Caixa de engrenagens da colhedora de amendoim: acionamento para levantamento e agitação da trepadeira

Colheita de amendoim em dois estágios: colhedora-inversora e colheitadeira

Ao contrário da maioria das culturas de grãos e raízes que são colhidas em uma única passagem, a colheita do amendoim é um processo em duas etapas que utiliza duas máquinas separadas, acionadas por tomada de força (TDF), em dias diferentes. Na Etapa 1, a colhedora-inversora passa pelo campo: uma lâmina horizontal corta abaixo da linha de plantio a uma profundidade de 100 a 150 mm, levantando toda a planta (caule, raízes e vagens) do solo. Um mecanismo de vibração agita as plantas levantadas para remover o solo solto da massa radicular, e uma esteira inversora vira cada planta de cabeça para baixo, de modo que as vagens fiquem voltadas para o sol para secagem no campo. As plantas invertidas são dispostas em leiras e deixadas no campo por 2 a 5 dias, até que o teor de umidade das vagens caia de 35 a 50% (na colheita) para 18 a 22% (adequado para colheita). Na Etapa 2, a Caixa de engrenagens da tomada de forçaA colhedora de amendoim, acionada por tração animal, passa por cima da leira seca, recolhe as plantas, separa as vagens das trepadeiras usando um cilindro de colheita com dedos acionados por mola, separa as vagens dos detritos da trepadeira através de ventiladores de limpeza e telas oscilantes e descarrega as vagens limpas em um vagão rebocado.

Cada etapa requer um projeto de caixa de engrenagens distinto. A caixa de engrenagens da colhedora-inversora aciona o mecanismo de vibração e a esteira inversora em velocidades relativamente baixas com torque moderado — trata-se de uma unidade compacta e robusta, focada na resistência à vibração e na vedação contra areia. A caixa de engrenagens da colheitadeira aciona o cilindro de colheita, o ventilador de limpeza, as telas oscilantes e o elevador de vagens em múltiplas velocidades — é uma unidade maior, com múltiplas saídas, mais semelhante à caixa de engrenagens de uma pequena debulhadora. Ambas as máquinas são acionadas pela tomada de força (TDF) de tratores agrícolas padrão (de 40 a 80 HP) e operam no mesmo ambiente arenoso, empoeirado e quente que caracteriza as regiões produtoras de amendoim em todo o mundo.

Mecanismo de agitação: o equilíbrio na preservação da vagem

O mecanismo de vibração de uma colhedora-inversora de amendoim utiliza um acionamento por manivela excêntrica (semelhante a um subsolador oscilante) que produz uma vibração rápida para frente e para trás ou vertical a 200 a 400 RPM (3,3 a 6,7 ​​Hz) com uma amplitude de curso de 20 a 60 mm. Essa vibração solta o solo arenoso da massa de raízes e vagens enquanto a planta permanece suspensa na esteira transportadora — as partículas de solo caem através das aberturas da esteira de volta ao campo, reduzindo a quantidade de solo transportada durante o processo de inversão. caixa de engrenagens da colhedora de amendoim Acionar essa manivela excêntrica converte a entrada de 540 RPM da tomada de força (TDF) na velocidade de vibração necessária por meio de uma relação de redução de velocidade de 1:1,3 a 1:2,7, enquanto o mecanismo da manivela excêntrica converte a saída rotativa no movimento alternativo que produz a ação de vibração.

A intensidade da vibração é o ajuste mais crítico em toda a colhedora-inversora — ela determina diretamente o equilíbrio entre a eficiência da remoção do solo e a perda de vagens. Cada vagem de amendoim é presa à rama por um pino (uma conexão estreita semelhante a um caule) que suporta apenas de 5 a 15 N de força de tração antes de se romper. A vibração agressiva (alta frequência, grande amplitude) remove mais solo, mas quebra os pinos e deixa as vagens no solo — uma perda invisível no momento da colheita e só descoberta quando a produtividade no campo fica abaixo do esperado na colheita. A vibração conservadora (baixa frequência, pequena amplitude) preserva as vagens, mas carrega solo em excesso durante o processo de inversão, adicionando peso à leira e aumentando o tempo de secagem em 1 a 2 dias.

O Caixa de engrenagens da tomada de força A saída excêntrica da manivela deve, portanto, ser ajustável — seja por meio de placas de deslocamento excêntrico intercambiáveis ​​(que oferecem ajustes discretos de amplitude de curso de 20, 30, 40 e 60 mm) ou por meio de um mecanismo excêntrico continuamente variável que permite ao operador ajustar a intensidade da vibração enquanto a máquina está em funcionamento. Os rolamentos da caixa de engrenagens na posição de saída excêntrica sofrem carga alternada pura (invertendo a direção duas vezes por revolução), em vez da carga predominantemente unidirecional da maioria das saídas de caixas de engrenagens agrícolas — exigindo a seleção de rolamentos e ajustes de pré-carga otimizados para serviço oscilatório, em vez de rotacional contínuo.

Combinação de cilindro de coleta e acionamento de limpeza

O cilindro de colheita de amendoim da colheitadeira opera a uma velocidade de 300 a 500 RPM — substancialmente mais lenta do que os cilindros de debulha usados ​​para cereais (800 a 1.500 RPM), porque a casca da vagem de amendoim é quebradiça e se rompe facilmente com o impacto. Os dedos de colheita com mola do cilindro se encaixam na massa seca da rama e separam as vagens dos pinos por meio de uma ação de penteação, em vez da ação de fricção/impacto usada na debulha de grãos. Essa ação de colheita delicada exige que a velocidade do cilindro permaneça dentro de uma faixa estreita: 5% acima da velocidade ideal começa a quebrar as cascas (produzindo fragmentos que contaminam a amostra de vagem limpa e são rebaixados no mercado), enquanto 5% abaixo da velocidade ideal deixa as vagens presas à rama e reduz a eficiência da colheita em 3 a 8%. A colheitadeira caixa de engrenagens da colhedora de amendoim A velocidade do cilindro de colheita deve ser mantida dentro de uma margem de ±2% da velocidade nominal, mesmo com taxas de alimentação da rama variáveis ​​— um requisito de estabilidade de carga comparável à uniformidade da velocidade do fuso exigida na colheita de algodão. Para uma comparação mais abrangente dos requisitos de acionamento para extração de raízes e tubérculos, consulte nosso guia de engenharia sobre caixa de engrenagens da colhedora de batatas aplicações.

O sistema de limpeza a jusante do cilindro de colheita utiliza um ventilador centrífugo de 1.500 a 2.500 RPM para remover detritos de ramas e cascas vazias do fluxo de vagens limpas, além de telas oscilantes de 100 a 300 RPM que separam as vagens do restante do material vegetal por tamanho. O ventilador requer um aumento de velocidade de 1:2,8 a 1:4,6 em relação à tomada de força (TDF) de 540 RPM, enquanto as telas requerem uma redução de velocidade — criando uma ampla faixa de relações que a caixa de engrenagens da colheitadeira deve acomodar por meio de seu trem de engrenagens de múltiplas saídas. A demanda total de potência da TDF para uma colheitadeira de amendoim é de 40 a 80 HP, dependendo do número de fileiras colhidas e da densidade da rama.

Inversão do acionamento da esteira transportadora e correspondência da velocidade de deslocamento

A esteira inversora pega cada planta levantada pelo mecanismo de vibração e a gira 180 graus, colocando as vagens com a face voltada para cima na leira para que recebam a máxima exposição solar durante a secagem no campo. A velocidade da esteira deve ser bem próxima à velocidade de deslocamento do trator: se for muito rápida, as plantas se acumulam na esteira (criando leiras espessas que secam de forma irregular); se for muito lenta, as plantas se esticam ao serem transferidas do mecanismo de vibração para a esteira (aplicando tensão nos pinos que quebram as vagens da planta). A relação ideal entre a velocidade da esteira e a velocidade do trator é de 1,0 a 1,1:1 — a esteira se move na mesma velocidade ou ligeiramente mais rápido que o deslocamento do trator, mantendo um manuseio delicado durante todo o processo de inversão.

Em caixas de engrenagens de relação fixa, a saída da esteira inversora é normalmente acionada pela tomada de força (TDF) através de uma transmissão final por corrente ou correia, que pode ser ajustada (trocando o tamanho da roda dentada ou da polia) para corresponder à faixa de velocidade de avanço desejada. Em inversores de escavadeira mais avançados, a esteira é acionada por um mecanismo proporcional à roda de apoio que ajusta automaticamente a velocidade da esteira para corresponder ao deslocamento para frente, independentemente da velocidade de deslocamento do trator — eliminando a necessidade de o operador manter uma velocidade de avanço constante em todo o campo. caixa de engrenagens da colhedora de amendoim Nessas máquinas com velocidade proporcional ao solo, há uma tomada de força mecânica para a entrada da roda de apoio que alimenta um elemento de transmissão de relação variável, mantendo a relação correta entre a esteira e o solo na faixa típica de velocidade de trabalho de 3 a 6 km/h na colheita de amendoim.

Gestão Térmica em Climas Quentes

A colheita do amendoim ocorre do final do verão ao início do outono em regiões tropicais e subtropicais — sul dos Estados Unidos (Geórgia, Texas, Alabama), Índia (Gujarat, Andhra Pradesh), China (Shandong, Henan) e África Ocidental (Nigéria, Senegal) — onde as temperaturas ambientes diurnas durante a colheita variam de 28 a 42 graus Celsius. Nessas temperaturas ambientes, a temperatura do óleo da caixa de engrenagens atinge de 75 a 95 graus Celsius durante a operação contínua, aproximando-se do limite superior de operação para óleo mineral padrão e reduzindo a viscosidade do óleo a níveis que podem não manter uma espessura de película adequada na zona de contato dos dentes da engrenagem. O óleo sintético para engrenagens EP à base de PAO ISO VG 220 mantém seu índice de viscosidade melhor do que o óleo mineral nessa faixa de temperatura, proporcionando proteção consistente para engrenagens e rolamentos desde a partida a frio da manhã (temperatura ambiente de 20 a 25 graus Celsius) até o pico do calor da tarde (38 a 42 graus). A carcaça da caixa de engrenagens deve ser projetada com aletas ou nervuras externas que aumentem a área de superfície disponível para a dissipação de calor por convecção — um aumento de 30 a 40% na área de superfície aletada em comparação com uma carcaça lisa pode reduzir a temperatura de equilíbrio do óleo em 8 a 12 graus Celsius em condições de ar parado, mantendo o óleo em segurança abaixo do seu limite de degradação térmica durante a parte mais quente do dia da colheita.

Caixa selada com areia: Engenharia para solos abrasivos

Os solos onde se cultiva amendoim são caracteristicamente arenosos — com teor de areia entre 60 e 85% em peso — produzindo, durante a colheita, uma poeira muito mais abrasiva do que a poeira de argila ou solo franco gerada durante a colheita de cereais ou raízes. As partículas de areia (predominantemente sílica, SiO₂, dureza 7 na escala de Mohs) têm diâmetro entre 50 e 500 micrômetros e são suficientemente duras para riscar superfícies de eixos de aço cementado e lábios de vedação de eixos de NBR padrão em 200 a 400 horas de exposição. Um padrão caixa de engrenagens agrícola Uma vedação projetada para exclusão geral de poeira falha em uma única safra de amendoim em solo arenoso — as partículas abrasivas desgastam um sulco no lábio da vedação, permitindo a entrada progressiva de mais areia no óleo da caixa de engrenagens, onde as partículas atuam como um composto abrasivo que destrói as superfícies das engrenagens e dos rolamentos por dentro.

A vedação resistente à areia em caixas de engrenagens de colhedoras de amendoim exige uma abordagem com múltiplas barreiras: uma barreira primária de exclusão (pré-vedação labiríntica ou anel de retenção em V que direciona a areia para longe do eixo antes que ela atinja a face de vedação), uma barreira secundária de vedação (vedação de lábio duplo com câmara intermediária pressurizada com graxa) e uma barreira terciária de filtragem (bujão de drenagem magnético e filtro de óleo externo que capturam quaisquer partículas que ultrapassem as duas primeiras barreiras antes que circulem pela engrenagem). O acabamento da superfície do eixo sob a vedação primária deve ser retificado para Ra 0,2 a 0,4 micrômetros (mais fino que o padrão Ra 0,4 a 0,8 para caixas de engrenagens agrícolas em geral) — uma superfície do eixo mais lisa reduz os microcanais pelos quais partículas finas de areia podem migrar além do lábio de vedação.

Manutenção durante a época da colheita em condições de solo arenoso

Os intervalos de troca de óleo para caixas de engrenagens de colheita de amendoim devem ser de 100 a 150 horas de operação — um dos mais curtos em qualquer aplicação agrícola, devido à alta taxa de contaminação por areia. Mesmo com vedação de múltiplas barreiras em bom estado de conservação, pequenas quantidades de areia fina migram pelas vedações e se acumulam no cárter de óleo. Um bujão de drenagem magnético retém partículas de desgaste ferroso (indicando danos nas engrenagens ou rolamentos), mas não retém a areia de sílica não magnética, que é o principal contaminante — somente a troca de óleo e a lavagem removem a areia acumulada do sistema. Drene o óleo ainda quente ao final de cada dia de operação, sempre que a troca de óleo for necessária — o óleo quente mantém mais partículas de areia em suspensão do que o óleo frio, o que permite que a areia se deposite nas superfícies internas.

eixo da tomada de força A manutenção em condições de colheita de amendoim é particularmente exigente. Os rolamentos da junta universal da transmissão ficam expostos ao mesmo ambiente abrasivo de areia que as vedações da caixa de engrenagens, e as consequências da entrada de areia nos rolamentos de agulha são rápidas e severas: partículas de areia se incrustam na gaiola do rolamento, riscam as superfícies das agulhas e causam funcionamento irregular em 100 a 200 horas se não forem lubrificados com graxa nova a cada 6 a 8 horas. A conexão do tubo estriado (onde o tubo externo desliza sobre o tubo interno para acomodar as mudanças no comprimento da transmissão) também deve ser lubrificada no mesmo intervalo — a areia entre as superfícies estriadas causa travamento e transmissão de torque irregular, o que aumenta a vibração em todo o sistema de transmissão.

O acúmulo de ramas de amendoim é uma preocupação secundária, porém persistente, em termos de manutenção. As ramas são finas (de 3 a 8 mm de diâmetro), flexíveis e se enrolam tenazmente em qualquer eixo rotativo exposto. Ao contrário dos talos de milho (que são rígidos o suficiente para serem desviados por protetores cônicos), as ramas de amendoim são flexíveis demais para defletores simples — elas se adaptam à superfície do eixo e se acumulam em múltiplos enrolamentos apertados que geram calor por fricção e abrasam tanto o eixo quanto qualquer vedação adjacente. A remoção diária do acúmulo de ramas de todos os eixos expostos, defletores e faces de vedação é essencial para evitar danos progressivos à vedação, que levam à entrada de areia e à contaminação da caixa de engrenagens.

Perguntas frequentes

Editor: Cxm