بخشی از مقاله
چکیده
امروزه برای کاهش توان مصرفی ادوا ت کشاورزی خصوصا خاکورزها، نیروهای وارد بر آنها را بررسی میکنند و بهترین حالت را برای قرارگیری در خاک تعیین می نمایند. روش های مختلفی از قبیل روشهای تئوری و آزمایشگاهی برای تحلیل برخورد بشقاب با خاک مورد استفاده قرار می گیرد که یکی از آنها روش المان محدو د است. در این تحقیق، با وارد کردن نیرو های معین گسترده هم ارز با نیروی وارده از طرف خاک در راستای عمود بر صفحه بشقاب گاوآهن بشقابی، به تحلیل تنش نقاط بحرانی، گشتاورها و نیروهایی که بر بشقاب و ساقه وارد می شوند، پرداخته شده است. سپس با استفاده از نرم افزار CATIA و آنالیز زاویه ای نیروها ، بهترین حالت قرارگیری بشقاب گاوآهن در خاک تعیین میشود. مقدار تنش بحرانی موجود در گاوآهن بشقابی تحت زاویه 45 درجه بشقاب به کمترین مقدار خود می رسد، بنابراین بهترین حالت برای قرارگیری بشقاب در خاک همین زاویه می باشد.
کلمات کلیدی: المان محدود، تحلیل نیرو، گاوآهن بشقابی
مقدمه
گاوآهن های بشقابی یکی از ادوات خاکورزی اولیه به شمار می روند . قلب این گاوآهن بشقاب های دواری هستند که با حرکت زاویه دار خود باعث شخم خاک و بریدن بقایای گیاهان به جای مانده از کشت قبل می شود و از لحاظ طراحی مهمترین اجزای این گاوآهن مجموعه بشقاب، سینه و ساقه متصل به شاسی می باشد که پیچیدگی های فراوانی در تحلیل پارامترها این مجموعه وجود دارد، از جمله این پارامترها می توان به تحلیل نیروهای وارده بردیسک، تاثیر زوایای دیسک بر مقاومت خاک و نحوه توزیع تنش بر روی م جموعه اشاره نمود . یکی از مهمترین پارامترهای فوق تاثیر زاویه شتاب ٌ بر مقاومت خاک، نیروهای جانبی، نفوذ بشقاب به داخل خاک، نیروهای مقاوم در برابر حرکت تراکتور، کیفیت شخم و برگردان هر چه بیشتر خاک می باشد .
نیروهای وارد به بشقاب را می توان به نیروهای شعاعی و فشاری تقسیم بندی کرد، که نیروهای شعاعی خارج از مرکز وارد به بشقاب توسط یاتاقان های مخروطی ناقص گاوآهن بشقابی به ساقه منتقل نمی شود و این نیروها سبب چرخش بشقاب می شوند . نیروهای فشاری بیشترین تاثیر را در برهم ریختن ساختمان خاک دارند و بیشترین نیروی وارده به گ اوآهن را موجب می شوند. بنابراین با در نظر گرفتن نیروی فشاری و تاثیر جزیی نیروی شعاعی، بهترین زاویه شتاب - حمله - و کمیت برگردان خاک تعیین می شود . تمامی مراحل طراحی و تحلیل این مجموعه به کمک نرم افزار CATIA صورت گرفته است. ابتدا مجموعه در محیط سه بعدی طراحی شده و پس از تعیین جنس، مجموعه را وارد محیط آنالیز کرده و تحت بارگذاری گسترده قرار داده و خروجی های مطلوب با استفاده از روش المان محدود دریافت شد.
پیشینه پژوهش
اون و وارد 1996، مقدار تنش های کششی-فشاری، پیچشی را برای گاوآهن در خاک های مختلف تعیین کردند. ابو حمده و ریدر 2003 ، تحلیل نیروهایی را که از طرف خاک به گاوآهن بشقابی وارد می شود، با المان محدود سه بعدی انجام داد. او مدل خود را برای دو عامل موثر سرعت حرکت و زاویه تما یل با فرض حالت الاستیک غیر خطی ماده با المان های کرنش ثابت برای خاک در نظر گرفتند . نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزایش زاویه تمایل عمودی بشقاب ها، باعث افزایش نیروی کششی مورد نیاز و مولفه قائم نیروی عکس العمل خاک و کاهش نیروی جانبی عکس العمل خاک می شود . همچنین افزایش سرعت پیشروی، باعث افزایش نیروی کششی مورد نیاز و مولفه جانبی عکس العمل خاک شده ولی مولفه قائم عکس العمل خاک را کاهش می دهد.
مواد و روش ها
- 1 اندازه گیری ابعاد
گاوآهن بشقابی مورد مطالعه ساخت کشور برزیل می باشد . این گاوآهن سه خیشه با ابعاد نشان داده شده در شکل - 1 - ، از جنس فولاد با مشخصات جدول - 1 - می باشد. برای تعیین ابعاد گاوآهن از کولیس، متر، گوی سنج استفاده شده است. البته کلیه ابعاد گاوآهن به علت ساییدگی اجزا و تقریب های استفاده شده برای محاسبه دارای مقادیری خطا می باشد.
- 2 تهیه مدل سه بعدی و آنالیز ابعادی
با داشتن ابعاد و اندازه اجزای قسمت های مختلف گاوآهن می توان ترسیمه سه بعدی آن را مدل کرد . مدل سه بعدی در محیط Part Design توسط نرم افزار CATIA تهیه شده است. پس از اتمام مراحل طراحی برای مدل سه بعدی، جنس مورد نظر را انتخاب کرده و مدل وارد محیط Generative Structural Analysis میشود تا با استفاده از روش المان محدود، نیروی وارد به اجزای گاوآهن بشقابی بررسی شود .
