Редуктор комбайна для уборки сахарного тростника: привод для обработки тяжелых культур.

Привод режущего механизма основания: редуктор ВОМ с самым высоким крутящим моментом.

Основной режущий механизм является первым и наиболее эффективным местом контакта между комбайном и растущим урожаем. Два вращающихся в противоположных направлениях дисковых узла — каждый с 3–5 тяжелыми лезвиями — вращаются со скоростью 400–800 об/мин на уровне земли, срезая каждый стебель тростника в пределах ширины захвата комбайна (обычно 1–2 ряда, расположенных на расстоянии 1,2–1,5 метра друг от друга). Каждый удар лезвия срезает стебель, для чего требуется усилие резания от 500 до 2000 Н в зависимости от диаметра стебля, плотности волокна и влажности — и один оборот диска затрагивает от 8 до 15 стеблей при типичной плотности тростника. Суммарный крутящий момент резания плюс центробежная инерция тяжелых лезвий создают постоянную потребность в крутящем моменте, которая составляет 40–60 процентов от общего крутящего момента. редуктор ВОМ урожайность при непрерывной уборке урожая.

Редуктор режущего механизма представляет собой угловой конический редуктор, преобразующий горизонтальное вращение ВОМ в вертикальное вращение диска в плоскости земли. Передаточное отношение обычно составляет 1:1 при ВОМ 540 об/мин (что обеспечивает скорость вращения диска 540 об/мин) или от 1:1 до 1:1,5 при ВОМ 1000 об/мин (что обеспечивает скорость вращения от 500 до 700 об/мин). В отличие от высокоскоростных применений, где проблема редуктора заключается в терморегулировании при повышенных оборотах, проблема режущего механизма заключается в чистом крутящем моменте — зубья шестерни должны передавать полную режущую нагрузку плюс ударные импульсы от ударов о камни без усталостного растрескивания корня зуба, а подшипники должны выдерживать суммарную радиальную нагрузку от веса диска и силы реакции резания, а также осевое усилие от зацепления конических зубчатых колес. Цементированные конические зубчатые колеса с твердостью поверхности от 58 до 62 HRC и твердостью сердцевины от 32 до 38 HRC обеспечивают сочетание износостойкости поверхности и прочности сердцевины, необходимое для такого профиля нагрузки.

В двухдисковой системе с противоположным вращением требуется либо два отдельных редуктора (по одному на каждый диск, каждый из которых получает привод от главного редуктора через цепную или зубчатую передачу), либо один двухвыходной редуктор с двумя вертикальными валами, вращающимися в противоположных направлениях. Двухвыходная конфигурация обеспечивает согласованные скорости вращения дисков (что критически важно для чистого срезания стеблей у основания без вырывания или разрыва) и упрощает систему привода комбайна, но корпус редуктора должен быть значительно больше и жестче, чем у одновыходного агрегата, чтобы вместить два подшипниковых узла и реактивные моменты от обоих дисков, действующих одновременно. Для более широкого понимания того, как проектируются многофункциональные системы привода комбайнов для обработки тяжелых культур, см. наше техническое руководство по редуктор зерноуборочного комбайна архитектура привода.

Механизм подающего ролика и измельчителя: требования к вторичному приводу.

После того, как базовые режущие механизмы срезают стебли, поток урожая поступает в последовательность подающих роликов, которые захватывают, ориентируют и транспортируют тростник через корпус комбайна к измельчающему узлу. Подающие ролики представляют собой стальные цилиндры с агрессивной рифленой поверхностью или приваренными выступами, которые захватывают волокнистые, часто грязные стебли и протягивают их через машину с контролируемой скоростью от 1,5 до 3 м/с. Каждая пара противовращающихся роликов требует редуктор комбайна для уборки сахарного тростника Выходной или цепной привод со скоростью от 200 до 400 об/мин — относительно низкая скорость, но с очень высоким крутящим моментом, поскольку ролики должны одновременно захватывать и сжимать множество плотных стеблей, преодолевая значительное трение и противодавление со стороны расположенного ниже по потоку измельчителя.

Измельчительный узел на комбайне ленточного типа разрезает непрерывный поток стеблей на заготовки (короткие отрезки длиной от 200 до 350 мм), которые затем поднимаются в транспортное средство. Измельчительные барабаны — два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра, каждый с 3–6 лопастями — работают со скоростью 500–800 об/мин и создают наиболее сильную циклическую нагрузку в системе привода комбайна. Каждая лопасть разрезает от 6 до 12 диаметров стеблей плотного волокна за один оборот, создавая импульсы крутящего момента, достигающие 3–5 раз большего, чем средний рабочий крутящий момент при каждом цикле резки. Редуктор измельчителя должен выдерживать эту непрерывную пульсирующую нагрузку без усталости зубьев шестерни, которая ограничила бы срок его службы до доли 4–6-месячного сезона уборки сахарного тростника.

Распределение мощности между этими вспомогательными функциями требует тщательного подбора размеров редуктора. Для комбайна для уборки сахарного тростника с приводом от ВОМ и суммарной мощностью 80 л.с. распределение мощности может быть приблизительно следующим: основные режущие элементы — от 35 до 45 л.с. (от 40 до 55 процентов), подающие валы — от 15 до 20 л.с. (от 18 до 25 процентов), измельчитель — от 15 до 20 л.с. (от 18 до 25 процентов) и элеватор — от 5 до 8 л.с. (от 6 до 10 процентов). Главный редуктор должен быть рассчитан на сумму всех одновременных нагрузок плюс запас в 25–30 процентов для пиковых значений крутящего момента, возникающих при импульсной подаче стеблей и ударах о камни, которые непредсказуемо происходят в течение каждого часа работы.

Условия эксплуатации в тропическом климате: тепло, сок и упаковка в волокнистую пленку.

Сахарный тростник выращивается исключительно в тропических и субтропических регионах, где дневная температура окружающей среды в период сбора урожая колеблется от 28 до 42 градусов Цельсия — значительно выше, чем 15–25 градусов, типичные для умеренного климата, где выращивают зерновые культуры. Повышенная температура окружающей среды снижает разницу температур, доступную для отвода тепла из редуктора (теплопередача пропорциональна разнице температур между поверхностью корпуса и окружающим воздухом), а это означает, что редуктор, комфортно работающий при температуре 80 градусов в умеренном климате, может достигать 100–110 градусов на тропическом тростниковом поле — значительно превышая безопасный рабочий предел для стандартного минерального трансмиссионного масла и приближаясь к порогу термической деградации даже для синтетических смазочных материалов.

Сок сахарного тростника представляет собой едкий раствор органической кислоты (pH от 5,0 до 5,5), который разбрызгивается из каждого срезанного стебля и покрывает весь комбайн, включая... редуктор ВОМ Корпуса, сальники валов и наружные крепежные элементы — покрываются липкой кислотной пленкой, которая притягивает пыль, способствует росту микроорганизмов и инициирует коррозию на любой незащищенной поверхности. Эта жидкость также содержит растворенные сахара, которые карамелизуются на горячих корпусах редукторов (работающих при температуре от 70 до 100+ градусов), образуя твердую, изолирующую корку, которая задерживает влагу на металлической поверхности и блокирует конвективную теплопередачу, от которой зависит охлаждение корпуса. Такие производители, как... Редуктор отбора мощности Ever-Power Для редукторов, предназначенных для использования с сахарным тростником, требуется эпоксидное порошковое покрытие минимальной толщиной от 80 до 120 микрометров — толще, чем стандартное покрытие толщиной от 40 до 60 микрометров, используемое для редукторов сельскохозяйственной техники, предназначенной для умеренного климата, — чтобы противостоять комбинированному химическому и термическому воздействию сахарного сока на внешнюю поверхность корпуса.

Наматывание волокон — это механическая опасность, характерная именно для уборки волокнистых культур. Свободно лежащие волокна тростника и опавшие листья перемещаются вдоль вращающихся валов к корпусу редуктора, накапливаясь в месте соединения с уплотнением вала до тех пор, пока наматывающаяся масса не создаст достаточное трение, чтобы перегреть и повредить кромку уплотнения — или, в тяжелых случаях, полностью остановить вал. Дефлекторы вала (конические или дискообразные защитные кожухи, установленные на валу непосредственно за уплотнением) перехватывают перемещающиеся волокна до того, как они достигнут уплотнения, и отбрасывают их от вала центробежным действием. На каждом открытом вращающемся валу комбайна для уборки сахарного тростника должен быть установлен дефлектор волокон на расстоянии не более 20 мм от поверхности уплотнения — это недорогое дополнение, предотвращающее наиболее распространенную причину отказа уплотнения на оборудовании для уборки сахарного тростника.

Приводы косилок и режущих инструментов: подготовка посевов на начальном этапе.

Перед тем как базовые режущие механизмы срежут стебель, два расположенных выше по потоку механизма подготавливают урожай к чистой уборке. Верхушечный диск — вращающийся диск или лезвие, установленное в передней части машины на высоте верхушки тростника (от 2 до 4 метров над землей) — срезает листовую точку роста каждого стебля. Удаленная верхушка содержит незрелые междоузлия с низким содержанием сахара, которые, если бы были собраны вместе со зрелым стеблем, ухудшили бы качество сока. Верхушечный диск работает со скоростью от 600 до 1000 об/мин, приводясь в движение от главного редуктора через длинный вертикальный вал или специальный ременный привод. Потребляемая мощность невелика (от 5 до 10 л.с.), поскольку верхушка мягкая и сочная, но приводной вал верхушечного диска является самым длинным неподдерживаемым вращающимся валом на машине — до 3–4 метров — и должен быть динамически сбалансирован, чтобы избежать хлыста и вибрации на рабочей скорости.

Дефолиатор (также называемый устройством для удаления сухих листьев или мусоросборником) удаляет сухие опавшие листья со стеблей до того, как они достигнут подающих роликов. В дефолиаторных узлах используются вращающиеся резиновые пальцы, вращающиеся проволочные петли или колеблющиеся резиновые накладки, которые удаляют сухие листья за счет трения, оставляя стебель неповрежденным. Скорость вращения привода дефолиатора обычно составляет от 300 до 600 об/мин — аналогично скорости подающих роликов — а требуемый крутящий момент умеренный, но сильно варьируется в зависимости от состояния культуры: сухие, рыхлые опавшие листья легко удаляются, в то время как зеленые или увлажненные дождем листья прилипают к стеблю и требуют значительно большего усилия для удаления. Эта изменчивость создает колебания нагрузки на редуктор комбайна для уборки сахарного тростника Выходная мощность, которая усугубляет циклическую нагрузку от базовых режущих элементов и измельчителя, добавляет еще одно измерение к и без того сложному профилю крутящего момента, который редуктор должен выдерживать без износа подшипников или зубьев шестерен.

Защита от перегрузки для режущих инструментов, устанавливаемых на уровне земли.

Фрезы работают на поверхности почвы — в наиболее подверженной ударным нагрузкам части любой уборочной машины. Камни, затвердевшие комья почвы, зарытые ирригационные фитинги и корневые массы находятся на пути резания и создают мгновенные скачки крутящего момента, которые могут в 5-10 раз превышать номинальную мощность редуктора в течение миллисекунд. Основной защитой является муфта скольжения вала отбора мощности, но для предотвращения передачи одного ударного воздействия на всю систему привода её необходимо дополнять отдельными срезными болтами или подпружиненными соединительными устройствами на каждом диске фрезы.

Высокопрочный чугун (SG-чугун, марка EN-GJS-400-15 или эквивалент) является минимальным материалом корпуса редукторов для режущих устройств для сахарного тростника. Стандартный серый чугун (EN-GJL-250), подходящий для работы в чистых полях с умеренными ударными нагрузками, разрушается под воздействием сильных ударных нагрузок, характерных для работы режущих устройств для сахарного тростника — трещина в стенке корпуса приводит к полной потере масла, выходу подшипников из строя и многодневному ремонту, стоимость которого значительно превышает разницу в цене между корпусами из серого и высокопрочного чугуна. Некоторые производители указывают сварные стальные корпуса для самых экстремальных условий эксплуатации (каменистые вулканические грунты на Гавайях, в Индонезии и на Филиппинах), жертвуя преимуществом теплопроводности чугуна ради превосходной ударной вязкости конструкционной стали.

Техническое обслуживание в сезон сбора урожая в тропических условиях

В большинстве регионов-производителей сезон сбора урожая сахарного тростника длится от 4 до 6 месяцев — это один из самых продолжительных периодов непрерывного использования. сельскохозяйственная коробка передач Применение. При работе от 10 до 14 часов в день редуктор нарабатывает от 1200 до 2500 часов за один сезон, что требует такого же уровня планирования технического обслуживания, как и круглогодичная установка промышленного редуктора.

Интервалы замены масла должны составлять от 200 до 300 часов для синтетического трансмиссионного масла и от 100 до 150 часов для минерального масла, при этом фактический интервал может быть дополнительно сокращен, если масло демонстрирует визуальные признаки термической деградации (потемнение) или загрязнения водой (молочный вид из-за конденсации во влажном тропическом климате). В конце каждого рабочего дня, когда требуется замена масла, сливайте теплое масло — теплое масло более эффективно выводит взвешенные загрязнения из корпуса, чем холодное масло, в котором частицы осели на внутренних поверхностях. Синтетическое масло на основе полиальфаолефинов (PAO) ISO VG 320 (на одну ступень тяжелее, чем VG 220, используемое в умеренном климате) обеспечивает повышенную вязкость, необходимую для поддержания достаточной толщины масляной пленки при более высоких рабочих температурах, характерных для сбора тропического сахарного тростника.

Вал отбора мощности Техническое обслуживание комбайнов для уборки сахарного тростника требует ежедневной смазки карданных шарниров и шлицевых трубок — среда, содержащая сахарный сок и волокна, ускоряет коррозию и заедание компонентов трансмиссии гораздо быстрее, чем при работе в чистых условиях. Еженедельно проверяйте калибровку муфты скольжения (тропическая жара может привести к образованию глазури на фрикционном материале муфты, увеличивая момент срабатывания выше допустимого порога защиты) и отклонители волокон на всех открытых вращающихся валах на наличие скопившегося материала. Немедленно удаляйте любые скопления волокон — отклонитель, уже забитый намотанным материалом, не сможет предотвратить попадание дополнительных волокон к уплотнению.

Часто задаваемые вопросы

Редактор: Cxm