Редуктор комбайна для уборки арахиса: привод для подъема и встряхивания лозы.

Двухэтапная уборка арахиса: экскаватор-инвертор и комбайн.

В отличие от большинства зерновых и корнеплодов, которые убираются за один проход, уборка арахиса — это двухэтапный процесс, в котором используются две отдельные машины с приводом от ВОМ в разные дни. На первом этапе по полю проходит экскаватор-переворачиватель: горизонтальный отвал срезает почву под рядом растений на глубину 100–150 мм, поднимая все растение (плети, корни и стручки) из почвы. Вибрационный механизм приводит в движение поднятые растения, чтобы отделить рыхлую почву от корневой массы, а переворачивающий конвейер переворачивает каждое растение вверх дном так, чтобы стручки были обращены к солнцу для сушки в поле. Перевернутые растения укладываются в валки и остаются в поле на 2–5 дней, пока содержание влаги в стручках не снизится с 35–50 процентов (при выкапывании) до 18–22 процентов (пригодно для уборки комбайном). На втором этапе... редуктор ВОМКомбайн для уборки арахиса, приводимый в движение двигателем, обрабатывают сухой валок, подбирают растения, отделяют стручки от лоз с помощью подхватывающего цилиндра с подпружиненными пальцами, отделяют стручки от остатков лозы с помощью очистных вентиляторов и осциллирующих сит и выгружают чистые стручки в прицепной вагон.

Для каждого этапа требуется своя конструкция редуктора. Редуктор экскаватора-инвертора приводит в движение механизм встряхивания и переворачивающий конвейер на относительно низких скоростях с умеренным крутящим моментом — это компактный, прочный агрегат, ориентированный на виброустойчивость и герметизацию песком. Редуктор комбайна приводит в движение цилиндр отбора, очистной вентилятор, осциллирующие сита и элеватор для капсул на нескольких скоростях — это более крупный многовыходной агрегат, больше похожий на редуктор небольшой молотильной машины. Обе машины приводятся в движение валом отбора мощности от стандартных сельскохозяйственных тракторов (40–80 л.с.) и обе работают в одинаковых песчаных, пыльных и жарких условиях, характерных для регионов выращивания арахиса по всему миру.

Механизм встряхивания: баланс между сохранением капсулы и её герметичностью.

В механизме вибрационного перемешивания в арахисовом культиваторе используется эксцентриковый кривошипный привод (аналогичный приводу в осциллирующем глубокорыхлителе), который создает быструю продольную или вертикальную вибрацию со скоростью от 200 до 400 об/мин (от 3,3 до 6,7 Гц) с амплитудой хода от 20 до 60 мм. Эта вибрация встряхивает рыхлую песчаную почву с корневой и стручковой массы, пока растение висит на конвейере — частицы почвы падают через отверстия конвейера обратно на поле, уменьшая количество почвы, переносимой в процессе перемешивания. редуктор комбайна для уборки арахиса Вращение этого эксцентрикового кривошипа преобразует входной сигнал ВОМ (540 об/мин) в необходимую скорость вибрации за счет передаточного отношения от 1:1,3 до 1:2,7, в то время как механизм эксцентрикового кривошипа преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное, которое создает вибрацию.

Интенсивность встряхивания — наиболее важная регулировка всей экскаваторно-переворачивающей машины, она напрямую определяет компромисс между эффективностью удаления почвы и потерями стручков. Каждый стручок арахиса прикреплен к лозе штифтом (узким стеблевидным соединением), который выдерживает только 5–15 Н растягивающего усилия, прежде чем сломаться. Агрессивное встряхивание (высокая частота, большая амплитуда) удаляет больше почвы, но ломает штифты и оставляет стручки в земле — потери, которые незаметны во время выкапывания и обнаруживаются только тогда, когда урожайность на поле не соответствует ожиданиям при уборке. Консервативное встряхивание (низкая частота, малая амплитуда) сохраняет стручки, но переносит избыток почвы в процессе переворачивания, увеличивая вес валка и увеличивая время сушки на 1–2 дня.

Он редуктор ВОМ Таким образом, эксцентриковый кривошипно-шатунный механизм должен быть регулируемым — либо с помощью сменных эксцентриковых пластин (обеспечивающих дискретные настройки амплитуды хода 20, 30, 40 и 60 мм), либо с помощью непрерывно регулируемого эксцентрикового механизма, позволяющего оператору регулировать интенсивность вибрации во время работы машины. Подшипники редуктора в положении эксцентрикового выходного вала испытывают чисто переменную нагрузку (дважды меняющую направление за один оборот), а не преимущественно однонаправленную нагрузку, характерную для большинства сельскохозяйственных редукторов, что требует выбора подшипников и настроек предварительной нагрузки, оптимизированных для колебательного, а не непрерывного вращательного режима работы.

Объединение цилиндра захвата и привода очистки

Цилиндр комбайна для уборки арахиса работает со скоростью от 300 до 500 об/мин — значительно медленнее, чем молотильные цилиндры, используемые для зерновых культур (от 800 до 1500 об/мин), поскольку скорлупа арахиса хрупкая и легко трескается при ударе. Подпружиненные захватные пальцы на цилиндре захватывают сухую массу стеблей и отделяют стручки от опор путем расчесывания, а не трения/удара, используемого при молотьбе зерна. Такое бережное удаление стручков требует, чтобы скорость цилиндра оставалась в узком диапазоне: на 5 процентов выше оптимальной скорости начинают растрескиваться скорлупки (образуются фрагменты, загрязняющие очищенный образец стручков и снижающие качество на рынке), а на 5 процентов ниже оптимальной скорости стручки остаются прикрепленными к стеблям и снижают эффективность уборки на 3–8 процентов. редуктор комбайна для уборки арахиса Необходимо поддерживать скорость вращения цилиндра для извлечения корнеплодов в пределах ±2 процентов от номинальной при изменяющейся скорости подачи материала — требование к стабильности нагрузки, сопоставимое с требованием к равномерности скорости вращения шпинделя при сборе хлопка. Для более подробного сравнения требований к приводам для извлечения корнеплодов см. наше инженерное руководство. коробка передач картофелеуборочного комбайна приложения.

Система очистки, расположенная после цилиндра для сбора урожая, использует центробежный вентилятор со скоростью вращения от 1500 до 2500 об/мин для удаления остатков стручков и пустой скорлупы из потока очищенных стручков, а также осциллирующие сита со скоростью вращения от 100 до 300 об/мин, которые отделяют стручки от остальной растительной массы по размеру. Для работы вентилятора требуется увеличение скорости вращения в 1:2,8–1:4,6 по сравнению с ВОМ 540 об/мин, в то время как для работы сит требуется снижение скорости — создавая широкий диапазон передаточных чисел, который должен компенсировать редуктор комбайна с помощью многовыходной зубчатой ​​передачи. Общая потребляемая мощность ВОМ для арахисового комбайна составляет от 40 до 80 л.с. в зависимости от количества рядов уборки и плотности посадки.

Реверсивный привод конвейера и согласование скорости движения по земле

Переворачивающий конвейер забирает каждое поднятое растение из механизма встряхивания и переворачивает его на 180 градусов, располагая стручки лицевой стороной вверх в валке, чтобы они получали максимальное солнечное излучение для сушки в поле. Скорость конвейера должна точно соответствовать скорости движения трактора: слишком высокая скорость приведет к скоплению растений на конвейере (образуя толстые участки валка, которые высыхают неравномерно), слишком низкая — к вытягиванию растений при перемещении с механизма встряхивания на конвейер (создавая натяжение на штырьках, которые отламывают стручки от лозы). Оптимальное соотношение скорости конвейера и скорости движения по земле составляет от 1,0 до 1,1:1 — конвейер движется с той же скоростью или немного быстрее, чем движение вперед, обеспечивая бережное обращение на протяжении всего процесса переворачивания.

В редукторах с фиксированным передаточным отношением выходной поток конвейера обычно приводится в движение от ВОМ через цепную или ременную передачу, которую можно регулировать (путем изменения размеров звездочек или шкивов) в соответствии с требуемым диапазоном скорости движения вперед. В более совершенных экскаваторах-инверторах конвейер приводится в движение через механизм, пропорциональный колесу, который автоматически регулирует скорость конвейера в соответствии с движением вперед независимо от скорости трактора — это устраняет необходимость для оператора поддерживать постоянную скорость движения вперед на протяжении всего поля. редуктор комбайна для уборки арахиса На этих машинах, работающих в пропорциональном направлении скорости движения, обеспечивается механический отбор мощности для входного вала колеса, который подается на элемент трансмиссии с переменным передаточным отношением, поддерживая правильное соотношение конвейера и грунта в типичном диапазоне рабочих скоростей от 3 до 6 км/ч при копании арахиса.

Терморегулирование в условиях жаркого климата

Сбор урожая арахиса происходит в конце лета – начале осени в тропических и субтропических регионах — на юге США (Джорджия, Техас, Алабама), в Индии (Гуджарат, Андхра-Прадеш), Китае (Шаньдун, Хэнань) и Западной Африке (Нигерия, Сенегал), где дневная температура окружающей среды во время сбора урожая колеблется от 28 до 42 градусов Цельсия. При таких температурах окружающей среды температура трансмиссионного масла достигает 75–95 градусов Цельсия при длительной работе, приближаясь к верхнему пределу рабочих температур для стандартного минерального трансмиссионного масла и снижая вязкость масла до уровней, которые могут не обеспечивать достаточную толщину пленки в зоне контакта зубьев шестерни. Синтетическое трансмиссионное масло на основе полиальфаолефинов (PAO) с противозадирными свойствами ISO VG 220 лучше сохраняет свой индекс вязкости, чем минеральное масло, в этом температурном диапазоне, обеспечивая надежную защиту шестерен и подшипников от прохладного утреннего запуска (температура окружающей среды 20–25 градусов Цельсия) до пика дневной жары (38–42 градуса). Корпус редуктора должен быть спроектирован с внешними ребрами или пластинами, увеличивающими площадь поверхности, доступную для конвективного отвода тепла — увеличение площади ребер на 30–40 процентов по сравнению с гладким корпусом может снизить равновесную температуру масла на 8–12 градусов Цельсия в условиях безветренной погоды, поддерживая температуру масла ниже порога термической деградации в течение самой жаркой части уборочной сессии.

Корпуса с песчаной герметизацией: конструкция для работы в абразивных грунтах

Почвы, используемые для выращивания арахиса, обычно песчаные — содержание песка составляет от 60 до 85 процентов по весу — что создает в воздухе пылевую среду во время уборки урожая, которая гораздо более абразивна, чем глинистая или суглинистая пыль, образующаяся при уборке зерновых или корнеплодов. Частицы песка (преимущественно кремнезем, SiO₂, твердость 7 по шкале Мооса) имеют диаметр от 50 до 500 микрометров и достаточно тверды, чтобы прорезать закаленные поверхности стальных валов и стандартные кромки уплотнений валов из нитрида каучука в течение 200–400 часов воздействия. сельскохозяйственная коробка передач Уплотнение, предназначенное для общего пылеудаления, выходит из строя в течение одного сезона сбора урожая арахиса на песчаной почве — абразивные частицы протирают канавку на кромке уплотнения, через которую в трансмиссионное масло попадает все больше песка, где эти частицы действуют как притирочная масса, разрушая поверхности шестерен и подшипников изнутри.

Для обеспечения герметичности редукторов комбайнов для уборки арахиса требуется многоступенчатая система защиты от песка: первичный барьер (лабиринтное предварительное уплотнение или V-образный отбойник, отбрасывающий песок от вала до того, как он достигнет поверхности уплотнения), вторичный барьер (двухкромочное уплотнение с промежуточной камерой, заполненной смазкой под давлением) и третичный фильтрующий барьер (магнитная сливная пробка и внешний масляный фильтр, улавливающие любые частицы, прошедшие через первые два барьера, прежде чем они начнут циркулировать через зацепление шестерен). Поверхность вала под первичным уплотнением должна быть отшлифована до Ra 0,2–0,4 микрометра (мельче, чем стандарт Ra 0,4–0,8 для редукторов общего назначения в сельском хозяйстве) — более гладкая поверхность вала уменьшает количество микроканалов, через которые мелкие частицы песка могут проникать мимо кромки уплотнения.

Техническое обслуживание в период уборки урожая в песчаных условиях

Интервалы замены масла в редукторах комбайнов для уборки арахиса должны составлять от 100 до 150 часов работы — это один из самых коротких интервалов среди всех сельскохозяйственных применений, обусловленный скоростью загрязнения песком. Даже при надлежащем обслуживании многослойных уплотнений следовые количества мелкого песка проникают через уплотнения и накапливаются в масляном поддоне. Магнитная сливная пробка улавливает частицы износа железа (указывающие на износ шестерен или подшипников), но не улавливает немагнитный кремнеземный песок, являющийся основным загрязнителем — только замена масла и промывка удаляют накопившийся песок из системы. Сливайте теплое масло в конце каждого рабочего дня, когда требуется замена масла — теплое масло удерживает больше частиц песка в потоке, чем холодное, что позволяет песку оседать на внутренних поверхностях.

Вал отбора мощности Техническое обслуживание в условиях уборки арахиса особенно сложно. Подшипники карданных шарниров трансмиссии подвергаются воздействию того же абразивного песка, что и уплотнения коробки передач, и последствия попадания песка в игольчатые подшипники быстры и серьезны: частицы песка внедряются в сепаратор подшипника, повреждают поверхности игл и вызывают неровную работу в течение 100-200 часов, если смазка не обновляется каждые 6-8 часов. Шлицевое соединение (где наружная труба скользит по внутренней трубе для компенсации изменений длины трансмиссии) также необходимо смазывать с той же периодичностью — песок между шлицевыми поверхностями вызывает заедание и неравномерную передачу крутящего момента, что увеличивает вибрацию во всей системе привода.

Обвитие арахисовой лозой — второстепенная, но постоянная проблема технического обслуживания. Арахисовые лозы тонкие (диаметром от 3 до 8 мм), гибкие и прочно обвиваются вокруг любого открытого вращающегося вала. В отличие от кукурузных стеблей (которые достаточно жесткие, чтобы отклоняться коническими защитными кожухами), арахисовые лозы слишком гибкие для простых дефлекторов — они прилегают к поверхности вала и накапливаются в виде множества плотных витков, которые генерируют тепло от трения и истирают как вал, так и любое прилегающее уплотнение. Ежедневная очистка от скопления лозы всех открытых валов, дефлекторов и поверхностей уплотнений необходима для предотвращения прогрессирующего повреждения уплотнений, которое приводит к попаданию песка и загрязнению редуктора.

Часто задаваемые вопросы

Редактор: Cxm