으로 50~70°C로, 여름 수확 장비보다 훨씬 낮음)에서 적절한 유막 강도를 제공하는 동시에 북유럽에서 11월과 12월 수확기에 흔히 발생하는 영하 5도에서 영상 5도 사이의 추운 아침 시동 온도에서도 허용 가능한 유동성을 유지합니다. 동일한 점도 등급의 광물성 기어 오일은 0°C 이하에서 지나치게 걸쭉해져 시동 토크가 높아지고, 작동 초기 몇 분 동안 베어링에 윤활유가 부족해지며, 차가운 축 씰에 가해지는 점성 저항 증가로 인해 씰 마모가 가속화됩니다.

돌 충격 방지 및 설탕 품질 보존

돌, 굳어진 흙덩이, 금속 파편(울타리 철사, 잃어버린 공구, 부러진 쟁기날) 등이 사탕무 흐름과 섞여 세척 시스템으로 유입됩니다. 세척 시스템에서 가장 빠른 속도로 회전하는 부품인 세척 터빈에서 이러한 이물질은 터빈 날개와 기어박스로 구동되는 스타 휠에 정상 작동 부하의 5~10배에 달하는 순간적인 충격력을 발생시킵니다. 적절한 과부하 보호 장치가 없으면 큰 돌 하나가 충돌하는 것만으로도 터빈 날개 마운트가 파손되거나, 스타 휠 축이 휘어지거나, 세척 출력 구동 장치의 기어 이빨 뿌리가 부러질 수 있습니다. 사탕무 수확기 기어박스각 청소 요소에 전단 볼트 보호 장치를 사용하는 것이 표준 방식입니다. 전단 볼트는 보정된 토크 임계값에 도달하면 파손되어 충격력이 기어박스에 도달하기 전에 청소 요소가 구동부에서 분리되며, 교체 볼트를 사용하면 5분 이내에 구동부를 복원할 수 있습니다.

기어박스 성능과 당 품질 간의 상호 작용은 종종 간과됩니다. 리프팅 휠 속도는 뿌리 손상에 직접적인 영향을 미칩니다. 속도가 너무 빠르면 휠이 사탕무 뿌리를 멍들게 하거나 부러뜨려 내부 조직이 세균 오염에 노출되고, 이로 인해 저장 중 당 함량이 주당 0.1~0.3% 감소합니다. 반대로 속도가 너무 느리면 추출이 불완전해져 뿌리 끝이 흙에 남아 회수 가능한 당이 줄어듭니다. 세척 터빈 속도 또한 토양 제거 효율과 뿌리 표면 손상 사이의 균형에 영향을 미칩니다. 높은 터빈 속도로 강하게 세척하면 토양 제거량이 증가하여 운송 중량과 공장 가공 비용이 절감되지만, 뿌리 껍질이 벗겨지고 세포 손상이 발생하여 저장 중 당화 속도가 빨라집니다. 이러한 품질 상호 작용은 기어박스 출력 속도가 단순히 엔지니어링 사양이 아니라 수확된 작물의 경제적 가치에 직접적인 영향을 미치는 요소임을 의미합니다.

제철 관리 및 수확 후 보관

사탕무 수확철은 6~12주 동안 매일 연속으로 작업해야 하므로, 농업 연도 중 가장 짧고 습하며 추운 시기에 300~600시간의 작업 시간이 집중됩니다. 오일 교환 주기는 150~200시간이며(400시간 이상 작업하는 경우 시즌 중간에 교환하는 것이 좋습니다), 오일이 뿌옇게 변색되거나(수분 오염) 배수 플러그에 흙 입자 침전물이 보이면 즉시 교환해야 합니다. PTO 샤프트 유니버설 조인트는 매일 윤활유를 발라줘야 합니다. 습한 토양 환경은 니들 베어링에 부식을 가속화시키는데, 이러한 베어링은 지속적으로 신선한 윤활유로 채워지지 않으면 부식이 발생합니다.

수확 후 세척은 매우 중요합니다. 사탕무 토양은 일반적으로 점토 함량이 높으며, 겨울철 보관 중 기어박스 하우징에 말라붙으면 콘크리트처럼 굳어집니다. 마지막 수확일 직후(토양이 아직 젖어 있고 제거 가능한 상태일 때) 기어박스 전체를 고압 세척하고, 오일을 빼낸 후 새 오일로 교체하여 축적된 물과 토양 침전물을 제거하고, 모든 외부 씰 챔버에 새 그리스를 도포한 후 수확기를 덮개가 있는 곳에 보관하십시오. 깨끗하고 건조한 상태로 겨울철 보관에 들어간 기어박스는 다음 가을에 잠재적 수명의 95%를 그대로 유지할 수 있지만, 하우징에 젖은 점토가 쌓인 채로 보관된 기어박스는 9~10개월의 휴경 기간 동안 씰 열화 및 표면 부식으로 인해 수명이 15~25% 감소할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

편집자: Cxm