بخشی از مقاله
مقدمه
ضربههای وارد به دانه در حین برداشت، حمل و نقل، فرآوری و انبار داری، عامل اصلی صدمات فیزیکی دانههاست که سبب شکستن و ترک خوردن آنها میشود که بیشترین آن ناشی از سرعت بالای واحد کوبنده است. دانههای صدمه دیده دارای ارزش اقتصادی پائینی هستند و ضمنا در مقابل حمله آفات و بیماریها مقاومت کمتری نشان میدهند و بهمین دلیل اغلب دارای عمر انبارداری پائینی میباشند (١٢). صدمات فیزیکی وارد به دانه، قدرت جوانه زنی را نیز کاهش می دهد (٨، ١٧). این موضوعات در مورد دانه نخود بدلیل جرم و ابعاد بزرگش و نیز قابلیت زیادش برای لپه شدن بیشتر اهمیت دارد.
در کمباینهای خوشه چین١، عملیات چیدن غلافها توسط چند ردیف انگشتی که بر روی یک استوانه متحرک سوار شدهاند انجام میگیرد (شکل ١). حرکت دورانی استوانه خوشه
مکاتبه کننده: جواد خزائی 1. Head stripper
چین و حرکت جلو روی کمباین سبب نفوذ انگشتیها در داخل بوته و کندن غلافها و پرتاب آنها به سمت بالا میگردد. عدم انتخاب صحیح سرعت دورانی استوانه خوشه چین و برخورد شدید انگشتیها با غلافها (در حین پرتاب غلافها به سمت بالا)
عامل دیگر شکستن و صدمه دیدن دانهها است. بنابراین دانستن مقاومت مکانیکی دانه در مقابل نیروهای دینامیک، ضمن آنکه برای طراحی کوبنده ضروری است، برای طراحی سرعت مناسب استوانه خوشه چین نیز مهم است.
بررسی تحقیقات انجام شده بر روی سایر محصولات دانهای مثل سویا، سورگوم و لوبیا نشان میدهد که در برداشت ماشینی این محصولات فاکتورهایی همانند رطوبت غلاف، سرعت کوبنده، رقم محصول و اندازه غلافها بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها موثر بودهاند (٨، ٩، ١٣، ١٨، ٢٤). بنابراین برای طراحی صحیح و اصولی کمباین نخود و تعیین رطوبت مناسب دانه در حین برداشت، مطالعه تاثیر این عوامل بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها ضروری است.
٨٢٦ مجله علوم کشاورزی ایران، جلد ٣٤، شماره ٤، سال ١٣٨٢
شکل ١- اصول کار دماغه کمباینهای خوشه چین.
هوکی و پی کت (١٩٧٣)، دریافتند که با افزایش رطوبت دانه، درصد دانههای شکسته بطور معنیداری کاهش مییافت.
در صورتیکه تاثیر اندازه دانه و سرعت کوبنده بطور معنی داری افزاینده بود. درصد دانههای شکسته در سرعت ١/١٠ متر بر ثانیه معادل ٥% بود که با افزایش سرعت به ٧/١٧ متر بر ثانیه این مقدار به ٦٠% رسید. پی کت (١٩٧٣) نیز نتیجه گرفت که افزایش سرعت ضربه از ٦/٧ به ٢/١٥ متر بر ثانیه و کاهش رطوبت دانه از ٥/١٨% به ٦/١٣%، سبب افزایش شدید درصد دانههای شکسته لوبیا می شد. کیرک ومک لئود (١٩٦٧)، تاثیر محتوای رطوبتی پنبهدانه بر درصد دانههای شکسته را معنیداری گزارش نکردند. آنها رابطه بین درصد دانههای شکسته و سرعت ضربه را بصورت زیر تدوین کردند:
(١) Sr 24 10−19V 4.38
که در آن:
= Sr درصد دانه های شکسته
=V سرعت خطی کوبنده، متر بر ثانیه.
کلر و همکاران (١٩٧٢) برای تعیین درصد دانههای صدمه دیده ذرت در حین برخورد با یک سطح، از ابزاری بادی برای کوبیدن دانهها به سطح مورد نظر استفاده کردند. آنها اثرات سرعت ضربه، رطوبت و اندازه دانه بر درصد دانههای شکسته را معنیدار گزارش کردند. در این آزمایشات، سرعت ضربه، بیشترین و اندازه دانه، کمترین اثر را بر درصد دانههای شکسته نشان دادند. گرین و همکاران (١٩٦٦)، کاین و هولمز (١٩٧٧)،
پائولسن و همکاران (١٩٨١) و پارکوبون (١٩٨٢) نیز تاثیر
معنیدار سرعت کوبنده و رطوبت دانه بر درصد دانههای شکسته سویا را گزارش کردند.
سعادتینژاد (١٣٧٦) سرعت دورانی مناسب برای استوانه خوشه چین و کوبنده کمباین نخود را به ترتیب ١٨ و ٥/١١ متر بر ثانیه پیشنهاد کرد. سرعتهای متناظر مورد استفاده در کمباین نخود بهروزی لار و هوانگ (٢٠٠٢) به ترتیب ١٥ و ١٧ متر بر ثانیه بودند. کلنین (١٩٨٦) سرعت مناسب کوبندههای انگشتیدار برای کوبیدن محصولات غلافی را ١٠-٥/١١ متر بر ثانیه پیشنهاد کرد.
نکته مهم در برداشت نخود، مشکل ریزش غلاف ها است که با خشک شدن محصول و کاهش نیروی اتصال غلاف ها به شاخه افزایش می یابد. کشاورزان بصورت تجربی محصول را در رطوبت های بالاتر برداشت و پس از خشک کردن طبیعی در سطح مزرعه، اقدام به عملیات خرمنکوبی میکنند. بنابراین با تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی محصول، در رطوبت های بالاتر از ٧% ، بر مبنای تر، میتوان نسبت به ارائه راه حل های مناسب برای برداشت زود هنگام محصول و کاهش تلفات ناشی از ریزش دانه اقدام کرد.
طبق مطالعات انجام شده هیچ منبعی در خصوص تعیین خواص فیزیکی نخود تحت اثر نیروهای دینامیک بدست نیامد.
بنابراین اهداف این تحقیق عبارت بودند از تعیین اثرات سرعت کوبنده، رطوبت و اندازه غلاف نخود بر درصد کوبش غلاف ها و درصد دانه های شکسته سه رقم نخود ایرانی.
خزائی و همکاران: اثر سرعت کوبنده، رطوبت و اندازه غلاف نخود... ٨٢٧
مواد و روشها
در این تحقیق برای مطالعه اثرات سرعت کوبنده، رطوبت و اندازه غلاف بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافهای نخود، کوبندهای انگشتیدار ساخته شد و برای انجام آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت (شکل ٢). این نوع کوبنده، در کمباین غلات استفاده می شود و در کمباین نخود بهروزی لار و هوانگ
(٢٠٠٢) نیز بکار رفته است. در شکل ٣ نمائی از اجزاﺀ داخلی دستگاه دیده میشود که شامل الکتروموتور، شاسی، دور سنج، انگشتی های ثابت و متحرک و سیستم انتقال قدرت بود. در شکل ٣ موقعیت قرار گیری الکتروموتور و چرخدنده های انتقال قدرت دیده میشود. الکترو موتور دارای قدرت ٧٥/٠ اسب بخار و دور نامی ١٤٢٠ دور در دقیقه بود. برای انتقال حرکت الکتروموتور به محور متحرک دستگاه از سیستم چرخ زنجیر استفاده شد. برای تغییر دور محور متحرک نیز از تعویض چرخدنده ها استفاده گردید.
دستگاه دارای دو ردیف انگشتیهای متحرک بود که بر روی ٣ عدد توپی سوار و همراه با محور متحرک دوران میکردند
(شکل ٣). انگشتیهای ثابت نیز به بدنه دستگاه متصل شدند.
در این دستگاه قطر توپیها، قطر محور متحرک و طول انگشتیها به ترتیب ٣٠، ٣ و ١٣ سانتیمتر انتخاب شدند.
برای اندازه گیری دور محور متحرک دستگاه از یک دور سنج نوری استفاده شد. برای هدایت صحیح غلاف های نخود به مقابل انگشتی ها از مکانیزمی شبیه شکل ٤ استفاده شد که شامل یک لوله انتقال و یک ناودانی بود. ناودانی به گونه ای قرار داده شد که انگشتی های متحرک در حین چرخش از داخل آن عبور می کردند. لوله انتقال نیز با شیب ملایمی نسبت به ناودانی قرار گرفته بود. بنابراین غلاف پس از رها شدن در داخل لوله انتقال، در اثر جریان ثقلی خود به داخل ناودانی هدایت و در آنجا تحت ضربه انگشتی قرار گرفته و به جلو پرتاب و در داخل پارچه ای که در جلو دستگاه قرار گرفته بود میافتاد.
شکل ٤- نحوه هدایت غلاف های نخود به جلو انگشتی های متحرک
شکل٢- عکسی از کوبنده انگشتی دار برای تعیین اثر سرعت کوبنده، رطوبت غلاف، اندازه غلاف و
رقم نخود بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها، از
آزمون آماری فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی استفاده شد.
اثر رطوبت غلاف در سه سطح ( ٧%، ١٢% و ١٨%، بر مبنای
تر)، سرعت خطی کوبنده در سه سطح (٣/٦ ، ٥/٩ و ١٢ متر بر
ثانیه)، اندازه غلاف در سه سطح ( کوچک، متوسط و بزرگ به
ترتیب با میانگین طول ٧/١٧ ، ٥/٢١ و ٨/٢٥ میلیمتر) و رقم
نخود در سه سطح ( نخود بیونیژ دیم کرمانشاه ، نخود کاکا دیم
کنگاور و نخود جم آبی کرج) مطالعه شد. برای هر تیمار١٠٠
شکل ٣- نمائی از اجزاﺀ داخلی کوبنده انگشتی دار عدد غلاف انتخاب و تحت ضربه قرار میگرفتند و هر آزمایش ٣
مرتبه تکرار شد.
٨٢٨ مجله علوم کشاورزی ایران، جلد ٣٤، شماره ٤، سال ١٣٨٢
پس از هر آزمایش، غلافهای کوبیده شده (غلافهایی که دانه داخل آنها خارج شده بود) شمارش میشد. ضمنا دانههای خرد شده و ترک خورده و دانه هایی که قسمتی از آنها جدا شده بود، بعنوان دانههای شکسته و صدمه دیده شمارش می شدند. سپس برای هر آزمایش، درصد دانههای شکسته و درصد غلافهای کوبیده شده محاسبه میگشت.
غلافهای مورد استفاده در این تحقیق، بصورت دستی از سطح مزرعه جمعآوری و به آزمایشگاه منتقل و در داخل کیسههای دربسته در دمای o c ٥ نگهداری شدند. قبل از هر آزمایش، کلیه غلافهای شکسته و صدمه دیده جدا میشدند.
سپس غلافها بر اساس طولشان در سه دسته کوچک، متوسط و بزرگ دستهبندی شدند. طول غلافها میانگین دامنهای بودند که در جدول ١ داده شده است . قطر میانگین هر گروه غلاف نیز دیده میشود. این قطر، میانگین بزرگترین و کوچکترین قطر غلاف در دو جهت عمود بر محور طولی غلاف است.
جدول ١- بعضی از مشخصههای فیزیکی غلافهای مورد استفاده.
اندازه غلاف میانگین طول غلاف دامنه طول غلاف میانگین قطر غلاف
(میلیمتر) (میلیمتر) (میلیمتر)
کوچک ٧/١٧ ٥/١٩-٩/١٥ ٠/٩
متوسط ٥/٢١ ٦/٢٣-٦/١٩ ٣/١٠
بزرگ ٨/٢٥ ٩/٢٧-٧/٢٣ ٣/١٢
سرعت خطی نوک انگشتی ضربه زن، از حاصلضرب سرعت زاویهای استوانه ضربه زن در فاصله نوک انگشتی تا مرکز دوران استوانه که ٢٩٥ میلیمتر بود تعیین گردید. سرعت خطی متناظر با سه سطح سرعت دورانی استوانه ضربه زن یعنی ٢٨٠ ، ٤٢٠ و ٥٣٠ دور بر دقیقه به ترتیب برابر ٣/٦ ، ٥/٩ و ٠/١٢ متر بر ثانیه بدست آمدند.
بر اساس دادههای حاصله، آنالیز رگرسیون دادهها، بکمک نرم افزار اس.پی.اس.اس١ انجام و مدلهای ریاضی رابطه بین سرعت کوبنده و رطوبت غلاف با درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها تعیین شد. کلیه آزمونهای مقایسه میانگین سطوح اثرات اصلی و اثرات متقابل فاکتورها، توسط آزمون چند دامنهای دانکن انجام گرفتند.
1. SPSS
نتایج و بحث
نتایج آنالیز دادهها نشان داد که میانگین درصد دانههای شکسته معادل ٣% و کمترین و بیشترین مقدار آن به ترتیب صفر و ٢٧% بود. میانگین درصد غلافهای کوبیده شده، ٦٢% و
کمترین و بیشترین مقدار آن به ترتیب ١٢% و ٩٩% بدست آمد.
در جدول ٢ نتایج آنالیز وآریانس دادههای درصد دانه های شکسته و درصد غلافهای کوبیده شده ارائه شده است. پیداست که رقم تاثیر معنیدار در سطح ١% بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها نشان نداد، ولی در سطح ٥% تأثیرش بر درصد دانههای شکسته معنیدار بود. تاثیر سرعت کوبنده، رطوبت و اندازه غلاف بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها در سطح ١% معنیدار بود. در زیر تاثیر هر یک از متغیرهای مستقل بر درصد دانههای شکسته و درصد کوبش غلافها به تفکیک بحث شده است.
