Versnellingsbak voor mesttankwagen: Aandrijving voor het aanbrengen van vloeibare mest

Vacuümpompaandrijving: De tank vullen via aftakasvermogen

De vacuümpomp is het belangrijkste, door de aftakas aangedreven onderdeel van de meeste mesttankwagens. Deze creëert onderdruk in de afgesloten tank (doorgaans -0,5 tot -0,8 bar overdruk), waardoor mest vanuit de opslagput of -vijver via de aanzuigslang in de tank wordt gezogen. Dezelfde pomp werkt omgekeerd tijdens het lossen en creëert overdruk (+0,3 tot +0,5 bar) die de mest door het strooimechanisme naar buiten duwt. Deze dubbele laad- en loscyclus – vacuüm voor het vullen, druk voor het legen – bepaalt het werkprofiel van de versnellingsbak: matig vermogen bij een relatief constante belasting gedurende de 3 tot 8 minuten durende vulfase, gevolgd door matig tot hoog vermogen gedurende de 5 tot 15 minuten durende strooifase, met korte periodes zonder belasting tijdens het transport tussen de opslagput en het veld.

Twee typen vacuümpompen domineren de markt voor slibtankwagens. Schoeppompen gebruiken schuifschoepen in een excentrische rotorbehuizing om de pompwerking te creëren. Ze zijn compact, relatief stil en bereiken hoge vacuümniveaus (tot -0,85 bar), maar hun schoepen slijten geleidelijk en moeten periodiek worden vervangen (elke 1.000 tot 2.000 uur, afhankelijk van de abrasiviteit van de slib). Lobbenpompen (Roots-pompen) gebruiken twee in elkaar grijpende lobben om lucht op te vangen en te verplaatsen. Ze zijn robuuster, gaan langer mee en zijn beter geschikt voor het verwerken van de corrosieve gassen in slibdamp, maar ze zijn fysiek groter en genereren een meer pulserende luchtstroom die tijdens bedrijf een kenmerkend laagfrequent gerommel veroorzaakt. PTO-versnellingsbak De verhouding moet overeenkomen met het specifieke pomptype: roterende schottenpompen vereisen doorgaans 800 tot 1200 toeren per minuut (een snelheidsverhoging van 1:1,5 tot 1:2,2 ten opzichte van 540 toeren per minuut bij de aftakas), terwijl lobbenpompen 1200 tot 1800 toeren per minuut vereisen (een snelheidsverhoging van 1:2,2 tot 1:3,3).

Het benodigde vermogen voor de vacuümpomp alleen al varieert van 15 pk voor kleine tankwagens (5.000 tot 8.000 liter) tot 40 pk voor grote tankwagens (20.000 tot 30.000 liter). De versnellingsbak moet echter geschikt zijn voor het totale systeemvermogen – vacuümpomp plus lospomp (indien apart) plus strooimechanisme – omdat alle functies tijdens bepaalde bedrijfsfasen tegelijkertijd gebruikmaken van dezelfde aftakas. Een tankwagen van 20.000 liter met een vacuümpomp, een vermaler en een schijvenstrooier kan tijdens de los- en strooifase in totaal 60 tot 100 pk nodig hebben, terwijl de vulfase slechts 25 tot 35 pk vereist voor de vacuümpomp alleen.

Aandrijving van het spreidingsmechanisme: van spatplaten tot precisie-injectoren

Het spreidingsmechanisme bepaalt hoe de mest op of in de grond wordt verdeeld, en elk type mechanisme stelt specifieke eisen aan de aandrijving van de versnellingsbak. Inzicht in deze eisen is essentieel voor het specificeren van de juiste aandrijving. versnellingsbak van een mesttankwagen configuratie — een mismatch tussen de output van de versnellingsbak en het strooimechanisme resulteert in ongelijkmatige strooisnelheden, overmatig energieverbruik of voortijdige defecten aan onderdelen.

Sproeiersystemen met een spatplaat zijn de eenvoudigste verdeelmethode: de mest verlaat de tank onder invloed van zwaartekracht of lage druk en raakt een deflectorplaat die de mest over een strook van 10 tot 14 meter verspreidt. Er is geen aparte verdeelinrichting nodig, omdat de spatplaat een passief onderdeel is. Spatplaatsystemen worden echter steeds vaker aan strenge milieuregelgeving onderworpen in Europa en delen van Australazië, omdat ze een hoge ammoniakemissie genereren en een ongelijkmatig strooipatroon produceren. Voor een vergelijking met systemen voor het verspreiden van vaste mest die gebruikmaken van andere verdeelinrichtingen, zie onze technische handleiding over Versnellingsbak voor mestverspreiders.

Schijvenstrooiers gebruiken een of twee centrifugaalschijven die met 500 tot 1000 toeren per minuut draaien om de mest in een gecontroleerd patroon naar buiten te slingeren. De schijven vereisen een speciale aandrijving via een tandwielkast – meestal een haakse reductiekast (de schijfsnelheid is lager dan de aftakassnelheid) of een directe aandrijving vanaf een secundaire uitgang van de tandwielkast. De schijfsnelheid bepaalt de strooibreedte en de gelijkmatigheid: een te lage snelheid produceert een smalle, geconcentreerde strook; een te hoge snelheid slingert mest buiten het beoogde gebied en verhoogt de drift. Variabele schijfaandrijvingen (bereikt door een hydraulische motor of een mechanische variator) stellen de bestuurder in staat het strooipatroon aan te passen aan de toepassingsbreedte en de veldomstandigheden.

Aandrijfschoenapplicators en ondiepe injectoren brengen de drijfmest rechtstreeks op of in het bodemoppervlak aan via afzonderlijke slangen en op de schijven gemonteerde uitgangen. Dit elimineert vrijwel alle ammoniakemissies en zorgt voor het meest precieze aanbrengpatroon van alle methoden voor drijfmestdistributie. Deze systemen gebruiken een centrifugaalpomp onder druk (1500 tot 2500 tpm, aangedreven door een secundaire aftakas-versnellingsbak of een speciale snelheidsverhoger) om de drijfmest door verdeelstukken en afzonderlijke slangen te persen. De pompversnellingsbak moet een constante, pulsatievrije output leveren om een ​​uniforme doorstroming door alle slanguitgangen te garanderen. Elke snelheidsvariatie veroorzaakt een ongelijke verdeling tussen de binnenste en buitenste slangen, wat zichtbare strepen in het daaropvolgende gewas oplevert en wijst op een onevenwicht in de voedingsstoffen.

Corrosiebestendig tandwielkastontwerp voor slurry-omgevingen

De chemische omgeving rondom de versnellingsbak van een mesttankwagen is in de landbouw bijzonder agressief. Verse mest produceert ammoniak (NH₃) en waterstofsulfide (H₂S), gassen die corrosief zijn voor ferrometalen, degraderen standaard NBR-rubberafdichtingen en giftig zijn voor additieven in de versnellingsbakolie. De behuizing van de versnellingsbak, de asafdichtingen, de ontluchter en de bevestigingsmiddelen worden allemaal blootgesteld aan deze gassen tijdens het laden, transporteren en uitstrooien – een totale blootstellingstijd van 6 tot 12 uur per werkdag gedurende het sproeiseizoen.

Standaard NBR (nitril) asafdichtingen – het standaardmateriaal voor algemene landbouwversnellingsbakken – zwellen op en worden zachter bij contact met ammoniakrijke dampen, waardoor ze binnen één tot twee seizoenen hun afdichtingseffectiviteit verliezen bij gebruik in mesttankwagens. De vervangende specificatie voor mesttankwagenversnellingsbakken is FKM (fluoro-elastomeer, beter bekend onder de merknaam Viton) asafdichtingen. FKM is bestand tegen ammoniak, waterstofsulfide en de organische zuren die in mest aanwezig zijn in concentraties die NBR binnen enkele maanden aantasten. De meerprijs voor FKM-afdichtingen ten opzichte van NBR bedraagt ​​ongeveer 3 tot 5 keer per afdichting – een bescheiden investering, aangezien een enkele defecte afdichting corrosieve mestdampen in de versnellingsbakolie laat lekken, waardoor het smeermiddel wordt verontreinigd en versnelde corrosie van lagerbanen en tandwieloppervlakken wordt veroorzaakt, wat uiteindelijk een complete revisie van de versnellingsbak noodzakelijk maakt.

De bescherming van de behuizing vereist minimaal een epoxy- of polyesterpoedercoating. Standaard acrylverf is onvoldoende voor gebruik in slibtankwagens, omdat de ammoniak in de slibdamp het bindmiddel van de verf aantast, wat binnen 1 tot 2 seizoenen blaasvorming en delaminatie veroorzaakt. Externe bevestigingsmiddelen (behuizingsbouten, aftappluggen, inspectiedeksels) moeten van roestvrij staal of vernikkeld staal zijn in plaats van standaard verzinkt staal, dat snel corrodeert in de ammoniakrijke atmosfeer en vastloopt in de schroefdraad van de behuizing. Dit maakt routineonderhoud moeilijk of onmogelijk zonder de bouten te verwijderen. Een kwaliteitsfabrikant zoals Ever-Power PTO-versnellingsbak Het bedrijf biedt complete tandwielkastenpakketten voor slurrytoepassingen aan, inclusief FKM-afdichtingen, een gepoedercoate behuizing, een afgedichte ontluchter en externe bevestigingsmiddelen van roestvrij staal, als een in de fabriek geconfigureerde optie. Dit betekent niet dat de gebruiker deze upgrades afzonderlijk moet installeren.

Multifunctionele aandrijving: één aftakas-ingang, meerdere uitgangen

Moderne mesttankwagens met drukverdeelsystemen vereisen dat de aftakas meerdere functies tegelijk aandrijft: de vacuüm-/drukpomp voor het onder druk zetten van de tank, de vermaler of hakselaar voor de verwerking van vezelachtig materiaal en de centrifugaalpomp of schijfstrooier voor de verdeling. Een versnellingsbak met één uitgang kan niet alle drie de functies met hun verschillende benodigde snelheden aandrijven, daarom maken multifunctionele tankwagens gebruik van een van de twee aandrijfstrategieën.

De eerste strategie maakt gebruik van meerdere uitgangen. PTO-versnellingsbak met twee of drie uitgaande assen, elk met een andere snelheid en oriëntatie. De hoofduitgang drijft de vacuümpomp aan, een secundaire uitgang drijft de vermaler aan via een ketting- of riemaandrijving, en een derde uitgang (indien aanwezig) drijft de afvoerpomp of spreidschijf aan. Deze aanpak is mechanisch compact en efficiënt, maar vereist een speciaal ontworpen versnellingsbak met bijpassende uitgaande snelheden. Het wijzigen van een functie (het vervangen van de pomp door een ander model met een andere snelheid) kan een nieuwe versnellingsbak of een aanpassing van de interne overbrengingsverhouding vereisen.

De tweede strategie maakt gebruik van een hoofdversnellingsbak met één uitgang, gecombineerd met secundaire hulpversnellingsbakken of hydraulische motoren voor de extra functies. De hoofdversnellingsbak drijft de vacuümpomp rechtstreeks aan, en een riem- of kettingaandrijving vanaf de uitgaande as van de versnellingsbak drijft een secundaire snelheidsverhogende versnellingsbak aan voor de afvoerpomp. De vermaler kan worden aangedreven door een hydraulische motor die wordt gevoed door het hydraulische systeem van de tractor (onafhankelijk van de aftakas) of door een derde mechanische aandrijving vanaf de uitgang van de hoofdversnellingsbak. Deze modulaire aanpak maakt het mogelijk om individuele functies te upgraden of te vervangen zonder de hoofdversnellingsbak aan te passen, maar brengt wel extra mechanische complexiteit, meer onderhoudspunten en cumulatief efficiëntieverlies met zich mee door de meerdere aandrijffasen.

Uitdagingen met de aftakas-aandrijflijn bij zware mesttankwagens

Een volle mesttank van 20.000 liter weegt ongeveer 22 tot 24 ton. Dit drukt de achterwielophanging van de tractor samen en verandert de hoogte van de dissel met 50 tot 100 mm ten opzichte van een lege tank. Deze hoogteverandering beïnvloedt de PTO-as De aandrijflijn heeft een werkingshoek tussen de aftakas van de tractor en de ingaande as van de tankwagenversnellingsbak. Als de aandrijflijn is afgesteld voor de beladen toestand, neemt de hoek toe wanneer de tankwagen leeg is (tijdens de terugreis naar de opslagplaats) en af ​​wanneer deze beladen is. Omgekeerd, als de aandrijflijn is afgesteld voor de lege toestand, neemt de hoek toe onder belasting. De aandrijflijn moet worden gespecificeerd voor de meest ongunstige hoek over het volledige bereik van beladen tot leeg — doorgaans 3 tot 7 graden voor goed ontworpen tankwagenkoppelingen, maar mogelijk 8 tot 12 graden voor oudere of slecht afgestelde apparatuur.

Een te grote aandrijfhoek creëert cyclische snelheidsvariatie (het Hooke-gewrichteffect) die zich manifesteert als pulserend koppel bij de ingang van de versnellingsbak. Dit belastingspatroon versnelt de slijtage van de ingangslagers en veroorzaakt drukschommelingen in de vacuümpomp, waardoor het volumetrisch rendement afneemt. Voor tankwagens die op heuvelachtig terrein rijden (waarbij krappe bochten nodig zijn met de tankwagen onder een steile hoek ten opzichte van de tractor), vervangt een aftakas met constante snelheid (CV-aandrijflijn) het standaard Hooke-gewrichtontwerp om de snelheidsvariatie bij grote werkhoeken te elimineren. De lagerconstructie van de ingang van de versnellingsbak moet ook bestand zijn tegen de hogere axiale stuwkrachten die door CV-aandrijflijnen bij schuine werking worden gegenereerd. Dit technische detail moet worden gecontroleerd met de fabrikant van de versnellingsbak bij het specificeren van een upgrade naar een CV-aandrijflijn voor een bestaande tankwagen.

Onderhoudsstrategie voor versnellingsbakken van mesttankwagens

De corrosieve omgeving van mesttankwagens vereist een intensiever onderhoudsschema dan standaard. landbouwversnellingsbak Toepassingen. De olieverversingsintervallen moeten 200 uur of jaarlijks zijn (wat het eerst komt) voor synthetische tandwielolie en 100 uur of elke 6 maanden voor minerale olie. Het kortere interval houdt rekening met de blootstelling aan ammoniak en waterstofsulfide, waardoor olieadditieven sneller afbreken dan bij gebruik in schone lucht. Zelfs met een goede afdichting dringen sporen van corrosief gas na verloop van tijd door de afdichtingslippen en putten ze geleidelijk de corrosiewerende additieven in de olie uit.

Controleer de asafdichtingen bij elke olieverversing op tekenen van chemische aantasting: verzachting, zwelling of verkleuring van de afdichtingslip wijst op aantasting van het NBR-materiaal door ammoniak en vereist onmiddellijke vervanging door FKM-afdichtingen. Controleer de ontluchtingsklep op verstopping – spatten van mest en opgedroogde mest kunnen zelfs afgedichte ontluchtingskleppen verstoppen, waardoor de interne druk in het carter tijdens temperatuurschommelingen niet gelijk kan worden en er tijdens bedrijf mogelijk onder druk staande olie langs de asafdichtingen wordt geperst.

Na het seizoen verdient de versnellingsbak van de mesttankwagen bijzondere aandacht. Reinig de buitenkant grondig om alle mestresten te verwijderen (die tijdens de opslag corrosieve gassen blijven produceren naarmate ze ontbinden), ververs de olie (verwijder daarbij eventuele condensatie en corrosieve gassen die tijdens het seizoen in de olie zijn opgelost) en breng een beschermende oliefilm aan op alle blootgestelde bewerkte oppervlakken. Bewaar de tankwagen indien mogelijk overdekt – opslag in de buitenlucht stelt de versnellingsbak bloot aan regenval, waardoor resterende ammoniakzouten van het tankwagenoppervlak in elke spleet en verbinding van de behuizing terechtkomen.

Veelgestelde vragen

Redacteur: Cxm