Caixa de engrenagens para processamento de silagem: acionamento do soprador e do desfibrador

Acionamento do ventilador do soprador de silagem: Lançamento da forragem no silo

Os silos verticais (estruturas de concreto ou aço revestidas de vidro, com 6 a 25 metros de altura) são enchidos soprando forragem picada para cima através de um tubo de enchimento, utilizando um ventilador centrífugo acionado por tomada de força (TDF). O ventilador deve gerar velocidade de ar suficiente (30 a 45 m/s no tubo de enchimento) para suspender e transportar as partículas de forragem picada — cuja densidade varia de 100 kg/m³ (capim seco) a 350 kg/m³ (silagem de milho úmida) — do nível do solo até o topo do silo, vencendo a gravidade. O ventilador opera a uma velocidade de 1.500 a 3.000 RPM, dependendo da altura do silo e da densidade da forragem, exigindo uma potência de 100 rpm. Caixa de engrenagens da tomada de força A relação de transmissão do soprador aumenta de 1:2,8 para 1:5,5 a partir de uma rotação de entrada de 540 RPM. Isso coloca a caixa de engrenagens do soprador na mesma faixa de relação das bombas centrífugas de pulverizadores de barra, mas com uma potência contínua substancialmente maior (de 30 a 80 HP para um soprador, em comparação com 15 a 40 HP para a maioria das bombas de pulverização) e por períodos de operação ininterrupta mais longos (de 8 a 14 horas por dia durante a temporada de ensilagem, que dura de 2 a 6 semanas).

O soprador lida com material vegetal úmido e ácido, muito mais agressivo do que o ar ou a água limpa. A forragem picada, com teor de matéria seca de 30 a 40% (60 a 70% de umidade), libera um suco vegetal levemente ácido (pH 5,5 a 6,5 ​​para forragem fresca, caindo para pH 3,5 a 4,5 com o início da fermentação) e que contém ácidos orgânicos (láctico, acético e butírico) que corroem superfícies de aço padrão e degradam vedações de eixo de NBR padrão. Partículas úmidas de forragem também impactam as pás e a carcaça do soprador em alta velocidade, causando desgaste abrasivo que aumenta com a taxa de alimentação. O soprador caixa de engrenagens para equipamentos de ensilagem É necessário garantir vedação contra a névoa ácida que satura o ar ao redor da entrada do soprador — vedações de eixo em FKM e carcaças revestidas com pintura eletrostática a pó epóxi são a especificação mínima para esse ambiente quimicamente agressivo.

Unidades Desfaceadoras e Faceadoras: Gestão de Precisão da Frente de Silagem

Uma desempenadeira de silagem (também chamada de desempenadeira, cortadora de face ou cortadora de blocos) remove a silagem da face exposta de um silo tipo trincheira ou silo de talha, raspando uma camada fina e uniforme em toda a largura da face. O mecanismo de corte é tipicamente um tambor rotativo (400 a 600 mm de diâmetro) equipado com lâminas de aço temperado ou um conjunto de corrente e martelo, operando a 400 a 800 RPM. O tambor varre a face sobre uma estrutura transversal acionada hidraulicamente ou mecanicamente, removendo de 50 a 150 mm de profundidade por passada. A caixa de engrenagens que aciona o tambor de corte requer uma relação próxima de 1:1 de uma tomada de força (TDF) de 540 RPM (produzindo uma velocidade do tambor de 400 a 540 RPM) ou um aumento modesto na relação de 1:1,5 para configurações de corrente e martelo de alta velocidade operando a 800 RPM.

A qualidade do corte afeta diretamente a estabilidade da silagem. Um corte liso, limpo e uniforme minimiza a área de superfície exposta onde o oxigênio pode penetrar na massa de silagem, limitando a deterioração aeróbica a uma fina camada (10 a 20 mm) na superfície, que é removida a cada alimentação. Um corte áspero, rasgado ou irregular (produzido por uma pá carregadeira, alternativa a um equipamento específico para esse fim) permite que o oxigênio penetre de 100 a 300 mm na massa de silagem, criando uma zona de deterioração profunda que desperdiça de 5 a 15% da matéria seca disponível. A caixa de engrenagens da tomada de força (TDF) que aciona o tambor do equipamento para esse fim deve fornecer uma velocidade de saída suave e estável para produzir esse corte limpo — a flutuação da velocidade faz com que as lâminas de corte vibrem contra a superfície da silagem, rasgando em vez de cortar o material. Para obter informações sobre como o equipamento de corte e processamento de forragem a montante interage com o sistema de armazenamento de silagem, consulte nosso guia de engenharia. caixa de engrenagens da colhedora de forragem aplicações.

A operação no inverno apresenta o desafio adicional da silagem congelada. Em climas frios (norte da Europa, Canadá, norte dos EUA), a superfície exposta da silagem congela a profundidades de 50 a 200 mm durante temperaturas noturnas de -10 a -20 graus Celsius. Cortar silagem congelada exige de 3 a 5 vezes mais torque do que cortar material não congelado na mesma velocidade do tambor — um aumento repentino de carga que a caixa de engrenagens deve absorver sem travar ou danificar os dentes das engrenagens. caixa de engrenagens para equipamentos de ensilagem Para aplicações de remoção de material congelado em climas frios, o equipamento deve ser dimensionado para o torque máximo com material congelado (e não apenas para o torque contínuo com material não congelado), e a embreagem deslizante na linha de transmissão da tomada de força deve ser calibrada para liberar entre 2,0 e 2,5 vezes o torque contínuo nominal, em vez de 1,5 vezes, como é típico em aplicações em climas temperados.

Caixa de engrenagens para misturador TMR: Redução extrema de velocidade para acionamento da rosca sem-fim

Os misturadores de Ração Total Misturada (TMR) combinam silagem com concentrados, minerais e outros ingredientes, resultando em uma ração uniforme que é distribuída aos cochos de alimentação do gado. As roscas de mistura (parafusos helicoidais verticais em misturadores verticais, conjuntos de pás ou roscas horizontais em misturadores horizontais) giram a 15 a 40 RPM — uma das velocidades de saída mais baixas de qualquer caixa de engrenagens agrícola acionada por tomada de força (TDF). Com uma entrada de TDF de 540 RPM, isso exige uma relação de redução de velocidade de 1:13,5 a 1:36 — uma relação extrema que não pode ser alcançada em um projeto convencional de estágio único ou de dois estágios com engrenagens cônicas e helicoidais, exigindo, em vez disso, trens de engrenagens planetárias de múltiplos estágios, redutores de engrenagem sem-fim ou uma combinação de estágios de entrada cônica com estágios de saída planetária.

O torque na saída da rosca transportadora é correspondentemente extremo. Uma entrada de 60 HP na tomada de força (TDF) a 540 RPM produz 795 Nm de torque de entrada. Com uma relação de redução de 1:27 (produzindo 20 RPM de saída), o torque de saída é de 795 × 27 × 0,92 (considerando uma eficiência de 92% da caixa de engrenagens) = aproximadamente 19.700 Nm — quase 20.000 Nm de torque contínuo no eixo da rosca transportadora. Esse nível de torque exige diâmetros de eixo de saída de 100 a 150 mm, módulos de engrenagem planetária de 6 a 10 mm e estruturas de alojamento que possam suportar toda a carga de torque sem deformar o alinhamento dos rolamentos. As caixas de engrenagens dos misturadores TMR são as mais pesadas e estruturalmente exigentes. caixa de engrenagens agrícola Aplicação em operações pecuárias — uma única caixa de engrenagens de misturador de rosca vertical pode pesar de 150 a 350 kg.

As caixas de engrenagens dos misturadores TMR operam diariamente, durante todo o ano — 365 dias por ano, de 1 a 3 horas por dia, acumulando de 400 a mais de 1.000 horas de operação anualmente. Essa operação diária contínua em níveis extremos de torque faz com que a fadiga dos rolamentos seja o fator limitante da vida útil. Os rolamentos planetários (que suportam todo o torque de saída distribuído entre 3 a 5 engrenagens planetárias) sofrem a maior carga cumulativa de fadiga de qualquer posição de rolamento na caixa de engrenagens. Rolamentos de rolos cônicos pré-carregados com vida útil à fadiga L10, calculada para mais de 15.000 horas (15 a 20 anos de uso diário), são a especificação padrão para caixas de engrenagens de misturadores TMR de qualidade — e a vida útil real alcançada depende muito da regularidade da troca de óleo e do hábito consistente do operador de evitar sobrecarregar o misturador despejando grandes lotes de ração em uma rosca sem-fim estacionária.

Equipamento de acionamento para enfardamento e carregamento de silagem

A silagem enfardada — fardos redondos ou quadrados envoltos em filme plástico extensível — é uma alternativa cada vez mais comum ao armazenamento em silos trincheira ou torre, particularmente em pequenas propriedades rurais e para forragens especiais de alto valor (alfafa, cereais de planta inteira, grãos prensados). A enfardadeira utiliza um braço de enfardamento acionado por tomada de força (TDF) que gira em torno do fardo a 20 a 40 RPM, aplicando de 4 a 6 camadas de filme plástico sob tensão controlada. A caixa de engrenagens que aciona o braço de enfardamento requer uma redução substancial de velocidade (de 1:13,5 a 1:27 a partir de uma TDF de 540 RPM) — colocando-a em uma faixa de relação semelhante às caixas de engrenagens de misturadores de ração total misturada (TMR), mas com potência muito menor (de 5 a 15 HP em comparação com 40 a 120 HP para um misturador). Caixa de engrenagens da tomada de força Para uma enfardadeira, pode-se usar um redutor de engrenagem helicoidal mais simples (em vez do projeto planetário de vários estágios necessário para um misturador de alto torque), atingindo a relação necessária em um único estágio compacto com capacidade de travamento automático inerente que mantém o braço de enfardamento estacionário quando a tomada de força é desengatada.

A velocidade do braço de envolvimento deve permanecer constante durante todo o ciclo de envolvimento do fardo para garantir uma sobreposição uniforme do filme. A velocidade variável produz camadas de filme irregulares — espessas de um lado e finas do outro — que criam pontos fracos onde o oxigênio penetra na barreira do filme durante o armazenamento, iniciando a deterioração localizada que se espalha pelo fardo. Um redutor de engrenagem helicoidal com um parafuso sem-fim retificado com precisão e uma roda de bronze proporciona a estabilidade de velocidade inerente necessária para um envolvimento consistente: a alta relação de redução e a geometria de contato deslizante das engrenagens helicoidais amortecem naturalmente as flutuações de velocidade da entrada da tomada de força (TDF), proporcionando uma velocidade de saída mais suave do que um trem de engrenagens cilíndricas de dentes retos ou helicoidais com relação semelhante.

Os equipamentos de carregamento de silagem (garfos de garra, cortadores de blocos montados em manipuladores telescópicos e carregadores de correia transportadora) também podem incorporar unidades hidráulicas acionadas por tomada de força (TDF) que fornecem o fluxo e a pressão hidráulica necessários para o mecanismo de carregamento. Essas unidades utilizam uma bomba de engrenagem hidráulica acionada por caixa de engrenagens, operando entre 1.500 e 2.500 RPM (aumento de velocidade de 1:2,8 a 1:4,6 em relação à TDF de 540 RPM) com potência de 15 a 30 HP. A caixa de engrenagens de uma unidade hidráulica de carregamento de silagem opera no mesmo ambiente corrosivo, ácido e úmido que as caixas de engrenagens do desfibrador e do misturador de ração total misturada (TMR), exigindo a mesma vedação em FKM e revestimento resistente a ácidos. O ciclo de trabalho intermitente dos equipamentos de carregamento (operando de 1 a 2 horas por dia com frequentes ciclos de partida e parada) cria ciclos térmicos que aceleram a condensação dentro da carcaça da caixa de engrenagens — respiros com válvulas de retenção seladas e monitoramento regular do óleo são essenciais para evitar o acúmulo de umidade que causa corrosão interna durante os longos períodos de inatividade entre os carregamentos.

Design resistente a ácidos para contato com silagem fermentada

A silagem bem fermentada tem um pH de 3,5 a 4,5 — mais ácida que o suco de laranja e comparável ao vinagre. Os ácidos orgânicos responsáveis ​​por essa acidez (ácido lático a 60 a 80 g/kg de matéria seca, ácido acético a 10 a 30 g/kg e quantidades menores de ácidos butírico e propiônico) corroem o aço carbono padrão, degradam as vedações de borracha NBR e atacam os fixadores zincados padrão. Todos os componentes da caixa de engrenagens que entram em contato direto com a silagem ou o caldo de silagem (interior da carcaça do soprador, carcaça de acionamento do tambor descaroçador) devem resistir a esse ambiente químico por 5 a 15 anos de exposição sazonal ou diária.

A especificação do revestimento da carcaça para caixas de engrenagens em contato com silagem deve ser um revestimento em pó de epóxi ou poliéster de dois componentes com espessura superior a 100 micrômetros — mais espesso e com maior resistência química do que o revestimento de 60 a 80 micrômetros usado em caixas de engrenagens agrícolas de uso geral. Os fixadores externos (parafusos, bujões de drenagem, tampas de inspeção) devem ser de aço inoxidável (grau A2 ou A4) em vez de aço macio zincado. As vedações do eixo devem ser de FKM (fluoroelastômero) em vez de NBR — o FKM resiste a ácidos orgânicos nas concentrações presentes no suco de silagem, enquanto o NBR amolece e incha dentro de 6 a 12 meses de exposição contínua ao ácido. eixo da tomada de força Os componentes da transmissão que servem aos equipamentos de processamento de silagem também devem utilizar aço inoxidável ou zinco-níquel para o garfo e o munhão transversal, pois a exposição diária ao ácido acelera a corrosão do revestimento de zinco padrão nas superfícies da transmissão, que são difíceis de inspecionar e manter.

Manutenção em três ciclos de trabalho de equipamentos

Os três principais tipos de caixas de engrenagens para processamento de silagem têm ritmos de manutenção operacional e requisitos de serviço fundamentalmente diferentes. A caixa de engrenagens do soprador opera intensivamente por 2 a 6 semanas durante a safra de silagem (200 a 500 horas), ficando inativa por 10 a 11 meses em seguida — exigindo troca de óleo antes da safra e limpeza e proteção contra corrosão após a safra. A caixa de engrenagens do desbastador opera diariamente durante a safra de alimentação, que dura de 6 a 9 meses (200 a 600 horas), com troca de óleo no meio da safra e preparação para armazenamento após a safra. A caixa de engrenagens do misturador de ração total (TMR) opera diariamente durante todo o ano (400 a mais de 1.000 horas anualmente), exigindo trocas de óleo a cada 500 horas ou anualmente, o que ocorrer primeiro — e monitoramento contínuo do ruído dos rolamentos, que indica o início da fadiga dos rolamentos planetários.

Recomenda-se o uso de óleo de engrenagem EP sintético à base de PAO (ISO VG 220 para soprador e desbastador, ISO VG 320 para misturador de ração total) em todas as três aplicações. O soprador se beneficia da estabilidade térmica do óleo sintético durante a operação em alta velocidade no verão. O desbastador se beneficia da fluidez do óleo sintético em baixas temperaturas durante as partidas matinais de inverno, entre -10 e -20 graus Celsius. O misturador de ração total se beneficia da resistência superior da película do óleo sintético sob as pressões de contato extremas geradas pelo engrenamento planetário de baixa velocidade e alto torque. Em todos os três casos, as melhores características de separação de água do óleo sintético ajudam a controlar a contaminação por umidade, inevitável no ambiente de processamento de silagem.

Perguntas frequentes

Editor: Cxm