بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای مکانیکی مبارزه با علفهای هرز، استفاده ازکولتیواتورهای ردیفی است. همچنین می توان از آنها جهت کود دهی و یا خاک دهی پای بوته نیز استفاده کرد. کولتیواتورهای ردیفی موجود جهت استفاده با تراکتورهای معمولی ساخته شدهاندکه دارای محدودیت ارتفاع بوده و زمانی که مجموع ارتفاع پشته و محصول به بیش از 50 سانتیمتر می رسد قادر به کار مناسب نبوده و به محصول صدمه می زنند. این محدودیت، هزینه و صرف زمان بیشتری را به زارعین تحمیل کرده و هزینه تولید را افزایش می دهد. در این پروژه تحقیقاتی یک دستگاه کولتیواتور شاسی بلند طراحی و ساخته شد، بدین ترتیب که با استفاده از نرم افزار - SOLID - WORKS 2015 تحلیل مکانیکی شده و پس از ساخت مورد ارزیابی مزرعه ای قرار گرفت.
ساختمان دستگاه شامل اتصال سه نقطه، شاسی اصلی، بازوهای رابط با قابلیت تنظیم ارتفاع، بازوی اصلی، تیغه های خاکورزو سیستم ایمنی فنری می باشد. دستگاه سه ردیفه سوار با عرض کار 25/2 متر بوده و شاسی آن قابلیت تغییر ارتفاع از 60 تا 110 سانتیمتر را دارد و امکان نصب کودکار و سم پاش نیز وجود دارد. تحلیل تنش استاتیکی در کامپیوتر نشان داد، حداکثر تنش و به تبع آن حد اکثر کرنش در محل اتصال بازوی اصلی به بازوی رابط و در قسمت اتصالات جوش کاری صفحات شامل محور لولایی در دو طرف بازوی رابط حادث شده و نشان دهنده نقاط بحرانی دستگاه بود. در عمق کار 15 سانتیمتر و سرعت پیشروی 11 کیلومتر بر ساعت به 21 کیلووات توان کششی در مالبند تراکتور نیاز بود.
مقدمه
سطح زیر کشت محصولات ردیفی در ایران به سرعت در حال افزایش است، بطوری که در منطقه مغان، ذرت و سویا بعد از گندم از مهمترین محصولات میباشند. مبارزه با علفهای هرز، کود دهی و خاک دهی پای بوته در این گیاهان در ارتفاع محصول بیش از 50 سانتیمتر نیز ادامه می یابد. کولتیواتور های موجود تک کاره می باشند و فقط جهت استفاده با تراکتورهای معمولی ساخته شدهاند. همچنین بررسی منابع نشان میدهد، کنترل علف هرز جزو مهمترین بخش عملیات زراعی در کشورهای در حال توسعه است. در کشور هندوستان حدود 300 تا 1200 نفر ساعت برای هر هکتار صرف وجین دستی میشود. در مکزیک حدود %25 فعالیت کشاورزان خرده پا صرف مبارزه با علف هرز میشود. - Sims, 2000 - . مشکلات مذکور موجب گرایش بیشتر کشاورزان به استفاده از علف کشها می شود. افزایش مصرف علف کشها خطر بزرگی برای محیط زیست ایجاد می کند.
همچنین امروزه با مطرح شدن کشاورزی ارگانیک و مزایای متعدد آن، لزوم توجه به روشهای کاهش مصرف علف کشها را نمایان می سازد. یکی از روشهای مناسب، استفاده از کولتیواتورهای ردیفی میباشد. با توجه به لزوم استفاده از تراکتورهای شاسی بلند و ادوات مخصوص آن، کارخانه تراکتور سازی تبریز اقدام به تولید تراکتورهای مسی فرگوسن شاسی بلند نموده است. به دلیل ساختار متفاوت این تراکتورها ادوات قابل استفاده برای آنها نیز بایستی دارای شرایط ویژهای باشند.
این درحالی است که تحقیقات بسیار محدودی در ارتباط با این موضوع در ایران انجام شده است. در سال 1381 شمسی در دانشگاه ارومیهطی پروژه ای وجین کنی قابل اتصال به تراکتور شاسی بلند طراحی شد. به این منظور از واحدهای مستقل برای کنترل علفهای هرز در هر ردیف محصول استفاده شد و برای ایجاد ارتفاع لازم از صفحات رابط استفاده گردید - کماریزاده و همکاران،. - 1381مقایسه عملکرد کولتیواتورهای هلالی، غلتان و فاروئر با روش دستی در مزارع چغندر قند اختلاف معنی داری نداشت و بیانگر این حقیقت است که کولتیواتور میتواند به راحتی جایگزین وجین دستی شود - افضلی نیا و نیرومند، . - 1378
ارزیابی کولتیواتور دوار جهت مبارزه با علفهای هرز در مزارع چغندر قند بازده وجین کاری %87-%93 را نشان داد - صفری،. - 1381 تجزیه و تحلیل قراردو نوع بازوی کولتیواتور - فنری و ثابت - همراه با تیغههای پنجه غازی و قلمی توسط نرم افزار ANSYS نشان داد، تنشهای بوجود آمده در بازوهای ثابت بیشتر از بازوهای فنری بوده ولی تغییر شکل در بازوهای فنری بسیار بیشتر از بازوهای ثابت است - احمدی مقدم و کماریزاده، . - 1381 طی تحقیقی در مرکز تحقیقات کشاورزی همدان مشخص شد، دستگاه کمبینات عملیات داشت محصولات ردیفی قادر است سه عمل سمپاشی نواری، کودکاری نواری و عملیات مکانیکی داشت را همزمان و بطور مناسب انجام دهد - بختیاری و همکاران، . - 1385
نتایج مقایسه توانایی پنج نوع کولتیواتور جهت وجین مکانیکی علفهای هرز نشان داده است، روی هم رفته قابل اعتماد ترین مکانیزم برای وجین با سرعت بالا در محدوده گستردهای از محصولات، نوع پنجه غازی تخت بوده است - - Pullen and Cowell, 1997 تحقیق انجام شده روی اثر سرعت پیشروی چهار نوع کولتیواتور برکنترل علف هرز در مزرعه ذرت و سویا، نشان داده است نوع پنجه غازی در کاهش تعداد علفهای بهتر از بقیه است - . - Alexandrou and Coffing, 2001
عملکرد مناسب تیغههای پنجه غازی توسط دیگر محققین نیز گزارش شده است - . - Palberg et al ,1998; Biswas, 2000 هدف این پروژه طراحی و ساخت یک نمونه کولتیواتور ردیفی شاسی بلند با توجه به شرایط منطقه و تراکتورهای موجود بود. به طوری که با رعایت اصول طراحی، تولید و استفاده از آن اقتصادی و مقرون به صرفه باشد. همچنین قابلیت کار با تراکتورهای معمولی و شاسی بلند را دارا بوده و توانایی انجام عملیات کود دهی و خاک دهی پای بوته را داشته باشد.%
مواد و روش ها
جهت طراحی چنین دستگاهی، ابتدا شمای کلی آن با الگو برداری از ادوات مشابه و با توجه به شرایط کاری و اهداف مورد نظر مشخص شد. هدف اولیه، استفاده دستگاه در محصولات ذرت، آفتابگردان، پنبه و سویا میباشد، فاصله ردیفها 75 سانتیمتر بوده و به منظور کاهش هزینهها دستگاه سه ردیفه در نظر گرفته شد. اجزاء تشکیل دهنده عبارتند از تیغههای وجین، بازو های اصلی، بازوهای رابط، سیستم ایمنی فنری، شاسی اصلی و اتصال سه نقطه. تیغهها هدف اصلی از کاربرد دستگاه یعنی عمل وجین، سله شکنی و خاک دهی پای بوته را انجام میدهند و نیروهای اصلی مقاومت خاک از طریق تیغه ها به دستگاه اعمال می شود، لذا نیروهای وارده به تیغه ها مبنای طراحی و تحلیل مکانیکی دستگاه قرار گرفت.
با توجه به شکل و ابعاد تیغه و نیروهای موثر روی آن، بازوی مناسب طراحی شد. به منظور تامین ارتفاع یک متری از صفحات رابط روی شاسی استفاده شد، هر صفحه رابط و گیره دارای غلافی سوراخدار میباشد که ساقهها توسط پیچ و مهره به آن بسته شده و قابلیت تنظیم ارتفاع را دارد. ابعاد اتصال سه نقطه مطابق با استاندارد ASAE و متناسب با تراکتورهای گروه دو در نظر گرفته شد که از طریق گیرههایی به میل افزار بسته میشود. - - ASAE, S217.12 DEC01: 83,10 با در دست داشتن دادههای طراحی، نقشههای فنی در نرم افزار سالیدورکس رسم شده و تحلیل تنش و کرنش انجام شد.
