Редуктор комбайна для уборки сахарной свеклы: привод для извлечения корнеплодов

Последовательность уборки свеклы: четыре функции, один редуктор ВОМ.

Полный цикл уборки сахарной свеклы включает четыре последовательные операции за одно движение машины вперед. Во-первых, жатка удаляет листовую верхушку каждой стоящей свеклы на точно заданной высоте от 5 до 10 мм над корневым плечом — слишком высокая высота оставляет сахаросодержащую ткань верхушки в поле (снижая выход сахара на 0,5–1,5% на миллиметр избыточной верхушки), а слишком низкая — повреждает корневую систему и подвергает внутренние ткани бактериальной инфекции, вызывающей гниение в течение 4–12 недель хранения перед заводской переработкой. Во-вторых, подъемный механизм извлекает очищенный корень из почвы с помощью вращающихся в противоположных направлениях подъемных колес, вибрационных лемехов или их комбинации. В-третьих, система очистки (турбинные колеса, роликовые сита или звездообразные сепараторы) удаляет прилипшую почву с поверхности свеклы. В-четвертых, элеватор транспортирует очищенную свеклу в бункер комбайна или непосредственно в прицепное транспортное средство. Каждая функция требует различной скорости и крутящего момента от машины. редуктор ВОМЭто делает комбайн для уборки сахарной свеклы одним из самых сложных многовыходных редукторов в сельскохозяйственной технике.

Механизм измельчителя использует вращающиеся молотильные ножи (резиновые или полиуретановые пальцы, которые срезают верхушку свеклы ударным воздействием), работающие со скоростью от 800 до 1500 об/мин, или вращающиеся дисковые ножи (стальные режущие диски, которые чисто срезают верхушку свеклы), работающие со скоростью от 400 до 600 об/мин. При скорости вращения ВОМ 540 об/мин молотильные измельчители требуют увеличения скорости в 1:1,5–1:2,8 раза, в то время как дисковые измельчители работают примерно в соотношении 1:1. Подъемные колеса вращаются со скоростью от 200 до 400 об/мин — это снижение скорости по сравнению со скоростью вращения ВОМ — и требуют наибольшего устойчивого крутящего момента среди всех функций комбайна, поскольку каждая пара колес должна одновременно захватывать и извлекать несколько корнеплодов из почвы, которая сопротивляется извлечению силами трения и адгезии, пропорциональными влажности почвы и содержанию глины. Очистительная турбина работает со скоростью от 150 до 300 об/мин при умеренном крутящем моменте, а элеватор — от 50 до 150 об/мин при самом низком крутящем моменте из четырех функций.

Многовыходная редукторная конструкция для свекловичных комбайнов

Он редуктор комбайна для уборки сахарной свеклы Необходимо обеспечить одновременную подачу четырех различных скоростей от одного входа ВОМ — это сложная задача проектирования, превосходящая возможности одновыходных или двухвыходных конфигураций, используемых в большинстве других сельскохозяйственных редукторов. Наиболее распространенная архитектура использует центральный конический входной каскад (преобразующий горизонтальное вращение ВОМ во внутренний вертикальный привод), который подает сигнал на зубчатую передачу с несколькими точками отбора мощности, каждая из которых настроена на обеспечение требуемой скорости вращения для своей функции. Выходная скорость верхнего механизма обычно самая высокая (требует увеличения скорости), выходная скорость нижнего механизма — средняя (требует небольшого понижения), выходная скорость нижнего механизма — ниже, а выходная скорость нижнего механизма — самая низкая (требует наибольшего понижения).

Каждый выходной вал должен нагружаться независимо, не влияя на скорость или крутящий момент других выходных валов. Эта независимость требует, чтобы зубчатая передача была спроектирована с достаточной жесткостью, чтобы деформация, вызванная сильной нагрузкой на один выходной вал (например, скачком крутящего момента на толкателе при контакте с уплотненной почвой), не смещала зацепление соседних пар шестерен. На практике это означает использование шестерен с большей шириной зубьев, более жестких валов и близко расположенных опор подшипников — все это увеличивает редуктор ВОМ Размеры и вес корпуса по сравнению с одновыходным устройством с эквивалентной суммарной мощностью.

Распределение мощности между четырьмя функциями варьируется в зависимости от состояния почвы и скорости движения, но в целом следует определенной схеме: подъемный механизм — 40–50 процентов (основная нагрузка), очистка — 20–30 процентов, измельчитель — 15–20 процентов, элеватор — 5–10 процентов. Двухрядный свекловичной комбайн с приводом от ВОМ, работающий на среднеглинистой почве при типичной скорости движения (4–6 км/ч), требует от 50 до 80 л.с. суммарной мощности ВОМ, в то время как трехрядный агрегат на тяжелой почве может потребовать от 80 до 120 л.с. Редуктор должен быть рассчитан на сумму всех одновременных пиковых нагрузок, а не только на среднюю непрерывную нагрузку, поскольку подъемные колеса сталкиваются с уплотненными участками почвы, камнями и переплетенными корневыми массами, которые создают мгновенные скачки крутящего момента, в 2–3 раза превышающие средний рабочий крутящий момент.

Свекла против картофеля: геометрия корней и различия в нагрузке на коробку передач.

У комбайнов для уборки сахарной свеклы и картофеля общая фундаментальная задача — извлечение корнеплода из почвы и его очистка для хранения, и многие принципы проектирования редукторов являются общими для обоих типов техники. Однако существенные различия в геометрии корней, взаимодействии с почвой и сроках уборки урожая создают различные инженерные требования, из-за которых редуктор комбайна для уборки сахарной свеклы значительно отличается от редуктора обычного комбайна. коробка передач картофелеуборочного комбайна по нескольким важным параметрам.

Сахарная свекла имеет коническую форму — обычно от 200 до 400 мм в длину и от 80 до 150 мм в диаметре у основания, сужаясь к узкому кончику корня. Эта коническая форма означает, что усилие извлечения постепенно увеличивается по мере вытягивания корня из почвы: самая широкая часть корня испытывает наибольшее сопротивление почвы при прохождении через зону извлечения, создавая возрастающий крутящий момент на подъемных колесах. Картофель, напротив, имеет приблизительно сферическую или овальную форму (диаметр от 50 до 100 мм), располагается неглубоко в почве (глубина от 100 до 200 мм против 150–350 мм у свеклы) и демонстрирует более равномерный профиль усилия извлечения, поскольку его наибольший диаметр достигается в начале хода извлечения. В результате механизм подъема свеклы испытывает на 40–60 процентов больший пиковый крутящий момент на корень, чем картофелеуборочный подъемник, работающий в сопоставимой почве, что требует более прочных шестерен, подшипников большего размера и более прочного корпуса на выходных валах редуктора, приводящих в движение подъемные колеса.

Сроки уборки урожая также значительно различаются: картофель обычно собирают в конце лета — начале осени (с августа по октябрь в Северном полушарии), когда влажность почвы умеренная, а температура воздуха мягкая. Уборка сахарной свеклы длится с конца сентября по декабрь — самый влажный и холодный период сельскохозяйственного календаря в большинстве регионов, где выращивают свеклу. Коробка передач должна надежно работать при температуре окружающей среды от минус 5 до плюс 15 градусов Цельсия (по сравнению с 10–25 градусами для уборки картофеля), при этом уровень влажности почвы на 30–50 процентов выше, чем в картофельный сезон. Такие условия работы в конце сезона требуют регулирования вязкости масла для холодного пуска (синтетическое трансмиссионное масло с хорошей текучестью при низких температурах) и улучшенной герметизации от насыщенной влагой почвы и стоячей воды, характерных для полей, где выращивают сахарную свеклу поздней осенью.

Условия осенней уборки урожая: герметизация и смазка.

Условия уборки сахарной свеклы в конце осени создают уникальное сочетание проблем для редуктор комбайна для уборки сахарной свеклы Герметизация и смазка. Влажная глинистая почва с содержанием влаги от 30 до 40 процентов образует суспензию мелких абразивных частиц, смешанных с водой, которая покрывает все открытые поверхности комбайна, включая корпуса редукторов, поверхности уплотнений валов и крышки сапуна. Эта абразивная суспензия наносит больший вред уплотнениям валов, чем сухая пыль или чистая вода по отдельности, поскольку вода переносит абразивные частицы в тесный контакт с поверхностью кромки уплотнения, обеспечивая при этом смазку, которая позволяет частицам скользить вдоль поверхности уплотнения и истирать уплотнительную кромку.

Двухкромочные сальники вала с промежуточной камерой для смазки являются минимальным требованием к редукторам свекловичных комбайнов. Внешняя кромка предотвращает попадание основной массы почвенной суспензии, барьер для смазки улавливает частицы, проходящие через внешнюю кромку, а внутренняя кромка предотвращает попадание загрязненной смазки внутрь. сельскохозяйственная коробка передач масло. Смазывайте промежуточные камеры каждые 8-10 часов работы, чтобы поддерживать положительное давление смазки, препятствующее проникновению загрязненной почвенной воды внутрь. Герметичные обратные клапаны предотвращают попадание пульпы в корпус редуктора во время термических циклов вентиляции — стандартная открытая крышка сапуна на редукторе комбайна для уборки свеклы будет пропускать загрязненную почвой воду в течение первого дня работы.

Выбор смазки для работы в позднеосенний период должен обеспечивать баланс между вязкостью при холодном пуске и прочностью масляной пленки при высоких температурах. Синтетическое редукторное масло на основе полиальфаолефинов (ПАО) ISO VG 220 обеспечивает достаточную прочность масляной пленки при умеренных рабочих температурах осенней уборки свеклы (температура редукторного масла обычно достигает 50–70 градусов Цельсия, что значительно ниже, чем у летней уборочной техники), сохраняя при этом приемлемую текучесть при низких температурах запуска утром от минус 5 до плюс 5 градусов Цельсия, характерных для ноября и декабря во время уборки урожая в Северной Европе. Минеральное редукторное масло того же класса вязкости становится чрезмерно густым при температуре ниже 0 градусов Цельсия, что приводит к высокому пусковому моменту, масляному голоданию подшипников в первые минуты работы и ускоренному износу уплотнений из-за повышенного вязкостного трения на холодных уплотнениях вала.

Защита от ударов камней и сохранение качества сахара

Камни, затвердевшие комья почвы и металлические обломки (проволока забора, потерянные инструменты, сломанные лемехи плуга) попадают в систему очистки вместе с потоком свеклы. В очистной турбине — самом высокоскоростном компоненте системы очистки — эти посторонние предметы ударяются о лопатки турбины и звездообразные колеса, приводимые в движение редуктором, со скоростью, которая создает мгновенные скачки силы, в 5–10 раз превышающие нормальную рабочую нагрузку. Без надлежащей защиты от перегрузки один крупный удар камня может привести к растрескиванию крепления лопатки турбины, изгибу вала звездообразного колеса или поломке корня зуба шестерни в приводном механизме очистки. редуктор комбайна для уборки сахарной свеклыСтандартным подходом является защита каждого элемента очистки с помощью срезного болта: срезной болт ломается при заданном пороговом значении крутящего момента, отсоединяя элемент очистки от привода до того, как ударная сила достигнет редуктора, а замена болта восстанавливает привод менее чем за 5 минут.

Взаимодействие между производительностью редуктора и качеством сахара часто упускается из виду. Скорость вращения подъемного колеса напрямую влияет на повреждение корней: слишком высокая скорость приводит к повреждению или разрыву корней свеклы (обнажая внутренние ткани для бактериального загрязнения, что снижает содержание сахара во время хранения на 0,1–0,3% в неделю), а слишком низкая — к риску неполного извлечения сахара (оставляя кончик корня в почве, что также снижает количество извлекаемого сахара). Скорость вращения очистной турбины аналогичным образом влияет на баланс между эффективностью удаления почвы и повреждением поверхности корней: агрессивная очистка на высокой скорости турбины удаляет больше почвы (снижая вес при транспортировке и затраты на переработку на заводе), но повреждает оболочку корня и вызывает повреждение клеток, что ускоряет инверсию сахара во время хранения. Эти взаимосвязи качества означают, что скорость вращения выходного вала редуктора — это не просто технические характеристики, а прямые факторы, влияющие на экономическую ценность собранного урожая.

Уход за урожаем в течение сезона и хранение после сбора урожая.

Сезон уборки свеклы длится от 6 до 12 недель непрерывной ежедневной работы — от 300 до 600 часов работы, сконцентрированных в самый короткий, влажный и холодный период сельскохозяйственного года. Интервалы замены масла должны составлять от 150 до 200 часов (рекомендуется замена в середине сезона при периоде работы более 400 часов), при этом замена должна производиться немедленно, если масло приобретает мутный цвет (загрязнение водой) или на сливной пробке видны частицы почвы. Вал отбора мощности Карданный шарнир следует смазывать ежедневно — влажная почва ускоряет образование точечных повреждений в игольчатых подшипниках, которые не постоянно смазываются свежей смазкой.

Очистка после уборки урожая имеет решающее значение. Почва, в которой хранится свекла, обычно содержит много глины и затвердевает, превращаясь в бетоноподобную массу, когда высыхает на корпусе редуктора во время зимнего хранения. Сразу после последнего дня уборки урожая (пока почва еще влажная и легко удаляемая) промойте весь редуктор под давлением, слейте и замените масло (удалив накопившуюся воду и почвенные отложения), нанесите свежую смазку на все наружные уплотнительные камеры и храните комбайн под навесом. Редуктор, который поступает на зимнее хранение чистым и сухим, осенью сохранит 95 процентов своего потенциального срока службы; редуктор, хранившийся с влажной глиной, прижатой к корпусу, может потерять от 15 до 25 процентов из-за износа уплотнений и поверхностной коррозии в течение 9-10 месяцев межсезонья.

Часто задаваемые вопросы

Редактор: Cxm