بخشی از مقاله
چکیده
یکی از عوامل اصلی محدود کننده عمر و کیفیت کار ابزار خاک ورز، سایش در تیغه های این ابزار است . سطح تیغه ها در اثر تماس با ذرات سختی که در خاک وجود دارد خراش خورده و دچار سایش می شود، که این سایش را سایش خراشان می نامید. با توجه به اهمیت موضوع، مطالعات گسترده ای بر روی سایش تیغه های خاک ورز انجام شده است . معمول ترین روش های ارزیابی سایش در ابزار خاک ورز استفاده از آزمون مزرعه ای و یا استفاده از دستگاه آزمایش سایش خراشان چرخ لاستیکی و ذرات ساینده م یباشد. در آزمون مزرعه ای علیرغم حقیقی بودن شرایط آزمون و واقعی بودن نتایج، کنترل بسیاری از پارامترهای موثر در سایش امکان پذیر نبوده و نیازمند صرف هزینه و زمان می باشد. همچنین دستگاه های متداول قادر به ایجاد شرایط واقعی کار برای مطالعه سایش تیغه های خاکورز نمی باشند.
هدف از این مطالعه ارائه یک دستگاه آزمایش سایش خراشان متناسب با شرایط کاری تیغههای خاک ورز می باشد که بتواند شرایط کنترل شده ای را برای انجام مطالعات رفتار سایشی نمونه ها شبیه سازی نماید. این دستگاه شامل یک مخزن خاک می باشد که نمونه در داخل آن توسط مکانیزمی مشابه با مکانیزم حرکت تیغه در خاک حرکت می کند. مکانیزم حرکت نمونه متناسب با شرایط ابزار قابل تنظیم می باشد. نتایج به دست آمده از آزمایشات صورت گرفته با این دستگاه بیانگر مطلوبیت عملکرد آن بوده و می توان از آن در مطالعات گسترده تر استفاده نمود.
مقدمه
در سطح جهان برآورد شده است که بطور متوسط روزانه برای تولید غذای هر نفر یک متر مکعب - حدود 1/5 تن - خاک به هم میخورد. به عبارت دیگر به ازای 3 نفر در هر سال یک هکتار زمین شخم می خورد - Kuipers and . - Koolen, 1983 این برهم کنش خاک و ابزار موجب ایجاد تلفات قابل توجه ای در مواد این تجهیزات می شود . تمام ادوات و ماشینهای کشاورزی که با خاک در تماس هستند، در معرض ساییده شدن توسط خاک قرار می-گیرند. سایشی که در ابزار خاکورز رخ میدهد از نوع سایش خراشان میباشد .
ساییدگی ابزار خاکورز به مرور زمان انجام میگیرد و به تدریج عملکرد ابزار درگیر با خاک کاهش یافته تا مرحله ای که دیگر قابل استفاده نمیباشد - شهیدی و مقدم, - 1384و . - Rabinnowicz, 1995 - سایش مواقعی رخ میدهد که مواد با سختی های متفاوت در تماس با هم دارای حرکتی نسبی باشند . زبری سطوح سختتر موجب تخریب مواد نرمتر میشود . - Kragelskii, 1965 - این وضعیت در فرآیند شخم وجود دارد . ذرات سنگ، که می تواند 2 تا 5 برابر سخت تر از مواد باشد - Swanson, 1993 - ، سطح فلزات را خراش داده و موجب سایش شدید از این طریق می - شوند. در بین فرایندهای زیادی که عامل اتلاف فلز در ابزار خاک ورز هستند می توان ادعا نمود که سایش از همه شایع تر است . - Bayhan, 2006 - گاهی سایش حتی در مقادیر کم - چند گرم - خیلی با اهمیت است، تا جایی که میتواند یک ابزار یا ماشین چندین تنی پیچیده را از کار اندازد
با توجه به اهمیت موضوع، مطالعات گسترده ای بر روی سایش تیغه های خاکورز انجام شده است. معمول ترین روش های ارزیابی سایش در ابزار خاک ورز استفاده از آزمون مزرعه ای و یا استفاده از دستگاه آزمایش سایش خراشان چرخ لاستیکی و ذرات ساینده میباشد. در آزمون مزرعهای علیرغم حقیقی بودن شرایط آزمون و واقعی بودن نتایج، کنترل بسیاری از پارامترهای موثر در سایش امکان پذیر نبوده و نیازمند صرف هزینه و زمان می باشد
همچنین دستگاه های متداول قادر به ایجاد شرایط واقعی کار برای مطالعه سایش تیغه های خاکورز نمی باشند. از این رو وجود یک دستگاه آزمایش سایش خراشان متناسب با شرایط کاری تیغه های خاکورز که بتواند شرایط کنترل شده ای را برای انجام مطالعات رفتار سایشی ابزار خاکورز شبیه سازی ن ماید از اهمیت ویژهای برخوردار است.
طراحی و ساخت دستگاه
به منظور مطالعه دقیقتر رفتار سایشی تیغههای ابزار خاکورز تحت شرایط کنترل شده نیاز به طراحی و ساخت یک دستگاه تست سایش خراشان منتاسب با شرایط کاری ابزار خاک ورز، که بتواند شرایط واقعی را برای نمونه های مورد آ زمون شبیه سازی کند ضروری است. قسمتهای اصلی دستگاه مذکور شامل مخزن خاک - soil bin - ، شاسی، مجموعه نگهدارنده نمونه، ماله و غلتک تثبیت خاک، سیستم انتقال قدرت، سیستم نوسان ساز، منبع قدرت و مدار کنترل میباشد. شکل 1 نمای کلی دستگاه ساخته شده را نشان میدهد.
شکل :1 نمای کلی دستگاه تست سایش ساخته شده
مخزن خاک - soil bin -
مخزن خاک از دو قسمت استوانه ای و مخروطی با قطر ماکزیمم یک و مینیمم نیم متر ساخته شده است که ارتفاع قسمت استوانه ای 35 و قسمت مخروطی 30 سانتیمتر می باشد. در قسمت مخروطی نزدیک به کف مخزن یک دریچه کشویی بهمراه دسته T شکل لولایی جهت تخلیه خاک مخزن تعبیه شده است.
شاسی
تمام اجزاء دستگاه بطور مستقیم یا غیر مستقیم بر روی شاسی سوار میشوند. شاسی این دستگاه متشکل از سه قسمت اصلی که شامل -1 محل استقرار مخزن.-2 قاب فوقانی مخزن.-3 قاب سیستم مولد و انتقال قدرت می - باشد. شکل 2 نمای کلی قاب دستگاه را نشان میدهد.
شکل :2 نمای کلی قاب دستگاه
بازوی نگهدارنده نمونه
حرکت نمونه در خاک توسط بازوی نگهدارنده صورت می گیرد.این بازو توسط یک اتصال کشویی قابل تنظیم بر روی بازوی نوسان کننده نصب شده است . این اتصال توسط چهار عدد پیچ 10 میلیمتری بازوی نگهدارنده و محور نوسان کننده را نسبت به هم ثابت میکند.
شکل :3 بازوی نگهدارنده نمونه و نحوه اتصال آن به بازوی نوسان کننده
ارتباط بین بازوی نگهدارنده و بازوی نوسان کننده امکان فراهم آوری یک حرکت سینوسی قابل تنظیم برای نمونه در داخل خاک را ایجاد مینماید. تنظیمات شعاع دوران بازو، زاویه تمایل بازو، عمق کار و زاویه برش تیغه به کمک اتصال کشویی امکانپذیر است.
تیغه های تسطیح کننده و غلتک تثبیت خاک
حرکت نمونه در خاک موجب بهم ربختن و ایجاد شیار در سطح خاک می شود. چنانچه این حرکت مکرر صورت پذیرد خاک در اطراف مسیر حرکت انباشته و از درگیری نمونه با خاک کاسته می شود.
