بخشی از مقاله
چکیده
ارتعاشات مکانیکی وارده بر راننده یکی از مهمترین مسائل در هنگام کار با ادوات کشاورزی محسوب میشود. بطوریکه افزایش ارتعاشات میتواند باعث تهدید سلامتی و کاهش میزان راندمان کاری راننده شود . هدف از این تحقیق بدست آوردن مدل ارتعاشی نقاط مختلف تراکتور مسی فرگوسن مدل 399 است. میزان rms شتاب - ریشه میانگین مربعات - ارتعاشات تراکتور در وضعیت ایستگاهی در دورهای 750 ، 1000 و 1250 دور بر دقیقه بر روی سطح آسفالت در چهار قسمت موتور، گیربکس، صندلی راننده و محور تواندهی تراکتور اندازه گیری شد .
بیشترین میزان rms شتاب ارتعاش در دورهای مورد آزمایش مربوط به موتور به ترتیب به میزان 90/48، 69/56 و41/71 متر بر مجذور ثانیه و کمترین میزان rms شتاب ارتعاش مربوط به محور تواندهی تراکتور به ترتیب به میزان 1/97، 2/75 و 3/71 متر بر مجذور ثانیه بدست آمد .
در نهایت مدل پیشبینی میزان rms شتاب ارتعاش در نقاط مختلف تراکتور محاسبه گردید و برای موتور مدل خطی x -164/60 y= -0/098 با R2=0/99، برای گیربکس مدل خطی y=0/026x -10/05 با R2=0/99، برای صندلی راننده مدل خطی y=0/003x + 2 /98 با R2=0/88 و برای محور تواندهی تراکتور مدل خطی y=0/005x -2/93 با R2=0/97 بدست آمد.
مقدمه
موتورهای احتراق داخلی توان را با استفاده از احتراق های کنترل شده تولید می کنند. این احتراق ها در موتور ضربانهای پرانرژی تولید می کنند. هر ضربان از این احتراق شبیه به یک چکش، ضربه ای به بلوک سیلندر وارد می سازد که سبب تولید ارتعاشات در موتور میشوند. تلاش طراحان موتور همواره برای کاهش میزان این ارتعاشات بوده است، اما هنوز نتوانسته اند این مشکل را مرتفع سازند.
تراکتورهای کشاورزی به طور عمده برای حمل و نقل در شرایط جاده و مزرعه و همچنین کارهای مختلف کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی مشخص شده است که رانندگان تراکتور در معرض ارتعاشات بالا در حین کارهای کشاورزی قرار می گیرند. این ارتعاشات در حین رانندگی باعث ایجاد خستگی و همچنین آسیب به ستون فقرات راننده می شود که به عنوان یک مسئله مهم در خلال سال های 1960 تشخیص داده شد .
تقاضا برای سرعت های بالای پیشروی در کارهای کشاورزی باعث افزایش سطح ارتعاشات می شود، در نتیجه عملکرد کاری راننده را کاهش می دهد. در تراکتورهای کشاورزی راه حل هایی به کار گر فته شده که قادر هستند ارتعاشات منتقل شده به راننده را کاهش دهند. نمونه هایی از این راه حل ها شامل سیستم تعلیق صندلی، سیستم ذتعلیق اکسل های جلو و عقب، کابین معلق و ضرب ه گیرها برای ادوات کشاورزی هستند
تقی زاده علی سرایی و همکاران - 1389 - ارتعاشات تراکتور دو چرخ را در وضیعت ایستگاهی در دورهای مختلف موتور در چهار موقیعت شاسی، دسته تراکتور دو چرخ، بازو و قفسه سینه راننده اندازه گیری کردند . آنها گزارش کردند که با افزایش دور موتور در چهار موقیعت مذکور، مقادیر rms شتاب - جذر میانگین مربعات - در سه راستای عمودی، جانبی و طولی افزایش می یابد.
همچنین در تحقیق دیگری، تقی زاده علی سرایی و همکاران - 1386 - ارتعاشات صندلی تراکتور یونیورسال 650 ام را در دورهای مختلف موتور بررسی کردند . نتایج این تحقیق نشان داد که فرکانس غالب ارتعاش در تمامی دورهای موتور در صندلی تراکتور دو برابر فرکانس دور موتور یا برابر با ضربات پیستون موتور در مرحله احتراق میباشد و با افزایش دور موتور فرکانس ارتعاش صندلی افزایش مییابد.
در تحقیقی که توسط تمرمان ٌ و همکاران - 2004 - انجام گرفت، مشخص شد که پر وفیل زمین، زمان طولانی عملیات با ماشین، سرعت پیشروی ماشین کشاورزی و موقعیت نشستن راننده، جزء فاکتورهای کلیدی هستند که باعث آسیب رساندن به کمر رانندگان ماشینهای کشاورزی میشوند.
گوگلیاٍ و همکاران - 2003 - در تحقیقی که بر روی فرمان تراکتور چهار چرخ محرک کوچک انجام دادند، مشاهده کردند که در کم تر از دو سال در ده درصد کاربرهایی که با ارتعاش مواجه شده اند، حالت پوست پوست شدن در انگشتان روی میدهد.
هوستنزَ و رامون - 2003 - آزمایشهای ارتعاش را در کابین و صندلی کمباین انجام دادند . در این مطالعات در کابین کمباین هنگام رانندگی با سرعت 20 km/h روی سطح آسفالت، فرکانس بالاتر ارتعاش در مقایسه با رانندگی کندتر روی جاده ی مزرعه ای به دست آورده شد . همچنین مشاهده شد که یک صندلی با سیستم تعلیق هوایی فرکانس های بالای 4 هرتز را بهتر تقلیل می دهد و مکان راحتری را برای راننده نسبت به صندلی با سیستم تعلیق مکانیکی فراهم می سازد .
مارسیلیُ - - 2002 ارتعاش صندلی یک تراکتور را که به سیستم تعلیق و جذب کننده شوک مجهز بود، اندازه گرفتند. آنها نتیجه گرفتند که سیستم تعلیق صندلی ، شتاب ارتعاشی را در شرایط مختلف کاری به طور متوسط 15 تا 36 درصد کاهش می دهد.
راگنیِ و همکاران - 1999 - ارتعاش و صدای تعدادی از کولتیواتورهای کوچک را بررسی نمودند. شتاب انتقال یافته از دسته و تراز صدا در موقعیت گوش کاربر در طی خاک ورزی مطابق با استانداردهای بین المللی اندازه گیری شد . نتایج این تحقیق نشان داد که در 10 درصد جمعیت مواجه شده، اختلالات عروق دست می تواند بعد از سه سال استفاده مداوم از این ماشین ها تحت شرایط کاری معمولی ظاهر شود.
سالوکّ و همکاران - - 2002خواص ارتعاشی تراکتور دو چرخ را در دورهای مختلف موتور در شرایط ایستگاهی و مزرعه ای مورد بررسی قرار دادند و اعلام کردند که اتصال صلب دسته تراکتور دوچرخ به شاسی باعث افزایش
شتاب ارتعاشی به دست کاربر میشود.
مواد و روشها
در این تحقیق از یک دستگاه تراکتور مسی فر گوسن مدل 399 استفاده شد.آزمایشها بر روی سطح آسفالت در حالت ایستگاهی در سه دور موتور 750، 1000 و 1250 دور بر دقیقه در چهار نقطه تراکتور شامل موتور، گیربکس، صندلی و محورتواندهی انجام گرفت . سرعت دورانی موتور از روی عقربه دورسنج موجود بر روی صفحه داشبورد تراکتور خوانده شد.
برای اندازه گیری شتاب از دستگاه VIBRATIONMETER مدل VB-8203 ساخت شرکت لوترون استفاده شد. دستگاه دارای یک مبدل شتاب پیزوالکتریک با دامن ه فرکانسی 10 HZ تا 1 KHZ برای تبدیل حرکت ارتعاشی به سیگنال الکتریکی بود. این دستگاه قابلیت داده برداری در فاصله زمانی 1 ثانیه را دارا می باشد. دستگاه دارای یک حافظه داخلی جهت ذخیره کردن داده ها است . برای انتقال داده ها از دستگاه به کامپیوتر از یک کابل RS232 مدل USB-01 استفاده شد که خروجی دستگاه را به ورودی کامپیوتروصل می کرد . دادهها توسط نرم - افزار DL-2005 به اکسل انتقال یافتند.
اتصال شتاب سنج به سه روش استفاده از چسب، پیچ کردن یا آهن ربا است که استفاده از مغناطیس ساده ترین روش است و در این تحقیق از آن استفاده شده است . اتصال شتاب سنج باید به گونه ای باشد که هیچگونه لقی ما بین شتاب سنج و بدنه جسم وجود نداشته و محل اتصال تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد . جهت اتصال شتاب سنج بر روی مکان های مذکور در راستای عمودی است.
برای داده برداری در حالت ایستگاهی و در سه د ور موتور مذکور ابتدا با تنظیم گاز دستی دورهای مورد نظر تنظیم گردید و تراکتور در حالت دنده خلاص قرار گرفت تا تنها منبع ارتعاش، موتور باشد . بعد از قراردادن پراب در نقطه مورد نظر و پس از رسیدن به حالت تعادل داده برداری برای هر تکرار به مدت 20 ثانیه انجام گرفت . آزمایشها برای هر نقطه در سه تکرار انجام شد . باتوجه به این که منبع ارتعاش موتور می باشد، موتور به عنوان مبدا فاصله انتخاب شد و فاصله دیگر نقاط از موتور اندازه گیری شد.
متداول ترین کمیت مورد استفاده برای ارتعاشات، ریشه میانگین مربعات است به این دلیل که م همترین خواص یک ارتعاش محتوای انر ژی آن است؛ زیرا انرژی با دامنه ارتعاش متناسب است . بنابراین یک میانگین بر اساس توان دوم ایده بهتری را از محتوای توانی هنگام مقایسه ارتعاشات خواهد داد.
در رابطه بالا arms مقدار rms شتاب، T مدت زمان اندازه گیری و a مقدار شتاب در مدت زمان t است.
برای سیگنال های تصادفی و رقمی arms از رابطه - 2 - محاسبه می شود که a - tk - مقدار دامنه در زمان tk و N تعداد نمونه گیری ها از 1 تا N می باشد.
نتایج و بحث
با نتایج بدست آمده از آزمایش ها مطابق جدول شماره 1 مشاهده شد که با افزایش سرعت دورانی موتور تراکتور از 750 تا 1250 دور بر دقیقه - RPM - میزان ارتعاش موتور کاهش یافت.
