Derin Toprak İşleme Makinesi Şanzımanı: Toprak Altı İşleme ve Yırtıcı Tahrik Mühendisliği

Motorlu Derin Toprak İşleme: PTO Şanzımanının Önemi

Geleneksel toprak altı işleme ve toprak işleme aletleri, pasif çekişli aletlerdir; sert tırmıklar, traktörün çeki demiri tarafından topraktan çekilir ve PTO tahrikine veya şanzımana ihtiyaç duymazlar. Bu aletler, statik şaftın sıkıştırılmış tabakayı saf mekanik kuvvetle kırabildiği kuru, ufalanabilir topraklarda iyi çalışır. Bununla birlikte, kil bakımından zengin topraklarda, plastik topraklarda veya statik kırılma kuvvetinin traktörün mevcut çeki demiri çekme kuvvetini aştığı aşırı sıkıştırılmış profillerde, pasif toprak altı işleme pratik olmaktan çıkar; şaft sert tabakayı kırmadan önce traktörün tekerlekleri çekişini kaybeder ve sıkışma dokunulmadan kalır. İşte burada motorlu derin toprak işleme aletleri devreye girer.

Güçlü bir derin toprak işleme makinesi, sert toprak tabakasını statik olarak değil, dinamik olarak kırmak için PTO tahrikli salınımlı, dönen veya titreşimli bir mekanizma kullanır. Dinamik yükleme mekanizması - ister dönen bir tırmık tertibatı, ister titreşimli bir şaft veya derine yerleştirilmiş bir rotor olsun - toprağa 5 ila 20 Hz frekanslarında döngüsel kuvvet uygular ve pasif toprak altı işleme yöntemine kıyasla gereken ortalama çekme kuvvetini ila oranında azaltır. PTO şanzımanı Bu mekanizmayı çalıştırmak için, yüksek hızlı PTO girişinin (540 veya 1000 RPM), toprak kırma mekanizmasının gerektirdiği düşük hızlı, yüksek torklu çıkışa dönüştürülmesi gerekir; bu da kültivatör tasarımına bağlı olarak genellikle 1:3 ila 1:8 arasında bir hız düşüşü anlamına gelir.

En yaygın motorlu derin toprak işleme makinesi konfigürasyonları, derin yerleştirilmiş döner tırmıklar (standart döner tırmığa benzer ancak 250 ila 400 mm çalışma derinliğine ulaşan daha uzun tırmık uçlarına sahip), salınımlı alt toprak işleme makineleri (şaftın PTO tahriki altında düşük frekansta ileri-geri hareket ettiği) ve pasif bir alt toprak işleme şaftını arkasına monte edilmiş motorlu bir döner tesviye makinesiyle birleştiren kombine derin-sığ ünitelerdir. Her konfigürasyon farklı bir şanzıman yükleme profili oluşturur, ancak hepsinin temel gereksinimi, çalışma derinliğinde karşılaşılan kaya ve kök kütlelerinden gelen şiddetli darbeleri absorbe etme yeteneğiyle birlikte yüksek sürekli çıkış torkudur.

Düşük Hızlı Yüksek Torklu Şanzıman Tasarım Prensipleri

A derin toprak işleme aleti dişli kutusu Bu, tarımsal dişli kutusu tasarım spektrumunun yüksek torklu uç noktasını temsil eder. Bir tohum ekme makinesi fan dişli kutusu çok yüksek çıkış hızında mütevazı bir tork iletirken, derin toprak işleme makinesi dişli kutusu mütevazı bir çıkış hızında çok yüksek tork iletir ve mühendislikteki ödünleşmeler temelde farklıdır. 60 HP'yi ileten 100 RPM'deki çıkış torku, aynı gücü ileten 540 RPM'deki giriş torkundan 4,5 kat daha yüksektir (çıkış torku, hız azaltma oranıyla ters orantılıdır). Bu tork artışı, önemli kök mukavemetine sahip dişliler, daha büyük modül boyutları ve sadece sertlik için değil, yorulma direnci için boyutlandırılmış şaft çapları gerektirir.

Tipik bir derin toprak işleme makinesi çıkış dişlisinin dişli modülü (belirli bir hat hızı için hem yük kapasitesini hem de dönüş hızını belirleyen diş boyutu parametresi) 5 ila 8 mm'dir; bu, çıkış hızının daha yüksek olduğu benzer güçteki döner biçme makinesi şanzımanında kullanılan 3 ila 4 mm'lik modülden önemli ölçüde daha büyüktür. Daha büyük modüller, daha derin köklere sahip daha büyük dişliler üretir, kesme yükünü daha fazla malzemeye dağıtır ve sürekli yüksek torklu çalışma altında diş kökü çatlamasına karşı koymak için gereken eğilme dayanımını sağlar. Yatak pozisyonlarındaki çıkış mili çapı tipik olarak 60 ila 100 mm'dir; bu da yüksek hızlı tarım şanzımanlarında yaygın olan 35 ila 50 mm'den önemli ölçüde daha büyüktür ve mil malzemesinin yorulma dayanım sınırını aşmadan yüksek burulma kayma gerilimini karşılamak için gereken kesit alanını sağlar.

Yüksek tork çıkış pozisyonu için rulman seçimi, yüksek hızlı uygulamalar için tercih edilen derin oluklu bilyalı rulmanlar yerine konik makaralı rulmanlar gerektirir. Konik makaralı rulmanlar, yüksek torkta helisel veya spiral konik dişli ağlarının oluşturduğu birleşik radyal ve eksenel yükleri karşılar ve zarf boyutuna göre önemli ölçüde daha yüksek yük kapasiteleri, onları yüksek tork çıkış dişlisine bitişik rulman pozisyonları için tek pratik seçenek haline getirir. Üreticiler gibi Ever-Power PTO Şanzımanı Derin toprak işleme makinelerinin şanzıman çıkış pozisyonları için kontrollü ön yüklemeli, eşleştirilmiş konik makaralı rulman setleri belirtilmelidir — ön yükleme ayarı (tipik olarak 0,05 ila 0,15 mm eksenel sıkıştırma), toprakla temas eden aletlerin yüksek döngülü yükleme özelliği altında rulman makaraları boyunca düzgün yük dağılımını sağlar.

Derin Döner Toprak İşleme Makineleri ve Motorlu Toprak Altı İşleme Makineleri: Tahrik Mimarisi

Derin döner tırmık, standart bir döner tırmığın çalışma derinliğini, geleneksel toprak işlemede tipik olan 150 ila 200 mm'den, alt toprak iyileştirmede 250 ila 400 mm'ye kadar genişletir. Tırmık tertibatı, daha ağır bir rotor şaftı üzerinde daha uzun bıçaklar taşır ve rotoru çalıştıran dişli kutusu, sığ toprak işlemeye göre ila daha fazla güç iletmelidir. tarımsal şanzıman Aynı çalışma genişliğine sahip olmalarına rağmen, daha derin tırmık teması, birim ileri hareket başına orantılı olarak daha fazla enerji tüketir. 540 RPM'lik bir PTO'dan, dişli kutusu hızı rotor milinde 200 ila 280 RPM'ye düşürür; bu da 1:1,9 ila 1:2,7 oranında bir azalma sağlar ve toprak yoğunluğunun ve kohezyon gücünün yüzey işleme katmanına göre önemli ölçüde daha yüksek olduğu artırılmış çalışma derinliğinde etkili toprak parçalama ve yanal parçalanma için gereken rotor tırmık ucu hızını (5 ila 7 m/s) üretir. Benzer tahrik mimarisine sahip ancak daha düşük tork değerlerine sahip daha sığ toprak işleme ekipmanlarıyla karşılaştırma için mühendislik kılavuzumuza bakın. güç tırmığı şanzımanı tasarım ve uygulama.

Motorlu toprak altı işleme makineleri farklı bir mekanizma kullanır: dönen tırmık tertibatı yerine, her bir tırmığı 5 ila 15 Hz frekansta ve 30 ila 80 mm strok genliğinde ileri-geri titreştiren PTO tahrikli salınım mekanizmasına sahip dikey şaftlar (tipik olarak 3 ila 5 metre çalışma genişliğinde 4 ila 8 şaft) kullanırlar. Salınım mekanizması, PTO dişli kutusu çıkışından tahrik edilen eksantrik bir krank kullanır; bu da, pistonlu bıçaklı biçme makinelerinde kullanılan mekanizmaya benzer ancak çok daha yüksek tork seviyelerinde, krank ve pitman bağlantısı aracılığıyla dönme hareketini pistonlu harekete dönüştürür. Krank mili, istenen salınım frekansında dönmelidir; salınım 5 ila 15 Hz arasında ise 300 ila 900 RPM (bir salınım döngüsü = bir krank devri olduğundan) ve bu da hedef frekansa bağlı olarak 540 RPM'lik bir PTO'dan 1:1,8 ila 1:0,6 oran aralığı gerektirir.

Kaya Darbelerine Karşı Koruma: Yeraltı Ortamında Hayatta Kalmak

300 ila 600 mm çalışma derinliğinde, derin toprak işleme makineleri, yüzey toprak işleme ekipmanlarının asla karşılaşmadığı jeolojik özelliklerle karşılaşır: büyük tarla taşları (toprak işleme tabakasının altına yerleşmiş 200 mm'den büyük kaya parçaları), ana kaya çıkıntıları, önceki arazi temizliğinden kalma gömülü kökler ve kütükler ve on yıllarca süren geleneksel toprak işleme ile toprağa gömülmüş metal kalıntılar (kırık pulluk uçları, sulama borusu parçaları, çit direkleri). Bu engellerin her biri, milisaniyeler içinde normal çalışma kuvvetinin 5 ila 15 katını aşabilen darbe yükleri oluşturur.

Derin toprak işleme makinelerinde aşırı yük koruması katmanlı bir yaklaşım kullanır. Birincil savunma, nominal sürekli torkun 1,5 ila 2,0 katı değerinde serbest bırakılacak şekilde kalibre edilmiş bir PTO tahrik mili kayma kavraması veya emniyet cıvatasıdır. Bu, makinenin korunmasını sağlar. PTO şanzımanı Aksi takdirde dişli çarklara zarar verebilecek veya şaftları kırabilecek tork artışlarından korunmak için, bireysel şaft koruması ikincil bir savunma sağlar: her bir çatal veya şaft, şaftın hareket etmeyen bir engelle karşılaştığında geriye doğru sapmasına ve engel ortadan kalktıktan sonra çalışma pozisyonuna geri dönmesine olanak tanıyan hidrolik veya yaylı sıfırlama mekanizmalı bir kopma tertibatına monte edilmiştir. Hidrolik sıfırlama sistemleri (kopma kuvveti sağlamak için hidrolik bir akümülatör kullanan), küçük engellerde en yüksek sıfırlama doğruluğunu ve yanlış tetiklemeye karşı direnci sunarken, yaylı sıfırlama sistemleri mekanik olarak daha basit ve daha ucuzdur, ancak tutarlı kopma kuvvetini korumak için periyodik yay gerilimi ayarı gerektirir.

Derin toprak işleme makinelerinde, darbe yükünün şiddeti nedeniyle dişli kutusu gövde malzemesinin özellikleri çoğu tarım aletine göre daha önemlidir. Sünek demir (SG demir, EN-GJS-400-15 veya daha yüksek kalite) minimum kabul edilebilir gövde malzemesidir; standart gri dökme demir, toprak altı kaya darbelerinin tipik şok yükleri altında kırılırken, sünek demir, duvar boyunca çatlama veya felaket niteliğinde gövde kırılması olmadan yerel olarak deforme olur. En zorlu uygulamalar için (önemli miktarda kaya parçası içeren volkanik topraklar, gömülü inşaat molozları bulunan ıslah edilmiş araziler), kaynaklı çelik gövdeler, orta derecede düşük termal iletkenlik pahasına sünek demire göre 3 ila 5 kat daha yüksek darbe dayanıklılığı sağlar; bu, dişli kutusunu felaket niteliğindeki darbe arızasına karşı korumak için değerli bir ödünleşmedir.

Metre Başına Güç Boyutlandırması: Traktör ve Şanzımanın Çalışma Genişliğine Uygun Hale Getirilmesi

Derin toprak işleme, ana akım tarımda en fazla güç gerektiren PTO işlemidir ve toprak tipine, çalışma derinliğine ve ileri hıza bağlı olarak metre başına 30 ila 60 HP güç tüketir. Karşılaştırma için: sığ döner tırmık metre başına 15 ila 30 HP, güç tırmığı metre başına 12 ila 25 HP ve tohum yatağı kültivatörü metre başına 8 ila 15 HP güç tüketir. Derin toprak işlemenin önemli ölçüde daha yüksek güç talebi, çalışma derinliğinin iki katına çıkarılmasının, işlenen toprak kütlesini iki katından fazla artırdığı (çünkü şaft veya tırmık tüm uzunluğu boyunca toprakla temas eder) ve daha derin toprağın genellikle üstündeki yüzey tabakasından daha yoğun ve daha yapışkan olduğu geometrik gerçeğini yansıtır.

Dolayısıyla 3 metrelik motorlu derin toprak işleme makinesi 90 ila 180 PTO beygir gücüne ihtiyaç duyar; bu güç aralığı, bu ekipmanı orta ila büyük ölçekli tarım traktörleriyle (130 ila 250 beygir motor gücü ve tahrik hattı kayıplarından sonra PTO'da en az 100 beygir gücü bulunan) sınırlandırır. tarımsal şanzıman Şanzıman, tam sürekli güç talebine ek olarak, tipik çalışma sırasında saatte birden fazla kez meydana gelen kaya ve kök darbelerinden kaynaklanan tork tepe noktaları için ila 'lık bir pay bırakılarak derecelendirilmelidir. Bu tepe noktası payını göz ardı ederek şanzımanı yetersiz boyutlandırmak, tahmin edilebilir sonuçlar doğurur: bir ila iki sezon içinde dişli köklerinde çatlama, çıkış yataklarında aşınma ve bunun sonucunda gövdede hasar ve nihayetinde, doğru boyutlandırılmış ve yetersiz boyutlandırılmış şanzıman arasındaki fiyat farkının 3 ila 5 katı maliyetle komple bir şanzıman değişimi.

Yüksek Torklu Toprak İşleme Şanzımanlarının Bakımı

Derin toprak işleme makinelerinin dişli kutuları mevsimsel olarak çalışır; genellikle ekim öncesi veya hasat sonrası toprak hazırlığı döneminde yılda 50 ila 150 saat yoğun kullanım söz konusudur. Sıkıştırılmış yıllık çalışma saatleri, yağ değişim aralıklarının uzatılmasını gerektirebilir, ancak çalışma koşullarının ciddiyeti tam tersi bir yaklaşımı savunmaktadır. Her çalışma sezonunun sonunda (biriken saatlerden bağımsız olarak) yağ değişimi önerilen programdır; yüksek torklu dişli ağı, uzun sezon dışı depolama süresi boyunca tamamen tersine çevrilemeyen termal bozulmaya neden olur ve depolama sırasında yağda su yoğuşması birikir; bu da bir sonraki sezon başlamadan önce giderilmezse dişli ve yatak yüzeylerini kirletir.

Her mevsimlik yağ değişiminde dişli boşluğunu kontrol edin. Çıkış mili kilitliyken giriş milini döndürün ve çıkış dişlisi devreye girmeden önce serbest dönüşün ölü bölgesini hissedin — tipik yeni bir şanzıman boşluğu, dişli adım yarıçapında (çıkış mili diş yan yüzeyinde ölçülür) 0,10 ila 0,25 mm arasındadır. Boşluğun 0,50 mm veya daha fazla artması, bir sonraki çalışma sezonundan önce yatak muayenesi ve muhtemelen dişli değişimi gerektiren önemli dişli aşınmasını gösterir. Sentetik PAO bazlı EP dişli yağı ISO VG 320 kullanın (orta yük tarım şanzımanlarında kullanılan VG 220'den bir derece daha ağır) — yüksek viskozite, düşük hızda yüksek torklu çalışma için karakteristik olan yüksek diş temas gerilimi altında yeterli yağ filmi kalınlığını korur.

PTO şaftı Derin toprak işleme makineleri için seçim, yüksek torklu iletim gereksinimine uygun olmalıdır; sığ toprak işleme ekipmanlarında yeterli performans gösteren ancak derin toprak işleme makinesi uygulamasına aktarıldığında felaketle sonuçlanabilecek şekilde yetersiz boyutlu tahrik hatları kullanılabilir. PTO şaftının Seri derecesinin (daha yüksek tork için Seri 6, en yüksek tork uygulamaları için Seri 8) derin toprak işleme makinesinin güç girişine uygun olduğundan emin olun. Traktöre göre 25 dereceden daha büyük açılarda çalıştırılan derin toprak işleme makineleri için (tarla sınırları çevresinde veya engebeli arazide toprak işleme yaparken yaygın olarak kullanılır) sabit hızlı (CV) PTO tahrik hattı önerilir. CV tahrik hattı, standart Hooke mafsallı tahrik hatlarının yüksek çalışma açılarında ürettiği döngüsel tork titreşimini ortadan kaldırarak, bu titreşimin aksi takdirde neden olacağı hızlandırılmış yorulmadan şanzıman giriş yataklarını korur.

Sıkça Sorulan Sorular

Editör: Cxm