Types de récolteuses de pommes et exigences en matière de transmission aux roues
La récolte mécanique des pommes a évolué, passant de simples secoueurs de tronc à des machines sophistiquées placées au-dessus des rangs. Chaque type de récolteuse impose des exigences différentes aux boîte de vitesses planétaire à entraînement par rouemais tous partagent l'exigence fondamentale : un déplacement au sol ultra-précis et à très basse vitesse à travers des rangées étroites de vergers sur un terrain variable.
Le type dominant pour les pommes destinées à la transformation. Un secoueur de tronc ou de branches fait vibrer l'arbre à une fréquence de 5 à 20 Hz, détachant les fruits sur un cadre de réception ou un tapis roulant entourant le tronc. La machine avance d'arbre en arbre à une vitesse de 0,5 à 2,0 km/h, avec un arrêt de 3 à 8 secondes par arbre pour le cycle de secouage. La transmission par roues doit assurer un positionnement précis au démarrage et à l'arrêt afin d'aligner la tête du secoueur avec chaque tronc – généralement à ±50 mm de la position cible. Tout dépassement ou manque de positionnement oblige l'opérateur à faire marche arrière et à se repositionner, ce qui entraîne une perte de 5 à 10 secondes par arbre et une réduction du débit journalier de 10 à 15 tonnes.
Les machines à cheval parcourent toute la rangée d'arbres et récoltent en continu. Des barres de secouage internes, des souffleurs d'air ou des doigts rotatifs détachent les fruits et les déposent sur des convoyeurs intégrés. La machine doit maintenir une vitesse constante de 1,5 à 3 km/h, car le mécanisme de récolte est calibré pour une vitesse de déplacement spécifique. Si la vitesse des roues motrices varie de plus de ±51 TP3T, l'efficacité de la récolte diminue : trop rapide, le mécanisme manque des fruits ; trop lente, elle endommage les branches par une surexposition à l'énergie des secousses.
Des plateformes automotrices transportent de 8 à 16 cueilleurs manuels de pommes destinées au marché du frais. La machine se déplace en continu à une vitesse de 0,3 à 1,0 km/h, adaptée au rythme de cueillette des travailleurs. La transmission doit permettre une variation de vitesse continue, sans à-coups ni pulsations perceptibles, car les travailleurs se tiennent sur une plateforme surélevée (de 1,5 à 3 mètres de haut) et le moindre mouvement brusque présente un risque de chute. La réglementation en matière de sécurité au travail dans les principales régions productrices de pommes exige que le mouvement de la plateforme soit suffisamment fluide pour qu'un travailleur debout n'ait pas besoin de s'appuyer sur la structure pour garder l'équilibre.
Ces trois types de machines partagent un défi commun en matière de transmission : la plage de vitesses au sol requise (0,3 à 3,0 km/h pour la récolte, plus 10 à 20 km/h pour le transfert sur route/champ) correspond à un rapport de réduction de 7:1 à 67:1. Les vitesses de récolte se situent dans la plage où le rendement du moteur hydraulique chute brutalement (en dessous de 5% de la vitesse maximale, la plupart des moteurs hydrauliques présentent des pulsations de couple). Par conséquent, le rapport de réduction du réducteur planétaire et la qualité des engrenages sont essentiels pour garantir un fonctionnement fluide et sans pulsations à basse vitesse.
Terrains de vergers — Pourquoi les roues motrices des récolteuses de pommes sont confrontées à des conditions que les machines agricoles ne rencontrent jamais
Une moissonneuse-batteuse évolue dans des champs de céréales ouverts et relativement plats. Une récolteuse de pommes, quant à elle, travaille dans des vergers aux rangs étroits (3 à 5 mètres de large entre les troncs), sur un terrain souvent en pente, toujours accidenté et fréquemment humide à cause de l'irrigation. La transmission doit pouvoir gérer ces conditions aux vitesses de récolte extrêmement faibles, là où la motricité est la plus difficile à maîtriser.
| Facteur de terrain | Champ de céréales | verger de pommiers | Impact sur les moteurs |
|---|---|---|---|
| Largeur de la ligne | Champ ouvert | 3–5 m | Virages serrés requis |
| Pente | 0–5% | 5–30% | Maintien du frein en pente |
| Humidité du sol | Saisonnier | Irrigation = humide | Traction à basse vitesse |
| Zone racinaire | Aucune restriction | Sous la canopée des arbres | Faible pression au sol nécessaire |
Les vergers à flanc de colline présentent les conditions les plus difficiles pour les machines à roues motrices. De nombreuses régions productrices de pommes de qualité (État de Washington, Tyrol du Sud, Otago central, Shimano) exploitent les terrains en pente pour leur drainage, leur aération et leur ensoleillement optimaux, qui permettent d'obtenir des fruits de haute qualité. Les pentes de 6 à 17 degrés sont courantes ; elles sont suffisamment abruptes pour que la machine doive gravir la pente sous charge tout en maintenant une vitesse de récolte précise.
Sur une pente de 151 TP3T avec une récolteuse de pommes de 12 tonnes, la composante gravitationnelle exige une force de traction continue d'environ 17,6 kN, avant même l'ajout de la résistance au roulement. Si la transmission ne peut fournir cette force à 0,5 km/h sans pulsation de vitesse, la machine oscille et hésite sur la pente, ce qui désaligne la tête de secouage avec les troncs et endommage les fruits par des secousses irrégulières. boîte de vitesses planétaire à entraînement par roue doit fournir un couple régulier et continu à la vitesse de fonctionnement la plus basse sur la pente la plus raide du verger — la combinaison la plus exigeante de toutes les applications de transmission de roues agricoles.
Utilisation et stockage saisonniers — Le défi d'ingénierie caché
Une récolteuse de pommes fonctionne de 10 à 42 jours par an, soit la période de récolte des variétés cultivées sur l'exploitation. Pendant les 323 à 355 jours restants, la machine est remisée. Ce rythme d'utilisation saisonnier extrême engendre des défis techniques qu'aucune machine fonctionnant toute l'année ne rencontre.
Pendant la période de stockage, la transmission subit : (1) des cycles de condensation — les variations de température entre le jour et la nuit provoquent la condensation d'humidité à l'intérieur du carter de boîte de vitesses, s'accumulant sur les surfaces des engrenages et des roulements ; (2) un relâchement des joints — les joints à lèvres qui empêchent les fuites d'huile et la pénétration de contaminants sont comprimés contre l'arbre dans la même position pendant 8 à 10 mois, développant une compression permanente qui réduit l'efficacité de l'étanchéité au début de la saison suivante ; et (3) une corrosion statique — l'humidité provenant de la condensation se combine aux produits de dégradation de l'huile pour former un environnement légèrement acide qui pique les chemins de roulement et les surfaces des dents d'engrenage aux points de contact où ils étaient stationnés.
La plus dommageable est la corrosion d'arrêt des roulements (également appelée corrosion Brinell simulée). Les billes ou les rouleaux des roulements restent immobiles pendant des mois, et l'humidité de condensation attaque la surface des chemins de roulement au niveau de la zone de contact portante. Au démarrage de la machine pour la saison des récoltes suivante, les zones de contact corrodées créent des concentrations de contraintes qui amorcent l'écaillage dès les premières heures de fonctionnement. Une transmission qui a fonctionné parfaitement pendant toute la saison des récoltes précédente peut tomber en panne dès la première semaine de la nouvelle saison, non pas à cause de dommages liés à son fonctionnement, mais après 10 mois d'immobilisation.
Protocoles de pré-stockage et de pré-saison : Avant l'hivernage, les transmissions doivent tourner 15 à 20 minutes à température de fonctionnement pour éliminer l'humidité interne, puis être complétées avec de l'huile neuve contenant des additifs anticorrosion. Avant la prochaine saison des récoltes, faites tourner chaque roue à la main d'au moins trois tours complets afin de redistribuer le film d'huile sur les chemins de roulement et de rompre les liaisons de corrosion statique. Vérifiez l'huile : elle doit présenter un aspect laiteux et être remplacée si nécessaire. Ces deux opérations, qui prennent moins de 30 minutes par machine, peuvent prolonger la durée de vie effective des transmissions de 30 à 50 % par rapport aux machines simplement remisées et oubliées entre les saisons.
Douceur du couple à bas régime — Pourquoi la qualité des engrenages détermine la qualité des fruits
À des vitesses de récolte de 0,5 à 3,0 km/h, l'arbre de sortie de la transmission par roue tourne à environ 2 à 12 tr/min (selon le diamètre du pneu et le rapport de transmission). À ces vitesses, chaque engrènement est perceptible comme une impulsion de couple distincte, et la somme de ces impulsions produit une variation de vitesse périodique appelée crantage. Sur une transmission par roue équipée d'engrenages DIN classe 8 (qualité industrielle standard), l'amplitude du crantage à 5 tr/min peut atteindre 3 à 5 % de la vitesse moyenne, produisant un motif rythmique d'à-coups et d'hésitations visible sur la trace au sol sous la forme d'une variation de vitesse sinusoïdale.
Pour les récolteuses à secouer et à ramasser, cette variation de vitesse décale l'alignement entre les arbres de 30 à 80 mm par arbre, ce qui suffit à désaligner la tête de secouage et nécessite une correction de l'opérateur. Pour les récolteuses continues à passage direct, la variation de vitesse entraîne un secouage excessif de certains arbres (trop lent, endommageant les branches) et insuffisant d'autres (trop rapide, manquant des fruits). Pour les récolteuses à plateforme, la variation de vitesse produit des à-coups rythmiques qui fatiguent les travailleurs et compromettent la fluidité de mouvement requise.
Les engrenages de classe DIN 6 réduisent l'amplitude de crantage à 0,5 à 1,5%, soit en dessous du seuil où la variation de vitesse est perceptible par l'opérateur ou a un impact sur la qualité des fruits. Par conséquent, les spécifications de qualité des engrenages pour les transmissions des roues des récolteuses de pommes sont définies par les exigences de qualité des fruits et de sécurité des travailleurs, et non par les exigences de résistance mécanique ou de durabilité – une situation inhabituelle où l'état de surface de l'engrenage est le principal critère de spécification, la résistance de l'engrenage étant secondaire.
Le rapport de réduction du réducteur planétaire influe également sur la régularité du fonctionnement à basse vitesse. Un rapport plus élevé signifie que le moteur tourne plus vite pour une même vitesse de roue, éloignant ainsi son point de fonctionnement de sa zone d'ondulation à basse vitesse. Un rapport de 100:1 avec un moteur à 300 tr/min produit un fonctionnement plus régulier qu'un rapport de 50:1 avec un moteur à 150 tr/min, même à vitesse d'avancement identique. Ceci s'explique par le fait que l'ondulation du couple moteur est divisée par le rapport de réduction plus élevé et que l'inertie des composants du moteur, tournant plus vite, agit comme un volant d'inertie mécanique qui amortit les pulsations à chaque tour.
Trois modes de défaillance spécifiques aux entraînements des roues des récolteuses de pommes
Pendant 8 à 10 mois de stockage, de la condensation s'accumule sur les chemins de roulement, au niveau des zones de contact statiques. Cette humidité, combinée aux produits de dégradation de l'huile, crée un environnement légèrement corrosif qui pique la surface durcie des chemins de roulement. Au redémarrage de la machine pour la saison suivante, ces piqûres de corrosion agissent comme des concentrations de contraintes de fatigue, amorçant un écaillage dans les 20 à 100 premières heures de fonctionnement. La défaillance se manifeste par un bruit et des vibrations soudains des roulements au début de la saison des récoltes, souvent attribués à la malchance plutôt qu'aux conditions de stockage qui en sont la cause.
Lors de la récolte, les pommes tombées sont écrasées par les roues de la machine, libérant un jus riche en acide malique (pH 3,0 à 3,5). Ce jus acide est projeté sur le carter de transmission, les joints d'arbre et l'évent, et peut s'infiltrer à travers des joints usés ou des bouchons de vidange mal serrés. À l'intérieur de la boîte de vitesses, l'acide attaque les additifs d'huile et accélère la corrosion des engrenages et des roulements en acier. Les dommages ne sont pas immédiats ; ils se développent au fil du stockage, l'acide continuant de réagir avec les surfaces en acier en l'absence de la circulation d'huile protectrice assurée par les conditions de fonctionnement. Les machines qui récoltent les pommes tombées au sol sont particulièrement exposées, car leurs roues roulent directement dans des couches de résidus de fruits acides en fermentation.
La vitesse de récolte ultra-faible (0,5 à 3,0 km/h) est obtenue grâce à la combinaison du déplacement du moteur hydraulique et du rapport de réduction du réducteur planétaire. À mesure que le moteur hydraulique s'use (augmentation des jeux internes), son rendement volumétrique diminue et les pulsations (ondulations) de vitesse à bas régime augmentent. Un moteur neuf peut fournir un rendement régulier à 2 tr/min ; après 3 000 à 5 000 heures de fonctionnement cumulées, ce même moteur présente des à-coups perceptibles à la même vitesse, car les fuites internes varient selon la position angulaire. L'opérateur perçoit ce phénomène comme des à-coups et réagit généralement en augmentant le débit hydraulique (compensant ainsi par une vitesse plus élevée), ce qui réduit la qualité de la récolte.
Réducteur planétaire à entraînement par roue pour récolteuses de pommes — Foire aux questions
Korea Ever-Power fournit des réducteurs planétaires pour roues motrices de récolteuses de pommes de 3 000 à 25 000 Nm avec une douceur de fonctionnement à très basse vitesse, un freinage en pente et une durabilité de stockage saisonnier.
Éditeur : Cxm
