بخشی از مقاله
چکیده:
در این پروژه سعی شده است تا با بهینه سازي مجموعه چرخ یک نمونه گاوآهن دوطرفه تولید داخل، مشکلات ایجاد صدا، دفرمه شدن - شکستگی، پیچش و تغییر شکلهاي دائمی - قطعات، افزایش تنشهاي موضعی و آسیب به سامانه هیدرولیک برطرف گردند. در هنگام چرخش چرخ گاوآهن، ضربه شدیدي در مجموعه گاوآهن ایجاد میشود که نیاز به بهینه سازي و طراحی سازوکاري براي میراندن و خنثی نمودن این ضربه احساس گردید.
در این راستا 5 ایده مطرح و با استفاده از روشی نظام مند، ایده برتر - سازوکار لنگ ولغزنده - از میان 5 طرح اولیه انتخاب و محاسبات فنی، مدل سازي و ساخت این سازوکار انجام شد. پس از ساخت و نصب سازوکار لنگولغزنده بر روي گاوآهن برگرداندار، آزمایشهاي مقایسهاي غیر کمی و نظري با سامانه اصلی و موجود روي دستگاه صورت گرفت. نتایج حاصل از این مقایسه گویاي این مطلب بود که نصب این سامانه روي دستگاه، ارتعاش و ضربه مجموعه را به شدت کاهش داده و عملکرد آنرا بهبود می بخشد.
-1 مقدمه
مهمترین وسیله از سري ادواتی که در خاکورزي سنتی مورد استفاده قرار میگیرد گاوآهن هاي برگرداندار است. این گاوآهن ها داراي دو ردیف خیش هستند - یک ردیف خیشهاي راست ریز و ردیف دیگر خیشهاي چپ ریز - که این دو با زاویه 180 درجه نسبت به هم روي شاسی گاوآهن قرار گرفته اند. با این گاوآهن ها شخم از یک طرف قطعه زمین شروع و شیار در کنار شیار در آخر قطعه زمین خاتمه پیدا میکند. در هنگام شخم پس از اتمام یک شیار، وقتی که گاوآهن به حاشیه انتهایی میرسد، جاي دو ردیف خیش بر روي شاسی عوض شده - به وسیله اهرم بندي مکانیکی یا سامانه هیدرولیک - و تراکتور در کنار شیار بوجود آمده شخم را در مسیر برگشت ادامه میدهد.
بدینوسیله خاك شیار جدید در هنگام برگشت در همان جهتی که خاك شیار قبلی برگردانده شده برگردان میشود و شیار قبلی را پر میکند. در یک بررسی اجمالی میتوان گفت که مزایاي گاوآهن دو طرفه نسبت به دستگاه یک طرفه شامل نیاز به علامت گذاري کمتر، شخم یکنواختتر، بازده زمانی بیشتر، تردد کمتر و در نتیجه تخریب کمتر ساختمان خاك میباشند. در کتاب هاي مختلف درباره طراحی، بهینه سازي و محاسبات سامانه ها، سازوکار ها و ادوات مکانیکی از جمله ادوات ماشین هاي کشاورزي مطالب موثري عنوان شده است .[1-6] در تحقیقی، آزمایش و طراحی دینامیکی و ارتعاشی سامانه شش درجه آزادي براي شبیه سازي رفتار ارتعاشی تراکتور در شرایط آزمایشگاهی انجام شد.
در این تحقیق مشخص شد که متغیرهاي تاثیر گذار بر عملکرد شامل بیشینه بار، بسامد تشدید و تنشهاي مجاز، بر ارتعاش تراکتور تاثیر می گذارند. سپس قطعات مکانیکی و هیدرولیکی ساخته شده مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج آزمون ارتعاشی بیانگر بسامد 1-10HZ براي مجموعه بود . - Hostens , et al. 1977 - در زمینه بهینه سازي گاوآهن هاي برگردان دار، تحقیقاتی روي بخش هاي مختلف این دستگاه انجام شده است. بطور مثال در پژوهشی که با هدف بهینه سازي مصرف انرژي در خیش این دستگاه انجام پذیرفت با بررسی پارامتر هاي مؤثر در عملکرد - وزن مخصوص خاك، همچسبی، دگرچسبی، زوایاي خیش، سرعت حرکت و عمق کار - خیشی با مصرف انرژي کمتر و بهینه طراحی گردید.
نتایج مقایسه خیش بهینه شده و خیش تجاري نشان داد که نیروي کشش مخصوص خیش بهینه شده به میزان معنی داري کمتر است . - D. S. Shrestha, et al. 1977 - پژوهش دیگري که با هدف بررسی سختی و فنریت غیر خطی صندلی تراکتور بوسیله میراکنندههاي غیر یکنواخت انجام شد، نشان داد که چنانچه در بسامد هاي پائین از وضعیت فعال میراکننده با ضریب میرایی بالا استفاده شود و در وضعیت فرکانس بالاي ارتعاش صندلی، ضریب میرایی پائین بکار برده شود، راننده در مقایسه با صندلی هاي متداول تراکتور احساس راحتی بیشتري خواهد داشت. - G. Goss.& M. Duke ,2007 -
-2 مواد و روش ها
1- 2 گاوآهن مورد استفاده
در این پروژه گاوآهنهاي مدل GAK-RG3 گروه صنعتی قطعات آهنگري خراسان که از نوع دو طرفه سوار 2+1 خیش و 3+1 خیش میباشند، مورد بررسی قرار گرفت. پیکره اصلی این گاوآهنها را میتوان به بخشهاي زیر تقسیم کرد. سهنقطه اتصال - شکل-1الف - ، شاسی - شکل -2ب - ، خیش ها، جک هیدرولیک براي برگرداندن شاسی - شکل -1ب - و مجموعه چرخ پیش از بهسازي - شکل -2الف - . با توجه به وزن زیاد گاوآهن - حدود - 900 kg با قرار گرفتن دستگاه در موقعیت حملونقل، چرخ با تحمل بخشی از وزن وسیله به حرکت آن کمک می نماید. هنگام کار گاوآهن در مزرعه نیز با تحمل بخشی از نیروهاي قائم - عمود بر سطح زمین - از انتقال وزن بیشازحد روي چرخ عقب تراکتور و واژگونی احتمالی آن جلوگیري میکند.
کلیه قطعات تشکیل دهنده مجموعه چرخ گاوآهن در شکل -2 - الف - نمایش داده شده است. این مجموعه پس از سوار شدن از طریق شاسی کوتاه اتصال و فلنج - شماره - 35 به فلنج انتهایی شاسی اصلی متصل میشود. نکته دیگر اینکه قطعه پروانهاي - شماره - 47 - مجموعه صفحه دوران - ، در امتداد ریل خود به میزان 5 سانتی متر قابلیت حرکت داشته و موجب محدودیت حرکت لاستیک و پایه خم دار به میزان حد اقل 270 درجه میگردد و با این عمل میزان عمق شخم را تثبیت و تنظیم مینماید. هرچه محدودیت کمتر گردد یا به عبارتی قطعه پروانه اي - شماره - 47 به واسطه پیچهاي تنظیم - شماره - 44 در موقعیت عقب تري قرار گیرد، عمق شخم کمتر خواهد بود. پایه تثبیت کوتاه - شماره - 20 جوش داده شده به سه راهی اتصال ضمن تماس با قطعه پروانهاي موجب محدودیت در حرکت چرخ میگردد.
2-2 مشکلات مجموعه چرخ
این پروژه به منظور بهبود برخی ایرادات مجموعه چرخ اصلی انجام پذیرفت. شاخصهاي عملکردي این مجموعه که در این پروژه بیشتر مورد توجه و مطالعه قرار گرفت به شرح ذیل میباشد. رینگ، لاستیک و یاتاقانهاي این مجموعه جرمیدر حدود 28 کیلوگرم دارند و جرم پایه خم دار - شماره 12 kg - 19 است. با توجه به متغیر بودن شتاب حرکتی در مسیر دوران، تعیین سرعت زاویهاي اجزا به منظور اندازهگیري تکانه آنها کاري دشوار است. اما میتوان بوسیله یک زمانسنج، زمان تقریبی یک سیکل دورانی چرخ که تقریباً 4/7 ثانیه میباشد را اندازه گیري نمود. البته این زمان شامل نیمه اول حرکت چرخ از زمین تا نقطه اوج نیز میباشد که در ایجاد ضربه تأثیري ندارد.
زمان مؤثر در ایجاد ضربه از لحظه رسیدن چرخ به نقطه اوج مسیر حرکت خود - از نظر ارتفاع از سطح زمین - که در واقع لحظه شروع سقوط چرخ میباشد، آغاز و تا لحظه برخورد پایه تثبیت با قطعه پروانهاي ادامه دارد. این زمان بطور متوسط 0/9 sبه طول میانجامد. مسیر حرکت مرکز جرم چرخ از لحظه سقوط تا رسیدن پایه تثبیت به پروانهاي و لحظه ضربه، در مدل پیش بینی نرم افزاري مسیر حرکت مشاهده میشود - شکل - 3 لازم به ذکر است که مسیر حرکت مرکز جرم چرخ پیش و پس از بهسازي یکسان است.
