Wormwieloverbrenging voor landbouwmachines — Handleiding voor duurzaamheid in het veld

De werkelijke kosten van een defecte versnellingsbak tijdens het plantseizoen

Een rijstplantmachine met een vastgelopen wormwielas in de eerste week van het rijstplantseizoen is niet snel te repareren. Het dichtstbijzijnde erkende servicecentrum kan wel 80 km verderop liggen. Het vervangende onderdeel moet mogelijk bij een regionale distributeur besteld worden, wat 5 tot 10 dagen duurt. De machine staat dan stil op het veld. In de provincie Jeolla is de optimale periode voor het planten van de rijstplanten ongeveer 18 dagen. Een stilstand van 7 dagen binnen die periode kan meer kosten met zich meebrengen in opbrengstverlies en verloren arbeidskrachten dan de waarde van alle onderdelen van het aandrijfsysteem van de plantmachine.

Dit soort defect – een breuk in de wormas bij het eerste contact met een ondergedompelde steen tijdens de rijstbereiding – is geen mechanische overbelasting in de gebruikelijke zin. Het koppel dat in het specificatieblad van de wormas staat vermeld, werd niet overschreden. Wat er kapot ging, was een brosse scheur op de grens tussen de buitenlaag en de kern van een inductiegeharde C45-as, een faalmodus die optreedt onder stootbelastingen, zelfs wanneer het constante koppel binnen de nominale waarden ligt. Het begrijpen van dit onderscheid – tussen het vermogen om een ​​constant koppel te behouden en de weerstand tegen stootbreuk – is het uitgangspunt voor het specificeren van landbouwmachines. wormwielaandrijvingen die daadwerkelijk bestand zijn tegen veldomstandigheden.

Korea Ever-Power produceert Zware wormwieloverbrengingen voor landbouwmachines waarbij de materialen, oppervlaktebehandelingen en smeermiddelspecificaties zijn gekozen op basis van de drie meest voorkomende oorzaken van defecten in landbouwwormwielen in de rijst- en groenteteeltgebieden van Korea en Zuidoost-Azië.

Drie veelvoorkomende oorzaken van defecten bij het vervangen van wormwieloverbrengingen in de landbouw

◆ Faalmodus 1 — Brosbreuk bij de inductieverhardingsgrens

C45-staal met een gemiddeld koolstofgehalte reageert goed op inductieharden — het oppervlak bereikt een hardheid van 55-58 HRC, wat zorgt voor een goede weerstand tegen glijslijtage bij de wormdraad. Het probleem zit hem in de overgangszone tussen de harde buitenlaag en de ongeharde kern. In deze zone verandert de microstructuur van het staal van hard martensiet naar zachter perliet/ferriet over een diepte van 0,5 tot 1,5 mm. Onder statische belasting vormt deze grens geen probleem. Onder impactbelasting — een ploegtand die een begraven steen raakt, een vingermechanisme van een plantmachine dat een kluit grond tegenkomt — omvat de spanningstoestand bij de draadwortel een buigcomponent die zich op deze grens concentreert. Daar begint brosbreuk en plant zich binnen milliseconden voort over de draaddoorsnede. De as buigt niet voordat hij breekt. Het breukvlak is korrelig en glanzend, kenmerkend voor brosbreuk, niet het doffe vezelige oppervlak van ductiele overbelasting.

◆ Storingsmodus 2 — Opslagcorrosie en vastlopen bij opstarten

Landbouwmachines in Korea en Zuidoost-Azië worden intensief gebruikt gedurende 1 tot 3 maanden per groeiseizoen en vervolgens opgeslagen – vaak buiten of in onverwarmde schuren – voor de resterende 9 tot 11 maanden. Tijdens deze opslag tasten twee corrosieprocessen de onbeschermde wormassen tegelijkertijd aan. Atmosferisch vocht veroorzaakt algemene oppervlakteroest, die zichtbaar is en soms de aandacht van de gebruiker trekt. Schadelijker is de spleetcorrosie die ontstaat in de smalle spleet tussen de schroefdraadflanken van de as en de bronzen tandwieltanden, waar resterend bodemvocht en meststofoplossing van het veldseizoen vast komen te zitten. Wanneer de machine het volgende seizoen wordt opgestart, kan deze spleetcorrosiezone bij de eerste aangrijping leiden tot vastlopen van de schroef – waardoor materiaal van zowel de schroefdraad van de as als het tandvlak van het wiel wordt getrokken, met als gevolg een ruw, gescheurd oppervlak dat de slijtage vanaf dat punt versnelt.

◆ Storingsmodus 3 — Thermische afbraak van het smeervet tijdens gebruik in de zomer

Een gesloten wormwielhuis, afgedicht met mineraalvet volgens NLGI 2, zal in Korea en Zuidoost-Azië tijdens de zomerse dagtemperaturen doorgaans 65-80 °C bereiken, terwijl de omgevingstemperatuur 33-38 °C bedraagt ​​en het huis in direct zonlicht staat. De meeste standaard minerale landbouwvetten hebben een druppelpunt van 170-185 °C, maar vertonen viscositeitsverlies en oliescheiding bij aanhoudende temperaturen boven 75 °C. De basisolie sijpelt weg van het verdikkingsmiddel en migreert weg van de contactzone, waardoor droog verdikkingsmiddel op de tandwieloppervlakken achterblijft. De worm blijft nog enige tijd op de resterende film draaien, waarna adhesieve slijtage optreedt, beginnend met een karakteristieke uitsmering en polijsting van het bronzen tandoppervlak, die uiteindelijk overgaat in vreten.

Specificatiebereik — Landbouwtoepassing

Productiefaciliteit

De metaalbewerking achter duurzame wormassen en -wielen voor gebruik in het veld.

Om het probleem van brosbreuk op te lossen, is het belangrijk te begrijpen wat er precies verandert wanneer je overschakelt van inductieharden met C45-staal naar doorharden met 40Cr-staal. Bij inductieharden wordt alleen de oppervlaktelaag van de as verhit – doorgaans tot een diepte van 1,5 tot 3,0 mm – en vervolgens afgekoeld tot martensiet bij 55-58 HRC. De kern blijft ongehard, zacht en relatief taai, maar de overgangszone tussen de twee gebieden creëert een lokale metallurgische discontinuïteit. Onder buigbelastingen aan de schroefdraadwortel ontstaan ​​spanningsconcentraties op deze grens, en het martensiet met een hoog koolstofgehalte in de buitenlaag – dat hard maar niet ductiel is – herverdeelt de spanning niet door lokale vloeien voordat de breuk optreedt.

Doorharding met 40Cr elimineert deze grens. De gehele asdoorsnede wordt verhit en afgeschrikt om een ​​uniforme hardheid te bereiken, waarna deze wordt getemperd tot 50-55 HRC aan het oppervlak met een constante hardheid over de gehele doorsnede. Er is geen zachte kern, geen harde schil en geen metallurgische discontinuïteit daartussen. Onder dezelfde impactbuigbelasting aan de schroefdraadwortel herverdeelt het doorgeharde 40Cr-materiaal de spanning door middel van kleinschalige plastische vervorming vóór breuk – waardoor de impactenergie wordt geabsorbeerd die een inductiegeharde C45-as onder dezelfde omstandigheden zou breken. Het nadeel is een iets lagere piekhardheid aan het oppervlak (50-55 HRC versus 55-58 HRC), wat de slijtvastheid enigszins beïnvloedt, maar volledig acceptabel is voor de werkdrukken bij contactpunten tussen de tanden van landbouwwormwielen.

Bij wormwielen is de keuze tussen aluminium-ijzerbrons (ZCuAl10Fe3) en tinbrons (ZCuSn10Pb1) een directe afweging tussen sterkte en slijtvastheid. Tinbrons heeft een treksterkte van ongeveer 250-280 MPa en vormt een zelfherstellende tribologische overdrachtslaag op het raakvlak, wat zorgt voor uitzonderlijke slijtvastheid en anti-aanhechtingseigenschappen bij continu glijden. Aluminium-ijzerbrons heeft een treksterkte van 550-600 MPa – meer dan het dubbele – en een aanzienlijk betere slagvastheid, maar een iets zwakkere anti-aanhechtingseigenschappen bij continu glijden op hoge snelheid. Voor landbouwaandrijvingen, waar de bepalende belasting een impactpuls van een steenobstakel is in plaats van continu gebruik op hoge snelheid, is aluminiumbrons de juiste specificatie. Voor toepassingen met continu gebruik, zoals tandwielkasten voor irrigatiesystemen, heeft tinbrons de voorkeur.

Een belangrijke opmerking over de compatibiliteit van smeermiddelen: aluminium-ijzerbrons is chemisch gevoelig voor olieadditieven voor extreme druk (EP) op basis van zwavel- of chloorverbindingen. Zwavel reageert met het koper en aluminium in de legering en vormt corrosieve reactieproducten op het tandoppervlak die de slijtage versnellen – soms zelfs sneller dan helemaal geen smering. Gebruik minerale olie zonder EP-additieven, of synthetische vetten op basis van PTFE en calciumsulfonaat – deze zijn allemaal compatibel bevonden met beide bronssoorten.

De wormaandrijving ontwerpen voor opslag gedurende 10 maanden buiten het seizoen.

Opslag buiten het seizoen is een specifieke ontwerpbeperking voor de landbouw die in de literatuur over industriële wormwieloverbrengingen nauwelijks aan bod komt. Een wormwielhuis dat van november tot maart in een onverwarmde schuur in centraal Korea staat, ondergaat ongeveer 120 vries-dooi-cycli. Het opgesloten vocht in een onvoldoende afgedicht huis condenseert elke ochtend op het oppervlak van de wormas wanneer de temperatuur stijgt en verdampt vervolgens gedeeltelijk via de ontluchtingsplug. Restanten van bodemmineralen en meststoffen in het condensaat hopen zich gedurende opeenvolgende cycli op het asoppervlak op. Tegen de lente kan het tandoppervlak van een onbehandelde C45-wormas een zichtbare oranje roestlaag vertonen in de schroefdraadflanken – en, nog belangrijker, een dunne laag corrosieproduct in de contactzone van de tandwielvertanding die bij de eerste opstart als fijn schuurmiddel fungeert.

De zinkfosfaatbehandeling van de wormas pakt dit mechanisme bij de bron aan. De zinkfosfaatlaag is een microporeuze anorganische coating die smeermiddel aan het asoppervlak vasthoudt door capillaire werking, zelfs wanneer het smeermiddel tijdens langdurige opslag van het asoppervlak wegtrekt. Wanneer condensatie optreedt en oppervlakteroest zich begint te ontwikkelen op de dunne smeerfilm, vormt de roest zich bij voorkeur op de zinkfosfaatoxidelaag in plaats van op het stalen substraat. Dit vertraagt ​​het moment waarop corrosie van het basismetaal de tandcontactzone bereikt, doorgaans voldoende om een ​​opslagperiode van 10 maanden te doorstaan, gevolgd door een probleemloze eerste opstart.

De specificaties voor smeermiddel dat bestand moet zijn tegen opslag vereisen een synthetische basisolie in plaats van een minerale basisolie. Minerale oliën vertonen meetbare olieafscheiding bij temperaturen boven de 60-70 °C. Dit betekent dat tijdens opslag in de zomer (een schuurdak kan in juli een oppervlaktetemperatuur van 50 °C bereiken, wat leidt tot interne temperaturen van 45-50 °C bij beperkte ventilatie) de olie uit het vetverdikkingsmiddel lekt en naar het laagste punt in de behuizing migreert. Tegen november kan er vrijwel geen smeerfilm meer op de tandwieloppervlakken aanwezig zijn. Synthetisch PAO-gebaseerd NLGI 2 calciumsulfonaatvet behoudt zijn weerstand tegen olieafscheiding tot 80 °C en hoger, en het stolpunt onder de -40 °C zorgt ervoor dat het niet zo hard wordt dat het de tandwieloverbrenging bij winterse starttemperaturen belemmert.

Referentie voor vervanging van apparatuur

De onderstaande merknamen worden uitsluitend vermeld ter vergelijking van afmetingen en impliceren geen commerciële of technische samenwerking. Alle handelsmerken zijn eigendom van hun respectievelijke eigenaren.

Klantprojectreferenties

Standaard landbouwspecificatie versus specificatie voor zeer duurzaam gebruik in het veld.

Voor agrarische toepassingen die een volledig afgedichte aandrijfeenheid vereisen, zijn bijpassende wormwielparen verkrijgbaar in IP65- en IP67-gecertificeerde behuizingen, af fabriek gevuld met het hierboven beschreven synthetische vet. Compacte, gesloten behuizing wormwielreductoren Voor plantmachines, zaaimachines en irrigatiesystemen zijn aandrijvingen beschikbaar die direct gemonteerd kunnen worden zonder aanpassing van de behuizing. Bezoek de website. wormwieloverbrenging.top voor het complete assortiment wormwieloverbrengingen voor de landbouw.

Veelgestelde vragen