بخشی از مقاله
چکیده
بسته بنده ای مکعبی علوفه به طور گسترده ای در فرآیند تولید علوفه خشک کردنی مورد استفاده قرار می گیرد. واحد تغذیه یکی از قسمت های مهم این دستگاه است که به دلیل وارد کردن ضربه به علوفه خشک می تواند در ریزش برگ هنگام انتقال به محفظه پیستون موثر باشد . در این تحقیق مکانیزم تغذیه در بسته بندهای مکعبی علوفه مورد واکاوی قرار گرفت .
این مکانیرم یک مکانیزم چهار میله ای و دارای شرایط گراشف است . از آن جایی که میله ی محرک - لنگ - سرعت دورانی خود را با واسطه از محور تواندهی می گیرد اعمال تغییرات سینماتیکی به میله ی رابط - که نقش چنگال تغذیه را ایفا می کند - بانگرش تغییر طول میله محرک قرار گرفت. این تغییرات با در نظر گرفتن شرایط کرانه ای - محدویت مکانی - ، مورد بررسی قرار گرفته است .
برای مدل سازی مکانیزم از نرم افراز ADAMS استفاده شده است و تغییرات سرعت و مسیر حرکت چنگال های تغذیه نسبت به تغییر طول میله های مکانیزم سنجیده شد . تعیین مکانیزم بهینه با نگرش حفظ سرعت نهایی و کاهش شتاب ،منحنی مسیر حرکت چنگال و در نتیجه کاهش ضربه به محصول و افت برگ صورت پذیرفت و یک تحلیل سینماتیکی برای مکانیزم بهبود یافته ارائه گردید.
مقدمه
مکانیزم تغذیه بسته بندهای مکعبی از دو اهرمبندی چهار میله ای تشکیل شده است که علوفه را از روی سینی به سمت پیشانی پرس هدایت می کند. تحلیل موقعیت اهرمبندی های چهار میله ای از روش های مختلفی مورد بحث قرار گرفته است. در برخی از این روش ها از روش بسته استفاده شده است . این بدان معنی است که در این روشها با تعداد محدودی محاسبه جواب تئوری دقیق حاصل می گردد.
با این وجود متاسفانه تهیه یک بسته ی نرم افزاری جهت تحلیل کامپیوتری مسائل توسط این روش بسیار مشکل است زیرا معمولا هر نوع اهرمبندی به روش تحلیل و در نتیجه به برنامه ی کامپیوتری مجزایی نیاز دارد . به همین دلیل چندین برنامه ی تجاری برای تحلیل اهرمبندیها بر اساس روش تکرار، تولید شده است . هدف از روش های تکرار همگرا شدن به یک جواب توسط محاسبات تکراری است .
برای روشن شدن بهتر موضوع اهرمبندی شکل 1 را در نظر بگیرید که در آن محور x در امتدار اهرم 1 یا زمین قرار دارد. از آنجا که اهرمهای این مکانیزم یک حلقه بسته را تشکیل می دهند باید مجموع مولفههای x و y اهرمها برابر صفر شود. این مطلب را میتوان به شکل زیر بیان کرد:
شکل شماره -1 اهرمبندی چهار میلهای
در تحلیل موقعیت این اهرمبندی طول اهرم های r1 ، r2 ، r3 و r4 معلوم و مسئله یافتن زوایای 3 و 4 به ازای مقدار مفروضی از 2 است. بنابر این معادله های 1 و 2 به یک دستگاه دو معادله دو مجهول ساده مبدل می شوند که مجهولات آن 3 و 4 هستند. پیچیدگی مسئله آن است که این معادله ها غیر جبری هستند و جواب خطی سادهای بهدست نمیآید. توجه کنید که معادلههای فوق تنها به ازای مقادیر ویژه ای از 3 و 4 ارضاء میشوند که حلقه مکانیزم را ببندند. این مقادیر غالبا ریشه های معادله خوانده میشوند. تساویهای فوق به ازای سا یر مقادیر3 و 4 اقناع نمیشوند و در حالت کلی داریم:
اکنون یافتن ریشههای این معادلههای متناظر با یافتن مقادیر 3 و 4 به نحوی است که - f1 - و - f2 - همزمان مساوی صفر شوند و در این جا برای یافتن ریشه ها می توان از جواب آزمایشی استفاده کرد . با این وجود یک روش بسیار کارآمد تر استفاده از تقریب خطی توابع در یافتن جواب هایی است که به طور متوالی به جوابهای اصلی نزدیک میشوند.
مواد و روشها
طرح سینماتیک مکانیزم تغذیه در شکل 2 نشان داده شده است . این مکانیزم در بیلرهای CLASS و در برخی مارکهای تجاری دیگر استفاده میشود. اهرمبندی چهارمیله ای دارای شرایط گراشوف است و لذا میله ی 1 لنگ میزند و میله 3 وسان می کند - دقت شود که در این جا برخلاف معمول میله ی 1 زمین نیست - . مسیر حرکت چنگالها به صورت نقطه چین مشخص شده اند .
مسئله مورد نظر، یافتن مسیر های مختلف نوک چنگال و سرعت آن به ازای تغییر طول میله 1 است. مکان هندسی نقاط لنگ که متناظر مکان هندسی نقاط نوک چ نگک می باشد در شکل شماره 2 نشان داده شده است . سرعت چنگک در هنگام رفت باید کم تر از سرعت برگشت باشد زیرا در غیر اینصورت ضربه به محصول وارد آمده و باعث افت کییفیت علوفهی بسته بندی شده می گردد.
از طرفی سرعت برگشت بالا همان چیزی است که در مکانیزم های برگشت سریع مورد انتظار است و باعث افزایش راندمان دستگاه میشود. واحد تغذیه سمت چپ محصول را به سمت واحد سمت راست هدایت می کند. واحد تغذیه سمت راست نیز محصول را به سمت پیشانی پرس که در شکل به صورت نیم دایر ه نشان داده شده است انباشته می کند. فنر نشان داده در شکل به منظور جلوگیری از آسیب دیدگی جدی چنگال ها در برخورد با موانع و جسم سخت در نظر گرفته شده است.
شکل شماره -2 مکانیزم چنگالهای تغذیه
سرعت برخورد چنگال های تغذیه با محصول دارای اهمیت است . در صورتی که چنگال ها با سرعت زیاد با علوفه تماس پیدا کنند، باعث افزایش تلفات برگ و در نتیجه کاهش کیفیت محصول خواهند شد . برای مشاهده سرعت چنگالها، مکانیزم واحد دوم - اهرمبندی چهارمیلهای سمت راست - را با استفاده از نرم افزار مدل کرده ایم. شکل شمارهی 3 تصویر این مدلسازی را در محیط نرم افزار ADAMS نشان میدهد.
میله ی 1 با رنگ زرد، میله ی3 با رنگ قرمز و میله ی2 که به چنگال وصل است با رنگ سبز کم رنگ نشان داده شده اند. مسیر حرکت نوک چنگال که همان مکان هندسی نوک چنگال در حین حرکت لنگ می باشد، نیز در شکل دیده می شود. دستگاه مختصات راستگرد xyz به صورتی که در تصویر نشان داده شده است اختیار شده اند . بدیهی است که حرکت میله ها در صفحهی xy قرار دارد. این مدلسازی به ما این امکان را می دهد تا با تغییرات میله ی 1 یا میلهی لنگ تغییرات سرعت میلهی 2 یا میله رابط را ملاحظه کنیم.
