بخشی از مقاله
چکیده
استفاده نابجا از گاوآهن برگرداندار در بسیاري از زمینهاي کشاورزي سبب مشکلاتی از قبیل فرسایش خاك، از دست رفتن رطوبت و ایجاد لایه سخت در زیر عمق شخم می شود. در این مناطق گاوآهن بشقابی عملکرد بهتري دارد. نفوذ گاوآهن بشقابی در زمین هاي سخت و خشک با مشکل روبرو است؛ در گاوآهن ایران شخم ابزار، که قبلا ساخته شده، با اضافه کردن بازوي قلمی جلوي هر بشقاب این مشکل حل شده است و این گاوآهن جهت کار در زمینهاي سخت و مناطق خشک از جمله بسیاري از مناطق ایران مناسب است.
در این طرح، با هدف افزایش راندمان، صرفه جویی در هزینه و وقت، جلوگیري تخریب ساختمان خاك و بهبود وضعیت تسطیح زمین پس از شخم، یک گاوآهن دوطرفه بر اساس مشخصات گاوآهن ایران شخم ابزار طراحی شد. ابتدا مکانیزم هاي مورد نیاز جهت دو طرفه کردن آن، طراحی شدند. آنگاه با استفاده از نرم افزار SolidWorks قطعات مورد نیاز براي ساخت آن، طراحی و مونتاژ شدند؛ سپس قسمت هاي مختلف گاوآهن، در محیط Workbench از نرم افزار ANSYS مورد تحلیل مقاومتی قرار گرفتند. پس از بهینه سازي ضریب اطمینان حداقل 2/5 در قسمت هاي مختلف گاوآهن بدست آمد.
مقدمه
خاکورزي، مهمترین عامل تولید محصولات کشاورزي است و عملیات خاکورزي موثرترین نقش را در افزایش عملکرد دارد. [1] طبق آمار موجود عمده ترین وسیله خاکورز در کشور ما گاوآهن برگردان دار است [7] ولی گاوآهن برگردان دار براي برخی شرایط مزرعه و خاك و مواردي از اهداف شخم مناسب نیست. اسکات یک گاوآهن بشقابی پیشرفته در دانشگاه نیوکاسل انگلستان طراحی و نمونه سازي کرد. رادي با طراحی مجدد تغییراتی در آن ایجاد کرد و در مزرعه آزمایش هایی روي آن انجام داد. قضاوي با اصلاحاتی این دستگاه را تکمیل نمود و طی آزمایشات گوناگون گاوآهن جدید را با گاوآهن برگردان دار و قلمی پیشرفته از نظر مصرف انرژي و تغییرات فیزیکی خاك مقایسه نمود.
[13] قضاوي سپس با تغییر موقعیت ساقه قلمی و ابعاد دستگاه، دستگاه جدیدي تحت عنوان ایران شخم ابزار طراحی و نمونه سازي نمود. این گاوآهن متشکل از یک گاوآهن مرکب بشقابی و قلمی بود. از بشقاب هاي با قطر 66 سانتیمتر و با لبه کنگره اي در آن استفاده شده بود که روي یک تیرك سوار شده و تیرك در زاویه 30 درجه با جهت حرکت قرار داشت. زاویه تمایل جانبی بشقاب ها 45 درجه و زاویه تمایل عمودي آنها 15 درجه بود.
در گاوآهن ایران شخم ابزار، جلوي هر بشقاب، یک بازوي قلمی محکم و ثابت به فاصله عرضی 13 سانتیمتر از مرکز بشقاب نصب گردیده بود که به نفوذ بشقاب ها در خاك کمک می کرد و در سرعت هاي بالا نیز تعادل گاوآهن را حفظ می کرد. وي معتقد است این گاوآهن توانایی کار با سرعت تا 12 کیلومتر در ساعت را در زمین دارد و این وسیله با توجه به کنترل فرسایش آبی و خاکی و حفظ رطوبت خاك براي مناطق کشاورزي ایران، خصوصاً زمین هاي سخت خشک و نیمه خشک مناسب است زیرا ضمن اجراي عملیات خاك ورزي مشکل دشوار بودن نفوذ بشقاب هاي گاوآهن بشقابی در خاك و فرسایش خاك را برطرف خواهد کرد. [6]
محمدي گل و همکاران دو نوع گاوآهن مرکب - ایران شخم ابزار و گاوآهن برگردان دار+ قلمی - را با گاوآهن برگردان دار معمولی مقایسه کردند و اثر آن ها بر برخی خصوصیات خاك مانند شاخص مخروط خاك، جرم مخصوص ظاهري خاك متوسط قطر وزنی کلوخه ها و درصد برگردان شدن بقایا را بررسی کردند و نتیجه گرفتند که اگر هدف از شخم خاك خرد شدن بیشتر خاك سطحی و کاهش عملیات خاك ورزي و یا باقی گذاشتن برخی بقایا روي سطح خاك باشد گاوآهن ایران شخم ابزار مناسب تر است. [7]
درگاوآهن هاي دو طرفه - Reversible plow - این قابلیت وجود دارد که هنگامی که گاوآهن یک نوار را شخم زد و به انتهاي زمین رسید جهت ریختن خاك عوض شود و عملیات شخم در کنار نواري که قبلا شخم شده ادامه یافته و سطح زمین به صورت یکنواخت و هموار به جاي بماند؛ همچنین به علامت گذاري کمتري قبل از شروع شخم نیاز است و وقت کمتر براي گردش در حاشیه زمین تلف می شود و خاك حاشیه هاي زمین کمتر کوبیده می شود. [9]
بارت - - Ch. F. Barrett گاوآهن 4خیش دوطرفه اي طراحی کرد که در زاویه هاي مختلف تنظیم می شد. [11] پورچ - - H. A. Pursche یک گاوآهن بشقابی کششی دو طرفه طراحی کرد، که از شاسی اصلی، قسمت قابل چرخش و شاسی حامل چرخ هاي عقب تشکیل شده بود. [19] آلن - W. S. Allen - یک گاوآهن بشقابی 4 خیش طراحی کرد که به اتصال سه نقطه تراکتور متصل می شد. [10] فا و همکاران حرکت و نیروهاي یک مدل سه بعدي از یک گاوآهن دو طرفه افقی را تحلیل و با استفاده از SolidWorks شبیه سازي نمودند و عملکرد سینتیکی و دینامیکی آن را در شرایط بارگذاري بررسی کردند. [12]
جیان و همکاران از یک گاوآهن دو طرفه 1LF435A استفاده نمودند و مدل هندسی مکانیزم چرخان و سیلندر هیدرولیکی را ساخته سپس حرکت و نیروهاي وارد بر مکانیزم چرخان آن را آنالیز کردند. [15] ساعدي و همکاران با انگیزه ساده سازي و اصلاح طرح هاي موجود، پس از بررسی انواع مکانیزم ها، به کمک نرم افزار CATIA، نوع جدیدي از گاوآهن بشقابی دوطرفه طراحی کردند. ساختار این گاوآهن، یک مکانیزم پنج رابطی خط مستقیم بود که پس از بهینه سازي مکانیزم چهار رابطی خط مستقیم دانیل به دست آمده بود. آن ها سپس این طرح را از جنبه نیرویی تحلیل نمودند. [2] در این پژوهش با هدف افزایش کارایی و ظرفیت مزرعه اي گاوآهن ایران شخم ابزار و بهبود وضعیت زمین پس از انجام عملیات خاکورزي و جلوگیري از تخریب و فرسایش خاك با طراحی مکانیزم هاي مورد نیاز براي دو طرفه کردن گاوآهن ایران شخم ابزار یک گاوآهن مرکب دوطرفه طراحی شد و مورد مقاومتی قرار گرفت.
مواد و روش ها
یک دستگاه خاك ورز شامل یک یا گروهی از ادوات خاك ورز همراه با قاب یا شاسی مربوطه، چرخ ها، اتصالات وسایل کنترل و ایمنی و هر نوع اندام انتقال توان می شود. در یک دستگاه خاك ورز مجموعه ابزار یا ادوات آن تشکیل دهنده بخش کاري و سایر قطعات بخش پشتیبانی می باشند. [3] بخش کاري دستگاه مورد طراحی مطابق گاوآهن ایران شخم ابزار است و در اینجا هدف طراحی بخش پشتیبانی آن، یعنی شاسی و وسایل کنترل و سایر قطعات مورد نیاز آن است.
- طراحی مکانیزم هاي دو طرفه کننده گاوآهن در گاوآهن ایران شخم ابزار، موقعیت قرارگیري اجزاي اصلی نسبت به تراکتور مانند شکل 2 - راست - است. بشقاب ها با زاویه تمایل جانبی 45 درجه و زاویه تمایل عمودي 15 درجه قرار گرفته اند.
