بخشی از مقاله
چکیده
تعیین مسیر حرکت مواد دانه ای روی صفحه پران بذرپاش یا کودپاش سانترفیوژ و عوامل موثر بر آن، به منظور طراحی دقیق اجزای بذرپاش یا کودپاش و همچنین کاربرد در کشاورزی دقیق، از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این پژوهش، مسیر حرکت بذر گندم از زمان رها شدن روی صفحه تا زمان ترک صفحه و رسیدن به سطح زمین توسط نرم افزار تحلیل دینامیکی ADAMS شبیه سازی گردید .
بدین منظور خواص فیزیکی و مکانیکی بذر گندم شامل ویژگی های هندسی، دانسیته، ضریب الاستیسیته، نسبت پواسون، ضرایب اصطکاک استاتیکی و دینامیکی، ضریب سختی ٌ و ضریب بازگشتٍ تعیین گردید . سپس تاثیر رطوبت %10 - ، %15 و - %20، شعاع صفحه پران 15 - ، 25 و 35 سانتی متر - ، سرعت چرخش صفحه پران 540 - ، 770 و 1000 دور در دقیقه - و همچنین زاویه لبه صفحه پران - - 0 - ، 10 و 20 درجه - بر خط سیر بذر گندم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
نتایج نشان داد که با افزایش رطوبت و شعاع صفحه پران ، مسافت طی شده بذر افزایش یافت . با زیاد شدن سرعت چرخشی صفحه پران، میزان جست و خیز بذر روی صفحه افزایش می یابد . در زاویه صفر درجه صفحه، که بیانگر صاف بودن سطح صفحه پران است، نسبت به سایر مقادیر - > 0 - دارای یک مولفه عمودی سرعت می باشد که سبب افزایش مسافت طی شده بذرمیشود.
مقدمه
عملیات کاشت بذر را می توان توسط خطی کار، بذرپاش و نوارپاش انجام داد .[Speelman,1975] هدف از بذرپاشی پخش مقدار مشخصی از دانه ها با یک الگوی معین و در یک ناحیه مشخص از مزرعه می باشد. بذرپاش های گریز از مرکز یا بذ رپاش های با دریچه انتهایی وسیله ای با صرفه برای پخش انواع مختلف بذرها به خصوص بذرهای غلات، علوفه و چمن و همچنین کودهای شیمیایی دانه ای هستند. بذرپاش ها حتی در شرایط خیس خاک و وجود بقایا روی زمین بکار می روند . از اینرو سبب کاهش هزینه ها می شود
در بذرپاش ها معمولاً از یک یا دو صفحه پران برای انتقال بذر استفاده می شود . بذری که از لوله مرکزی پایین می آید از طریق دریچه روی صفحه پران می ریزد. بذرها از زمان ترک صفحه پران یک مسیر پرتابی را طی می کند . حرکت ذره تحت تاثیر ویژگی های فیزیکی ذره و طراحی صفحه پران قرار دارد
ضریب اصطکاک دانه ها با سطح صفحه بر نحوه حرکت ذرات روی صفحه تاثیر می گذارد . همچنین ویژگی های فیزیکی و آیرودینامیکی بذر مانند اندازه، شکل و ضریب نیروی دراگ بر نحوه حرکت دانه ها در هوا تاثیر گذار است
از عوامل مهم در تعیین مسیر حرکت بذر ، محتوی رطوبت دانه است،که در نتیجه آن اصطکاک با صفحه پران و جرم بذر تغییر می کند و سبب تغییر مقدار نیروی گریز از مرکز شده و حتی جست و خیز بذر روی صفحه را تحت الشعاع قرار می دهد . زاویه لبه صفحه پران - صفحه پران وقتی که= 0 است، صاف ولی اگر > 0 باشد، گود است - ، سبب پرتاب دورتر بذر می شود چون یک مولفه عمودی سرعت به بذر وارد می شود. سرعت چرخش صفحه پران عامل موثر دیگری در تعیین مسیر حرکت مواد دانه ای است که با افزایش سرعت زاویه ای صفحه پران، نیروی گریز از مرکز - با توجه به - - PU 2 افزایش می یابد. از عوامل محیطی تاثیرگذار بر مسیر حرکت بذر، جریا ن هوا می باشد . مقدار آن بستگی به فشار هوا، دمای هوا و نوع جریان هوا - آرام یا متلاطم - که به موجب آن عدد رینولدز تغییر خواهد نمود
دیتنوا و همکاران - 2004 - ، اولیسلاگرس و همکاران - 1996 - ، هافستی - 1995 - ، آفال و همکاران - 2004 - ، مدل ریاضی برای سیر حرکت دانه از روی صفحه پران کودپاش های سانترفیوژ تعریف کردند که از قوانین فیزیک برای توصیف حرکت ذرات از زمان افتادن روی صفحه تا زمان ترک آن استفاده کردند . مدل ریاضی آن ها شامل پارامترهای مختلفی است که مسیر حرکت بذر روی صفحه را تحت تاثیر قرار می دهد. نیروهای عامل بر دانه در این روابط شامل نیروی اینرسی وزن، نیروی گریز از مرکز و نیروی اصطکاک بین صفحه و بذر است. هدف از این پژوهش پیش بینی مسیر حرکت بذر گندم روی صفحه و در زمان رها شدن از صفحه پران به منظور طراحی مناسب، تحت تاثیر ویژگی های بذر - مانند محتوی رطوبتی، ضریب اصطکاک - و ویژگی های بذرپاش - مانند زاویه لبه صفحه، سرعت دورانی صفحه و شعاع صفحه - است.
مواد و روشها
نرم افزار ADAMS
از نرم افزار ADAMS برای شبیه سازی مسیر حرکت بذر گندم استفا ده گردید. ADAMS یکی از قوی ترین، پرمصرف ترین و معروف ترین نرم افزارهای شبیه سازی سیستم های مکانیکی است . نام این نرم افزار مخفف Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems است و حدود 25 سال پیش در دانشگاه میشیگان توسط Ann Arbor پایه ریزی شد. به وسیله این نرم افزار می توان یک مکانیزم پیچیده شامل تعدادی اجزای صلب و انعطاف پذیر را به همراه اتصالات آن ها جهت متصل شدن اجزا و حرکت نسبی با در نظر گرفتن اصطکاک و یا بدون آن ایجاد، به آن بار و حرکت اعمال کرده، سپس حرکت کامل رفتار سیستم را به صورت سه بعدی نمایش دا د. همچنین نیرو در اتصالات، موقعیت، سرعت و شتاب هر جز را به کمک اطلاعات تعریف شده محاسبه می کند.
روش شبیه سازی
در این تحقیق، بذر گندم به منظور شبیه سازی کارکرد بذرپاش سانترفیوژ و تعیین مسیر حرکت آن انتخاب گردید . از مشخصات صفحه پران مطابق جدول - 1 - در شبیه سازی استفاده شد.
جدول-1 مشخصات صفحه پران
جدول-2 ابعاد بذر گندم شبیه سازی شده
در این پژوهش، اثر رطوبت بذر گندم، سرعت دورانی صفحه پران ، زاویه لبه صفحه پران و شعاع صفحه پران به عنوان متغیر به منظور شبیه سازی مسیر حرکت بذر گندم انتخاب گردید. خواص فیزیکی و مکانیکی بذر گندم در سه سطح رطوبت در جدول - - 3 آورده شده است
جدول- 3 خواص مکانیکی بذر گندم در سه سطح رطوبت
نتایج و بحث
اثر رطوبت بذر گندم
به منظور بررسی اثر رطوبت بر مسیر حرکت بذر گندم، صفحه پران تخت فرض شد - شکل. - 1 از خواص بذر گندم در سطوح رطوبتی %10 - ، %15 و - %20 داده شده در جدول - - 2 در شبیه سازی استفاده شد.
شکل-1 شبیه سازی بذر گندم و صفحه بهصورت تخت در نرم افزار.
