بخشی از مقاله
چکیده
در استان خوزستان بیش از 60000 هکتار از اراضی به کشت نیشکر اختصاص دارد. با احتساب %20 کل محصول به عنوان برگ و سرشاخهها میزان این بقایا در سال 2006 برابر تقریباً یک میلیون تن بود. در اکثر کشورهاي جهان مثل برزیل و هندوستان و ایران این بقایا آتش زده میشوند که علاوه بر آلوده کردن محیط زیست باعث از دست رفتن ماده آلی زیادي میشود. با توجه به حجم انبوه و خواص فیزیکی این بقایا ماشینهاي به کار رفته در برداشت این بقایا کارایی مناسبی از خود نشان ندادهاند. به همین منظور یک هد متفاوت طراحی و ساخته شد تا بتواند بقایا را به صورت فعال از روي زمین برداشت کند. این هد از یک جفت غلتک فلزي تشکیل شده است. پس از ساخت دستگاه فراسنجه هاي مورد نظر شامل سرعت پیشروي، نسبت سرعت غلتک ها به سرعت پیشروي و نسبت سرعت بین دو غلتک مورد ارزیابی قرار گرفتند.
مقدمه
بر اساس آخرین اطلاعات سازمان خواروبار و کشاورزي جهانی در سال 2007 سطح زیر کشت نیشکر - Saccharum officinarum - در جهان 22/7 میلیون هکتار بوده است - بی نام، . - 2009 صنعت قندسازي و تولید شکر داراي این امتیاز است که هم محصول شکرش و هم ملاس باقیمانده از استحصال شکرش و به خصوص بقایاي نیشکر آن قابل تبدیل به انرژي میباشند چنانچه کشور برزیل همه ساله مقادیر قابلتوجهی از شکر و ملاس حاصل از شکرش را به الکل تبدیل کرده و به مصرف سوخت اتومبیل میرساند و یا کشور کوبا که در صنایع تولید شکر از نیشکر با استفاده از باگاس - تفاله نیشکر - علاوه بر تأمین سوخت و انرژي صنایع قند، مقادیر قابل ملاحظهاي برق تولید و به مصرف روشنایی و یا مصارف صنعتی دیگر میرساند.
محصول نیشکر میتواند در کنار تولید ساقههاي صنعتی مقداري بقایاي محصول از 15 تا 30 درصد وزن منطقه هوایی بسته به شرایط مزرعه تولید کند - ریپولی و همکاران، . - 2005 پس از برداشت نیشکر، برگها و سرنیها به صورت پوششی متراکم تمام سطح مزرعه را میپوشاند که در این حالت در مزارع آیشی و ترمیمی مانع از انجام عملیات تهیه و آماده کردن و بازروبی زمین میشود. جمعآوري یا سوزاندن برگها و سرنیها داراي مزیتهاي زیر میباشد - بی نام، : - 1378
• پاك کردن مزرعه براي امکان فرم دادن به پشتهها
• راحتی در استفاده ار سمپاشهاي علفکش
• راحتی در آبیاري
• جلوگیري از خروج کود پخششده همراه با پوشال در زمان آبیاري
• جلوگیري از گسترش آفات
سوزاندن نیشکر موجب از بین رفتن مقدار زیادي زیستتوده میشود که میتواند در کنار تولید انرژي الکتریکی در آسیابهاي شکر به کار رود و یا انرژي را به صورت نیروي بخار فراهم کند مخصوصاً در مناطقی که سوختهاي فسیلی کمتري وجود دارد - جک وي، 2003، ریپولی و همکاران، . - 2004 بسیاري از محققان به اثرهاي زیستمحیطی سوزاندن بقایاي نیشکر و منعهاي قانونی براي جلوگیري از این عمل اشاره کردهاند - گریک و همکاران، 2005، ریپولی و همکاران، 2004 و . - 2005 از برگ و سرشاخههاي نیشکر، علوفه مناسبی براي خوراك دام به صورت تازه و یا به شکل سیلو در اختیار دام قرار میگیرد - بی نام، . - 1378 برگ خشک نیشکر میتواند به عنوان سوخت استفاده شود و یا در کارخانجات تهیه کمپوست به کار رود - خدابنده، . - 1373
ریپولی و همکاران در سال 2004 تحقیقاتی در زمینه نوار کردن و بسته بندي مکعبی و استوانه اي برگ و سرشاخه هاي نیشکر با یک بیلر ظرفیت بالا از لحاظ بازده انرژي و چند پارامتر دیگر انجام دادند و نتایج تحقیقات آنها بازده انرژي بالاي 95 درصد را براي ردیف کردن و بسته بندي برگ و سرشاخه هاي نیشکر نشان داد. به منظور برداشت بقایاي نیشکر ماشین هاي موجود مانند بردارنده بیلر شرکت Claas همراه با دستگاه خردکن تیغه اي در مزارع نیشکر در خوزستان مورد استفاده قرار گرفت - بی نام، . - 1378 اما با توجه به خصوصیات فیزیکی برگ و سر شاخه هاي نیشکر و عدم هم کلاف شدن آنها به دلیل تفاوت هایی که با یونجه دارد برداشت با مشکل مواجه می شد. از جمله این مشکلات گیر کردن بقایا به دورانگشتی ها و محور گردنده دستگاه بود - شکل . - 1 گت و همکاران
- 2007 - هد بردارندهاي را براي ماشینهاي کشاورزي طراحی کردند. این هد از یک غلتک اصلی تشکیل شده بود که بر روي آن انگشتیهایی قرار داشت و در نزدیکی سطح زمین با چرخش خود مواد را از روي زمین بلند میکرد. یک مکانیزم پیشفشردهکن در جلو و در بالاي این غلتک قرار دارد که مواد در نزدیکی سطح زمین را فشرده کرده و یکنواخت و به صورت فشرده تحویل غلتک میدهد. در این مکانیزم از دو غلتک و یک صفحه فشار در حدفاصل این دو غلتک براي فشرده کردن محصول استفاده شده بود.
میزان فشار این غلتک توسط یک سیلندر هیدرولیکی و یک سنسور توسط اپراتور قابل تنظیم بود. مواد پس از گذشتن از غلتکها توسط نقاله منتقل میشدند. سرعت محیطی غلتکهاي فشردهکن متفاوت بود تا بتواند مواد را به سمت نقاله حرکت دهد. هدف از تحقیق حاضر طراحی و ساخت یک هد متفاوت می باشد تا بتواند بقایا را به صورت فعال و اجباري برداشت کند و مانعی براي گیر کردن بقایا به دور آن وجود نداشته باشد. این هد از یک جفت غلتک فلزي تشکیل شده است.
مواد و روشها
براي انجام این تحقیق ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی دستگاه غلتک طراحی و سپس نسبت به ساخت آن اقدام گردید که از آن براي انجام آزمایشات بر روي نوار لاستیکی تست ریگ استفاده شد. مطابق شکل 2 دستگاه طراحی شده شامل قسمتهاي اصلی زیر میباشد:
- 1 شاسی دستگاه: تمام اجزاي دستگاه روي شاسی سوار میشود و تکیهگاهی براي غلتکها نیز محسوب می- شود.
- 2 غلتکها: این دستگاه دو عدد غلتک دارد؛ غلتک بالایی و غلتک پایینی. غلتک پایینی مستقیماً توسط دو عدد یاتاقان UCP روي شاسی سوار شده است. موقعیت غلتک بالایی در بالاي غلتک پایینی و کمی جلوتر از آن میباشد که توسط دو بازو روي شاسی سوار شده است.
- 3 بازوي ثابت: یکی از تکیهگاههاي غلتک بالایی بازوي ثابت میباشد که یک سر دیگر آن روي شاسی قرار دارد. طول این بازو ثابت میباشد.
- 4 بازوي شناور: تکیهگاه دیگر غلتک بالایی میباشد که یک سر دیگر آن روي شاسی قرار دارد. طول این بازو قابل تنظیم میباشد و در ضمن تحت فشار فنر نیز قرار دارد و متناسب با میزان بقایاي عبوري از فضاي بین دو غلتک طول آن تغییر پیدا میکند و حالت شناوري دارد.
- 5 منبع توان: منبع توان یک موتور الکتریکی میباشد که غلتکها را به حرکت در میآورد و توان لازم را یراي برداشت برگ و سرشاخههاي نیشکر فراهم میکند. طراحی دستگاه شامل طراحی محور غلتک، طراحی سیستم انتقال توان، طراحی یاتاقان و طراحی و تحلیل شاسی به کمک نرم افزار می باشد.
