Что такое редуктор для центрально-поворотной ирригационной системы?
А редуктор системы центрального поворотного орошения Это герметичный червячный редуктор, установленный на каждой опоре башни системы кругового или линейного орошения. Каждая башня имеет два ведущих колеса, и каждое колесо приводится в движение небольшим электродвигателем (от 0,37 до 1,5 кВт) через редуктор привода орошаемого колеса Это обеспечивает экстремальное снижение скорости — обычно от 40:1 до 60:1 — преобразуя скорость вращения двигателя (от 1450 до 1750 об/мин) в очень медленное вращение колеса (от 0,5 до 2 об/мин), необходимое для перемещения башни по круговой или линейной траектории со скоростью всего от 1 до 5 метров в минуту.
Система с одной центральной поворотной башней может иметь длину от 400 до 800 метров от центральной точки до последней башни, обеспечивая орошение от 50 до 200 гектаров за один полный круг. Система состоит из 5–12 пролетов башен, для каждого из которых требуется два пролета. редуктор системы центрального поворотного орошения Единицы — это, по сути, одна поворотная установка, содержащая от 10 до 24 редукторов, каждый из которых должен надежно функционировать в течение 10–25 лет при непрерывном воздействии солнца, дождя, мороза, грязи и пыли на открытом воздухе. Это экстремальное требование к устойчивости к воздействию окружающей среды в сочетании с требованиями к самоблокировке, низким требованиям к техническому обслуживанию и высокой надежности делает эту систему... редуктор орошения одно из наиболее специализированных применений редукторов в сельском хозяйстве.
Как работает система привода башни
Внешняя башня центральной оси должна пройти наибольшее расстояние по дуге за каждый оборот — и именно она определяет скорость вращения системы. Каждая внутренняя башня должна пройти пропорционально меньшее расстояние, двигаясь с перерывами, синхронизированными системой выравнивания, которая поддерживает все пролеты в прямолинейном положении. Последняя башня движется почти непрерывно, в то время как внутренние башни движутся и останавливаются в чередующихся циклах. редуктор поворотного привода Каждое колесо получает команды запуска/остановки от системы управления выравниванием — электродвигатель включается для продвижения башни, а выключается при восстановлении выравнивания.
Система выравнивания использует микропереключатели или резольверные датчики, установленные на каждой опоре, для определения углового положения относительно соседнего пролета. Когда внешняя опора (которая перемещается непрерывно или почти непрерывно) опережает внутреннюю опору более чем на величину, превышающую допуск выравнивания (обычно от 1 до 3 градусов дуги), двигатель внутренней опоры включается для перемещения этого пролета до тех пор, пока выравнивание не восстановится. В системе из 10 опор этот каскадный процесс выравнивания означает, что самые внутренние опоры могут включаться и выключаться сотни раз за один оборот — каждый цикл создает момент пуска-остановки на системе. редуктор системы центрального поворотного орошения на этой позиции башни.
Такой режим работы с периодическими остановками и запусками создает наиболее требовательную схему погрузки для данного типа оборудования. редуктор орошенияКаждый запуск требует от двигателя разгона массы башни (от 1000 до 3000 кг на каждый пролет башни плюс нагрузка воды в трубе) из состояния покоя — пусковой крутящий момент увеличивается в 2–4 раза по сравнению с рабочим крутящим моментом и повторяется сотни раз за цикл орошения. За 10–25 лет службы один двигатель может выдержать нагрузку. редуктор системы центрального поворотного орошения накапливает миллионы циклов запуска-остановки — усталостную нагрузку, которую червячная передача должна выдерживать без разрушения поверхности зубьев или чрезмерного износа.
Редуктор для центрально-поворотной ирригационной системы — червячный привод колеса башни с герметичным корпусом.
Почему червячная передача: самоблокировка и экстремальное передаточное отношение в одном каскаде
Червячная передача — это стандартная конструкция для редуктор системы центрального поворотного орошения Применение червячной передачи обусловлено двумя основными причинами. Во-первых, одна ступень червячной передачи обеспечивает передаточные отношения от 40:1 до 60:1 — экстремальное передаточное отношение, необходимое для преобразования скорости вращения двигателя более 1450 об/мин в скорость вращения колеса менее 2 об/мин. Достижение такого передаточного отношения с помощью конических или косозубых передач потребовало бы трех или четырех ступеней (что увеличило бы стоимость, сложность и количество потенциальных точек отказа). Во-вторых, червячная передача обеспечивает встроенную самоблокировку: при передаточных отношениях выше примерно 30:1 со стандартными коэффициентами трения выходной вал (колесо) не может создавать обратный привод на входной вал (двигатель) — это означает, что башня удерживает свое положение при отключении двигателя без необходимости использования отдельного тормозного механизма.
Без самоблокировки, редуктор системы центрального поворотного орошения Для предотвращения смещения башни от оси при выключенном двигателе под действием ветра, силы тяжести (на наклонной местности) или давления воды потребовался бы внешний тормоз на каждой башне. Отказ тормоза даже на одной башне привел бы к смещению пролета — потенциально к обрушению всей поворотной конструкции. Присущая червячной передаче самоблокировка полностью исключает этот риск отказа в одной точке, обеспечивая пассивное, не требующее технического обслуживания удержание положения на каждой башне независимо от внешних воздействий.
Компромиссом при использовании самоблокирующихся червячных передач является снижение механической эффективности. самоблокирующийся редуктор орошения При передаточном отношении 50:1 двигатель обычно работает с КПД от 35 до 50 процентов — это означает, что от 50 до 65 процентов входной мощности двигателя преобразуется в тепло, а не в выходной крутящий момент. Хотя это было бы неприемлемо в мощных системах, для приводов ирригационных систем это допустимо, поскольку абсолютный уровень мощности низок (от 0,37 до 1,5 кВт), а прерывистый рабочий цикл позволяет охлаждаться между периодами работы. Тепло, выделяемое во время каждого перемещения башни (обычно от 30 до 120 секунд работы двигателя с последующей паузой), рассеивается через корпус до начала следующего цикла.
Центробежный поворот против линейного перемещения: требования к редуктору
Материалы для червячных и колесных механизмов, рассчитанные на десятилетний срок службы.
Червячный вал в редуктор системы центрального поворотного орошения Изготавливается из закаленной легированной стали (обычно 20CrMnTi или эквивалентной) с твердостью поверхности от 58 до 62 HRC. Червячное колесо (большая шестерня, приводимая в движение червяком) отливается из фосфористой бронзы (CuSn10P или CuSn12), полученной центробежным литьем — материала, выбранного специально из-за его совместимости с закаленным стальным червяком. Бронзовое колесо обеспечивает меньшее трение о закаленный червяк, чем стальная пара, лучшую податливость в период приработки (мягкая бронза микроскопически деформируется, принимая форму резьбы червяка) и превосходную устойчивость к заеданию в условиях граничной смазки.
Он подшипник редуктора поворотного привода Конструкция должна выдерживать суммарные радиальные и осевые нагрузки от сил, возникающих в зацеплении червяка, а также внешние нагрузки от колеса (вес башни, реакция грунта, ветровые нагрузки). Вал червяка поддерживается коническими роликовыми подшипниками (выдерживающими как радиальную нагрузку, так и осевую нагрузку от угла наклона спирали червяка), в то время как вал колеса использует шариковые или конические роликовые подшипники с глубоким пазом, рассчитанные на работу при низких скоростях и высоком крутящем моменте. Для обеспечения работы в экстремальном диапазоне температур при круглогодичном воздействии внешних условий используются герметичные подшипниковые узлы с заполнением синтетической смазкой (рассчитанные на диапазон температур от -30 до +120 градусов Цельсия).
Редуктор привода орошаемого колеса — червячный и бронзовый диск для сверхнизкого передаточного отношения и самоблокировки.
Защита от непогоды: круглогодичное воздействие внешней среды.
В отличие от большинства сельскохозяйственные редукторы которые хранятся под навесом в межсезонье, редуктор системы центрального поворотного орошения Остается постоянно установленным на опорах башни — подверженным воздействию солнца, дождя, снега, мороза, переносимой ветром почвы и стоячей воды (колесо и нижний корпус редуктора часто оказываются затопленными во время орошения в низинах или на тяжелых почвах). Такое постоянное воздействие внешней среды требует герметизации по стандарту IP65 или IP67 в каждом стыке корпуса, на выходе вала и в месте расположения вентиляционного отверстия.
Двухкромочные уплотнения вала на всех выходах. Разъемные уплотнительные кольца корпуса с химически стойким эластомером. Герметичный вентиляционный клапан (без осушителя — должен выдерживать погружение). Эпоксидное порошковое покрытие толщиной более 100 микрометров. Наружные крепежные элементы из нержавеющей стали. Сливная пробка расположена таким образом, чтобы облегчить сезонную продувку водой.
Диапазон рабочих температур: от -30 до +50 градусов Цельсия. Синтетическое масло сохраняет текучесть при температуре -30 градусов (минеральное масло затвердевает). Корпус имеет УФ-стойкое покрытие (стандартная краска разрушается через 2-3 года прямого воздействия солнечных лучей). Устойчивость к температурным циклам: ежедневные колебания температуры от 30 до 40 градусов без затвердевания уплотнений или растрескивания корпуса.
Технические характеристики вкратце
Масло и смазка для редуктора с центральным шарниром
Правильный масло для редуктора с центральным шарниром Это синтетическое масло PAO EP ISO VG 320 — более густая марка, обеспечивающая толстую масляную пленку, необходимую для контакта червячного колеса со скользящим колесом при низких скоростях и высоком контактном давлении, характерных для орошения. Использование синтетического базового масла является обязательным (а не факультативным, как в некоторых других случаях). сельскохозяйственная коробка передач (применение), поскольку редуктор работает в экстремальном диапазоне температур: он должен запускаться и функционировать при температуре минус 30 градусов Цельсия в регионах с зимним хранением и выдерживать длительные температуры окружающей среды выше 40 градусов Цельсия во время летнего орошения в засушливом климате. Минеральный VG 320 становится полутвердым при температуре ниже минус 5 градусов Цельсия, что делает его непригодным для любой установки в климате с отрицательными температурами.
Интервалы замены масла для редуктор системы центрального поворотного орошения Обычно срок службы редукторов составляет от 2000 до 4000 часов или каждые 2–5 лет — значительно дольше, чем у большинства сельскохозяйственных редукторов, поскольку прерывистый режим работы и низкий уровень мощности приводят к минимальному износу масла за час работы. Однако основная проблема заключается в загрязнении водой, а не в термической деградации. Если в уплотнения корпуса попадает дождевая или поливная вода, масло эмульгируется и теряет свою несущую способность, что приводит к быстрому износу бронзовых колес и образованию царапин на шнеках. Состояние масла следует проверять ежегодно (мутный вид указывает на загрязнение водой, требующее немедленной замены), а целостность уплотнений корпуса следует проверять в начале каждого поливного сезона.
Особенности рельефа и нагрузки на редуктор на склонах.
Центро-поворотные мосты часто работают на холмистой местности, где одни башни движутся вверх, а другие вниз за один оборот. На наклонной местности (уклон от 2 до 8 процентов) редукторы башен, движущихся вниз, должны противостоять силе тяжести, которая пытается сдвинуть башню вперед относительно оси вращения, полагаясь на самоблокировку червячной передачи для удержания положения во время каждой паузы в цикле запуска-остановки. Редукторы башен, движущихся вверх, должны преодолевать как трение массы башни, так и гравитационную составляющую, что увеличивает требуемый крутящий момент двигателя на 20-40 процентов по сравнению с работой на ровной местности. Редукторы для холмистых установок следует выбирать с минимальным запасом мощности в 20 процентов по сравнению с требованиями для ровной местности, чтобы компенсировать увеличение крутящего момента, связанное с уклоном, без превышения тепловой мощности двигателя.
Мягкая, илистая почва создает еще одну проблему при нагружении. ведущие колеса При погружении в насыщенный влагой грунт (что часто встречается в орошаемой зоне непосредственно под поворотными опорами) сопротивление качению резко возрастает, и колесу, возможно, придется выбираться из колеи при каждом запуске, создавая пусковые моменты, приближающиеся к пределу возможностей двигателя при остановке. Широкопрофильные шины (снижающие давление на грунт), бетонные колеи (исключающие образование колеи), а также двигатели и редукторы соответствующих размеров способствуют надежному перемещению башни в условиях мягкого грунта. редуктор главной передачи системы орошения Значения крутящего момента должны соответствовать наихудшему пусковому моменту в условиях грязи, а не моменту установившегося рабочего момента на твердой поверхности.
График технического обслуживания
Проверьте уровень и состояние масла в каждом редукторе (мутное масло означает попадание воды — немедленно замените). Осмотрите корпус на наличие трещин или коррозии. Проверьте целостность сальника вала. Проверьте крепежные болты. Проверните каждое колесо вручную, чтобы убедиться в плавности работы редуктора — шероховатость указывает на износ бронзы или повреждение подшипников.
Полная замена масла на синтетическое VG 320 во всех редукторах системы. Осмотрите магнитную сливную пробку на наличие частиц бронзы (указывающих на износ червячного колеса). Проверьте люфт выходного вала на предмет чрезмерного радиального или осевого перемещения. Проверьте соосность двигателя и состояние муфты.
Профессиональная проверка степени износа червячного колеса. Измерение толщины бронзового колеса (замена при износе сверх минимальных параметров). Замена подшипника при вибрации или люфте, превышающих допустимые пределы. Рекомендуется плановая замена всех редукторов комплектом для обеспечения равномерной работы всей системы.
Замена редуктора с центральным шарниром (для вторичного рынка)
Замена редуктора с центральным шарниром Обычно это происходит из-за износа бронзового червячного колеса (колесо является изнашиваемым элементом, предназначенным для преимущественного износа при контакте с закаленным стальным червяком, благодаря чему более дорогой червяк выдерживает многократную замену колеса). После 10–25 лет и миллионов циклов запуска-остановки зубья бронзового колеса истончаются до такой степени, что смещается схема контакта зубьев, что увеличивает шум, люфт и риск поломки зубьев при пусковом крутящем моменте. К параметрам перекрестной проверки относятся передаточное число червяка, размер выходного вала и шпоночный паз, схема расположения крепежных болтов корпуса, конфигурация фланца двигателя и высота вала колеса (расстояние от оси двигателя до оси колеса).
Наша инженерная команда поддерживает базу данных перекрестных ссылок для основных марок оросительных систем (Valley, Reinke, Zimmatic, TL и аналогичные спецификации OEM). Доступны как полные редукторы в сборе, так и отдельные комплекты для замены бронзовых колес. Для крупных ирригационных хозяйств с 5–20 и более оросительными системами, профилактические программы замены редукторов по всей системе — замена всех редукторов на всех оросительных системах по плановому циклу — предотвращают непредсказуемые отказы в середине сезона, которые создают риск водного стресса для растений на наиболее важных этапах роста.
Часто задаваемые вопросы
Поливайте с уверенностью, десятилетие за десятилетием.
Самоблокирующиеся, герметичные редукторы для поворотных оросительных систем со сроком службы от 10 до 25 лет — от ферм с одной поворотной системой до коммерческих ирригационных комплексов с несколькими системами.
Редактор: Cxm
