Мењач машине за копање: Погон за обртање земљишта са малом брзином

Како ради машина за копање: Инверзија земљишта погоњена радилицом

Машина за реципрочно копање користи комплете равних лопатица монтираних на механизам радилице — свака лопатица улази вертикално у земљу до дубине од 200 до 400 мм, подиже засебну грудву тежине 5 до 15 кг, ротира је за 180 степени док се радилица окреће и враћа обрнуту грудву у отвор за обраду тла. Лопатице су распоређене у степенасто распоређеним редовима дуж радне ширине (обично 2 до 4 реда од по 4 до 8 лопатица, укупно 8 до 32 појединачне лопатице), при чему је сваки ред темпиран да уђе у земљу у различитој фази обртаја радилице — распоређујући комбиновано оптерећење подизања дуж обртаја радилице и смањујући варијације вршног обртног момента које... PTO мењач мора апсорбовати.

Радилица ради на 100 до 250 обртаја у минути — далеко спорије од ротора ротационе фрезе (200 до 280 обртаја у минути) и за редове величине спорије од излаза мењача који повећава брзину. Од прикључног вратила од 540 обртаја у минути, ово захтева смањење брзине од 1:2,2 до 1:5,4 — постављајући мењач машине за копање чврсто у категорији редуктора са високим обртним моментом, поред мењача дубоких култиватора и мењача миксера TMR. Комбинована укупна сила подизања преко типичне радне ширине од 2 метра креће се од 5.000 до 20.000 N у зависности од врсте земљишта, влажности земљишта и радне дубине — трајни и захтевни механички захтев који захтева тешке зупчанике, превелике пречнике вратила и робусне лежајеве оптимизоване за континуирано циклично оптерећење при малој брзини ротације.

Основна разлика између прекопавача и ротационе фрезе је начин на који се земљиште помера. Ротациона фреза користи ножеве који секу, разбијају и бацају земљиште — стварајући фин, растресит слој семена, али уништавајући агрегате земљишта, биолошке канале и структуру макропора од којих здраво земљиште зависи за инфилтрацију воде и продирање корена. Прекопавач подиже и обрће сваку грудву нетакнуту, чувајући унутрашњу структуру агрегата док постиже потпуну инверзију слоја обраде. Ово пажљиво очување природне структуре земљишта је главни разлог зашто су прекопавачи пожељни примарни алат за обраду земљишта за сертификовану органску пољопривреду, регенеративну пољопривреду и хортикултурне операције високе вредности где је здравље земљишта приоритет управљања. За поређење са конвенционалним инжењерингом мењача за ротациону обраду земљишта, погледајте наш детаљни водич о... мењач ротационе фрезе апликације и дизајн.

Дизајн редуктора мењача за погон радилице

Архитектура мењача за машину за копање комбинује улазни степен са косим зупчаником под правим углом (који претвара хоризонталну ротацију прикључног вратила у оријентацију радилице) са излазним степеном са спиралним или челичним редуктором са паралелним вратилом, који постиже потребно укупно смањење брзине. За преносне односе од 1:2,2 до 1:3,5, једностепени конус може бити довољан — али за машине са дубљим радом и споријем ротацијом које захтевају редукцију од 1:4 до 1:5,4, двостепени дизајн (улазни кос од 1:1,5 до 1:2, након чега следи спирална редукција од 1:2 до 1:2,7) распоређује укупни преносни однос између два зупчаста захвата и одржава сваки степен унутар његовог ефикасног радног опсега. Произвођачи попут Ever-Power PTO мењач нуде обе конфигурације, усклађене са специфичним захтевима брзине радилице и обртног момента сваког модела машине за копање.

Модул излазног зупчаника за мењач машине за копање је типично од 5 до 8 мм — исти опсег за тешке услове рада који се користи у мењачима дубоких култиватора, што одражава упоредиве нивое обртног момента који се преносе при слично ниским излазним брзинама. Пречник излазног вратила на прикључку радилице је од 70 до 120 мм, димензионисан да поднесе комбинована торзиона смицајна и савијајућа оптерећења која намеће вишеходна радилица. Конусни ваљкасти лежајеви на излазном положају обезбеђују комбиновани радијални и потисни капацитет оптерећења потребан за циклични образац оптерећења — сваки обртај радилице производи наизменични смер потиска док сечива лопате улазе и излазе из земљишта, стварајући обрнуто аксијално оптерећење које куглични лежајеви са дубоким жлебом не могу ефикасно да поднесу при датим нивоима обртног момента.

Радилица сама по себи није део мењача (то је засебна кована или ливена компонента која се повезује са излазном прирубницом мењача), али је спој између излаза мењача и радилице критична карактеристика дизајна. Спој мора да преноси пуни излазни обртни момент без релативног померања (без корозије услед трења на спојним површинама), а да притом омогући практично искључивање на терену ради замене радилице или сервисирања лопатом. Спојнице са жлебовима и главчинама са интерференцијским налегањем (хидраулично проширене за монтажу и демонтажу) пружају најробуснији спој, док прирубнице са клином нуде једноставнији сервис на терену, али по цени мањег обртног момента и потенцијалног места трења на контакту клина и жлеба.

Потражња снаге по метру: Зашто су за копање потребни тешки трактори

Машине за копање троше 30 до 60 КС по метру радне ширине — највећу потражњу за снагом од било које примарне машине за обраду тла и знатно више од ротационе фрезе (15 до 30 КС/м), ротационе дрљаче (12 до 25 КС/м) или плуга са одвојивом даском (10 до 20 КС/м на еквивалентној дубини). Повећана потражња за снагом директно одражава основну механику подизања, а не сечења: свака сечива лопате мора да савлада тежину грудве земље плус силе лепљења и трења које се опиру вертикалном вађењу из профила тла. Машина за копање од 2 метра стога захтева 60 до 120 КС на прикључном вратилу — што захтева средњи до велики трактор (100 до 180 КС мотора) да би се обезбедила адекватна снага на прикључном вратилу са резервом за скокове обртног момента који се јављају када лопате наиђу на збијене слојеве тла, коренову масу или камење на радној дубини.

Брзина кретања машине за копање коју може да постигне је суштински ограничена брзином окретања радилице и бројем ножева лопате. При брзини окретања радилице од 150 о/мин са 8 ножева по реду, машина обрађује 8 × 150 = 1.200 потеза лопате у минути. Сваки потез обрађује слој земљишта ширине приближно 100 до 150 мм (ширина ножа), тако да се машина креће 1.200 × 0,1 = 120 метара у минути при минималном размаку између ножева - приближно 7,2 км/х, што је знатно изнад практичне максималне брзине кретања од 2 до 3 км/х коју намећу разматрања квалитета земљишта. У пракси, брзина кретања није ограничена капацитетом радилице, већ захтевом да се произведу преклапајући потези лопате који не остављају необрађене траке између суседних положаја ножева - брзина кретања од 1,5 до 3 км/х при брзини окретања радилице од 100 до 200 о/мин постиже ову континуирану покривеност преко целе радне ширине.

Уградња органске материје и управљање покровним усевима

Јединствена способност машине за прекопавање да закопа површински материјал на пуној радној дубини без сецкања чини је преферираном опремом за уградњу покривних усева, зеленог ђубрива, остатака жетве и примењеног компоста у профил земљишта. Ротациона фреза сецка и меша површински материјал у плитком слоју обраде земљишта (150 до 200 мм), где се брзо разлаже у аеробној површинској зони и мало доприноси трајној органској материји земљишта. Машина за прекопавање закопава исти материјал на дубини од 200 до 400 мм — испод зоне брзог аеробног разлагања — где се полако разлаже под анаеробним условима, доприносећи стабилном формирању хумуса и дугорочном складиштењу угљеника у земљишту.

The пољопривредни мењач Вожња машине за копање током затварања покривног усева доживљава већи обртни момент него током копања на чистом пољу, јер површинска вегетација додаје отпор уласку лопате — покривни усеви са дугим стабљикама (раж, грахорица, црвена детелина на висини од 0,5 до 1,5 метара) обавијају се око ножева лопате и повећавају силу подизања за 20 до 40 процената у поређењу са радом на голом земљишту. Мењач мора бити оцењен за овај услов обртног момента оптерећеног вегетацијом, а не само за вредност чистог земљишта — а клизно квачило на погонском склопу карданског вратила мора бити калибрисано довољно високо да омогући машини да обрађује тешке остатке покривног усева без лажног окидања, а да се и даље отпушта пре него што права препрека (велики камен, закопани метал) оштети радилицу или мењач.

Руковање камењем и заштита од преоптерећења

Машине за копање рукују камењем и закопаним препрекама нежније од ротационих фрези, јер сечиво копача подиже камен уместо да га удара великом брзином. Ротационо сечиво копача које се креће брзином врха од 5 до 7 м/с удара у камен кинетичком енергијом пропорционалном квадрату брзине — стварајући снажне ударце који пуцају камен, оштећују сечиво и преносе ударна оптерећења кроз мењач. Сечиво машине за копање које улази у земљиште вертикалном брзином од само 1 до 3 м/с додирује камен са много мањом енергијом, а механизам радилице га једноставно подиже са околном грудвом земље уместо да покушава да га разбије. Ово инхерентно нежније руковање камењем производи мање хабање сечива, мање ударно оптерећење мењача и мању фрагментацију камења (предност када је циљ уклањање целог камења са поља, а не разбијање на мање комаде који остају у слоју обраде).

Међутим, непокретне препреке (изданци темељних стена, закопани бетон, велико корење дрвећа) и даље стварају услове преоптерећења који захтевају заштиту. Примарна заштита је Карданско вратило Клизно квачило калибрисано да се отпушта при 1,5 до 2,0 пута већем од номиналног континуираног обртног момента — штити мењач од застоја радилице који би се догодио ако би сечиво лопате наишло на препреку коју не може да подигне. Појединачна сечива лопате на премиум машинама за копање су такође монтирана на опружне склопове који омогућавају да се свако сечиво скрене уназад када наиђе на непокретну препреку, а затим се врати у свој радни положај када препрека прође — штитећи и сечиво и лежајеве радилице од концентрисаног ударног оптерећења које би крути носач сечива пренео.

Спецификација материјала кућишта мењача за машине за копање прати исту логику као и код дубоких култиватора: нодуларно гвожђе (EN-GJS-400-15 или више класе) обезбеђује ударну жилавост потребну за преживљавање преосталог ударног оптерећења које пролази кроз клизну спојницу и механизме за ломљење. Стандардна кућишта од сивог ливеног гвожђа нису адекватна за циклично ударно окружење оруђа које обрађују земљиште и раде на дубини од 200 до 400 мм — комбинација континуираног високог обртног момента и повременог ударног преоптерећења производи пуцање услед замора у кућиштима од сивог гвожђа у року од 3 до 5 сезона, док кућишта од нокдуларног гвожђа издржавају исто оптерећење 10 до 15+ сезона. Губитак тежине нокдуларног гвожђа у поређењу са сивим гвожђем је умерен (приближно 10 процената теже за исту геометрију) и далеко је надмашен продуженим веком трајања и елиминацијом катастрофалног ризика од лома кућишта који сиво гвожђе представља у овој примени.

Сезонско одржавање и преглед лежајева

Машине за копање раде на строго сезонској основи — обично 50 до 200 сати годишње концентрисаних у пролећном или јесењем временском периоду примарне припреме земљишта. Интензивно циклично оптерећење током овог периода генерише већи кумулативни замор лежајева по сату рада него већина пољопривредних мењача, јер сваки обртај радилице производи потпуну промену оптерећења на сваком положају лежаја. Темељно предсезонско одржавање треба да укључује комплетну замену уља свежим синтетичким ЕП уљем за зупчанике на бази PAO ISO VG 320 (један степен тежим од VG 220 који се користи у применама средњег оптерећења, обезбеђујући повећану вискозност потребну за адекватну дебљину филма при високим контактним напонима зупчаника мале брзине и високог обртног момента), проверу зазора лежаја (пажљиво ручно окрените радилицу да бисте проверили храпавост или аксијални слободни зазор који указује на хабање лежаја) и преглед појединачних сечива лопате на хабање или оштећења која би повећала силу подизања и преоптеретила мењач.

Складиштење након сезоне треба да укључује темељно чишћење спољашњости мењача (прљавштина која остаје на кућишту задржава влагу и убрзава корозију током вансезоне), допуњавање нивоа уља до максимума (потпуно пуно кућиште смањује унутрашњу запремину ваздуха доступну за кондензацију) и наношење заштитне масти на спојницу између мењача и радилице како би се спречила корозија услед трења на зупчастом или клинастом споју током продуженог периода складиштења од 8 до 10 месеци. Проверите зазор зупчаника при сваком сезонском сервису — високо циклично оптерећење лопатицом производи знатно веће хабање зубаца зупчаника по радном сату него примене са континуираном ротацијом, а повећање зазора на 0,50 мм или више на споју излазног зупчаника указује на значајно хабање које захтева замену зупчаника и лежаја пре следеће радне сезоне.

Често постављана питања

Уредник: Cxm