Aandrijfarchitectuur: Hoe een aardappelrooier aftakasvermogen gebruikt

Een getrokken of zelfrijdende aardappelrooier is een van de mechanisch meest complexe aftakas-aangedreven werktuigen in de landbouw. ​​In tegenstelling tot een rotorkopeg (één versnellingsbak, één mes) of een balenpers (één hoofdversnellingsbak, een aantal kettingaangedreven functies), verdeelt een aardappelrooier het aftakasvermogen van de tractor over vijf of meer afzonderlijke aandrijffuncties – elk met een andere uitgangssnelheid en koppelkarakteristiek. PTO-versnellingsbak De ingang van de oogstmachine fungeert als centraal stroomverdeelpunt en zet de aftakas met 540 tpm om in een aandrijving van de hoofdas met doorgaans 200 tot 350 tpm. Vanuit deze hoofdas vertakken zich secundaire aandrijvingen naar de verschillende oogstfuncties via kettingaandrijvingen, riemaandrijvingen of hulpversnellingsbakken.

De graafschaar is de eerste functie in het oogstproces. Het schaarblad snijdt onder de aardappelrug op een diepte van 200 tot 300 mm en tilt de gehele massa van grond en knol op de primaire transportband. De schaar zelf is ofwel vast (aangedreven door de voorwaartse beweging van de tractor) ofwel oscillerend (aangedreven door een speciaal excentrisch mechanisme vanuit de versnellingsbak dat de schaar met een frequentie van 8 tot 15 Hz laat trillen om de bodemweerstand met 20 tot 40 procent te verminderen). Dit oscillatiemechanisme vereist een secundaire uitgang van de hoofdversnellingsbak – meestal een riemaangedreven excentrische as die de roterende beweging omzet in heen-en-weergaande trillingen van de schaar.

De primaire bandtransporteur ontvangt de volledige opgetilde grondmassa en transporteert deze naar achteren, terwijl de grond door de open schakels van de band valt. De bandsnelheid – doorgaans 1,5 tot 3,0 m/s, afhankelijk van de bodemgesteldheid en de rijsnelheid – moet worden afgestemd op de rijsnelheid van de tractor om te voorkomen dat de gewasstroom samenklontert (band te langzaam) of uitgerekt wordt (band te snel). De primaire band wordt aangedreven door een kettingoverbrenging vanuit de hoofdversnellingsbak. Bij hoogwaardige oogstmachines is de bandsnelheid instelbaar via een variabele overbrengingsverhouding of een hydraulische aandrijving, waardoor de bestuurder de verhouding tussen bandsnelheid en rijsnelheid vanuit de cabine nauwkeurig kan afstellen.

Scheidingsfasen en verwijdering van het hout: secundaire functies van de versnellingsbak

Na het primaire transportband passeert de gewasstroom een ​​of meer scheidingsfasen die zijn ontworpen om kluiten, stenen en grondaggregaten te verwijderen die qua grootte vergelijkbaar zijn met aardappelknollen. Deze fasen maken gebruik van een combinatie van roeren (gecontroleerde trilling van het transportband- of roloppervlak), sterwielen (roterende wielen met rubberen vingers die de knollen voorzichtig rollen terwijl de grond erdoorheen kan) en dwarsbanden (band- of rollensystemen die het gewas zijdelings verplaatsen naar inspectietafels of verdere scheidingsfasen). Elke fase heeft zijn eigen snelheidsvereiste – doorgaans 0,5 tot 2,0 m/s, langzamer dan het primaire transportband om de verblijftijd op elk scheidingsoppervlak te verlengen.

Het loofverwijderingssysteem verwijdert aardappelranken (loof) en bladeren uit de gewasstroom voordat de knollen de opslagtrechter of -lift bereiken. Lookrullen zijn tegengesteld draaiende rollen van rubber of polyurethaan die het loofmateriaal vastgrijpen en van de knollen wegtrekken. De rollen draaien met een omtreksnelheid van 3 tot 5 m/s – aanzienlijk sneller dan de snelheid van de gewasstroom – om een ​​goede grip en een schone scheiding te garanderen. De aandrijving van de loofrollen vereist een matig koppel bij een relatief hoge snelheid, dat doorgaans wordt geleverd via een speciaal daarvoor bestemde motor. landbouwversnellingsbak met een snelheidsverhoging van 1:2 tot 1:3 vanaf de hoofdas, of via een directe kettingaandrijving vanaf een snelle secundaire uitgang op de hoofdversnellingsbak.

De elevator (een transportband of gieklift die de knollen van de oogstmachine naar een aanhanger of opslagbak transporteert) is de laatste mechanisch aangedreven fase. Deze draait met een gecontroleerde snelheid van 1,0 tot 2,5 m/s – snel genoeg om de gewasstroom op peil te houden, maar langzaam genoeg om schade door vallende knollen te minimaliseren wanneer ze de elevator verlaten en op de aanhanger terechtkomen. De aandrijving van de elevator is vaak de minst belaste van alle onderdelen van de oogstmachine, maar moet wel de meest betrouwbare zijn. Een vastgelopen elevator kan namelijk binnen enkele seconden de gehele gewasstroom stroomopwaarts blokkeren, waardoor de scheidingsfasen overbelast raken en een kettingreactie van verstoppingen ontstaat die 20 tot 30 minuten handmatig ontstopping vereist.

Typen versnellingsbakken die worden gebruikt in aandrijfsystemen van aardappelrooimachines

De belangrijkste ingangsversnellingsbak is een haakse kegeltandwielreductie-eenheid die de horizontale aftakasrotatie omzet naar de as van de hoofdas van de maaidorser (doorgaans horizontaal maar loodrecht op de aftakaslijn van de tractor). Een standaard overbrengingsverhouding van 1,5:1 tot 2,5:1 brengt het ingangstoerental van 540 tpm terug naar het benodigde toerental van 220 tot 350 tpm voor de hoofdaandrijfas. Deze versnellingsbak draagt ​​de hoogste continue belasting van alle componenten in het aandrijfsysteem van de maaidorser — alle daaropvolgende functies halen hun vermogen uit deze ene eenheid, en de cumulatieve koppelvraag bij zware grondomstandigheden kan gedurende langere perioden oplopen tot 80 tot 120 procent van het nominale aftakaskoppel van de tractor.

Hulpversnellingsbakken worden gebruikt voor functies die snelheids- of richtingsveranderingen vereisen die niet mogelijk zijn met eenvoudige ketting- of riemaandrijvingen vanaf de hoofdas. Het roermechanisme (dat de primaire zeef laat trillen om de grondscheiding te verbeteren) maakt doorgaans gebruik van een speciale excentrische versnellingsbak – een compacte eenheid met een excentrische uitgaande as die de roterende input omzet in een heen-en-weergaande beweging met een frequentie van 6 tot 12 Hz en een slag van 15 tot 30 mm. Deze roerversnellingsbak moet bestand zijn tegen de continue cyclische belasting van het heen-en-weergaande mechanisme zonder dat er speling in de lagers ontstaat die de roeramplitude zou verminderen en de scheidingseffectiviteit zou aantasten.

Bij meerrijige oogstmachines (2-rijige, 4-rijige en 6-rijige machines) wordt de vermogensverdeling aanzienlijk complexer. Een 4-rijige oogstmachine kan 120 tot 200+ pk aan de aftakas nodig hebben om vier sets graafscharen, primaire riemen en scheidingsfasen tegelijkertijd aan te drijven. De hoofdversnellingsbak moet dit vermogen verdelen over meerdere uitgaande assen – of een enkele uitgaande as met hoge capaciteit die een secundaire verdeelbak in het midden van de oogstmachine voedt. Fabrikanten zoals Ever-Power PTO-versnellingsbak Wij bieden versnellingsbakconfiguraties met meerdere uitgangen aan, specifiek ontworpen voor krachtige oogstmachines waarbij één uitgang de volledige gecombineerde aandrijfbelasting niet kan dragen.

Bodem- en vochtwering: de uitdaging van de operationele omgeving

De tandwielkasten van aardappelrooimachines werken in een van de meest vervuilende omgevingen in de landbouw. ​​De rooimachine beweegt continu door de grond – waarbij de graafarm 200 tot 600 ton grond per hectare optilt (afhankelijk van de ruggendikte en de graafdiepte) en het grootste deel van die grond afzet op en rond de mechanische onderdelen van de rooimachine. De tandwielkasten, met name de hoofdaandrijving en de roeraandrijving, worden blootgesteld aan een constante regen van gronddeeltjes, aardappelsap van beschadigde knollen (dat zuur en corrosief is) en vocht uit de grondmassa die over en rond de behuizing stroomt.

Standaard afdichtingen voor landbouwversnellingsbakken zijn onvoldoende voor deze omgeving. De fijne bodemdeeltjes (vooral in slib- en kleigronden) dringen binnen enkele dagen na de oogst door standaard enkelvoudige asafdichtingen heen, waardoor een schurende massa in de versnellingsbak ontstaat die de lageroppervlakken en tandflanken snel aantast. Effectieve afdichting voor versnellingsbak van de aardappelrooier Toepassingen vereisen dubbele asafdichtingen met een met vet gespoelde tussenkamer (de buitenste lip houdt vuil tegen, terwijl de vetlaag alle deeltjes opvangt die door de buitenste afdichting heen komen), afgedichte of droogmiddelontluchtingskleppen (standaard open ontluchtingskleppen zuigen bij elke thermische ontluchtingscyclus stof en vuil aan) en machinaal bewerkte behuizingsverbindingen met een anaërobe afdichtingskit (die voorkomt dat met vuil beladen water de scheidingslijn van de behuizing binnendringt).

De corrosieve omgeving vereist ook aandacht voor de coating van de behuizing. Aardappelsap (pH 5,5 tot 6,5) in combinatie met bodemvocht creëert een licht zure oplossing die onbedekte gietijzeren oppervlakken aantast. Een epoxy- of polyesterpoedercoating op de buitenkant van de versnellingsbak biedt superieure bescherming in vergelijking met standaardverf, die gemakkelijk afbladdert en barst door het schurende contact met de grond die tijdens de oogst langs de behuizing stroomt. Voor operators die meer dan 200 oogsturen per seizoen draaien, verdient de coatingupgrade zichzelf binnen twee seizoenen terug door verminderde externe corrosie en de behouden onderhoudstoegang (gecorrodeerde boutkoppen en inspectiedeksels zijn een belangrijke bron van reparatievertraging tijdens tijdgevoelige oogstwerkzaamheden).

Overbelastingsbeveiliging: stenen, kluiten en blokkades

Bij het oogsten van aardappelen in stenige grond ontstaan ​​vaak koppelpieken doordat stenen vast komen te zitten tussen de schakels van het transportband, de sterwielen blokkeren of klem komen te zitten tussen de rollen. Een steen van 150 mm die door het primaire transportband gaat, kan een momentane koppelbelasting genereren die 3 tot 5 keer zo hoog is als het normale bedrijfskoppel – voldoende om tandwielen te beschadigen of spieën te breken in een onbeveiligd aandrijfsysteem. De hoofdaandrijflijn van de aftakas is doorgaans voorzien van een slipkoppeling die is afgesteld om de hoofdversnellingsbak te beschermen, maar de hulpaandrijvingen stroomafwaarts (roerder, loofrollen, elevator) hebben ook individuele overbelastingsbeveiliging nodig om plaatselijke schade door blokkades te voorkomen die slechts één oogstfase beïnvloeden.

Afbreekbouten zijn de eenvoudigste vorm van overbelastingsbeveiliging voor individuele aandrijftrappen. Een afbreekbout, geïnstalleerd in de kettingwielnaaf of koppeling tussen een versnellingsbakuitgang en het aangedreven onderdeel, breekt schoon bij een vooraf bepaald koppel, waardoor de overbelaste trap wordt losgekoppeld terwijl de overige functies blijven werken. Het nadeel is de stilstandtijd voor het vervangen van de bouten – doorgaans 5 tot 15 minuten per keer, wat aanzienlijk kan oplopen in stenige velden waar 5 tot 10 afbreekbouten per dag voorkomen. Slipkoppelingbeveiliging op individuele trappen elimineert deze stilstandtijd door de overbelaste aandrijving tijdens de blokkering even te laten slippen en automatisch weer in te schakelen wanneer de blokkering is opgeheven. Dit brengt echter hogere initiële kosten met zich mee en vereist periodieke afstelling van de koppeling vanwege slijtage van de frictieoppervlakken. Voor een beter begrip van hoe overbelasting leidt tot progressieve schade aan de versnellingsbak wanneer beveiliging ontbreekt, raadpleegt u onze technische handleiding. Analyse van defecten aan de aftakasversnellingsbak.

Vereisten voor de versnellingsbak van een enkelrijige versus een meerrijige oogstmachine

Aardappelrooimachines met één of twee rijen, getrokken door een machine, vertegenwoordigen het grootste deel van de markt qua verkochte aantallen. Deze machines gebruiken één hoofdmotor. PTO-versnellingsbak Geschikt voor een continu ingangsvermogen van 30 tot 75 pk, waarbij alle downstreamfuncties worden aangedreven vanuit de uitgang van de hoofdversnellingsbak via ketting- en riemaandrijvingen. De hoofdversnellingsbak is doorgaans een standaard haakse kegeltandwielkast met een enkele uitgaande as en een overbrengingsverhouding van 1,5:1 tot 2:1 – een relatief eenvoudige specificatie die kan worden geleverd door een kwalitatief goede leverancier van aftermarket-versnellingsbakken met nauwkeurige maataanduidingen ten opzichte van het originele onderdeelnummer.

Zelfrijdende oogstmachines met meerdere rijen (2 tot 6 rijen, 150 tot 400+ pk) zijn aanzienlijk complexer. Het aandrijfsysteem combineert vaak een mechanische aandrijving (equivalent aan de aftakas van de eigen motor van de oogstmachine, niet de aftakas van een tractor) met hydraulische aandrijvingen voor variabele snelheidsregeling. De hoofdversnellingsbak van deze machines kan 2 tot 4 uitgaande assen hebben die verschillende oogstsecties met verschillende snelheden aandrijven, met interne oliecirculatiepompen, externe oliekoelers en conditiebewakingssensoren (temperatuur, trillingen) geïntegreerd in de behuizing. Deze versnellingsbakken zijn toepassingsspecifiek ontworpen door de fabrikant van de oogstmachine en geen standaard catalogusonderdelen. Vervanging vereist ofwel OEM-levering ofwel maatwerk door een specialist. landbouwversnellingsbak Leverancier met mogelijkheden voor reverse engineering en dimensionale verificatie.

Onderhoudsstrategie tijdens de oogstperiode

Het aardappeloogstseizoen is niet het juiste moment voor groot onderhoud aan de versnellingsbak, maar juist dan kunnen kleine verwaarlozingen tot grote problemen leiden. De inspectie vóór de oogst (olie verversen, afdichtingen controleren, lagerspeling controleren, kettingspanning afstellen) moet 1 tot 2 weken voor de eerste geplande oogstdag worden uitgevoerd. Zo is er voldoende tijd om eventuele vervangende onderdelen te bestellen en te installeren zonder de oogstplanning te verstoren.

Tijdens de oogst beperkt het dagelijkse onderhoud zich tot snelle controles van hoge waarde: controle van het oliepeil in de hoofdversnellingsbak en alle hulpaggregaten (een korte inspectie van 60 seconden met een zaklamp vóór de eerste veldbetreding van de dag), visuele inspectie op nieuwe olielekkages bij de afdichtingen (wat wijst op schade aan de afdichtingen door steenslag of bodemerosie) en controle van de kettingspanning op alle secundaire aandrijvingen (een losse ketting die overslaat onder belasting kan het aangedreven tandwiel beschadigen en een reparatie van meerdere uren veroorzaken tijdens de belangrijkste oogsttijd). Zorg dat u altijd reserve-breekbouten, een vetpistool en een fles met de juiste versnellingsbakolie bij de oogstmachine hebt – deze items voorkomen de meest voorkomende oorzaken van stilstand op de oogstdag.

Na de oogst is grondige reiniging en olieverversing de prioriteit bij het onderhoud van de versnellingsbakken. Reinig de buitenkant van alle versnellingsbakken met een hogedrukreiniger om vuilophoping te verwijderen (dit houdt vocht vast en versnelt corrosie tijdens opslag), ververs de olie in elke versnellingsbak (door de oogst verontreinigde olie bevat fijne vuildeeltjes die tijdens het seizoen langs de afdichtingen zijn gekomen en die de interne oppervlakken tijdens opslag blijven slijten als ze niet worden verwijderd) en inspecteer alle PTO-as Controleer de kruiskoppelingen op slijtage en smeer ze opnieuw in vóór opslag. Documenteer alle problemen met de versnellingsbak die tijdens de oogst worden waargenomen (ongewone geluiden, temperatuurafwijkingen, lekkages van afdichtingen, overbelasting) zodat deze tijdens het laagseizoen kunnen worden aangepakt in plaats van te worden vergeten tot de volgende inspectie vóór de oogst.

Veelgestelde vragen

Redacteur: Cxm