بخشی از مقاله
چکیده
براي شکستن لایههاي سخت خاك که به دلیل برخی عوامل طبیعی یا ماشینی در خاكهاي کشاورزي ایجاد میشوند، از زیرشکن استفاده میشود. استفاده از زیرشکن با شاخههاي صلب نیروي کششی زیادي نیاز دارد. در این تحقیق زیرشکن ارتعاشی که توسط شاهقلی و همکاران - - 2006 ساخته شد در نرمافزار آدامز شبیهسازي گردیده است.
در این مدل دامنه نوسان ±69 میلیمتر، زاویه نوسان 27 درجه، سرعت پیشروي 3 Km/h در نظر گرفته شد و فرکانس از 2 تا 9Hzافزایش یافت. مدل شبیهسازي، شتاب وارده بر صندلی راننده در سه جهت X، Y و Z اندازه گیري و با نتایج مزرعهاي مقایسه گردید. نتایج به دست آمده از شبیهسازي مدل مشابه نتایج مزرعهاي بود. در تمام تنظیمات شتاب افقی بیشتر از شتاب عمودي و جانبی بود و این بیشتر به دلیل نیروهاي برش خاك است. در کل با افزایش فرکانس شتاب وارد بر صندلی راننده افزایش مییابد.
مقدمه
زیرشکن وسیلهاي است براي شکستن لایه هاي سخت خاك که به دلیل رفت و آمد مکرر تراکتورها و ماشینهاي سنگین، وجود نمک در آب آبیاري و یا سخت شدن طبیعی خاك در زیر لایه سطحی ایجاد میشوند. استفاده از این دستگاه باعث نفوذ پذیري خاك نسبت به رطوبت و ریشهها میشود - شفیعی،. - 1371 براي سست کردن خاك در اعماق بیشتر، استفاده از شاخههاي صلب به نیروي کشش زیادي نیاز است که این کشش از توان مالبندي تراکتور تأمین میشود.
بسیاري از محققان سالها در جستجوي بهبود فرآیندهاي خاکورزي و کاهش انرژي مورد نیاز بودهاند، زیرا عملیات خاکورزي انرژي بیشتري نسبت به دیگر عملیاتهاي کشاورزي مصرف میکند - وزین1، . - 1982 در روش خاکورزي ارتعاشی، میتوان بخشی از توان موجود موتور را مستقیماً در ابزار خاکورز به کار برد. در استفاده از توان موتور براي ارتعاش ابزار خاکورز، حرکت میتواند در جهت طولی، عمودي یا ترکیبی از هر دو باشد. استفاده از تیغههاي ارتعاشی برش خاك اقدامی در جهت افزایش بازدهی و صرفه جویی در مصرف انرژي است. کشش مورد نیاز دستگاه خاك- ورزي با ارتعاش بخشهایی که در خاك کار میکنند به میزان قابل توجهی کاهش مییابد.
مهمترین پارامترهاي خاکورزي ارتعاشی
در ابزار خاکورزي ارتعاشی دامنه، فرکانس، زاویه ارتعاش و سرعت ترکتور مهمترین عوامل مؤثر بر عملکرد خاکورزي ارتعاشی هستند
زاویه ارتعاش: اگر از نوك زیرشکن تا نقطه مرکز چرخش خطی رسم کنیم زاویهاي که این خط با محور y میسازد زاویه ارتعاش گفته میشود. اگر نوك زیرشکن در جلو مرکز چرخش قرار گیرد این زاویه مثبت بوده و اگر نوك در پشت مرکز چرخش قرار گیرد این زاویه منفی خواهد بود. - شکل - 1
شکل-1 ساقه زیرشکن و مسیر انتقال قدرت به آن از محور میل لنگی
فرکانس ارتعاش: تعدادچرخش محور لنگی یاتعداد رفت و برگشت ساقه زیرشکن در واحد زمان می باشد - دور بر ثانیه یا هرتز - .
دامنه ارتعاش: مسافت طی شده از مرکز حرکت به طرف جلو تا نقطه مرگ - +a - یا از مرکز حرکت به طرف عقب تا نقطه مرگ - ‐a - در امتداد خط عمود بر شعاع چرخش.
عوامل بالا معمولاً در اصطلاح سرعت نسبی با هم ترکیب میشوند. سرعت نسبی، نسبت حداکثر سرعت ساقه زیرشکن به سرعت پیشروي تراکتور است.
= a دامنه - متر -
f = فرکانس - هرتز -
= v سرعت پیشروي تراکتور - متر بر ثانیه -
= β زاویه ارتعاش - درجه -
گان1 و همکاران - 1955 - آزمون مزرعهاي روي یک تیغه خاكورزي انجام دادند. بررسیهاي آنها نشان داد که با استفاده از ابزار خاكورزي ارتعاشی کشش مورد نیاز کاهش یافته و امکان استفاده از تراکتورهاي سبکتر براي انجام کارهایی که نیازمند کشش بالا هستند مانند زیرشکنی، فراهم میشود. بیشترین کاهش با مقادیر سرعت نسبی کمتر از یک به دست میآید.
شکورنکو2 و همکاران - 1960 - به این نتیجه رسیدند که در دامنه ثابت، اثر نوسان روي افزایش کشش و توان رابطه مستقیم با افزایش فرکانس دارد و نشان دادند که ارتعاش در جهت افق تقرًیبا 1/6 مرتبه در کاهش کشش مؤثرتر از ارتعاش در جهت عمود است.
تراپ3 و همکاران - 1974 - نشان دادند که مهمترین عامل کنترل عملکرد خاکورزي نوسانی سرعت نسبی است و فرکانس و دامنه به تنهایی مهم نیستند، چنانچه سرعت نسبی بیش از یک باشد نیروي کشش کاهش مییابد. یو و اسمیت - 1976 - 4 خاكورزي ارتعاشی را از نظر تئوري و آزمایشی بررسی کردند و نشان دادند که چنانچه سرعت نسبی افزایش یابد کشش نسبی - نیروي کشش نوسانی به نیروي کشش ثابت -
کاهش مییابد و کمترین کشش نسبی در سرعت نسبی بین 1/5 تا3 به دست آمد.
ساکاي5 و همکاران - 1987 - تحقیقی را تحت عنوان مطالعه و بررسی رفتارهاي دینامیکی سیستم تراکتور و زیرشکن ارتعاشی و پیدا کردن روشی براي بهبود راحتی در رانندگی انجام دادند. اثر سه پارامتر نقطه اتصال عمودي - VHP - 6، نیروي برشی خاك و موقعیت قرارگیري چرخ تنظیم با استفاده از مدل کامپیوتري و آزمایشات مزرعهاي بررسی شد.
آزمایشات مزرعهاي نشان دادند که موقعیت نقطه اتصال عمودي مهمترین پارامتر مؤثر بر ارتعاشات بدنه تراکتور است.
با تنظیم نقطه اتصال عمودي در موقعیت مناسب، شتابهاي بدنه تراکتور به اندازه %75 کاهش مییابد. اثر این سه پارامتر با مدل کامپیوتري از سیستم تراکتور و زیرشکن ارتعاشی با سه درجه آزادي شبیه سازي، و مشخص شد که این پارامترها بر روي رفتار دینامیکی تراکتور اثر دارند، مهمترین پارامتر نقطه اتصال عمودي است. نتایج این بررسیها با نتایج حاصل از آزمایشات مزرعهاي مطابقت داشت. در موقعیت قرارگیري مناسب نقطه اتصال عمودي، شتاب عمودي زیر صندلی راننده به اندازه 1/4 شتاب زمانی که نقطه اتصال عمودي در موقعیت نادرست قرار دارد، کاهش میابد.
