Aandrijfmechanisme voor maïsoogstmachine: aandrijving voor het afbreken en ontkorrelen van de kolven.

Het oogstproces van maïs: van staande stengel tot schone kolf

Een door de aftakas aangedreven maïsoogstmachine voert vier bewerkingen snel achter elkaar uit terwijl elke rij staande maïs door de machine gaat. Verzamelkettingen (eindeloze kettingen met nokken of vingers) grijpen de basis van elke maïsstengel vast en trekken deze met een snelheid van 2 tot 4 m/s naar beneden in het plukmechanisme. Deze snelheid moet nauw aansluiten bij de rijsnelheid van de tractor om te voorkomen dat de stengels zich ophopen bij de invoer of te agressief naar voren worden getrokken. Wanneer de stengel de breekzone bereikt, grijpen tegengesteld draaiende breekrollen de stengel onder de kolf vast en trekken deze scherp naar beneden, terwijl een opening in de dekplaat de kolf omhoog laat bewegen. Door deze differentiële beweging breekt de kolf netjes van de stengel bij de kolfsteel. De gebroken kolf gaat vervolgens naar ontkorrelrollen (tegengesteld draaiende rubberen of geribbelde stalen rollen met een toerental van 800 tot 1200 tpm) die de kafbladeren door wrijving van de kolf verwijderen. Ten slotte transporteert een transportband de ontkorrelde kolven naar een aanhanger of naar de geïntegreerde trechter van de oogstmachine. PTO-versnellingsbak Alle vier functies moeten gelijktijdig worden aangestuurd vanuit één enkele ingang met 540 toeren per minuut, waarbij elke uitgang is afgestemd op het vereiste snelheids- en koppelprofiel van het betreffende mechanisme.

PTO-aangedreven maïsoogstmachines blijven de dominante oogstmethode in de kleinschalige tot middelgrote maïsteelt in Oost-Europa, Afrika ten zuiden van de Sahara, delen van Latijns-Amerika en kleine boerenbedrijven in Noord-Amerika, waar de investering in een zelfrijdende maaidorser met maïskop niet gerechtvaardigd is door het jaarlijkse areaal. Deze PTO-aangedreven machines met 1 tot 4 rijen vertegenwoordigen een aanzienlijke markt voor vervangende versnellingsbakken, omdat ze mechanisch eenvoudig zijn, door de eigenaar zelf onderhouden kunnen worden en 20 tot 40 jaar of langer meegaan voordat ze vervangen moeten worden – veel langer dan de vervangingscyclus van 10 tot 15 jaar van maaidorsers.

Snelheidssynchronisatie: de cruciale timingrelatie

De verhouding tussen de snelheid van de verzamelkettingen, de snelheid van de afbreekrollen en de rijsnelheid van de tractor is de belangrijkste prestatieparameter bij het oogsten van maïs – en de overbrengingsverhouding van de versnellingsbak bepaalt deze verhouding direct. Als de verzamelkettingen sneller draaien dan de rijsnelheid, trekken ze de stengels naar voren voordat de afbreekzone klaar is om ze op te vangen, waardoor de stengels samenklonteren en om de kolf heen wikkelen. Als de kettingen langzamer draaien, leunen de stengels achterover onder de voorwaartse beweging van de oogstmachine, waardoor ze de afbreekzone onder een hoek bereiken die resulteert in een rafelige afbreking met stengelfragmenten die aan de kolf blijven kleven. De optimale verhouding tussen kettingsnelheid en rijsnelheid ligt tussen ongeveer 1,15 en 1,25:1 – de kettingen trekken elke stengel 15 tot 25 procent sneller dan de rijsnelheid, waardoor er voldoende spanning op de stengel blijft staan ​​wanneer deze de afbreekzone bereikt.

De snelheid van de afbreekrol moet eveneens overeenkomen met de aanvoersnelheid van de stengels. Rollen die draaien met 600 tot 1000 toeren per minuut (omtreksnelheid van 3 tot 7 m/s, afhankelijk van de roldiameter) grijpen elke stengel vast en trekken deze door de opening in de dekplaat met een snelheid die ervoor zorgt dat de kolf netjes loskomt. versnellingsbak van een maïsoogstmachine Een systeem dat de juiste ketting- en rolsnelheden produceert bij een bepaalde rijsnelheid (bijvoorbeeld 5 km/u) zal bij een andere snelheid (7 km/u) niet meer synchroon lopen, tenzij de overbrengingsverhoudingen van de versnellingsbak zijn ontworpen om een ​​reeks rijsnelheden mogelijk te maken. Oudere, door de aftakas aangedreven maïsoogstmachines gebruikten versnellingsbakken met vaste overbrengingsverhoudingen die waren afgestemd op één specifieke rijsnelheid (doorgaans 4 tot 5 km/u), waarbij van de bestuurder werd verwacht dat hij die snelheid gedurende het hele veld aanhield. Moderne ontwerpen kunnen gebruikmaken van door de wielen aangedreven transmissie-elementen met variabele overbrengingsverhoudingen die de ketting- en rolsnelheden proportioneel aanpassen aan de rijsnelheid, waardoor de juiste timing over het volledige werksnelheidsbereik van 3 tot 7 km/u behouden blijft. Fabrikanten zoals Ever-Power PTO-versnellingsbak Wij leveren zowel versnellingsbakken met vaste als variabele overbrengingsverhouding, afgestemd op het specifieke ontwerp van de maïsoogstmachine en het door de gebruiker gewenste werktoerentalbereik.

Rij-unit-versnellingsbakken: gedistribueerde aandrijfarchitectuur

Elke rij van een meerrijige maïsoogstmachine heeft een eigen compacte haakse versnellingsbak die de breekrollen en verzamelkettingen voor die specifieke rij aandrijft. De hoofd-PTO-versnellingsbak levert vermogen aan een dwarsas die over de breedte van de machine loopt, en elke versnellingsbak van de rij-eenheid krijgt zijn aandrijving van deze dwarsas via een kegelwielpaar met de vereiste overbrengingsverhouding (doorgaans een snelheidsverhoging van 1:1 tot 1:1,5 van de dwarsas naar de breekrollen). Deze gedistribueerde architectuur zorgt ervoor dat elke rij onafhankelijk werkt — een stengelophoping of -verstrengeling in één rij heeft geen invloed op de werking van aangrenzende rijen, en een individuele versnellingsbak van een rij-eenheid kan snel in het veld worden vervangen zonder de hoofdversnellingsbak of de aandrijving van de dwarsas te demonteren.

De versnellingsbakken van de rij-eenheden zijn het meest frequent te vervangen onderdeel van een maïsoogstmachine, omdat ze op het laagste punt van de machine zijn gemonteerd – het dichtst bij de grond, het dichtst bij het gewas en het meest blootgesteld aan aarde, vocht, stengelresten en steenslag. Een typische versnellingsbak van een rij-eenheid weegt 8 tot 15 kg, maakt gebruik van een compact haaks spiraalvormig kegeltandwielpaar met een module van 3 tot 5 mm en is afgedicht met dubbele lipafdichtingen die zowel aarde als vezelig stengelmateriaal moeten buitenhouden. De vervangingscyclus is 3 tot 8 seizoenen, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en de kwaliteit van het onderhoud – een onderdeel met een hoge omloopsnelheid op de aftermarket dat zorgt voor een constante jaarlijkse vraag naar versnellingsbakken voor maïsoogstmachines. Voor een beter begrip van hoe aandrijfsystemen voor graanverwerking integreren met oogstmachines, zie onze handleiding over graanverwerkingsversnellingsbak toepassingen.

Pelrollen en integratie van pluk- en dorsmachine

Nadat de afbreekrollen de kolf van de steel hebben gescheiden, verwijdert het ontkorrelmechanisme de beschermende kafbladeren om de schone maïskolf bloot te leggen. De ontkorrelrollen zijn per twee gerangschikt: een gladde stalen rol en een gekartelde of geribbelde rol die met 800 tot 1200 toeren per minuut in tegengestelde richting draaien. De verschillende oppervlaktestructuur grijpt de kafbladeren (die zachter en flexibeler zijn dan de korrels) vast en pelt ze door wrijving van de kolf af terwijl de kolf tussen de rollen door beweegt. landbouwversnellingsbak De aandrijving van de dorsrollen vereist een snelheidsverhoging van de hoofdaandrijving (doorgaans 1:1,5 tot 1:2,2 van de 540 RPM aftakas) en moet de cyclische koppelvariatie aankunnen wanneer elke kolf de rolopening in- en uitgaat. Dit belastingspatroon produceert koppelpulsen met een frequentie van 3 tot 8 Hz, afhankelijk van de aanvoersnelheid van de kolven en de rijsnelheid.

De snelheid van de ontkorrelrollen beïnvloedt zowel de reinigingskwaliteit als de beschadiging van de korrels. Bij een te hoge snelheid verwijderen de rollen de korrels samen met de schil van de kolf, waardoor de graanopbrengst met 2 tot 5 procent daalt en er losse korrels ontstaan ​​die moeilijk te vangen zijn in het elevatorsysteem. Bij een te lage snelheid blijven de schillen gedeeltelijk vastzitten, wat opslagproblemen veroorzaakt (vocht dat onder onvolledige schillen vastzit, bevordert schimmelgroei die de graankwaliteit vermindert). De optimale snelheid zorgt voor een volledige verwijdering van de schillen met minder dan 1 procent korrelverlies. Dit is een smal werkingsgebied dat vereist dat de versnellingsbak een constante en nauwkeurige uitvoersnelheid levert, ongeacht variaties in het vochtgehalte van het gewas (maïs heeft bij de oogst een vochtgehalte van 18 tot 30 procent; bij nattere maïs is een iets lagere snelheid van de ontkorrelrollen nodig om te voorkomen dat de korrels beschadigd raken).

Bij plukmachines met doppen is er een doppencilinder achter het pelmechanisme geplaatst. Deze cilinder scheidt de korrels van de kolf voordat het graan in de wagen wordt geladen. De doppencilinder draait met een snelheid van 400 tot 600 toeren per minuut – een lagere snelheid dan de doppenrol – en genereert de op één na hoogste koppelbehoefte in het aandrijfsysteem van de plukmachine (na de breekrollen), omdat elke kolf krachtig tegen de concave moet worden gewreven om de korrels los te maken en tegelijkertijd beschadiging van de korrels te minimaliseren. versnellingsbak van een maïsoogstmachine Een pluk- en pelmachine moet daarom een ​​extra output aankunnen met een andere snelheid en een aanzienlijk hoger koppel dan een plukmachine alleen. Dit vereist een grotere behuizing, zwaardere tandwielen en grotere lagerafstanden om de gecombineerde belastingen van het breken, pellen en pellen op te vangen zonder doorbuiging veroorzaakte uitlijningsfouten.

De speling van de pelcilinder (de ruimte tussen de cilinder en de concave) is cruciaal voor het vinden van een balans tussen het verwijderen van de korrels en de beschadiging ervan. Een te kleine speling maximaliseert de pelefficiëntie, maar verhoogt het aantal scheurtjes (gebroken korrels worden minder waardevol op de markt en bederven sneller tijdens opslag), terwijl een te grote speling ongepelde korrels aan de kolf laat zitten – verspild graan dat direct opbrengstverlies betekent. De versnellingsbak moet een constante cilindersnelheid handhaven onder wisselende belasting (de koppelvraag piekt wanneer elke partij kolven de cilinder binnenkomt) om het pelproces binnen de smalle kwaliteitsmarge te houden. Een snelheidsdaling van meer dan 3 procent onder piekbelasting veroorzaakt tijdelijke verhogingen van de contactkracht tussen de cilinder en de concave, waardoor korrels breken met een snelheid die veel hoger ligt dan het percentage scheurtjes bij een constante belasting.

Voorkomen van het omwikkelen van de stuurstang: bescherming van de versnellingsbakaandrijving

Maïsstengels hebben een diameter van 15 tot 30 mm, zijn versterkt met taaie, silica-houdende vezels en blijven tijdens het plukken aan het wortelstelsel vastzitten. Dit zorgt voor een continue stroom stijf, vezelig materiaal dat langs alle roterende onderdelen van het plukmechanisme stroomt. Losse stengelfragmenten en kafbladeren wikkelen zich om blootliggende assen, hopen zich op bij afdichtingen en vormen zich in de versnellingsbakbehuizingen. De kracht die een maïsstengel uitoefent op een roterende as kan oplopen tot 500 tot 1500 N – voldoende om een ​​kleine aandrijfas te blokkeren, een asafdichting te beschadigen of een stengelfragment door een labyrintafdichting in de versnellingsbakolie te persen.

Stalenafbuigers (conische of schijfvormige beschermkappen op alle blootgestelde assen), nauwsluitende dekplaten die voorkomen dat stelen zijwaarts richting de versnellingsbak bewegen, en gladde behuizingsprofielen zonder spleten of vlakke oppervlakken waar vuil zich kan ophopen, zijn de standaard beschermingsmaatregelen voor versnellingsbak van een maïsoogstmachine installaties. De dwarsas die de tandwielkasten van de rij-eenheden verbindt, is bijzonder kwetsbaar voor kromtrekken omdat deze horizontaal over de volledige breedte van de machine loopt, op dezelfde hoogte als de aanvoer van gewasresten. Gesloten asbeschermers (buisbeschermers over de volledige lengte die de dwarsas omringen, waarbij alleen de aftakpunten van de rij-eenheden zichtbaar zijn) zijn de meest effectieve oplossing, maar ze moeten verwijderbaar zijn voor onderhoud. Dit creëert een ontwerpprobleem tussen de kwaliteit van de bescherming en de toegankelijkheid voor onderhoud.

Onderhoud tijdens het oogstseizoen en dimensionering van het stroomnet

Het stroomverbruik van aftakas-aangedreven maïsoogstmachines is lineair evenredig met het aantal rijen: een éénrijige machine vereist 15 tot 25 pk, een tweerijige machine 25 tot 45 pk en een vierrijige machine 45 tot 80 pk. Oogstmachines met doppen (die een ingebouwde doppencilinder hebben om de korrels van de kolven te scheiden voordat ze worden afgevoerd) vereisen 15 tot 25 pk extra voor het doppenmechanisme. De hoofdversnellingsbak van de landbouwmachine moet geschikt zijn voor de totale continue belasting van alle rij-eenheden plus de doppen- en transportfuncties, met een marge van 25 tot 30 procent voor koppelpieken als gevolg van stengelblokkades, het breken van groene kolven (groene kolven vereisen 30 tot 50 procent meer breekkracht dan rijpe, droge kolven) en steeninslagen op de breekrollen tijdens normaal gebruik op het veld.

De olieverversingsintervallen voor de hoofdversnellingsbak bedragen 200 tot 300 uur. De oogstomstandigheden in de herfst (natte grond, stengelresten, temperatuurschommelingen van koude ochtenden tot warme middagen) versnellen de olieveroudering en de waterverontreiniging. De versnellingsbakken van de rij-eenheden moeten aan het begin van elk oogstseizoen worden afgetapt en opnieuw gevuld met verse synthetische versnellingsbakolie (PAO-gebaseerde ISO VG 220), ongeacht het aantal draaiuren. Dit komt doordat het compacte olievolume (doorgaans 200 tot 500 ml) ervoor zorgt dat zelfs kleine hoeveelheden water of vuil de beschermende eigenschappen van de olie aanzienlijk aantasten. PTO-as Het smeren van de kruiskoppelingen om de 8 tot 10 uur beschermt de aandrijflijn tegen het vocht en vuil dat typisch is voor maïsvelden in de herfst. Daarnaast zorgt de kalibratie van de slipkoppeling vóór het seizoen ervoor dat de overbelastingsbeveiliging op het juiste moment ingrijpt om de versnellingsbak te beschermen tegen koppelpieken door vastgelopen maïsplanten, zonder dat deze onterecht geactiveerd worden tijdens normale werkzaamheden met zware gewassen.

Veelgestelde vragen

Redacteur: Cxm