Aandrijfbak voor zaaimachines: Precisie-aandrijfsystemen voor het zaaien

Pneumatische distributie: Waarom de ventilatoraandrijving het hart van de boormachine is.

Pneumatische zaaimachines gebruiken een hogesnelheidscentrifugaalventilator om de luchtstroom te genereren die de individuele zaden van het doseermechanisme via een netwerk van verdeelbuizen naar elke rijopener transporteert. De ventilator moet voldoende luchtsnelheid produceren (doorgaans 25 tot 40 m/s in de verdeelbuizen) om de zaaddeeltjes in de luchtstroom te laten zweven en ze met dezelfde consistentie naar de verste rij-uitgang te transporteren als naar de dichtstbijzijnde. Deze vereiste luchtsnelheid bepaalt het toerental van de ventilator – doorgaans 3.000 tot 5.500 toeren per minuut, afhankelijk van de diameter van de ventilator, het aantal verdeelrijen, de totale lengte van de buizen en de zaadgewichtseigenschappen van het te planten gewas. PTO-versnellingsbak De snelheidsverhoger zet het aftakasvermogen van de tractor van 540 tpm (of 1000 tpm) om naar de gewenste ventilatorsnelheid met een overbrengingsverhouding van 1:5,5 tot 1:10 – een van de hoogste snelheidsverhogingsverhoudingen in welke landbouwversnellingsbak dan ook.

De ventilatorsnelheid moet constant blijven, ongeacht veranderingen in de doseersnelheid van de zaaimachine of de rijsnelheid van de tractor. Bij een pneumatische zaaimachine wordt het doseermechanisme doorgaans aangedreven door een rijwiel (evenredig met de rijsnelheid, waardoor de zaaidichtheid per hectare constant blijft, ongeacht of de tractor versnelt of vertraagt), terwijl de ventilator wordt aangedreven door de aftakas (met een constante snelheid, onafhankelijk van de rijsnelheid). Deze fundamentele scheiding van dosering (evenredig met de rijsnelheid) en verdeling (constante ventilatorsnelheid) betekent dat het vermogen van de versnellingsbak niet mag variëren met een veranderende belasting van de aftakas. Een zware zaadstroom door het doseersysteem verhoogt de aerodynamische belasting op de ventilator, wat de koppelvraag van de versnellingsbak verhoogt. Dit kan ertoe leiden dat een versnellingsbak die niet optimaal functioneert, iets langzamer gaat draaien onder de verhoogde belasting. Die lichte vertraging vermindert de luchtsnelheid, waardoor de capaciteit van de verdeelbuis afneemt. Hierdoor vallen de zwaarste zaden uit de luchtstroom voordat ze de verste rijen bereiken, wat leidt tot het klassieke zaaitekort dat bekend staat als "uithongering van de buitenste rijen".

Tweetraps versnellingsbakontwerp: betrouwbaar hoge snelheidsverhoudingen bereiken

Een snelheidsverhogingsverhouding van 1:7 of hoger vanuit een enkele kegeltandwieloverbrenging is onpraktisch. Het hogesnelheidsuitgaande rondsel wordt zo klein dat de tanden niet sterk genoeg zijn om het benodigde koppel over te brengen zonder vermoeiingsscheuren, en de contactspanning op de tanden van het kleine rondsel overschrijdt de oppervlaktehardheid van zelfs gehard tandwielstaal bij matige vermogensniveaus. Het praktische maximum voor een eentraps spiraalvormige kegeltandwieloverbrenging is ongeveer 1:5 tot 1:6, wat slechts het lagere bereik van het spectrum bestrijkt. versnellingsbak van de zaaimachine Ventilatorsnelheidsbereik. Voor ventilatorsnelheden boven de 3000 tpm bij een aftakas van 540 tpm (verhoudingen boven 1:5,5) is een tweetrapsversnellingsbak de aangewezen technische oplossing.

Een tweetraps tandwielkast voor zaaimachines combineert een haakse kegeltandwieloverbrenging in de eerste trap met een spiraalvormige overbrenging in de tweede trap met parallelle assen. De kegeltandwieloverbrenging zet de horizontale aftakasrotatie om in de verticale of schuine ventilatoras, met een bescheiden snelheidsverhoging van 1:2 tot 1:3. De spiraalvormige tweede trap zorgt voor de resterende vermenigvuldiging van 1:2 tot 1:3,5, wat resulteert in een gecombineerde verhouding van 1:4 tot 1:10,5. Hiermee wordt het volledige bereik van ventilatorsnelheden voor pneumatische zaaimachines gedekt, vanaf een aftakastoerental van 540 tpm. Elke afzonderlijke trap werkt binnen zijn optimale overbrengingsbereik (waarbij de tandwielgeometrie, lagerbelasting en efficiëntie geoptimaliseerd zijn). Het cumulatieve rendement van de twee trappen bedraagt ​​91 tot 95 procent, iets lager dan bij een eentraps unit, maar levert nog steeds meer dan 90 procent van het aftakasvermogen aan de ventilatoras.

Bij een aftakastoerental van 1000 tpm daalt de benodigde totale overbrengingsverhouding naar 1:3 tot 1:5,5. Dit is haalbaar met een eentraps kegelwieloverbrenging voor de lagere ventilatorsnelheden en vereist slechts een bescheiden tweetraps ontwerp voor de hoogste snelheden. Deze verlaging van de overbrengingsverhouding is een belangrijk praktisch voordeel van een aftakastoerental van 1000 tpm voor pneumatische boormachines: de overbrenging is eenvoudiger, efficiënter en compacter. Dit is direct een voordeel voor de fabrikant, omdat de overbrenging dan beter in de beperkte ruimte van de verdeelkop van de boormachine past. Fabrikanten zoals Ever-Power PTO-versnellingsbak Wij bieden zowel eentraps- als tweetrapsconfiguraties met op elkaar afgestemde overbrengingsverhoudingen voor de specifieke ventilatorsnelheidseisen van de belangrijkste boormachinemerken, waardoor het uitproberen en aanpassen van een standaard tandwielkast aan een precisieplanttoepassing overbodig wordt.

Gecombineerde zaai- en kunstmestmachines: vereisten voor multifunctionele versnellingsbakken

Gecombineerde zaaimachines die zaad en kunstmest tegelijkertijd in aparte rijen of op verschillende diepten aanbrengen, zijn de meest voorkomende configuratie in de moderne akkerbouw. ​​De aftakas van een gecombineerde zaaimachine moet mogelijk twee aparte functies aandrijven: de pneumatische ventilator (voor de verdeling van zaad en/of kunstmest) en een kunstmestrommer of -vijzel (om te voorkomen dat korrelmeststof zich ophoopt in de trechter boven het doseermechanisme). Raadpleeg onze technische handleiding voor meer informatie over de interactie tussen zaaibedvoorbereidingsapparatuur en het zaaiproces. versnellingsbak van de rotorkultivator toepassingen en eisen met betrekking tot de bodemstructuur.

Sommige gecombineerde zaaimachines gebruiken één krachtige ventilator om zowel zaad als kunstmest via aparte buizen te verdelen, terwijl andere twee onafhankelijke ventilatoren gebruiken: één voor zaad (waarvoor een nauwkeurige verdeling vereist is) en één voor kunstmest (waarbij een verdelingsuniformiteit van ±10 procent acceptabel is). Een configuratie met twee ventilatoren kan twee aparte ventilatoren vereisen. PTO-versnellingsbak Uitgangen met verschillende snelheden, of een enkele versnellingsbakuitgang die beide ventilatoren met dezelfde snelheid aandrijft via afzonderlijke riem- of kettingaandrijvingen. Het vermogen van de versnellingsbak moet rekening houden met de gecombineerde vermogensbehoefte van de ventilator(en), het vermogen van de roerder en de verliezen in de aandrijflijn – doorgaans 20 tot 60 pk in totaal voor een gecombineerde boormachine van 3 tot 6 meter, waarbij 70 tot 80 procent van het vermogen wordt verbruikt door de ventilator(en) en de rest door de roerder en wrijvingsverliezen.

Stabiliteit van de ventilatorsnelheid en uniformiteit van de beplanting tussen de rijen

De luchtsnelheid in elke verdeelbuis bepaalt of de zaden de rijopener volledig bereiken of dat sommige zaden voortijdig uit de luchtstroom vallen. Bij een brede zaaimachine (4 tot 6 meter met 24 tot 48 rijuitgangen) zijn de buitenste buistrajecten 2 tot 3 keer langer dan de binnenste, waardoor de luchtweerstand in de buitenste kanalen hoger is. De ventilator moet voldoende totale luchtstroom produceren om de weerstand van het langste buistraject te overwinnen. Omdat de buizen een gemeenschappelijke verdeelkop delen, moet de luchtstroom in de kortere buizen worden geregeld door individuele stroombegrenzers of gekalibreerde buisdiameters om te voorkomen dat de kortere buizen luchtstroom onttrekken aan de langere buizen.

Een daling van 5 procent in de ventilatorsnelheid vermindert de luchtsnelheid met 5 procent (ventilatorwetten: luchtstroom evenredig met snelheid), waardoor de dynamische druk in de verdeelbuizen met ongeveer 10 procent daalt (druk evenredig met het kwadraat van de snelheid). Deze drukdaling van 10 procent kan voldoende zijn om ervoor te zorgen dat de binnenste buizen (korte trajecten, lage weerstand) de zaden met een volle lading blijven afgeven, terwijl de buitenste buizen (lange trajecten, hoge weerstand) onder de minimale snelheid komen die nodig is om de zaaddeeltjes te transporteren. Dit resulteert in een opkomstpatroon waarbij de binnenste rijen volledig bezet zijn, maar de buitenste rijen geleidelijk dunner worden naar de randen van de zaaimachine. Deze storing is niet zichtbaar tijdens het zaaien en wordt pas 7 tot 14 dagen later duidelijk wanneer het gewas ongelijkmatig opkomt. Tegen die tijd is het zaaivenster gesloten en is corrigerende actie niet meer mogelijk.

Om dit falen te voorkomen is een versnellingsbak nodig die de ventilatorsnelheid binnen ±2 procent van de nominale waarde houdt onder alle bedrijfsomstandigheden — belastingvariatie (veranderende zaadstroom), temperatuurvariatie (van koude ochtendstart tot warme middagwerking) en variatie in aftakassnelheid (daling van de tractorregelaar bij veranderende trekkracht van de zaaikouter). landbouwversnellingsbak De specificaties voor de ventilatoraandrijving van een zaaimachine vereisen een snelheidsdaling van minder dan 1 procent tussen onbelaste en volledig belaste toestand. Deze specificatie vereist tandwielen met minimale speling, correct voorgespannen lagers en een hoge vertandingsefficiëntie, zodat een toenemende ventilatorbelasting minimale snelheidsvermindering aan de uitgang van de versnellingsbak veroorzaakt.

Hogesnelheidsuitgangslagers: het onderdeel dat de levensduur beperkt

De lagers van de uitgaande as van een ventilatoraandrijving van een zaaimachine werken met de hoogste continue snelheid van alle lagerposities in gangbare landbouwversnellingsbakken. Een ventilator die draait met 4500 toeren per minuut maakt 270.000 omwentelingen van de binnenring per uur, vergeleken met 32.400 voor een standaard aftakasaandrijving met een toerental van 540 toeren per minuut. Deze achtvoudige snelheidsvermeerdering versnelt de slijtage van de lagers evenredig: een lager met een berekende L10-levensduur van 20.000 uur bij 540 toeren per minuut bereikt dezelfde slijtage na ongeveer 2500 uur bij 4500 toeren per minuut (de levensduur van een lager is omgekeerd evenredig met de snelheid bij constante belasting, volgens ISO 281). Een zaaimachineaandrijving die 400 uur per zaaiseizoen draait, bereikt de slijtagedrempel van de lagers bij een kans van 50% na 6 tot 7 seizoenen – veel korter dan de verwachte levensduur van meer dan 20 jaar van een hoogwaardige landbouwversnellingsbak.

Bij de lagerkeuze moet daarom prioriteit worden gegeven aan de levensduur bij hoge snelheden boven de statische belastbaarheid. Diepgroefkogellagers (in plaats van de kegelrollagers die veel voorkomen in landbouwversnellingsbakken met lage snelheid) hebben de voorkeur voor de hogesnelheidsuitvoerpositie, omdat ze minder wrijvingswarmte genereren bij hoge snelheden, hogere rotatiesnelheden verdragen zonder kooiinstabiliteit en een betere L10-levensduur bereiken onder de overwegend radiale belastingen van een ventilatoras. Het lager moet worden gespecificeerd met een interne speling van C3 of C4 (groter dan normaal) om de thermische uitzetting van de binnenring bij verhoogde bedrijfstemperatuur op te vangen. Een lager dat met standaardspeling is geïnstalleerd, kan tijdens langdurig gebruik op hoge snelheid een te hoge voorspanning ontwikkelen, waardoor slijtage versnelt en de effectieve levensduur met 30 tot 50 procent afneemt.

Smering van het hogesnelheids-uitgangslager is cruciaal. Bij 4500 toeren per minuut genereert het lager meer warmte per contactoppervlak met smeermiddel dan bij 540 toeren per minuut. De oliefilm tussen de rolelementen en de loopbaan moet daarom op een lagere viscositeit blijven, passend bij de verhoogde lagertemperatuur. Synthetische tandwielolie (op PAO-basis, ISO VG 150 of 220) biedt de thermische stabiliteit en viscositeitsbehoud die nodig zijn voor een betrouwbare filmvorming bij de temperaturen die typisch zijn voor de uitgaande lagers van hogesnelheidszaaimachine-tandwielkasten: 60 tot 90 graden Celsius tijdens langdurig zaaien in warme omgevingsomstandigheden.

Onderhoud tijdens het plantseizoen en voorbereiding vóór het seizoen

De plantperiode is doorgaans de meest tijdskritische periode in de gehele teeltkalender. Elke dag vertraging na de optimale plantdatum vermindert de potentiële opbrengst met 0,5 tot 2 procent, afhankelijk van het gewas en de regio. Een defect aan de versnellingsbak tijdens deze periode kost niet alleen reparatietijd, maar ook de onvervangbare plantdagen die verloren gaan doordat de machine stilstaat. De voorbereiding op het seizoen moet een olieverversing omvatten (verse olie met de volledige additievenconcentratie voor de meest veeleisende periode), controle van de lagerspeling (draai de uitgaande as met de hand om te controleren op ruwheid of speling), PTO-as Het smeren van de kruiskoppeling en het controleren van de slijtage, en het verifiëren van de ventilatorsnelheid met behulp van een toerenteller om te bevestigen dat de werkelijke ventilatorsnelheid binnen ±2 procent overeenkomt met de specificaties van de boormachinefabrikant.

Tijdens het zaaiseizoen is het dagelijkse onderhoud beperkt tot een visuele controle van het oliepeil en een korte luistercontrole gedurende de eerste minuten van de werkdag. Zaadbehandelingschemicaliën (fungicide- en insecticidecoatings op behandeld zaad) produceren fijn stof dat zich op de versnellingsbakbehuizing afzet en corrosief kan zijn voor standaard laklagen. Reinig de buitenkant van de versnellingsbak wekelijks tijdens het zaaien om ophoping van chemisch stof te voorkomen, dat vocht vasthoudt en corrosie veroorzaakt. De hogesnelheidslagers van een ventilatorversnellingsbak van een zaaimachine ondergaan meer belastingcycli per bedrijfsuur dan bijna elk ander lager in een landbouwversnellingsbak — een ventilator die draait met 4500 tpm maakt 270.000 omwentelingen per uur, vergeleken met 32.400 voor een aftakasversnellingsbak met een toerental van 540 tpm. Dit versnelde aantal cycli betekent dat de levensduur van de lagers door vermoeidheid in minder bedrijfsuren wordt bereikt, waardoor het bewaken van de lagerconditie (luisteren naar veranderingen in het geluid, voelen naar trillingen in de behuizing) tijdens het zaaien een hogere prioriteit heeft dan in andere seizoenen.

Veelgestelde vragen

Redacteur: Cxm