सेब तोड़ने वाली मशीनों के प्रकार और उनकी व्हील ड्राइव संबंधी आवश्यकताएँ
सेब की यांत्रिक कटाई साधारण ट्रंक शेकर से लेकर अत्याधुनिक ओवर-द-रो मशीनों तक विकसित हो चुकी है। प्रत्येक प्रकार की हार्वेस्टर मशीन पर अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं। व्हील ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्सलेकिन इन सभी में एक मूलभूत आवश्यकता समान है: परिवर्तनशील भूभाग पर संकरी बागों की पंक्तियों के माध्यम से अत्यंत सटीक, अत्यंत धीमी गति से जमीनी यात्रा।
प्रसंस्करण योग्य सेबों के लिए यह सबसे प्रचलित प्रकार की मशीन है। तने या शाखा को हिलाने वाला यंत्र पेड़ को 5 से 20 हर्ट्ज़ की आवृत्ति पर कंपन करता है, जिससे फल पेड़ के तने के चारों ओर लगे पकड़ने वाले फ्रेम या कन्वेयर बेल्ट पर गिर जाते हैं। मशीन 0.5 से 2.0 किमी/घंटा की गति से एक पेड़ से दूसरे पेड़ तक जाती है और कंपन चक्र के लिए प्रत्येक पेड़ पर 3 से 8 सेकंड का विराम लेती है। व्हील ड्राइव को शेकर हेड को प्रत्येक तने के साथ संरेखित करने के लिए सटीक स्टार्ट-स्टॉप स्थिति प्रदान करनी चाहिए - आमतौर पर लक्ष्य स्थिति के ±50 मिमी के भीतर। किसी भी प्रकार की चूक होने पर ऑपरेटर को पीछे हटकर पुनः संपर्क करना पड़ता है, जिससे प्रति पेड़ 5 से 10 सेकंड का नुकसान होता है और दैनिक उत्पादन 10 से 15 टन तक कम हो जाता है।
स्ट्रैडल-प्रकार की मशीनें पेड़ों की पूरी कतार के ऊपर चलती हैं और चलते-चलते लगातार फलों की कटाई करती हैं। आंतरिक शेकिंग रॉड, एयर ब्लास्टर या घूमने वाली उंगलियां फलों को एकीकृत कन्वेयर पर गिरा देती हैं। मशीन को 1.5 से 3.0 किमी/घंटा की स्थिर गति बनाए रखनी चाहिए, क्योंकि कटाई तंत्र को एक विशिष्ट गति के लिए कैलिब्रेट किया गया है। यदि व्हील ड्राइव की गति ±5% से अधिक बदलती है, तो कटाई की दक्षता कम हो जाती है: बहुत तेज़ होने पर तंत्र फलों को छोड़ देता है; बहुत धीमी होने पर कंपन ऊर्जा के अत्यधिक संपर्क में आने से शाखाएं क्षतिग्रस्त हो जाती हैं।
ये स्वचालित प्लेटफॉर्म ताजे सेबों की हाथ से तुड़ाई के लिए 8 से 16 श्रमिकों को ले जा सकते हैं। मशीन श्रमिकों की तुड़ाई की गति के अनुरूप 0.3 से 1.0 किमी/घंटा की निरंतर गति से चलती है। व्हील ड्राइव को बिना किसी स्पष्ट कंपन या गति में उतार-चढ़ाव के निरंतर परिवर्तनीय गति प्रदान करनी चाहिए - क्योंकि श्रमिक एक ऊंचे प्लेटफॉर्म (1.5 से 3 मीटर ऊंचा) पर खड़े होते हैं और किसी भी झटके से गिरने का खतरा होता है। प्रमुख सेब उत्पादक क्षेत्रों में श्रमिक सुरक्षा नियमों के अनुसार प्लेटफॉर्म की गति इतनी सुचारू होनी चाहिए कि खड़े श्रमिक को संतुलन बनाए रखने के लिए संरचना को पकड़ने की आवश्यकता न हो।
तीनों प्रकार के हाइड्रोलिक मशीनों में एक समान व्हील ड्राइव इंजीनियरिंग चुनौती होती है: आवश्यक जमीनी गति सीमा (0.3 से 3.0 किमी/घंटा कटाई, साथ ही 10 से 20 किमी/घंटा सड़क/खेत स्थानांतरण) 7:1 से 67:1 के गति अनुपात तक फैली हुई है। कटाई की गति उस सीमा में होती है जहां हाइड्रोलिक मोटर की दक्षता तेजी से घटती है (अधिकतम गति के 5% से नीचे, अधिकांश हाइड्रोलिक मोटर टॉर्क स्पंदन प्रदर्शित करते हैं) - जिससे सुचारू, स्पंदन-मुक्त निम्न-गति संचालन प्राप्त करने के लिए प्लेनेटरी गियरबॉक्स का रिडक्शन अनुपात और गियर की गुणवत्ता महत्वपूर्ण हो जाती है।
बागों का भूभाग — सेब तोड़ने वाली मशीनों के पहिए वाले ड्राइव को ऐसी परिस्थितियों का सामना क्यों करना पड़ता है जिनका सामना खेतों में फसल उगाने वाली मशीनों को कभी नहीं करना पड़ता?
कंबाइन हार्वेस्टर खुले, अपेक्षाकृत समतल अनाज के खेतों में काम करता है। सेब हार्वेस्टर संकरी बागों की पंक्तियों में काम करता है - पेड़ों के तनों के बीच 3 से 5 मीटर की दूरी होती है - और यह इलाका अक्सर ढलान वाला, हमेशा ऊबड़-खाबड़ और सिंचाई के कारण अक्सर गीला रहता है। व्हील ड्राइव को इन परिस्थितियों में कटाई की अत्यंत धीमी गति पर काम करना होता है, जहाँ कर्षण प्रबंधन सबसे कठिन होता है।
| भूभाग कारक | अनाज का खेत | सेब का बाग | प्रभाव उत्पन्न करें |
|---|---|---|---|
| पंक्ति की चौड़ाई | खुला मैदान | 3–5 मीटर | तंग मोड़ की आवश्यकता है |
| ढलान | 0–51टीपी3टी | 5–301टीपी3टी | ढलान पर ब्रेक लगे रहने से |
| जमीन की नमी | मौसमी | सिंचाई = गीला | कम गति पर कर्षण |
| जड़ क्षेत्र | प्रतिबंध नहीं | पेड़ों की छाँव के नीचे | कम भू-दबाव की आवश्यकता है |
पहाड़ी ढलानों पर स्थित बाग-बगीचे पहियों से चलने वाली मशीनों के लिए सबसे चुनौतीपूर्ण वातावरण प्रस्तुत करते हैं। कई प्रमुख सेब उत्पादक क्षेत्र (वाशिंगटन राज्य, दक्षिण टायरॉल, मध्य ओटागो, शिमानो) बेहतर जल निकासी, वायु प्रवाह और सूर्य के प्रकाश के लिए पहाड़ी इलाकों का उपयोग करते हैं, जो उच्च गुणवत्ता वाले फलों के उत्पादन के लिए आवश्यक हैं। 10 से 30 डिग्री (6 से 17 डिग्री) तक की ढलानें आम हैं - इतनी खड़ी कि मशीन को सटीक कटाई गति बनाए रखते हुए भार के साथ ऊपर चढ़ना पड़ता है।
12 टन के सेब हार्वेस्टर के साथ 15% ढलान पर, गुरुत्वाकर्षण घटक को लगभग 17.6 किलोनैनो निरंतर कर्षण बल की आवश्यकता होती है - रोलिंग प्रतिरोध को जोड़ने से पहले। यदि व्हील ड्राइव 0.5 किमी/घंटा की गति पर गति में उतार-चढ़ाव के बिना यह बल प्रदान नहीं कर पाता है, तो मशीन ढलान पर झटके खाती है और रुक-रुक कर चलती है - जिससे शेकर हेड पेड़ के तनों से असंरेखित हो जाता है और अनियमित कंपन के कारण फल क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। व्हील ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स इसे सबसे खड़ी ढलान वाले बाग में सबसे कम परिचालन गति पर सुचारू, निरंतर टॉर्क प्रदान करना होगा - जो किसी भी कृषि व्हील ड्राइव अनुप्रयोग का सबसे चुनौतीपूर्ण संयोजन है।
मौसमी उपयोग और भंडारण — छिपी हुई इंजीनियरिंग चुनौती
सेब तोड़ने वाली मशीन साल में 10 से 42 दिन ही चलती है - यही खेत में उगने वाली सेब की किस्मों की कटाई का मौसम होता है। बाकी 323 से 355 दिनों तक मशीन को रखा जाता है। उपयोग का यह अत्यधिक मौसमी पैटर्न ऐसी इंजीनियरिंग चुनौतियां पैदा करता है जिनका सामना साल भर चलने वाली किसी भी मशीन को नहीं करना पड़ता।
भंडारण अवधि के दौरान, व्हील ड्राइव में निम्नलिखित परिवर्तन होते हैं: (1) संघनन चक्रण - दिन और रात के तापमान में भिन्नता के कारण गियरबॉक्स हाउसिंग के अंदर नमी संघनित हो जाती है, जो गियर और बेयरिंग की सतहों पर जमा हो जाती है; (2) सील शिथिलता - तेल रिसाव और संदूषक प्रवेश को रोकने वाली लिप सील 8 से 10 महीनों तक एक ही स्थिति में शाफ्ट के विरुद्ध संपीड़ित होती हैं, जिससे एक स्थायी संपीड़न सेट विकसित हो जाता है जो अगले सीज़न की शुरुआत में सीलिंग प्रभावशीलता को कम कर देता है; और (3) स्थैतिक संक्षारण - संघनन से उत्पन्न नमी तेल के क्षरण उत्पादों के साथ मिलकर एक हल्का अम्लीय वातावरण बनाती है जो बेयरिंग रेसवे और गियर दांतों की सतहों को उन संपर्क स्थानों पर खराब कर देता है जहां उन्हें रखा गया था।
इनमें सबसे ज़्यादा नुकसानदायक है बेयरिंग का स्थिर संक्षारण (जिसे फॉल्स ब्रिनेलिंग भी कहा जाता है)। बेयरिंग बॉल या रोलर महीनों तक एक ही जगह पर स्थिर रहते हैं और संघनन से उत्पन्न नमी, भार वहन करने वाले संपर्क क्षेत्र में रेसवे की सतह पर हमला करती है। जब मशीन अगले फसल चक्र में काम शुरू करती है, तो संक्षारित संपर्क क्षेत्र तनाव के केंद्र के रूप में कार्य करते हैं, जिससे संचालन के पहले कुछ घंटों के भीतर ही दरारें पड़ने लगती हैं। एक व्हील ड्राइव जो पिछले पूरे फसल चक्र में बिना किसी खराबी के चला, नए मौसम के पहले सप्ताह में ही खराब हो सकता है - परिचालन क्षति के कारण नहीं, बल्कि 10 महीनों तक स्थिर रहने के कारण।
भंडारण से पहले और सीज़न से पहले के प्रोटोकॉल: भंडारण से पहले, आंतरिक नमी को वाष्पित करने के लिए व्हील ड्राइव को परिचालन तापमान पर 15 से 20 मिनट तक चलाएं, फिर उसमें संक्षारण-रोधी योजक युक्त ताजा तेल डालें। अगली फसल के मौसम से पहले, प्रत्येक पहिये को हाथ से कम से कम 3 पूर्ण चक्कर घुमाएं ताकि बेयरिंग रेसवे पर तेल की परत समान रूप से वितरित हो जाए और किसी भी प्रकार के स्थिर संक्षारण बंधन टूट जाएं। तेल में पानी की मिलावट (दूधिया रंग) की जांच करें और यदि मिलावट हो तो उसे बदल दें। ये दो प्रक्रियाएं - प्रति मशीन 30 मिनट से भी कम समय लेती हैं - उन मशीनों की तुलना में व्हील ड्राइव के प्रभावी जीवन को 30 से 50% तक बढ़ा सकती हैं जिन्हें मौसमों के बीच केवल पार्क करके छोड़ दिया जाता है।
कम गति पर टॉर्क की सुगमता — गियर की गुणवत्ता फलों की गुणवत्ता क्यों निर्धारित करती है
0.5 से 3.0 किमी/घंटा की कटाई गति पर, व्हील ड्राइव आउटपुट शाफ्ट लगभग 2 से 12 आरपीएम (टायर के व्यास और गियर अनुपात के आधार पर) पर घूमता है। इन गतियों पर, प्रत्येक गियर दांत का जुड़ाव एक अलग टॉर्क पल्स के रूप में महसूस किया जा सकता है - और इन पल्स का योग एक आवधिक गति परिवर्तन उत्पन्न करता है जिसे कॉगिंग कहा जाता है। डीआईएन क्लास 8 गियर (मानक औद्योगिक गुणवत्ता) वाले व्हील ड्राइव पर, 5 आरपीएम पर कॉगिंग आयाम औसत गति का 3 से 51μm तक पहुंच सकता है - जिससे एक लयबद्ध उछाल-और-हिचकिचाहट पैटर्न बनता है जो जमीन पर बने ट्रैक में एक साइनसोइडल गति परिवर्तन के रूप में दिखाई देता है।
शेक-एंड-कैच हार्वेस्टर के लिए, गति में यह बदलाव प्रत्येक पेड़ के लिए 30 से 80 मिमी तक पेड़-दर-पेड़ स्थिति संरेखण को विस्थापित कर देता है - इतना कि शेकर हेड गलत संरेखित हो जाता है और ऑपरेटर को सुधार की आवश्यकता होती है। पंक्ति-वार निरंतर हार्वेस्टर के लिए, गति में यह बदलाव कटाई तंत्र को कुछ पेड़ों को अधिक हिलाने (बहुत धीमा - शाखाओं को नुकसान) और दूसरों को कम हिलाने (बहुत तेज़ - फल छूट जाना) का कारण बनता है। प्लेटफ़ॉर्म हार्वेस्टर के लिए, गति में यह बदलाव एक लयबद्ध झटके पैदा करता है जो श्रमिकों को थका देता है और प्लेटफ़ॉर्म की गति की सुगमता संबंधी आवश्यकताओं का उल्लंघन करता है।
DIN क्लास 6 गियर, कॉगिंग एम्प्लीट्यूड को 0.5 से 1.5% तक कम कर देते हैं — यह उस सीमा से नीचे है जहाँ गति में बदलाव ऑपरेटर को महसूस होता है या फल की गुणवत्ता में इसका कोई मापन होता है। इसलिए, सेब हार्वेस्टर व्हील ड्राइव के लिए गियर की गुणवत्ता का निर्धारण फल की गुणवत्ता और श्रमिक सुरक्षा आवश्यकताओं के आधार पर किया जाता है, न कि यांत्रिक शक्ति या टिकाऊपन आवश्यकताओं के आधार पर — यह एक असामान्य स्थिति है जहाँ गियर की सतह की फिनिश प्राथमिक विनिर्देश पैरामीटर है और गियर की मजबूती गौण है।
प्लेनेटरी गियरबॉक्स का अनुपात कम गति पर सुचारू संचालन को भी प्रभावित करता है। उच्च अनुपात का अर्थ है कि समान व्हील गति के लिए मोटर अधिक तेज़ी से चलती है - जिससे मोटर का परिचालन बिंदु उसके कम गति वाले कंपन क्षेत्र से दूर चला जाता है। 300 आरपीएम पर चलने वाली मोटर के साथ 100:1 का अनुपात 150 आरपीएम पर चलने वाली मोटर के साथ 50:1 के अनुपात की तुलना में अधिक सुचारू व्हील आउटपुट उत्पन्न करता है, भले ही जमीनी गति समान हो, क्योंकि मोटर टॉर्क कंपन उच्च गियर अनुपात द्वारा विभाजित हो जाता है और तेज़ी से घूमने वाले मोटर घटकों की जड़ता एक यांत्रिक फ्लाईव्हील के रूप में कार्य करती है जो प्रति-चक्कर स्पंदन को कम करती है।
एप्पल हार्वेस्टर व्हील ड्राइव से संबंधित तीन विशिष्ट विफलता मोड
8 से 10 महीनों के भंडारण के दौरान, स्थिर संपर्क क्षेत्रों में बेयरिंग रेसवे पर संघनन नमी जमा हो जाती है। यह नमी तेल के अपघटन उत्पादों के साथ मिलकर एक हल्का संक्षारक वातावरण बनाती है जो कठोर रेसवे की सतह पर गड्ढे बना देती है। जब मशीन अगले मौसम के लिए फिर से चालू होती है, तो ये संक्षारण गड्ढे थकान तनाव सांद्रता के रूप में कार्य करते हैं - जिससे पहले 20 से 100 परिचालन घंटों के भीतर ही दरारें पड़नी शुरू हो जाती हैं। यह खराबी कटाई के मौसम की शुरुआत में अचानक बेयरिंग शोर और कंपन के रूप में सामने आती है, जिसे अक्सर भंडारण की उन स्थितियों के बजाय "दुर्भाग्य" का परिणाम माना जाता है जिनके कारण यह समस्या उत्पन्न हुई।
कटाई के दौरान, गिरे हुए सेब मशीन के पहियों के नीचे कुचल जाते हैं, जिससे मैलिक एसिड (pH 3.0 से 3.5) युक्त सेब का रस निकलता है। यह अम्लीय रस पहिए के ड्राइव हाउसिंग, शाफ्ट सील और ब्रीदर वेंट पर छिटक जाता है और घिसी हुई सील या ठीक से कसे न गए ड्रेन प्लग से भी रिस सकता है। गियरबॉक्स के अंदर, यह एसिड तेल में मौजूद एडिटिव्स पर हमला करता है और स्टील गियर और बेयरिंग की सतहों के क्षरण को तेज कर देता है। नुकसान तुरंत नहीं होता - यह भंडारण अवधि के दौरान धीरे-धीरे बढ़ता है क्योंकि परिचालन स्थितियों में मिलने वाले सुरक्षात्मक तेल परिसंचरण के अभाव में एसिड स्टील की सतहों के साथ प्रतिक्रिया करता रहता है। गिरे हुए सेबों (जो पहले से ही जमीन पर पड़े होते हैं) की कटाई करने वाली मशीनें विशेष रूप से जोखिम में होती हैं क्योंकि पहिए सीधे किण्वित, अम्लीय फलों के अवशेषों की परतों से होकर गुजरते हैं।
हाइड्रोलिक मोटर के विस्थापन और प्लेनेटरी गियरबॉक्स के रिडक्शन अनुपात के संयोजन से कटाई की अत्यंत धीमी गति (0.5 से 3.0 किमी/घंटा) प्राप्त की जाती है। जैसे-जैसे हाइड्रोलिक मोटर घिसती है (आंतरिक क्लीयरेंस बढ़ता है), वॉल्यूमेट्रिक दक्षता कम हो जाती है और कम आउटपुट गति पर गति स्पंदन (लहर) बढ़ जाता है। एक नई मोटर 2 आरपीएम पर सुचारू आउटपुट दे सकती है; 3,000 से 5,000 घंटे के संचित संचालन के बाद, वही मोटर उसी गति पर स्पष्ट रूप से झटके उत्पन्न करने लगती है क्योंकि आंतरिक रिसाव कोणीय स्थिति के साथ बदलता रहता है। ऑपरेटर इसे "मशीन में झटके लगने" के रूप में महसूस करता है और आमतौर पर इसकी प्रतिक्रिया हाइड्रोलिक प्रवाह को बढ़ाना (उच्च गति से क्षतिपूर्ति करना) होती है, जिससे कटाई की गुणवत्ता कम हो जाती है।
सेब की कटाई मशीनों के लिए व्हील ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स — अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
कोरिया एवर-पावर 3,000 से 25,000 एनएम तक के एप्पल हार्वेस्टर व्हील ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स प्रदान करता है, जो बेहद कम गति पर सुचारू संचालन, पहाड़ी ढलानों पर ब्रेकिंग और मौसमी भंडारण स्थायित्व प्रदान करते हैं।
संपादक: सीएक्सएम
