بخشی از مقاله
چکیده
کارکرد کمباین هاي غلات با سه عامل توان کوبش، افت محصول و مصرف سوخت سنجیده می شود. افت محصول مهمترین عامل از عوامل فوق می باشد که مجموع افت کمباین غلات در ایران به %20 و حتی بیشتر می رسد.
یکی از راه هاي کاهش افت در کمباین غلات، تفکیک فرآیندها و ارائه مدل ریاضی متناسب براي تک تک آنها بر پایهي بررسی و اندازه گیري عوامل موثر در افت هاست . یکی از فرآیندهاي مهم در عملیات برداشت غلات توسط کمباین، عبارت از کوبش مواد می باشد که تاثیر بیشتري بر عملکرد کمباین دارد. بازده کوبنده با افت کوبنده رابطه عکس دارد. حداکثر کوبش مواد سبب کاهش کزل تولیدي و در نتیجه کاهش افت کوبنده می شود.
ارتفاع ساقه، شدت تغذیه، فاصله کوبنده و ضدکوبنده و سرعت دورانی کوبنده از عوامل کاري موثر در بازده کوبنده و افت کوبنده کمباین می باشند. دراین راستا، یک آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه بلوك هاي کامل تصادفی و با سه تکرار با کمباین سهند 68s انجام گرفت. متغیرهاي مستقل مد نظر در این آزمایش ها عبارت بودند از: ارتفاع ساقه، نرخ تغذیه، نسبت لقی کوبنده و سرعت کوبنده. بازده کوبیده شدن مواد در کوبنده نیز به عنوان پارامتر وابسته در نظر گرفته شد.
نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که اثر هر چهار فاکتور روي میزان کوبش و در نتیجه افت واحد کوبنده در سطح احتمال 0/01 معنی دار و اثرات متقابل فاکتورها غیر معنی دار می باشد. به طوري که میزان کوبش با کاهش ارتفاع برش، کاهش شدت تغذیه، کاهش فاصله کوبنده و ضدکوبنده و افزایش دور کوبنده افزایش یافت. با توجه به معنی دار بودن اثر این چهار عامل روي کوبش و براي بیان رابطه ریاضی متغیرهاي مستقل - ارتفاع ساقه، نرخ تغذیه، نسبت لقی کوبنده و سرعت کوبنده - با متغیر وابسته - میزان کوبش - از رگرسیون چند متغیره استفاده گردید. نتایج حاصل از تجزیه واریانس رگرسیون نشان داد که یک رابطه معنی داري در سطح احتمال 0/001 بین متغیرهاي مستقل و وابسته وجود دارد. در نهایت مناسب ترین مدل براي میزان کوبش مواد - y1 - به ترتیب زیر برآورد شد:
که در آن x1، x2 ، x3 و x4 به ترتیب ارتفاع ساقه، شدت تغذیه محصول، لقی کوبنده و سرعت کوبنده و a0، a1،
a2، a3 و a4 ضرایب ثابت می باشند.
مقدمه
کمتر از دوازده گونه گیاهی، بالاتر از %80 غذاي بشر را تامین می کنند. در میان این گیاهان، غلات نخستین جایگاه را دارد. محصولات غله اي اکثراً بوسیله کمباین هاي مخصوص غلات برداشت می شوند. که در آن عملیات برش ساقه، جداسازي دانه از غلاف - کوبش - ، جداسازي دانه از مواد غیردانه اي - جداسازي - ، تمیز کردن دانه و جمع کردن دانه به مخزن انجام می گیرد. کارکرد کمباین هاي غلات خود با سه عامل توان کوبش، افت محصول و میزان مصرف سوخت سنجیده می شوند. میزان افت ها که مهمترین عامل از عوامل فوق می باشد خود به افت طبیعی - افت قبل از برداشت - ، تلفات سکوي برش، تلفات کوبنده، تلفات واحد تمیزکننده و تلفات بدنه تقسیم می شود
تحقیقات و پژوهشهاي انجام یافته نشان میدهد که مجموع افت کمباین غلات در ایران به %20 - حتی بیشتر - می- رسد. در حالیکه در بدبینانه ترین وضعیت این مقدار براي کشورهاي پیشرفته %5-4 گزارش شده است
یکی از راههاي کاهش افت در کمباین غلات، با توجه به اینکه فرآیند برداشت توسط این ماشین آلات ترکیبی از چند فرآیند می باشد، تفکیک فرآیندها و ارائه مدل ریاضی متناسب براي تک تک این فرآیندها بر پایهي بررسی و اندازه گیري عوامل موثر در افت ها می باشد تا بتوان بر اساس آن داوري و مدیریت مناسبی صورت پذیرد. ارائه مدل ریاضی مناسب مزیتهاي زیر را در بر دارد:
-1 درك جامع از روابط اساسی پدیده هاي فیزیکی
-2 کمی کردن پارامترها ي فرآیندهاي دینامیکی غیرقابل اندازه گیري
-3 کاهش موثر هزینه ها و زمان آزمایش
-4 پیش بینی دقت عملکرد واحد در طی گسترهي وسیعی از تغییرات پارامترها
-5 کلیدهاي برنامهریزي براي شبیه سازي فرآیند دینامیکی و بهینه سازي پارامترهاي طراحی و عملیاتی واحد کاري.
-6 محاسبهي اجزاء براي توسعه یک سیستم کنترل خودکار براي اجازه دادن به کمباین براي رسیدن به بهبود عملکرد کلی در عملیات مزرعهاي.
-7 ابزار تحقیقاتی براي بهبود بیشتر طراحی و توسعه واحدهاي جدید
یکی از این فرآیندهاي مهم که تاثیر بسزایی در افت کل کمباین دارد، مربوط به کوبش مواد می باشد. کوبش مواد در کمباین توسط قلب کمباین یعنی واحدکوبنده - متشکل از کوبنده ضدکوبنده و یا گردنده و توري - انجام می گیرد. کوبنده ایده آل کوبنده اي است که کوبیدن کامل حداکثر محصول ورودي را همراه با بهترین جداسازي دانه انجام دهد و در عین حال که شکل و کیفیت طبیعی دانه را حفظ کرده، تلفات دانه و تکه کردن مواد غیردانه اي و عبور آن از شبکه ضدکوبنده را به حداقل برساند
کوبیدن ممکن است توسط الف- ضربه یک جسم داراي حرکت سریع روي مواد، ب- مالش، پ- فشردن غلاف ها و ترکیبی از دو یا چند عمل بالا انجام گیرد.
عملکرد بخش کوبنده خود با عوامل بازده کوبنده، بازده جداکننده، دانه هاي صدمه دیده و مقدار ساقه هاي خرد شده سنجیده می شود. بازده کوبنده برابر است با درصد دانه هاي جداشده از سنبله به تعداد کل دانه هاي ورودي به کوبنده می باشد
بازده کوبنده با افت کوبنده رابطه عکس دارد. طوري که هرچه بازده کوبش بیشتر - عملکرد کوبش بهتر - باشد، دانه هاي زیادتري از سنبله جدا می شوند - میزان دانه هاي آزاد زیاد می شود - . در نتیجه کزل کمتري تولید شده که بالتبع مقدار انتقال به بالابر کزل یا غربال کمتر خواهد بود و این بدین معنی است که افت کوبنده کمتر خواهد بود.
میزان دانه هاي آزاد تولید شده در اثر عمل کوبش از لحاظ فرآیند کاري کوبنده و نیز مقدار انرژي لازم براي کوبش بعدي محصولات نیز حائز اهمیت می باشد بدین نظر که هرچه میزان عملکرد کوبنده بهتر باشد کزل کمتري به بالابر کزل انتقال و در نتیجه مقدار کمتري از آن نیاز به کوبش مجدد توسط کوبنده خواهند داشت.
ارزیابی هاي آزمایشگاهی نشان دادند که جهت و موقعیت موادي که وارد استوانه کوبنده جریان عرضی می شوند، اثر قابل توجهی روي عملکرد کوبنده و ضدکوبنده دارد. طوري که در تغذیه گندم و جو این نتیجه حاصل گردید که زمانی که ابتدا سنبله ها با ساقههاي موازي وارد دستگاه می شوند و سنبله روي لایه مواد قرار می گیرند، افت استوانه کوبنده دو برابر می شود و یا به عبارت دیگر میزان کوبش کاهش می یابد.
موثر بودن عمل کوبش به: الف- سرعت محیطی کوبنده، ب- فاصله کوبنده و ضدکوبنده، پ- تعداد دفعاتی که مواد از روي ضدکوبنده عبور می کنند - در کوبنده جریان مارپیچی - ، تعداد ردیفهاي دندانههاي کوبنده و ضدکوبنده دندانه میخی، ج- نوع محصول، چ- شرایط محصول از نظر محتواي رطوبتی، رسیدگی و غیره و ح- میزان مواد تغذیه شده به واحد کوبنده بستگی دارد پوشاندن روزنه هاي ضدکوبنده به طوري که سنبله ها یا غلاف ها همهي طول ضدکوبنده را طی کنند، شاید براي محصولاتی که سخت کوبیده می شوند، مفید باشد. اما این می تواند افت غربال را افزایش دهد.
دور کوبنده مهمترین عامل در افت کوبنده و همچنین صدمه دانه است. افزایش دور افت کوبنده را کاهش می- دهد اما این ممکن است صدمه را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
کم کردن فاصله کوبنده و ضدکوبنده افت کوبنده را کاهش - عملکرد کوبش را بهتر - و صدمه دانه را افزایش می دهد. اما به طور کل اثرات آن در مقایسه با اثرات افزایش در کوبنده کمتر است.
افزایش آهنگ تغذیه غیردانه، افت هاي استوانه کوبنده را افزایش می دهد. آزمایش هاي مزرعه اي نشان دادهاند که این رابطه تقریباً خطی است
مطالعات و تحقیقات بسیاري در زمینهي پارامترهایی که بر فرآیند کوبش مواد در کمباین اثر می گذارند، صورت گرفته است و روش هاي مختلف مدل سازي فرایندهاي کوبیدن و جدا سازي دانه در منابع استفاده شده اند.
- 1982 - Trollop، مجموعه جالبی از معادلات متفاوت را براي فرآیند کوبیدن دانه در واحد کوبنده مماسی ارائه کرد.
- 1985 - Wacker با پیشنهاد دو ضریب λt و λs به ترتیب براي بخش هاي کوبش و جداسازي، دو دسته معادلات چند جمله اي را که تاثیر سرعت گردنده - v - و توان عملیاتی - qp - MOG را روي ضریب λ کمی می کند، ارائه کرد.
