بخشی از مقاله
چکیده
از زمان ورود گیاه آفتابگردان به ایران تاکنون، عملیات برداشت یکی از دغدغه های زراعت این گیاه محسوب می شود. سختی عمل برداشت و کمبود فعالیت های علمی و تخصصی در برداشت آفتابگردان موجب شده تا نخستین ایده ها برای مکانیزه کردن برداشت توسط کشاورزان، و بصورت تجربی انجام گیرد.
پژوهش حاضر تلاشی است برای مکانیزه کردن عملیات برداشت آفتابگردان که شامل باز طراحی و تحلیل کوبنده و ضدکوبنده دندانه میخی کمباین، مخصوص برداشت آفتابگردان با استفاده از نرم افزار .SolidWorks شبیهسازی قطعات با استفاده از خواص مکانیکی دانه آفتابگردان و بیشینه نیروی دریافتی دانه آفتابگردان انجام شد. ابعاد کوبندهی دندانه میخی با استوانه داخلی مطابق است با ابعاد کوبنده کمباین جاندیر 1055 و .1165 برای تمامی قطعاتی که طراحی شد شبیه سازی انجام گرفت و نتایج قابل قبولی از نظر تنش و میزان کرنش و جابجایی بدست آمد.
-1 مقدمه
افزایش و رشد روز افزون جمعیت در جهان اهمیت کشاورزی را بیش از گذشته برای تمام جوامع بشری مشخص می کند. اولین و مهمترین نیاز هر انسان نیازهای غذایی اوست. حال این نیاز به صورت مستقیم و غیر مستقیم با کشاورزی در ارتباط است. مکانیزه کردن عملیات برداشت محصولات زراعی از اهمیت ویژهای در امر زراعت محصولات سخت برداشتی نظیر آفتابگردان دارد.
آفتابگردان گیاهی است که در اغلب مناطق معتدل بخوبی رشد می کند و ارقام مشابه را می توان در طیف وسیعی از شرایط آب و هوایی کشت نمود. تنها معدودی از زراعت های این طیف وسیع تطبیق پذیری را نشان می دهند. بنا به دلایل فوق زراعت آفتابگردان در حدود بیست استان کشور انجام می گیرد و امکان توسعه کشت در اغلب نقاط کشور نیز و جود دارد.مقدار افزایش تولید آفتابگردان در ایران، در سال 1377 نسبت به سال 1367 ، به میزان 257 درصد بوده که حاکی از مهم بودن تولید و کشت گیاه آفتابگردان می باشد.
کشت آفتابگردان با دو هدف مصرف مستقیم و جدایش روغن از دانه آفتابگردان انجام میشود. برداشت آفتابگردان نیز به دو صورت دستی و ماشینی انجام می شود که در برداشت ماشینی، از کمباین غلات برای برداشت تخمه آفتابگردانهای روغنی یا ریز استفاده می شود. گزارشها نشان میدهد در این روش علیرغم تغییر تنظیمات کوبنده و ضد کوبنده که شامل ازدیاد فاصله بین کوبنده و ضد کوبنده و کاستن سرعت دورانی کوبنده می باشد درصد تلفات حدود 46 درصد می باشد.[ که شامل شکستگی پوست دانه و شکستگی دانه می باشد. صدمات مکانیکی شدید سبب ضعیف شدن جوانه زنی، کاهش قابلیت انبار کردن و کم شدن قابلیت عمل آوری دانه شده و در اکثر موارد به دلیل بالا بودن تلفات، کشاورزان رغبتی به برداشت آفتابگردان بوسیله کمباین نشان نمی دهند.
برداشت نوع آجیلی بصورت دستی انجام می گیرد، به دلیل اینکه طبق و تخمه آفتابگردان درشت تر می باشد و کمباین غلات عمل برداشت را با تلفات خیلی بیشتری نسبت به نوع روغنی انجام می دهد. سوداجان و همکاران - 2002 - سه نوع کوبنده را با هم مقایسه نمودند. این سه کوبنده عبارت بودند از: دندانه میخی بدون استوانه، دندانه میخی با استوانه و سوهانی. نتایج آنها نشان داد که بهترین نوع کوبنده برای برداشت آفتابگردان، کوبنده دندانه میخی با استوانه میباشد
نوریس و همکران - 1986 - با انجام پژوهشی در خصوص فاکتور های طراحی ضد کوبنده برای کوبش ذرت گزارش داد که 25 درصد افزایش طول ضد کوبنده که برابر است با افزایش کمان از 84 درجه به 105 درجه جداسازی دانه از مواد غیر دانه ای به میزان 17 درصد بوده است. اما افزایش مشابه کمان از 105 درجه به 135 درجه افزایش جداسازی کمتری را در بر داشت.[4] تحقیق دیگر سودجان و همکاران - 2005 - نشان داد که با افزایش فاصله بین کوبنده و ضد کوبنده آسیب دانهای کاهش مییابد.
با توجه به تلفات زیادکمباین در روش برداشت ماشینی و داشتن مشقات زیاد، هزینه و زمانبر بودن روش دستی، نیازمند اصلاح روش های برداشت قبلی و یا ارائه روش جدیدی برای برداشت مکانیزه آفتابگردان روغنی و آجیلی می باشد.
-2 مواد و روشها
-1-2 طراحی کوبنده
بر اساس تحقیق سودجان و همکاران - 2002 - کوبنده سوهانی کمترین جداسازی مواد دانه ای از طبق ها و کوبنده دندانه میخی با استوانه بیشترین جدا سازی را داشته است. کمترین مقدار آسیب دانه در نرخ تغذیه های مختلف را که در شکل 1 نیز نمایش داده شده بین کوبنده های دندانه میخی با استوانه و بدون استوانه در تقابل بود. پارامتر های دیگری نظیر ظرفیت، توان مورد نیاز بین کوبنده ها و در سرعت ها و نرخ های تغذیه متفاوت مورد مقایسه قرار گرفت که مهم ترین پارامترها برای طراحی، همان میزان جدا سازی دانه از طبق و آسیب دانهها می باشد که بر اساس این دو پارامتر کوبنده دندانه میخی با استوانه برای طراحی انتخاب شد.
مقدار توانی که در کمباین به واحد کوبش اختصاص داده می شود بستگی به ابعاد، نوع و دیگر شرایط کوبنده دارد. داینیوس و همکاران - 2013 - در پژوهشی مقدار توان مورد نیاز برای کوبنده ذرت را به دست آوردند. بر اساس این پژوهش مقدار توان مورد نیاز واحد کوبنده برای نرخ تغذیه های متفاوت بر حسب زمان فرآیند، در شکل 2 نشان داده شده که برای نرخ های تغذیه 4 تا 14 کیلوگرم بر ثانیه میانگین تقریبا توان 15 Kw صرف شده است که در تحقیق حاضر نیز از این میانگین برای محاسبات استفاده خواهد شد.بر اساس فرمول - 1 - و بازه سرعت دورانی 1100-150 دور بر دقیقه، مقدار گشتاور اعمالی به شافت توسط پولی 13.63-100 N.m بدست می آید. برای محاسبه مینیمم قطر شافت، بیشترین گشتاور استفاده اعمال به کوبنده استفاده شد
