بخشی از مقاله
خاک ورزی به عنوان یکی از عملیات مکانیکی مهم بر روی خاک جهت آماده سازی بستر بذر به شمار می رود. یکی از ادوات مد نظر در سیستم های خاک ورزی که در باغات و شالیزارها به صورت روزافزونی مورد استقبال قرار می گیرد، خاک همزن دوار است که بستر بذر را با یک بار عبور از روی زمین تهیه کرده و در صورت استفاده در شرایط مناسب می تواند جایگزین ارزشمندی برای گاوآهن ودیسک باشد. به هر حال مسیر های حاصل از عبور متوالی تیغه ها باعث تشکیل سطح غیر یکنواخت در کف شیار شخم زمین زراعی می شود که از پیامدهای آن دشواری مراحل داشت و برداشت می باشد. کاشت دقیق بذر زمانی امکان پذیر خواهد بود که بازی و غلطش بذر در داخل شیار کشت به حداقل ممکن رسیده و عمق کشت یکنواخت باشد. این امر زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که فاصله بذرهای روی ردیف کم باشد. مقاله حاضر به بررسی تحلیلی تاثیر پارامترهای طراحی خاک همزن دوار بر روی یکنواختی شیارهای کف شخم می پردازد. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش تعداد تیغه ها، افزایش سرعت زاویه ای روتور و کاهش سرعت پیشروی ارتفاع شیارهای کف شخم کاهش یافته و کف شیار شخم یکنواخت تر می گردد.
کلمات کلیدی: پارامترهای طراحی، خاک همزن دوار، دقیق کار ، سرعت پیشروی، سرعت دورانی روتور
مقدمه
بطور معمول کاربرد خاک همزنهای دوار به عنوان یک ماشین خاک ورز اولیه و به عبارت دیگر روش برگزیدن خاک همزنی جهت آماده کردن زمین به علت نیاز به انرژی خیلی زیاد آن نسبت به گاوآهن برگردان و پودرسازی بالای آن محدودتر است لیکن یکی از ادوات قابل توجه در سیستم های خاک ورزی که در باغات و شالیزارها می تواند به صورت روزافزونی مورد استقبال قرار گیرد، خاک همزن دواراست که در صورت استفاده در شرایط مناسب می تواند جایگزین ارزشمندی برای گاوآهن ودیسک باشداین وسیله خاک ورزی می تواند بستر بذر را با یک بار عبور از روی زمین تهیه نمایدنکته دیگر در کاربری خاک همزن های دوار کاهش تراکم خاک در حین خاک ورزی اولیه می باشد، بحث مهمی که در استفاده از گاوآهن های برگردان دار و دیسک های سنگین مطرح است.
یکی از نکات قابل توجه در استفاده از خاک ورزهای دوار مسیر های حاصل از عبور متوالی تیغه ها است که باعث تشکیل سطح غیر یکنواخت در کف شیار شخم زمین زراعی می شود و از پیامدهای آن دشواری مراحل داشت و برداشت می باشد - شکل . - 1 از طرف دیگر کاشت دقیق بذر زمانی امکان پذیر خواهد بود که بازی و غلطش بذر درداخل شیار کشت به حداقل ممکن رسیده و عمق کشت یکنواخت باشد. این امر زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که فاصله بذرهای روی ردیف کم باشد.
شکل :1 سطح غیر یکنواخت در کف شیار شخم زمین زراعی
در خاک همزن های دوار، عوامل خاک ورز - تیغه ها - به فلنج های متصل به محور دوار بسته می شوند - شکل . - 2 تعداد تیغه های متصل به فلنج های انتهایی، نصف تعداد آنها بر روی فلنج های میانی است و محور گردندهعموماً در جهت گردش چرخهای تراکتور می چرخد به منظور یکنواختی کار، تیغه ها به صورت مارپیچی بر روی محور دوار آرایش داده می شوند و در هر زمان فقط یک تیغه آن هم از سمت لبه کند تیغه با سطح خاک برخورد می کند
تیغه های متنوعی برای مقاصد مختلف کار خاک همزن های دوار ساخته شده است که عبارتند از: تیغه های کج L - شکل - ، تیغه های قاشقی C - شکل - ، تیغه های کلنگی و تیغه های کاردی - چاقوی مستقم - . تیغه های L شکل، متداولترین نوع تیغه ها بوده و در زمینهای دارای بقایای انبوه گیاهی و جهت دفع علف های هرز و کمتر پودر کردن خاک ارجحیت دارد. تیغه های C شکل به دلیل انحنای بیشتر، جهت نفوذ در زمینهای سخت و برای کار بهتر در خاکهای سنگین و مرطوب توصیه می شوند. تیغه های کاردی مستقم جهت سست کردن چمنزارها و از بین بردن فشردگی سطح خاک و تهویه بهتر آن بکار برده می شود
بر حسب طراحی ماشین و عرض کار آن، گشتاور دورانی از یک سر و یا از دو سر محور به آن اعمال می شود. در اغلب خاک همزنها انتقال گشتاور از یک سر - شکل - 1 و در خاک همزن های با عرض کار زیاد به منظور انتقال یکنواخت تر توان، از دو سر به محور دوار اعمال می گردد. گیربکس موجود در سیستم انتقال قدرت باید توانایی تغییر دور محور دوار از 140rpm تا 300 rpm را داشته باشد. همچنین میزان سرعت پیشروی دستگاه بین4 kmhr-1 تا9 kmhr-1 متغیر است با افزایش رطوبت خاک، دور محور حامل تیغه هانیز باید افزایش یابد. کمتر نگه داشتن سرعت دورانی محور، نتایج مثبتی چون کاهش قدرت مورد نیاز، حفظ ساختار خاک و کاهش فرسایش تیغه را به همراه دارد.
شکل :2 الف - ساختمان کلی یک خاک همزن دوار، و ب - اجزای داخلی آن.
تحقیقات زیادی در رابطه با توان مورد نیاز خاک همزن های دوار انجام شده است ولی به جرات می توان گفت تحقیقات انجام یافته در مورد کیفیت شخم بدست آمده توسط این وسیله خاک ورزی مانند میزان پودر سازی خاک در شرایط مختلف، تغییر خواص فیزیکی خاک پس از انجام شخم و علی الخصوص کیفیت شیارشخم ایجاد شده هنوز کافی نیست، لذا در مقاله حاضر به مورد ذکر شده آخر یعنی کیفیت کف شیارشخم ایجاد شده توسط خاک همزن دوار و اثر پارامترهای طراحی بر روی آن بصورت تحلیلی مورد بررسی قرار می گیرد.
مواد و روشها
مسیر حرکت نقاط واقع بر انتهای تیغه های یک خاک همزن دوار ترکیبی از دو حرکت انتقالی با سرعت V0 و حرکت دورانی با سرعت زاویه ای می باشد. حرکت تیغه ها توسط رابطه زیر قابل بیان است در این رابطه V0 سرعت پیشروی ماشین ، R شعاع دوران تیغه ، سرعت زاویه ای محور حامل تیغه ها و t زمان می باشد - شکل . - 2 با توجه به زاویه چرخیده شده توسط تیغه در طی زمان - = t - t ، روابط فوق را می توان به شکل زیر نیز نوشت:
