بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق پارامترهای برشی ساقه کلزا، در 3 سطح قطر ساقه 3-1 - ، 5-3 و بیشتر از 5 میلیمتر - ، 3 سطح سرعت برش 75 - ، 115 و 150 میلیمتر بر دقیقه - و 3 زاویه برش 0 - ، 30 و 60 درجه - شامل نیروی برشی حداکثر، مقاومت برشی، انرژی برشی، کار مخصوص برش مفید و کار برش مورد بررسی قرار گرفت.که اعدا به دست آمده به وسیله نرم افزار سس مورد تحلیل قرار گرفت، که نیروری برشی،مقاومت برشی،کار برش،کارمخصوص برش و کار برش در سطح %1برای قطر معنی دار شدند همچنین برای سرعت برش نیز همین همین حالت پیش آمد و تمام خروجی ها در سطح % 1 معنی دار شدند؛ اما مقاومت برشی در سطح %5 معنی دار شد و در زاویه برش نیز انرژی برش و کار برش در سطح %5 و مابقی پارامترها در سطح %1معنی دار شدند.
-1 مقدمه
کلزا با نام علمی Brassica napus L. یکی از گیاهان زراعی خانواده کلم می باشد که در دو نوع پاییزه وبهاره وجود دارد و آن را می توان در خاک ها و مناطق آب و هوایی متفاوت کشت نمود - - Pasban eslam.2009. Shiriny et. al,2003 و این خصوصیات، کلزا را به مهمترین محصولات کشاورزی در زمینه مصارف صنعتی و خوراکی جهان تبدیل کرده که هم از دانه و هم از روغن آن می توان استفاده نمود - . - Imanfar et. al, 2009 علاوه بر موارد ذکر شده کلزا بزرگترین منبع تولید بیودیزل جهان می باشد و نیز محصولاتی چون مارگاتن و کره نباتی نیز با استفاده ازآن تولید می شود، - - Ticek, 2000 . Sadat lajevardi,1980و درحال حاظر سومین گیاه روغنی جهان محسوب می شودو پس از غلات دومین محصول ذخیره ی غذایی جهان می باشد.
- . - Anonymous, 2002 با توجه به مزایایی فراوان کلزا باید دستگاه هایی متناسب برای برداشت ،فرآوری ،حمل ونقل وذخیره سازی آن طراحی شوند تا بتوانند راندمان کار را بالا ببرند و از خسارات که در حین کار صورت میگیرد جلوگیری کنند و برای طراحی دستگاه ها دانستن خواص فیزیکی ومقاومتی و مکانیکی و آئرودینامیکی آن مهم است . - Imanfar et. al,2009 - خواص مکانیکی نیز شامل هر نیروی مختلفی وارده به گیاه می باشد - - Azadbakht et. al,2014 در هرکشوری باید به طراحی ماشین ها متناسب با محصولات کشاورزی آنجا فکر کرد تا بتوان راندمان کار را افزایش داد. البته دانستن انرژی برشی ساقه معیار بسیار مهمی برای طراحی ماشین مورد نظر است.
- - Jezowski et. al,1988 تحقیقات مختلفی در این زمینه وجود دارد که به چند مورد آنها اشاره می گردد: امید قهرایی و همکاران در طراحی ماشین برای برداشت گندم اشاره کردند که نوع ماشین و تیغه ها و سرعت آنها بسیار مهم است که آنها زاویه 30 درجه را برای برش در ساقه های به طول 2 الی 5 سانتیمتر پیشنهاد کرده بودند . - Ghahraei et. al,2014 - حسین زاده و همکاران - - 2012 بر روی خواص برشی و خمشی ساقه کلزا مطالعاتی را انجام دادند و گزارش کردند که با افزایش قطر ساقه مقدار تنش خمشی و مدول یانگ کاهش و مقاومت برشی افزایش پیدا می کند . - Hoseinzade et. al,2012 - آزادبخت و همکاران - - 2013 انرژی مصرفی برای برش ساقه کلزا را بررسی، و گزارش کردند که با افزایش رطوبت انرژی برشی افزایش و با افزایش ارتفاع انرژی برش کاهش پیدا کرد
- . - Azadbakht et. al,2014 واله قوژدی و همکاران - 2008 - بر روی خواص ساقه زعفران آزمایشی را انجام دادند و گزارش کردند نیروی برشی ساقه تحت تأثیر عواملی چون رقم، سرعت و نوع تیغه قرار میگیرد و مشاهده کردند که با افزایش سرعت برش از 20 به 200 میلیمتر بر دقیقه، مقاومت برشی و انرژ ی مصرفی برای برش به ازاء واحد سطح ساقه زعفران کاهش یافت، در حالی که با افزایش بیشتر سرعت، در مقاومت برشی و انرژی مصرفی کاهشی مشاهده نشد - . - Ghozhadi et. al, 2008 طبق ازمایشات هالیک و هیلبروت - - 1968 بر روی مقاومت برشی نهایی یونجه، اعلام کردند که در مقاومت برشی 0.6 تا 17.95 مگا پاسکال متغییر بوده است.
- . - Halyk et. al, 1968 پرسون - 1987 - نشان داد که سرعت برش تاثیر قابل توجهی را برروی انرژی برش دارد و با افزایش در صد رطوبت در تمام طول ساقه مقاومت برشی آن کاهش پیدا می کند و هرچه میزان رطوبت بیشتر باشد میزان نیروی برشی نیز باید بیشترشود و هرچه قطر ساقه افزایش پیدا کند میزان نیروی برشی افزایش پیدا می کند. ولی نیروی برشی با ارتفاع برش رابطه عکس دارد و هرچه ارتفاع ساقه کاهش پیدا میزان انرژی برش افزایش پیدا می کند - . - Person,1987 چنسلور - - 1965 تأثیر تعداد ساقه ها و نوع تیغه را روی نیروی برش ساقه های برنج مورد مطالعه قرار داد . نیروی برش حداکثر برای دسته های 6، 12 و 24 تایی ساقه در دو نوع تیغه دندانه دار و بدون دندانه اندازه گیری شد .
افزایش تعداد ساقه ها نیروی برش را افزایش داد ولی نسبت افزایش تعداد ساقه ها و افزایش نیروی برش یکسان نبود میانگین حداکثر نیروی برش در تیغه نوع صاف 139نیوتن و در نوع دندانه دار 135 نیوتن به دست آمد . - Chancellor,1965 - پراساد و گوپتا - - 1975 نیز در یک تحقیق خواص مکانیکی ذرت را در ارتباط با برداشت ذرت با استفاده از یک دستگاه برش ضربه ای مطالعه کردند و مقدار 55 درجه برای زاویه برش و نیز 2.65 متربرثانیه را برای سرعت برش را گزارش دادند.
- . - Prasad et. al,1975 حسین زاده و همکاران - - 2009 نیز نشان دادند که با فزایش رطوبت و زاویه میزان انرژی برش افزایش پیدا میکند و افزایش سرعت برش باعث کاهش انرژی برش می شود - Hoseinzade et. .al,2009 - با توجه به اینکه نیاز به داشتن اطلاعات جامع در مورد خواص مکانیکی محصولات کشاورزی و علوفه ای ضرور ی می باشد، بنابراین هدف از این تحقیق تعیین پارامترهای برش ساقه کلزا تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله، سرعت برش، زاویه برش و قطر ساقه به منظور طراحی ماشین های برداشت با راندمان بالا و کمترین میزان مصرف انرژی و همچنین کاهش صدمات وارد به گیاه در حین برداشت می باشد.
-2 مواد و روش ها:
-2-1آماده سازی نمونه
در این تحقیق ابتدا ساقه کلزا، رقم "آر جی اس" در زمان برداشت محصول تهیه شد. پس از جمع آوری به منظور تعیین سطح رطوبت ساقه های کلزا به آزمایشگاه دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان برده شده و درون آون قرار داده شدند. نمونه های ساقه در دمای 103 درجه سانتیگراد به مدت 17 ساعت درون آون قرار گرفت وسپس رطوبت آنها در این آزمایش بر اساس استاندارد ها اندازه گیری شد. - - ASAE Standards,2006
تعیین خواص مکانیکی ساقه تحت برش :
برای انجام تست مکانیکی از دستگاه اینسترون سنتام Santam-STM5 با لود سل 50 نیوتنی استفاده شد - . - 35 یک تیغه برش لبه مضرسی طبق شکل- 1به فک برشی متحرک اینسترون متصل شد.ساقه ها در 3 سطح اندازه قطر 1 - تا3، 3 تا5 و بیشتر از 5 میلی متر - ، 3 زاویه قرار گیری روی فک ثابت اینسترون - 0، 30، - 60 و 3 سطح سرعت برش 75 - ، 115، 150 میلیمتر بر دقیقه - در سه تکرار تحت برش قرار گرفتند.آزمایش برای هر ساقه تا زمان برش کامل ساقه به طول انجامید. داده های مورد نیاز از نمودار نیرو-تغییر شکل به دست آمد. و تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و با استفاده از نرم افزار SAS و آزمون LSD انجام شد.
-1: B فک متحرک اینسترون -2 تیغه برش -3 ساقه کلزا -4 فک ثابت اینسترون
-2-2 اصول تئوری -2-2-1 نیروی برشی حداکثر :
با حرکت فک متحرک عملیات برش صورت گرفت و نمودار نیرو- تغییر شکل توسط دستگاه اینسترون رسم شد. با توجه به نمودار نیروی برشی حداکثر ساقه به دست آمد. - - Khazaey et. al,2002
-2-2-2 مقاومت برشی:
با توجه به مقدار نیروی برشی حداکثر و مساحت سطح برش، مقاومت برشی ساقه طبق فرمول - 1 - محاسبه شد: - heaidari et . al,2012 - مساحت سطح برش با نرم افزار Image J اندازه گیری شد که یک نرم افزار قدرتمند آنالیز تصویر است و کاربردهای مختلفی دارد. این نرم افزار توانایی محاسبه آماری مقادیر مساحت و پیکسل های بخش های انتخاب شده از تصویر توسط کاربر را دارد. - Hoseinzade et. al,2014 -
-2-2-3 انرژی برشی:
انرژی برشی،با محاسبه مساحت زیر نمودار نیرو - تغییر شکل از نقطه شروع بارگذاری تا نقطه برش به دست آمد - Mahdavian et. . - 12al,20 مساحت نمودار ها توسط نرم افزار image j محاسبه شد. - - Azadbakhat et. al,2009 به وسیله اطلاعات نمودار نیرو- تغییر شکل مقادیر ضریب برش کار مفید،مدول چگالی جرمی جسم،ضریب مقاومت در برابر له شدن،کار مخصوص برش مفید ، کار برش در فرمول های زیر قرار داده شد و محاسبه گردید - برناکی -
