Miks on söödakoristuskombaini rattavedu erinev kõigist teistest põllumajanduslikest ajamisüsteemidest
Kombain töötab kuivades tingimustes teravilja küpsuses. Press töötab kuiva, kuivatatud heina sees. Silokombain töötab kogu põllumajandusaasta halvimates põllutingimustes – hilissügisel pärast nädalatepikkust vihma, seisvas maisi- või rohukultuuris, mis püüab niiskust mullapinnale. planetaarne käigukast peab pakkuma veojõudu tingimustes, kus kõik teised masinad on juba põllult lahkunud.
Silokombaini võimsuse jaotus erineb põhimõtteliselt iga teise iseliikuva masina omast. Kombainil tarbib peksumehhanism 30–401 TP3T mootori võimsust – jättes liikumapanemiseks 60–701 TP3T. Silokombainil tarbivad hekslitrummel, terade töötleja ja kiirendi täisläbimõõdu juures kokku 60–801 TP3T mootori võimsust – jättes liikumapanemiseks vaid 20–401 TP3T. 900 hj silokombainil täissaagivoolu juures võib rattaülekannete jaoks olla saadaval ainult 180–360 hj. See piiratud liikumapanemisvõimsus peab liigutama 18–25-tonnist masinat märjal pinnasel, mille veeretakistuskoefitsiendid on 0,08–0,15 – võrreldes 0,03–0,05-ga kuiva kõrrepõllu puhul.
Selle tagajärjel on rattaveo efektiivsus – sisendhüdraulilise jõu protsent, mis jõuab veojõuna maapinnale – silokombaini puhul olulisem kui ühelgi teisel põllumajandusmasinal. Rattavedu efektiivsusega 92% võrreldes 88% efektiivsusega säästab 4 protsendipunkti – mis tähendab samast hüdraulilisest sisendist ligikaudu 15–20 hj täiendavat veojõudu. Märgades tingimustes määrab see 15–20 hj erinevus, kas masin säilitab koristuskiiruse või jääb seisma ja peab vähendama saagi etteandekiirust.
Rattaveo konstruktsioonide efektiivsuse erinevus määratakse peamiselt hammasrataste hambumuse kvaliteedi ja laagrite valiku poolt. DIN-klassi 6 hambatäpsusega hammasrattad tekitavad hambumuse kadusid 0,5–1,01 TP3T astme kohta – saavutades 2- kuni 3-astmelise planetaarkäigukasti puhul efektiivsuse 97–981 TP3T astme kohta ja kokku 92–951 TP3T. Klassi 8 hammasrattad tekitavad hambumuse kadusid 1,0–2,01 TP3T astme kohta – saavutades kokku 88–921 TP3T. Laagri tüüp on samuti oluline: koonusrull-laagritel on madalal kiirusel ja suurel koormusel (tüüpilised põllutingimused) suurem efektiivsus kui sügava soonega kuullaagritel, kuid madalam efektiivsus suurel kiirusel (maanteelülekanne). Söödakombaini rattaveo optimaalne laagrite paigutus kasutab väljundastmel (rattapoolne) koonusrulle ja sisendastmel (mootoripoolne) silindrilisi rulle – optimeerides efektiivsust domineeriva põllukiiruse jaoks, säilitades samal ajal vastuvõetava maanteekiiruse jõudluse.
Saagi sünkroniseeritud kiiruse reguleerimine — liikumiskiirus peab vastama söötmiskiirusele
Silokombaini hekslitrummel on konstrueeritud kindla saagi läbilaskevõime jaoks – mõõdetuna värske materjali tonnides tunnis. Liikumiskiirus määrab saagi voolukiiruse masinasse: kiirus x heedri laius x saagi tihedus = läbilaskevõime. Kui liikumiskiirus on liiga suur, ületab saagivoog hekseldi võimsuse – see koormab trumlit üle, suurendab ummistuse ohtu ja tekitab jämedalt hekseldatud materjali, mis silohoidlas halvasti käärib. Kui liikumiskiirus on liiga madal, on masin alakasutatud ja päevane põllupind jääb allapoole töövõtja eesmärki.
| Kärpimine | Tihedus (t/ha) | Kiirus (km/h) | Läbilaskevõime (t/h) | Ajami võimsus |
|---|---|---|---|---|
| Rohi (1. niitmine) | 25–40 | 8–15 | 60–120 | 120–200 kW |
| Mais (silo) | 40–60 | 5–10 | 100–200 | 200–350 kW |
| Täisteraviljast teravili | 30–50 | 6–12 | 80–150 | 150–280 kW |
Kaasaegsed söödakombainid kasutavad liikumiskiiruse reguleerimiseks automaatset saagivoo tagasisidet. Andurid mõõdavad hekseldustrumli pöördemomenti (proportsionaalne saagivoo kiirusega) ja masina juhtimissüsteem reguleerib hüdrostaatilise pumba nihet, et masinat kiirendada või aeglustada, hoides trumli sihtläbilaskvusel. Rattavedu peab reageerima neile pidevatele kiiruse muutmise käsklustele minimaalse viivitusega (vähem kui 0,5 sekundit käsklusest kiiruse muutmiseni) ja ilma pöördemomendi järskude tõusudeta, mis võiksid põhjustada rataste libisemist märjal mullapinnal.
Kiiruse varieerumisvahemik koristamise ajal on tavaliselt ±30 kuni 50% sihtkiirusest – masin kiirendab ja aeglustab pidevalt, kui saagi tihedus põllul muutub. Lünkadega maisipõllul (lamed, õhukesed puistud, pöörded) võib liikumiskiirus 50 meetri ulatuses muutuda 4–10 km/h ja tagasi. Rattavedu planetaarne käigukast peab need kiiruse muutused sujuvalt hammasrataste kaudu edastama, ilma et see tekitaks saagivoo juhtimisahelasse oma kiiruse pulseerimist – iga ajami poolt põhjustatud kiiruse muutus on eristamatu saagi tiheduse muutusest ja põhjustab juhtimissüsteemi vale reageerimise.
Põllu otsas tehtavad pöörded avaldavad rattaveole suurimat hetkelist pöördemomendi vajadust. Masin peab aeglustama, pöörama põllupiiriga piiratud ruumis 180 kraadi ja kiirendama tagasi vilja sisse – kõik see 15–30 sekundiga. Pööramise ajal peab sisemine ratas aeglustuma või tagurpidi liikuma, samal ajal kui välimine ratas säilitab täiskiiruse – see nõuab vasaku ja parema rattaveo vahelist diferentsiaalmomendi juhtimist. Sõltumatu hüdrostaatilise ajamiga masinatel (üks mootor ratta kohta) tagab selle diferentsiaali hüdrosüsteem. Ühe mootori ja mehaanilise diferentsiaaliga masinatel peab planetaarne käigukast edastama diferentsiaalmomendi ilma hammasratta hammastele suunavahetuspunktis löögikoormust tekitamata.
Haarduvus märjal põllul ja mulla tihendamine – veojõu agronoomilised piirid
Silokombainid töötavad mullatingimuste jaoks kõige halvemal aastaajal. Maisisilo koristus toimub septembri lõpust novembrini – pärast seda, kui sügisvihmad on pealmise mullakihi läbi imbunud. Rohusilo koristus toimub maist juunini (esimene niitmine) ja kestab oktoobrini (hilisem niitmine), kusjuures sama põldu töödeldakse mitu korda. Pinnase kandevõime võib nendel perioodidel langeda 100–200 kPa-ni – alla 18-tonnise masina tavalise põllumajandusrehvi kontaktrõhu.
Silokombainide liiklusest tingitud pinnase tihenemine on tõsine agronoomiline probleem. Wageningeni ülikooli, Harper Adamsi ja USDA uuringud näitavad, et tiheda koristusliikluse tõttu tekkiv aluspinnase tihenemine (alla 30 cm sügavuselt) võib 5–10 aasta jooksul vähendada saagikust 5–15% võrra, kuna tihendatud kiht piirab juurte läbitungimist ja vee äravoolu. See leid on ajendanud silokombainide tööstust otsima madalama pinnasurve lahendusi: laiemad rehvid (800–900 mm vs 600–700 mm), madalam rehvirõhk (0,8–1,2 baari vs 1,5–2,0 baari) ja kummiroomikutele ümberehitused.
Rattavedu peab neid rehvi- ja roomikukonfiguratsioone muutmata kujul kohandama. Laiem rehv suurendab maapinnaga kokkupuutepinda, aga ka rehvi veereraadiust, mis muudab sama kiirusevahemiku jaoks vajalikku ülekandearvu. Roomikute ümberehitus asendab tagarattad täielikult kummiroomikutega, mis nõuab rattavedu liidestumist roomiku hammasrattaga, mitte rehvi rummuga, sageli erineva kinnitusgeomeetriaga. Rattaveo väljundvõll, kinnitusäärik ja pidur peavad ühilduma nii rehvi- kui ka roomikukonfiguratsioonidega, et võimaldada töövõtjal konfiguratsioone vastavalt põllutingimustele vahetada.
Märjal pinnasel on haarduvuspiir määratud pinnase nihketugevuse, mitte kõval pinnal kasutatava rehvi haarduvusteguri järgi. Küllastunud savimullal on maksimaalne veojõud ligikaudu 0,3–0,5 korda suurem kui vertikaalne rattakoormus – olenemata rehvi mustrist või rehvirõhust. 0,4 koefitsiendi ja 5-tonnise tagasilla koormuse korral on maksimaalne veojõud tagaratta kohta ligikaudu 20 kN. Rattavedu ei tohi tekitada pöördemomenti, mis ületab seda haarduvuspiiri – sest liigne pöördemoment lihtsalt paneb ratta pöörlema, hävitades mullapinna ja tekitades rööpaid, mis takistavad järgnevaid transpordivahendeid (haagistraktoreid, mis veavad hakitud materjali silohoidlasse).
Maanteeülekanne — põllukiiruselt 8 km/h kuni maanteekiiruseni 40 km/h sama käigukastiga
Iseliikuvad söödakombainid sõidavad põldude vahel avalikel teedel – kiirusega 25–40 km/h, olenevalt kohalikest eeskirjadest. See on 3–8 korda suurem koristuskiirus – ja rattavedu peab katma mõlemad käiguvahemikud sama planetaarkäigukasti kaudu ilma mehaanilise käigukastita.
Maanteetranspordi kiirusel nihkub rattaveo tööpunkt suure pöördemomendi/madala kiiruse (põllul) asemel väikese pöördemomendi/suure kiiruse (maanteel) olekusse. Hüdrauliline mootor töötab maksimaalsel või selle lähedal asuval kiirusel – kus mahuline efektiivsus on suurim, kuid mehaaniline efektiivsus võib suurel kiirusel töötava laagri ja tihendi hõõrdumise tõttu väheneda. Planeedilise käigukasti laagritel ja hammasratastel on suurem pöörlemiskiirus ja väiksem pöördemoment – töötsükkel, mis tekitab rohkem soojust pöörlemiskadudest (õli segamine suurel kiirusel töötavate hammasrataste poolt) ja vähem soojust hammaste kokkupuutepingest.
Pidurdusvajadus maanteekiirusel erineb oluliselt põllul kehtivatest nõuetest. Põllul aeglustab masin hüdraulilise mootori vasturõhu abil kiiruselt 8 km/h nullini – see on õrn, proportsionaalne ja nõuab minimaalset pidurdamist. Maanteel peab masin avariipidurduse korral aeglustama kiiruselt 40 km/h – see nõuab rattaveo seisu-/tööpiduri täielikku mehaanilist pidurdusvõimet. Kineetiline energia kiirusel 40 km/h on 25 korda suurem kui kiirusel 8 km/h (võrdeline kiiruse ruuduga) – see tähendab, et pidur peab avariipidurduse korral hajutama 25 korda rohkem energiat. Rattaveo piduriketas, -sadula ja hõõrdematerjal tuleb valida selle maanteekiirusel toimuva hädaolukorra, mitte põllukiirusel toimuva tavaolukorra jaoks.
Kolm silokombaini rattaajamitele omast rikkerežiimi
Rattavedu töötab sentimeetrite kõrgusel märjast pinnast – kogu koristusvahetuse vältel mudas, viljamahlas ja vees. Võlli tihendi huul kulgeb vastu abrasiivsete mullaosakestega kaetud pinda, mis toimib hõõrdumismassina, kulutades samaaegselt nii tihendi huult kui ka võlli pinda. Märja maisisilo koristamise ajal puutub tihend kokku muda, maisivarremahla (pH 5,5–6,5, kergelt happeline) ja silo väljavooluvee seguga – keemiliselt agressiivse keskkonnaga, mis lagundab standardset NBR-tihendimaterjali 500–1000 tunni jooksul. Kui tihend puruneb, siseneb saastunud vesi käigukasti ja emulgeerib õli, hävitades hammasrataste ja laagrite määrdefilmi 50–200 töötunni jooksul.
Märgadel põllutingimustel suureneb veeretakistus 0,03–0,05-lt (kuiv kõrrepõldudel) 0,08–0,15-ni (küllastunud pinnas) – see kahekordistab või kolmekordistab pideva veojõuvajaduse. Rattavedu töötab pikemate perioodide jooksul (2–4 tundi põllu kohta) nimipöördemomendiga 80–100%, mitte kuival pinnal tavaliselt 40–60%. See pidev suure pöördemomendiga töötamine tekitab hammasrattas ja laagrites 2–3 korda rohkem soojust kui tavaliselt, mis tõstab õli temperatuuri 90–110 kraadini Celsiuse järgi. Nendel temperatuuridel oksüdeerub tavaline mineraalõli kiiresti ja viskoossus väheneb punktini, kus hammasratta ja laagri õlifilmi paksus langeb alla täieliku hüdrodünaamilise määrimise miinimumi.
Silokombainid liiguvad avalikel teedel põldude vahel kiirusega 25–40 km/h. 18 tonni ja 40 km/h juures on kineetiline energia ligikaudu 1,1 MJ – kogu see energia peavad avariipidurduse korral neelama rattaveo pidurid. Kui pidurid on eelmisest pidurdusest (või pidevast lohistuspidurdusest allamäge teelõigul) juba kuumad, võib piduriklotsi temperatuur ületada 350–400 kraadi Celsiuse järgi, sisenedes hõõrdetegur väheneb temperatuuri tõustes. Täiskoormatud silokombaini pidurite pidurdamise kadumine avalikul teel on katastroofiline ohutusrike, mis on põhjustanud surmaga lõppenud õnnetusi – muutes pidurite soojusmahtuvuse kogu rattaveo kõige ohutuse seisukohast kriitilisemaks spetsifikatsiooniparameetriks.
Silokombainide planetaarkäigukast rattaveoga — korduma kippuvad küsimused
Korea Ever-Power pakub söödakombainide rattaajameid pöördemomendiga 8000–60 000 Nm, millel on saagiga sünkroniseeritud reageerimisvõime, märgpõllu tihendamine ja maanteekiirusel pidurdusvõime.
Toimetaja: Cxm
