بخشی از مقاله
چکیده:
تراکتور مسی فرگوسن 285، میزان تولید بسیار بالاتري را در مقایسه با سایر ترکتورها در کشور دارد. قطعات داخلی موتور - قطعات گردنده داخلی موتور - این تراکتور از لحاظ میزان خرابی در رتبه دوم در بین قطعات مختلف این تراکتور هستند که توجه به این موضوع ضرورت تحقیق در مورد اجزاي گردنده موتور این تراکتور را آشکار میسازد. در این راستا تحلیل سینماتیکی و سینتیکی مکانیزم لنگ موتور تراکتور MF-285 در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر تحلیل سینماتیکی مکانیزم لنگ، تحلیل سینتکی مکانیزم لنگ با در نظر گرفتن نیروهاي ناشی از فشار احتراق، توزیع جرم ها در مکانیزم لنگ و نیروهاي اینرسی - حاصل از جرم هاي رفت و برگشت و جرم هاي چرخشی - انجام گرفت.
در نهایت نمودارهاي مربوط به جاجایی، سرعت و شتاب پیستون و همچنین نمودارهاي مربوط به فشار احتراق، نیروي وارد بر سر پیستون، نیروي وارد بر دسته پیستون و نیروي وارد بر یاتاقان ها در طول یک سیکل کامل برحسب زاویه لنگ به وسیله نرم افزار مطلب ترسیم شدند. مقدار بیشینه سرعت پیستون برابر با 13/5 متر بر ثانیه، مقدار بیشینه شتاب پیستون برابر با 3550 متر بر مجذور ثانیه، مقدار بیشینه فشار احتراق برابر با 2950 کیلو پاسگال، مقدار بیشینه نیروي فشاري وارد بر دسته پیستون برابر با 19730 نیوتن، مقدار بیشینه نیروي کششی وارد بر دسته پیستون برابر با 10288 نیوتن و بیشینه نیروي وارد بر یاتاقانها برابر با 30000 نیوتن بدست آمد. به کمک نتایج این تحقیق می توان به تحلیل تنش، خستگی، مودال، هارمونیک، کرنش، انرژي و غیره در مورد اجزاي گردنده موتور این تراکتور پرداخت. و براي بهینه سازي آنها پیشنهادهایی را اریه نمود.
مقدمه:
تراکتورهاي کشاورزي یکی از ارکان مهم مکانیزاسیون را در هر کشوري تشکیل میدهند تراکتورها توان لازم براي ماشین هاي خاکورزي، ماشین هاي کاشت، داشت و برداشت را فراهم می آورند. همانطور که می دانیم کاهش دشواري کار زراعی، افزایش بهروري کارگران زراعی، افزایش کیفیت کار زراعی و امکان انجام آن در کمترین مدت زمان و به موقع، از اهداف مکانیزه کردن کار زراعی است که براي رسیدن به این هدف استفاده از تراکتور اجتناب ناپذیر است. با توجه به آمار گرفته شده از کاخانه تراکتور سازي ایران بیشترین محصول تولیدي تراکتور MF-285 است. مدل هاي دیگر نسبت به MF-285 تولید کمتري دارند. نمودار شکل 1 که آمار تولید انواع تراکتور هاي ساخت کارخانه تراکتورسازي ایران را نشان می دهد موید مطلب فوق می باشد.
نمودار 1
کم هزینه بودن، فراوانی لوازم یدکی، جز بودن کشاورزي در کشور ما - زمینهاي کشاورزي کوچک - ، وجود دیم کاري زیاد در ایران، قیمت مناسب این تراکتور در مقایسه با دیگر تراکتورها، راحتی کار با آن، مصرف سوخت پایین، در آمد کم کشاورزان، قدرت مناسب با کاري که در کشور ما مورد نیاز است و اطلاعات کم کشاورزان نسبت به تراکتور هاي تولید خارج از کشور، دلیل اصلی استفاده زیاد و تولید بالاي این تراکتور در کشور ما میباشد.
بر طبق تحقیقی که توسط محمودي با موضوع آمار خرابیها و تعمیرات قطعات مختلف تراکتور MF-285 انجام گرفته است قطعات گردنده داخلی موتور از لحاظ میزان خرابی در رتبه دوم پس از پمپ انژکتور بودند]محمودي، [86 لازم به ذکر است که خرابی دو قطعه ذکر شده اختلاف زیادي با خرابی دیگر قطعات داشتند. زیاد بودن خرابی قسمت هاي گردنده نسبت به دیگر قطعات این تراکتور اهمیت تحقیق در مورد اجزاي گردنده موتور این تراکتور را آشکار میسازد. در این راستا تلاش براي تحلیل نیرویی مکانیزم لنگ از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. مکانیزم لنگ متشکل از دسته پیستون، پیستون، بوش، گژن پین و لنگ میل لنگ می باشد. نیروي حاصل از احتراق و جرم رفت و برگشتی پیستون توسط دسته پیستون به میل لنگ منتقل میشود. مقطع دسته پیستون را معمولاً به شکل - I - میسازند تا حداکثر مقاومت را با حداقل جرم داشته باشد و نسبت عمق به پهناي این مقطع از 1/3 الی 1/6 متغیر است .
[4] گژنپین یا پین پیستون1 دسته پیستون را به پیستون متصل میکند. در اکثر موتورهاي تراکتور از یک پین کاملاً شناور2 که میتواند به طور آزاد نسبت به پیستون و دسته پیستون دوران کند، استفاده میکنند]گورینگ، .[1382 در موتور تراکتور MF-285 نیز از پین کاملاً شناور استفاده شده است. این قسمت یک بوش از جنس مس یا برنج داشته و یاتاقانی براي انگشتی پیستون محسوب میشود. انتهاي بزرگ دسته پیستون، یاتاقانی دو تکه براي در برگرفتن لنگ میللنگ را تشکیل میدهد. انتهاي بزرگ دسته پیستون را با زوایاي 30، 45 و 60 درجه به صورت مورب نسبت به خط مرکزي دسته پیستون میسازند تا نیروهاي اینرسی بر پیچها کاهش یابد ]نادري، .[1362 بهینه سازي قطعات مکانیکی از لحاظ نحوه عملکرد و مسائل اقتصادي، همواره ذهن مهندسین را به خود جلب نموده است. هدف از بهینه سازي یک قطعه مکانیکی، بالا بردن کارآئی آن به همراه صرفه جویی اقتصادي میباشد.
در سال 1995 یک گروه تحقیقاتی در مرکز پژوهشی Yuan-Ze Inst of Tech به بهینه سازي شکل هندسی دسته پیستون با قید جرم متمرکز جهت توزیع مناسب تنش در آن پرداختند. در این پژوهش تنشها به روش اجزاء محدود - FEM - محاسبه گردید و در نهایت پروفیل مناسبی براي دسته پیستون بدست آمد]لی و همکاران، .[2001 فروزانپور - 1376 - طراحی و بهینه سازي دسته پیستون، میللنگ و پیستون موتور پیکان 1600 را مورد مطالعه قرار داد. وي با طراحی جدید موفق به کاهش وزن مکانیزم حرکتی و در نتیجه کاهش اصطکاك و تلفات مکانیکی، افزایش بازده گرمایی، کاهش مصرف سوخت، کاهش آلودگی و کاهش هزینههاي تولیدي شد. ابراهیمی - 1378 - تحلیل تنشهاي مکانیکی و حرارتی پیستون تراکتور MF-399 را با استفاده از روش اجزاء محدود بررسی کرد.
نتایج حاصل از مطالعات ایشان نقاط حساس پیستون را از لحاظ میزان تنش مشخص نموده است.
در این تحقیق علاوه بر تحلیل سینماتیکی مکانیزم لنگ، تحلیل سینتکی مکانیزم لنگ با در نظر گرفتن نیروهاي ناشی از فشار احتراق، توزیع جرم ها در مکانیزم لنگ و نیروهاي اینرسی - جرم هاي رفت و برگشت و جرم هاي چرخشی - انجام گرفت. در نهایت نمودارهاي مربوط به جابجایی، سرعت و شتاب پیستون و همچنین نمودارهاي مربوط به فشار احتراق، نیروي وارد بر سر پیستون، نیروي وارد بر دسته پیستون و نیروي وارد بر یاتاقان ها در طول یک سیکل کامل به کمک نرم افزار مطلب ترسیم شدند. به کمک نتایج این تحقیق می توان به تحلیل تنش، خستگی، مودال، هارمونیک، کرنش، انرژي و ... در مورد اجزاي گردنده - پیستون، دسته پیستون، یاتاقان ها و میل لنگ - موتور این تراکتور پرداخت. و براي بهینه سازي آنها پیشنهادهایی را اریه نمود.
مواد و روشها:
-1 تحلیل سینماتیکی مکانیزم لنگ
در موتورهاي احتراق داخلی، حرکت رفت و برگشتی و نیروي وارد بر پیستون به حرکت دورانی میللنگ و گشتاور پیچشی تبدیل میگردد. در حالیکه پیستون حرکت رفت و برگشتی و میل لنگ حرکت چرخشی خالص انجام میدهند، نقاط روي دسته پیستون مسیر بیضوي را طی میکنند. براي سهولت در محاسبات دینامیکی جرم دسته پیستون را در ابتدا و انتهاي آن فرض میکنیم. با توجه به شکل - 2 - میتوان در هر لحظه فاصله پیستون از مرکز چرخش میل لنگ را محاسبه نمود.
