Почему гусеничные комбайны вытесняют колесные на лучших сельскохозяйственных землях
Современные зерноуборочные комбайны весят от 25 до 38 тонн при полной загрузке зернового бункера — в 3–5 раз больше, чем машины 30 лет назад. На колесах этот вес концентрируется в четырех или шести пятнах контакта шин общей площадью от 0,4 до 0,8 квадратных метров, создавая давление на грунт от 150 до 300 кПа. При давлении выше 100 кПа происходит уплотнение подпочвы ниже глубины обработки, повреждая структуру почвы, необходимую корням для доступа к воде и питательным веществам. Это уплотнение сохраняется в течение 5–10 вегетационных сезонов, снижая урожайность на 5–151 тонну в год на каждой уплотненной колее.
Резиновые гусеницы распределяют одинаковый вес по площади от 2,5 до 4,5 квадратных метров, снижая давление на грунт до 35–60 кПа. При таком давлении уплотнение грунта сводится к минимуму или полностью исключается. планетарный редуктор привода гусениц Система привода этих гусениц должна обеспечивать такую же производительность уборки урожая, как и колесный комбайн — ту же скорость, ту же маневренность, ту же надежность в течение 10-дневного периода уборки урожая — но при этом учитывать ограничение, связанное с сохранением почвы, которое не решается колесными машинами.
Гусеничная сельскохозяйственная техника снижает давление на грунт в 5-8 раз по сравнению с шинами, сохраняя структуру подпочвы, которая определяет урожайность в следующем сезоне.
Наука об уплотнении грунта — почему давление на грунт — это не просто техническая характеристика оборудования.
Уплотнение почвы тяжелой техникой уменьшает пустоты (пористость) между частицами почвы. Именно в этой пористости находятся воздух и вода, а также растут корни. Уплотнение на глубине более 300 мм (подпочвенное уплотнение) не устраняется ежегодной обработкой почвы и сохраняется годами. Давление гусеничного привода на грунт определяет, будет ли комбайн способствовать или предотвращать это кумулятивное повреждение.
| Конфигурация | Давление на грунт | Уплотнение грунта | Влияние на урожайность |
|---|---|---|---|
| Колесные (с одинарными шинами) | 200–300 кПа | Тяжелый (до 600 мм) | от -10 до -15%/год |
| Колесный (двухкорпусный/плавучий) | 120 – 180 кПа | Умеренный (до 400 мм) | от -5 до -10%/год |
| Резиновые ленточные рельсы | 35–60 кПа | Минимальный (до 200 мм) | от -0 до -3%/год |
Экономическое обоснование в одном показателе: На пшеничном поле площадью 500 гектаров с урожайностью 8 т/га при цене 280 долларов США за тонну, каждый урожай обходится в 1,12 миллиона долларов США. Снижение урожайности на 101 тонну из-за уплотнения подпочвы обходится в 112 000 долларов США в год и сохраняется в течение 5-10 лет. Затраты на уплотнение почвы за один сезон работы колесной уборочной техники на влажной почве могут превышать 500 000–1 000 000 долларов США. Гусеничный комбайн исключает этот риск, а планетарный редуктор гусеничного привода является компонентом, который делает это механически возможным.
Планетарный редуктор преобразует скорость вращения гидравлического двигателя в регулируемую скорость движения гусеничной ленты. Точность этого преобразования определяет стабильность скорости уборки урожая и потери зерна.
Точность скорости уборки урожая — как гусеничный привод контролирует потери зерна.
Скорость уборки урожая комбайном напрямую влияет на потери зерна. Жатка (режущая платформа) и система обмолота калибруются для определенной скорости движения по полю — обычно от 5 до 7 км/ч для пшеницы и от 4 до 6 км/ч для кукурузы. Если гусеничный привод обеспечивает непостоянную скорость, скорость подачи урожая меняется, и система обмолота не может поддерживать оптимальную эффективность отделения.
Урожай поступает в жатку быстрее, чем система подачи успевает его собрать. Стебли выталкиваются вперед и складываются, не срезаясь. Колосья разрушаются от удара, и зерна падают на землю, не попав в комбайн. Потери урожая в жатке при превышении скорости на 101 тонну/3 тонны: от 1 до 31 тонны/3 тонны от общего урожая.
Молотильный цилиндр недогружен. Солома проходит через него без достаточного удара для отделения всех зерен. Зерно остается в соломе и выходит из комбайна вместе с мякиной. Потери на отделение при скорости 151 TP3T ниже нормы: от 2 до 41 TP3T от общего выхода.
Стабильность скорости движения гусеничного привода напрямую влияет на экономические показатели уборки урожая. Отклонение скорости на ±51 TP3T от целевого значения может увеличить общие потери зерна на 2–5 процентных пунктов, что составляет от 15 000 до 55 000 долларов США в виде упущенной выгоды на пшеничном поле площадью 500 гектаров. Гусеничный привод должен поддерживать стабильную скорость ±31 TP3T в различных почвенных условиях (мягкие участки, колеи, склоны) в течение всего дня уборки урожая.
Высокое качество зацепления шестерен. Шестерни класса DIN 6 или выше в приводе гусеницы обеспечивают постоянство скорости, предотвращая потери зерна из-за колебаний скорости подачи.
Выбор гусеничного привода комбайна — в зависимости от изменения веса в течение рабочего дня
В отличие от всех остальных гусеничных машин этой серии, где рабочая масса практически постоянна, вес зерноуборочного комбайна постоянно меняется по мере заполнения и опорожнения зернового бункера. Пустой комбайн весом 25 тонн превращается в загруженный комбайн весом 35 тонн по мере заполнения зернового бункера (от 8 до 12 тонн зерна). Гусеничный привод должен справляться с обеими крайностями в течение каждого 20-40-минутного цикла заполнения.
Проблема переменного веса: Изменение веса на 10 тонн между пустым и полным зерновым бункером влияет на сопротивление качению на 401 тонну и на давление на грунт на 401 тонну. При полной нагрузке на влажной глине гусеничный привод работает с номинальным крутящим моментом. После разгрузки у зерновоза тот же гусеничный привод работает с номинальным крутящим моментом 601 тонну при следующем проходе. Это непрерывное чередование нагрузок от 601 до 1001 тонны приводит к характеру усталости, отличному от машин с постоянной нагрузкой (бульдозеры, экскаваторы открытого типа). Гусеничный привод должен быть рассчитан на работу в режиме полной нагрузки, но оптимизирован для повышения эффективности при средней нагрузке от 70 до 801 тонны, что составляет большую часть времени работы.
Конструкция резиновых ленточных направляющих — как тип направляющей влияет на технические характеристики привода.
В зерноуборочных комбайнах используются резиновые гусеницы — сплошные резиновые ленты с внутренним армированием стальным кордом и формованными резиновыми приводными выступами на внутренней поверхности. Этот тип гусениц принципиально отличается от стальных цепных гусениц на экскаваторах и бульдозерах, и эти различия напрямую влияют на технические характеристики привода гусениц.
Резиновые гусеницы требуют более высокого предварительного натяжения, чем стальные, чтобы предотвратить проскальзывание на ведущей звездочке. Это предварительное натяжение создает постоянную радиальную нагрузку на выходной подшипник привода гусеницы — приблизительно от 15 до 25 кН на крупном комбайне — которую подшипник должен выдерживать в дополнение к крутящему моменту. Стандартные приводы гусениц экскаваторов могут не иметь выходных подшипников, рассчитанных на такое постоянное радиальное предварительное натяжение.
Резиновые выступы на внутренней поверхности ленты входят в зацепление с зубьями звездочки в более мягком и податливом сечении, чем стальная гусеница. Эта податливость снижает ударный шум и вибрацию, но вносит небольшую задержку в зацепление — каждый выступ слегка деформируется перед передачей крутящего момента. При скорости уборки урожая 5–7 км/ч эта задержка в зацеплении незначительна. Но при резком торможении (остановка в конце ряда) податливость может обеспечить дополнительное тормозное расстояние на 10–20 мм по сравнению со стальными гусеницами.
Комбайны передвигаются по дорогам общего пользования между полями со скоростью 20–30 км/ч — значительно быстрее, чем любая другая гусеничная машина этой серии. При скорости 25 км/ч ведущая звездочка гусеницы вращается примерно со скоростью 16 об/мин — достаточно быстро, чтобы образовалась полная гидродинамическая масляная пленка, но также достаточно быстро, чтобы генерировать значительный нагрев на протяжении 15–30 км пути по дороге. Длительное движение по дороге на максимальной скорости является самой высокой тепловой нагрузкой, с которой сталкивается гусеничный привод комбайна — даже выше, чем при уборке урожая на мокром поле.
Планетарные редукторы. В приводах гусеничных комбайнов используются двухступенчатые редукторы с передаточными числами от 30:1 до 60:1 — ниже, чем у экскаваторов (80:1 и выше) из-за более высоких скоростей движения и уборки урожая.
Три типа отказов, влияющих на работу гусеничных приводов зерноуборочных комбайнов.
Как и гусеничный трактор (TD-08), зерноуборочный комбайн работает сезонно — от 200 до 600 часов в год, с 6-10 месяцами хранения. Механизм конденсационной коррозии идентичен, но у 35-тонного комбайна более крупный гусеничный привод с большей площадью подшипников, подверженных воздействию влажного масла. Протокол предсезонной замены масла столь же важен — и столь же часто игнорируется на многих фермах.
Резиновая гусеница требует предварительного натяжения от 15 до 25 кН для поддержания надежного зацепления с ведущей звездочкой — это постоянная радиальная нагрузка на выходной подшипник, которую не испытывают машины со стальной гусеницей (натяжение стальных гусениц осуществляется с гораздо меньшей силой с помощью гидравлического натяжного ролика). На машинах, работающих с чрезмерным натяжением ремня (что часто происходит, когда операторы перетягивают ремень, чтобы предотвратить его проскальзывание на мокрой поверхности), радиальная нагрузка на выходной подшипник может превышать 30 кН, приближаясь к динамической нагрузке стандартных подшипников и сокращая расчетный срок службы подшипника с 10 000 часов до 3 000–5 000 часов.
Комбайны перемещаются между полями по дорогам общего пользования со скоростью 20–30 км/ч — в 3–5 раз быстрее, чем при уборке урожая. При скорости 25 км/ч гусеничный привод работает примерно на 16 об/мин (против 4–6 об/мин во время уборки урожая). Более высокая скорость генерирует пропорционально больше тепла за счет трения в зубчатых передачах и перемешивания масла. 30-минутная пересадка по дороге со скоростью 25 км/ч может повысить температуру масла на 25–35 градусов Цельсия — приближаясь к температурному пределу в жаркие летние дни. Многократные пересадки с поля на поле в течение напряженного уборочного дня могут привести к накоплению термических повреждений, которых не было бы за одну смену на поле.
Планетарный редуктор с гусеничным приводом для зерноуборочных комбайнов — часто задаваемые вопросы.
Компания Korea Ever-Power поставляет планетарные редукторы для гусеничных зерноуборочных комбайнов с крутящим моментом от 6000 до 18000 Нм, подшипниками с предварительным натяжением резинового ремня и повышенной тепловой мощностью для автомобильных перевозок. Укажите модель вашего комбайна и основную культуру для получения рекомендаций по техническим характеристикам.
Редактор: Cxm
