بخشی از مقاله
چکیده
امروزه به دلیل افزایش نیاز بشر به مواد غذایی، پس از برداشت هر محصول زراعی بلافاصله اقدام به کشت محصولات دیگر میشود. در ایران و بسیاري از کشورهاي در حال توسعه، به منظور آمادهسازي زمین براي کشت محصول دوم، بقایاي محصول قبلی سوزانده میشود که این موضوع خسارات فراوانی را به همراه دارد. براي حل این مشکل، طراحی و روش ساخت یک چاپر کششی براي برداشت بقایاي گندم و جو در این تحقیق ارائه شده است.
دستگاه مورد نظر به صورت کششی به تراکتور متصل شده و قدرت مورد نیاز براي بخشهاي محرك خود را از محور تواندهی تراکتور اخذ خواهد کرد. طراحی شاسی و سیستم انتقال توان دستگاه با توجه به نیازهاي مسئله در نرمافزار CATIA انجام شد. براي تعیین دور مناسب کوبنده و شدت تغذیه، آزمایشی در سه سطح دور کوبنده 450 - ، 700 و - rpm 900 و دو سطح سرعت تغذیه کم و زیاد 24 - و - Kg/h 48 در چهار تکرار طراحی و اجرا شد. این آزمایش در یک طرح فاکتوریل در قالب بلوك کاملاً تصادفی انجام شده و دادههاي آن با نرمافزار SAS تحلیل شدند. نتایج نشان داد که دور کوبنده اثر معناداري روي نرمی کاه دارد ولی شدت تغذیه اثر معناداري روي نرمی کاه ندارد. در نهایت دور مناسب براي کوبنده 700 rpm تعیین شد.
مقدمه
گندم و جو دو محصول مهم از خانواده غلات هستند. بالاترین سطح زیر کشت در بین تمام محصولات کشاورزي به گندم اختصاص دارد - حمیدنژاد و همکاران . - 1380 به گزارش فائو - FAO - در سال 2007 سطح زیر کشت گندم و جو در جهان به ترتیب 217/4 و 56/6 میلیون هکتار و در ایران به ترتیب 6/4 و 1/7 میلیون هکتار گزارش شده است. در گذشته کشت گندم آبی در ایران در تناوب با دیگر گیاهان زراعی معمول بوده و یا با آیش صورت میگرفته است. در چنین شرایطی فرصت کافی براي چرانیدن دام و یا پوسیده شدن بقایاي گیاهی وجود داشت. اما در سالهاي اخیر به دلیل افزایش نیاز بشر به این محصول و مکانیزه شدن مراحل مختلف تولید آن، بعد از برداشت گندم، اقدام به کشت محصولات دیگر میشود.
زیرا با این عمل زمین براي کشت بعدي راحتتر آماده میگردد - مسکرباشی و همکاران، . - 1383 امروزه با افزایش سطح زیر کشت، برداشت گندم و جو به وسیله کمباین انجام میشود. کاه و ساقه گندم و جو در کمباین جزء ضایعات به حساب میآیند و از کمباین خارج میشوند. در نتیجه هر چه کاه و کلش گندم و جو، کمتر وارد کمباین شود، کمباین وظیفه اصلی خود را که برداشت با کیفیت و بدون تلفات دانه است را بهتر انجام میدهد. به این ترتیب طراحان و سازندگان، کمباین را طوري طراحی میکنند که حداقل کاه و کلش وارد کمباین شود. در نتیجه حداکثر بقایاي گندم و جو روي زمین بر جاي باقی خواهد ماند.
کشاورزان معمولاً به دلیل مشکلات ناشی از وجود این بقایا - سخت شدن اجراي عملیات خاكورزي و کاشت - اقدام به سوزاندن آنها میکنند که سوزاندن این بقایا عوارض بسیاري براي محیط زیست و به خصوص خاك و موجودات داخلی آن به بار میآورد. از جمله این که سوزاندن بقایا سبب کاهش ماده آلی خاك شده و منجر به تلفات نیتروژن، کربن، گوگرد و غیره از طریق تصعید آنها میگردد - امام و همکاران، . - 1379 از طرف دیگر ضرورت حفظ محیط زیست و استفاده بهینه از تمام بخشهاي یک محصول از جمله رویکردهاي اصلی بشر در قرن بیست و یکم است.
از کاه گندم و جو علاوه بر تغذیه دام میتوان در خانهسازي، پرورش طیور، صنعت الکلسازي و انواع اسیدها، ساخت سازهها وکامپوزیتهاي پلیاتیلن، ساخت کاغذ، صنعت چوب، مالچپاشی، تهیه بستر قارچ و بسیاري از موارد دیگر استفاده کرد. تنها آمار موجود از تولید کاه در ایران در سال 76 گزارش شده است و برابر با 15/8 میلیون تن است - وزارت جهاد کشاورزي، . - 1376 طبق نظر کارشناسان مقدار کاه تولید شده، 1/3 برابر مقدار گندم تولید شده است، یعنی طبق آمار فائو در سال 2007 مقدار تولید کاه گندم در ایران بالغ بر 19/5 میلیون تن است که معادل چند برابر چوب تولید شده در کشور است. در صورت استفاده از بخشی از این مقدار کمک قابل توجهی به کاهش فشار بر منابع چوبی به عمل میآید - سرائیان و همکاران، . - 1382
برداشت این بقایا در کشورهاي پیشرفته مقرون به صرفه نیست زیرا در این کشورها نگاه علوفهاي به این بقایا کمتر است و این بقایا در عقب کمباین توسط کاه خردکن کمباین خرد میشوند و به زمین بر میگردند. در این کشورها به دلیل وجود بارندگی مناسب و علوفه کافی براي دامها، ماشینهاي برداشت این بقایا نیز کمتر طراحی شده است و بیشتر طراحیها روي کاهخردکن کمباین معطوف شده است. شرکتهاي کمباینسازي به سفارش مشتريهاي خود سیستمهایی را در انتهاي کمباین نصب میکنند که ساقهها را خرد کرده و کاهها را در روي زمین پخش میکنند که به مواردي اشاره میشود: شرکتهاي جاندیر، کیس، مسیفرگوسن، کلاس و ... از جمله شرکتهایی هستند که اقدام به نصب کاه خردکن در انتهاي کمباین کردهاند. در ایران و کشورهاي در حال توسعه به دلیل اقتصاد ضعیفتر و کمبود بارندگی، نیاز است که دستگاه مناسب براي برداشت این بقایا طراحی و ساخته شود.
با توجه به اهمیت موضوع، اخیراً در داخل کشور طرحی تحت عنوان پایاننامه دانشجویی در دانشگاه تهران انجام شده است. در این طرح نظري و جعفري - 1387 - یک خرمنکوب ثابت پشت تراکتوري ساختند که علاوه بر خردکردن کاه، آن را نیز غنیسازي میکند. این خرمنکوب داراي بخشهاي مختلف خردکننده، انتقال دهنده، غنیسازي و دمنده است. بخش خردکننده شبیه خرمنکوبهاي ثابت پشت تراکتوري رایج در کشور است به این صورت که یک شافت افقی وجود دارد و روي این شافت تیغههاي عمودي نصب شدهاند. لذا با توجه به نیاز کشور و کمبود اطلاعات لازم در این زمینه هدف از این تحقیق عبارت بود از ارائه طراحی و روش ساخت چاپر کششی که قادر باشد با اتصال به ترکتور بقایاي گندم و جو را از زمین برداشت نماید.
مواد و روشها
شکل 1 نماي کلی از دستگاه مورد نظر را نمایش میدهد. دستگاه توان مورد نیاز خود را از محور تواندهی rpm - - 540 تراکتور دریافت خواهد کرد. توان مورد نیاز با استفاده از چهارشاخ گاردان از تراکتور به جعبهدنده دستگاه منتقل شده و پس از تغییر دور و گشتاور مورد نظر به سایر سیستمهاي دستگاه منتقل میشود. با توجه به این که پس از اجراي عملیات برداشت توسط کمباین، قسمت عمدهي ساقهها روي زمین باقی میماند، دستگاه لزوماً باید به شانهبرشی مجهز باشد که بتواند ساقهها را در پائینترین ارتفاع ممکن قطع نماید.
ارتفاع برش ساقه باید در حدي باشد که از آسیب دیدن تیغههاي شانهبرش به خاطر اجسام خارجی جلوگیري شود. یک چرخ و فلک دوار در بالاي شانه برش قرار دارد که کمک به برش بهتر ساقهها میکند و همچنین به برداشت بقایاي ریخته شده روي زمین کمک میکند. پس از عملیات برش، ساقههاي بریده شده به قسمت عقب منتقل میشوند. براي انتقال ساقهها به خردکننده از سیستم نقاله استفاده میشود. سپس ساقهها به سیستم خردکننده وارد میشوند و در آنجا توسط کوبنده و ضد کوبنده خرد میشوند. خردکننده از یک استوانه تشکیل شده است که روي آن تیغههاي برش قرار گرفته است. در نهایت یک دستگاه دمنده، کاه تولید شده را به داخل تریلري که در پشت دستگاه کشیده میشود پرتاب مینماید.
طراحی دستگاه
با توجه به عملکرد در نظر گرفته شده براي چاپر کاه گندم و جو، طراحی دستگاه بر مبناي پنج واحد اصلی انتقال توان، برش، انتقالدهنده مواد، خردکننده و دمنده انجام شد. توان مورد نیاز براي هر یک از واحدها توسط محور تواندهی تراکتور و از طریق یک گیربکس واسط تامین شد.
