بخشی از مقاله
-1 چکیده:
تولید سیب زمینی جایگاه ویژه اي در بخش کشاورزي کشور ما دارد. شاید بتوان ادعا کرد اهمیت مسئله برداشت این محصول از کشت آن نیز بیشتر می باشد. در کشورهاي پیشرفته از روش تمام مکانیزه براي برداشت این محصول استفاده می شود ولی در حال حاضر برداشت این محصول در ایران به صورت دستی و نیمه مکانیزه انجام می شود که دستگاه سیب زمینی کن محصول را از زیر خاك بیرون می آورد و توسط کارگران جمع آوري می شود.
در کشور ما به دلیل سنگلاخی و کلوخه اي بودن بافت خاك ها و نبود ماشین هاي فرآوري خاك، استفاده از ماشین هاي برداشت بخصوص کمباین هاي سیب زمینی گران قیمت میسر نمی باشد. بنابراین ساخت ماشین مناسبی براي خاك هاي ایران ضروري است. در این راستا ماشین هاي مختلفی براي برداشت این محصول طراحی و ساخته شده است. در این پروژه مطالعات بر روي طراحی و ساخت ماشینی انجام شده که کار جمع آوري محصول را انجام می دهد.
تمامی قطعات دستگاه توسط نرم افزار CATIA مدل شده است. ماشین ساخته شده شامل دماغه بردارنده، نقاله، سینی جدا کننده، مخزن، جعبه دنده، محورها و تسمه ها و یاتاقان هاست. دماغه ماشین طراحی شده شامل یک تیغه و یک چرخ و فلک می باشد. هنگامیکه تیغه به جلو حرکت می کند به کمک چرخ و فلک سیب زمینی ها را از روي زمین جمع می کند و آن ها را به نقاله بالا برنده تحویل می دهد. نقاله محصول را روي یک سینی جدا کننده می ریزد. سنگ و کلوخ هابه وسیله دو کارگر جدا شده و سیب زمینی ها به داخل مخزن می لغزند.
ظرفیت مزرعه اي دستگاه در بازده مزرعه اي60 درصد 0/24 هکتار در ساعت و توان مورد نیاز آن، براي حرکت و راه اندازي در شیب10درصد 26/708 کیلووات است که دستگاه قابلیت استفاده با همه تراکتورهاي موجود در کشور را دارا می باشد. با استفاده از این ماشین نیاز به 12 کارگر براي هر هکتار کاهش یافته که بطور قابل ملاحظه اي در تعداد کارگر مورد نیاز براي جمع آوري محصول صرفه جویی می شود.
-2 مقدمه
امروزه سیب زمینی یکی از با ارزش ترین مواد غذایی محسوب می شود. در جهان سالانه 20 میلیون هکتار زمین زیر کشت سیب زمینی می رود و تولید سالانه آن 280 میلیون تن است که بعد از گندم، برنج و ذرت چهارمین محصول عمده در دنیاست. علاوه بر مصرف غذایی، این محصول جهت تهیه بیش از50 نوع فرآورده شامل نشاسته، آرد، نان، چسب، الکل، وسایل آرایشی، شیرینی، کنسرو، چیپس، گلوکز و ... استفاده می شود. مکانیزه کردن زراعت این محصول می تواند یک راه حل مناسب براي کاهش هزینه هاي تولید باشد - . - Hoseini Tavana,2006 دو عامل زیر به عنوان مهمترین معضلات برداشت، مد نظر می باشد:
-1 هزینه کارگري : به دلیل کمبود کارگر در فصل برداشت تعیین هزینه روزانه با خود کارگران است تا تولید کننده، بطوري که اگر براي هر هکتار 12 کارگر مورد نیاز باشد و دستمزد هر کارگر15000 تومان باشد، براي هر هکتار180000 تومان هزینه می شود. -2 محدودیت زمان برداشت : از آنجائیکه سیب زمینی را در پایان فصل گرما و شروع فصول سرما و یخبندان برداشت می نمایند، مدت زمان برداشت محدود می باشد.
در سال 1965 سیب زمینی جمع کنی توسط پائول ساخته شد که شامل یک نقاله اصلی از جلو تا انتهاي دستگاه می باشد و توسط یک نقاله کوچکتر به تیغه متصل شده است. تیغه سطحی را به وجود می آورد که با خاك در تماس است و خاك را به نقاله کوچکتر هدایت کرده به طوري که محصول بعد از حرکت روي تیغه روي نقاله کوچکتر ریخته شده و تا رسیدن به نقاله اصلی حمل می شود - . - Us pto1965 سیب زمینی جمع کن ساخته شده توسط کیت و هیلز در سال 1980 شامل یک قسمت بردارنده است که قسمت بردارنده این دستگاه شامل یک شانه و یک غلتک می باشد که روي محیط خود تعدادي دندانه ردیفی دارد. یک محافظ در قسمت پشتی غلتک بالا برنده تعبیه شده است که شامل دو میله و یک قاب خمیده می باشد.
دندانه ها موجب بالا رفتن سیب زمینی ها از روي شانه می شوند Us . - pto1980 - ویلیام مرهات در سال 1995سیب زمینی جمع کنی را ساخت که قسمت بردارنده این دستگاه از تعدادي انگشتی تشکیل شده و سیب زمینی ها را از روي زمین جمع می کند. دندانه ها به تعداد کافی روي هر ردیف از محورهاي زنجیر وجود دارند،طوري که سیب زمینی هاي کوچک و خراب میتوانند از لابه لاي آنها عبور کنند و روي خاك بریزند.
دندانه هاي انتهایی در هر ردیف به یک صفحه وصل شده اند که نقش این صفحه حفاظت از نوك انگشتی ها است. هر یک از این ردیف انگشتی ها به یک اهرم بازویی متصل هستند که این اهرم ها منجر به حرکت بادامکی دندانه ها می شوند بطوري که دندانه ها در قسمت پائین نقاله باز می شوند - . - Us pto1995 با توجه به مکانیزم پیچیده سیب زمینی جمع کن هاي قبلی و اینکه اکثر مزارع کشت سیب زمینی در ایران کوچک می باشند و کمباین هاي ساخت خارج به دلیل ناسازگاري با شرایط خاك ایران و گران قیمت بودن قابل استفاده نمی باشند و تاکنون دستگاهی مبنی بر جمع آوري سیب زمینی در ایران گزارش نشده است، لذا در این پژوهش هدف، طراحی و ساخت مکانیزمی براي جمع آوري و تخلیه سیب زمینی به داخل مخزن دستگاه بود. که براي تحقق آن اقدام به طراحی و ساخت این ماشین شد.
-3 مواد و روش ها
1-3 طراحی و ساخت دستگاه
پس از مطالعه منابع موجود و با رعایت اصول اساسی در طراحی، مدل کامپیوتري دستگاه مورد نظر توسط نرم افزار CATIA تهیه و ساخت دستگاه آغاز گردید. ماشین هاي زیادي در جهان وجود دارند که از تیغه و پروانه جهت انجام عملیات برداشتاستفاده می کنند - . - Hoseini Tavana,2006 با تغییراتی در ساختار این ماشین ها می توان آن ها را براي جمع آوري محصولات مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال ماشین هاي جمع آوري پیاز از همین مکانیزم براي جمع آوري بهره جسته اند.
طرح هاي مختلفی در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند، طرح نهایی ساخته شده بصورتی است که بعد از دستگاه سیب زمینی کن حرکت کرده و با بهره گرفتن از یک چرخ و فلک و تیغه محصول را جمع آوري می کند - شکل . - 1 سطح تیغه طوري ساخته شده است که خاك ها و مواد اضافی دیگر می توانند از لابه لاي آن پایین بریزند. همانطور که در شکل1 مشاهده می شود، دستگاه شامل شاسی، تیغه، پروانه، مکانیزم هاي تنظیم، سینی تخلیه، مخزن، چرخ ها، تسمه ها و سامانه انتقال توان دورانی و مالبندي می باشد.
مواد بعد از هدایت شدن روي تیغه - توسط پروانه - ، به نقاله بالا برنده تحویل داده می شوند. سطح نقاله سوراخ دار در نظر گرفته شده است تا خاك هاي بالا آمده از بین سوراخ ها روي زمین بریزند. نقاله مواد را روي سینی تخلیه می ریزد. سینی طوري طراحی شده است که دو کارگر می توانند همزمان با ریخته شدن سیب زمینی ها آن ها را تقسیم بندي کنند یا مواد اضافی را از بین آن ها بردارند. سینی شیب دار تنظیم شده تا غده ها در اثر نیروي وزن خود به داخل مخزن بلغزند. البته لازم به ذکر است که مکانیزم ذکر شده با در نظر گرفتن پارامترهایی مانند مقبولیت، سادگی، ارزانی، عمر مفید، سادگی تنظیمات و تعمیرات و چندین عامل دیگر از بین چند مکانیزم انتخاب و ساخته شد.
2-3 محاسبات دستگاه
شاسی دستگاه طوري طراحی شده است که عرض آن مناسب ردیف هاي کاشت سیب زمینی و جاده هاي ایران باشد تا براي حمل و نقل دستگاه و برداشت محصول مشکلی پیش نیاید. طول شاسی 3/50 متر و عرض آن 1/40 متر است. مهمترین بخش دستگاه قسمت دماغه آن می باشد. به منظور تامین توان براي حرکت، نقاله و چرخ و فلک از پی تی او تراکتور استفاده می شود و نیروي محرکه دستگاه، توسط تسمه و پولی از تراکتور گرفته می شود. انتقال توان به نحوي است که محور توان دهی تراکتور به یک جعبه دنده با نسبت ورودي به خروجی 1:1 متصل می شود و توان از جعبه دنده توسط تسمه و پولی به نقاله و چرخ و فلک منتقل می شود. لازم به ذکر است که با محاسبه مقاومت غلتشی چرخ ها، توان لازم براي کشیدن و به گردش درآوردن اجزاي دستگاه 26/708 کیلووات بدست آمد.
