بخشی از مقاله
چکیده:
سیبزمینی از م حصولات غدهاي است که نقش مهمی در تغذیه و تأمین امنیت غذایی مردم جهان دارد. ویژگیهاي زراعی و تغذیهاي سیبزمینی باعث شده است این محصول بتواند مقام چهارم را از نظر میزان تولید در جهان بعد از برنج، گندم و ذرت به خود اختصاص دهد. با توجه به سطح زیر کشت سیبزمینی در کشور ما - پنج میلیون و 240 هزار تن سیبزمینی در سال - 200 7 و تناژ بالاي سیبزمین ی در هکتار، نیاز به نیروي انس انی زیاد در صورت عدم مکانیزاسیون گریز ناپذیر است. عموماً در فصل برداشت کشاورزان با کمبود نیرو و هزینه بالاي کارگري مواجه هستند. ماشینهاي موجود خارج ی به دلایلی از جمله سنگلاخ ی و کلوخی بودن بافت خا كهاي کشور، بالا بودن هزینه اولیه خرید دستگاه، پیچیده و پرهزینه بودن تعمیر ونگهداري آن ها و نیز توان بالاي مورد نیاز این دستگاهها مورد استفاده قرار نمیگیرند.
به همین دلایل برداشت در کش ور به صورت دستی انجام میگیرد. در این تحقیق به بهینهسازي و ارتقاي دستگاه بومی جمعآوري سیبزمینی که در سال 87 توسط عادلخانی در گروه مهندسی ماشینهاي کشاورزي دانشگاه تهران ساخته شده، پرداخته شده ا ست که نگهداري و کار با آن آسان بوده و حداکثر بازدهی و حداقل قیم ت و هزینه را دربرداشته و متناسب با شرایط سنگلاخی و بافت کلوخی خاكهاي ایران میباشد. مکانیزم تسمه آجدار براي جداکردن سنگ و کلوخ از سیبزمینی به دستگاه ساخته شده اضافه شد که د ر آن با استفاده از تفاوت در چگالی، ضریب اصطکاك و ش کل ظاهري بین سنگ و کلوخ و سیب زمینی، عمل جدایش مواد زائد انجام میگیرد. همچنین با جایگزینی مکانیزم نقاله بردارنده به جاي مکانیزم چرخ و فلکی در قسمت هد دستگاه عمل جمعآوري سیبزمینی کاملتر و آسیبدیدگی سیبزمینیها کمتر شد.
.1 مقد مه
کاشت، داشت و برداشت سیب زمینی از همان اوایل شروع به کشت در زمان هاي گذشته به صورت دستی انجام می گرفته است. این ش یوه هنوز هم در بسیاري از نق اط جهان از جمله ایران به دلیل سطح زیر کشت کم نیروي کارگري ارزان، نبود تکنولوژي مناسب و عدم آگاهی کشاور زان از کیفیت و فرهنگ مکانیزاسیون، وجود دارد .[1] یک ی از مراحل تولید سیب زمینی که نیاز به نیروي کاري زیاد و انج ام به موقع عملیات دارد، مر حله برداشت م حصول است. با وجود اینکه، کوتاه ی در هر یک ا عملیات تولید از جمله کاش ت و داشت باعث افت عملکر د و کاهش درآمد می شود، اما قصور در عملیا ت برداشت مو ب بیشترین خ سارت خواهد شد.
از طرفی برداشت با دس ت زمانبر بوده و نیاز به نیرو ي کاري بسیار زیادي دارد. میزان کار می تواند در اثر تکامل ماشین هاي برداشت در مقایسه با روشهاي برداشت با دست تا یک هشتم کاهش یابد و این کاهش حتی در مواردي به یک دوازدهم هم میرسد .[2] با توجه به این که برداشت بدون استفاده از ماشین و با کمک نیروي کارگر مستلزم صرف وقت و هزینه زیاد است، طراحی و ساخت دستگاه جمعآوري سیب زمینی که متناسب با شرایط ایران باشد، گامی مؤثر در جهت مکانیزاسیون این محصول و حرکت به سمت خودکفایی کشور خواهد بود.
بنابراین در این تحقیق به بهینهسازي هد و طراحی و الحاق مکانیزم جداکننده سنگ و کلوخ از سیبزمینی در ماشینی پرداخته شد که سازگار با فناوري و دانش فنی و توان مالی کشاورزان بوده، نگهداري و کار با آن آسان باشد، امکان ساخت و تولید آن در کشور وجود داشته باشد، حداکثر بازدهی و حداقل قیمت و هزینه را دربرداشته باشد، ظرفیت مزرعهاي بالا داشته باشد، تناسب لازم با ماشینهاي کاشت و برداشت - ماشینهایی که سیبزمینی را از زیر خاك درمیآورند - داشته باشد، به کمترین نیروي انسانی نیازمند باشد و در نهایت با انواع تراکتورهاي موجود قابل استفاده باشد. در این بخش بررسی منابع در مورد دو بخش عمده که در این تحقیق به آن پرداخته شده است، انجام می گیرد؛ که شامل هد بردارندة محصول در دستگاههاي سیبزمینی جمعکن و مکانیزمهاي جداکردن سنگ و کلوخ از سیبزمینی میباشد.
1-1 هد جمعآوري محصول: دستگاههاي جمعآوري سیبزمینی، محصول را از روي سطح زمین جمعآوري میکنند. براي انجام این کار این دستگاهها نیاز به مکانیزمی براي جمعآوري محصول از روي زمین دارند. عادلخانی در سال 87 پنج طرح براي این مکانیزم پیشنهاد کرد .[3] در طرح اول تیغه به کمک پروانه غدهها را از روي زمین جمع میکند. طرح دوم تا حدودي مشابه طرح اول است با این تفاوت که در آن بهجاي پروانه، از تسمه نقاله استفاده شده است. در طرح سوم سیستم پروانه بطور کامل حذف شده و تیغه به تنهایی عمل جمعآوري غدهها را انجام میدهد. در طرح چهارم که ترکیبی از طرحهاي بالاست از یک نقاله و یک پروانه و یک سینی سورت یا مخزن استفاده میشود. در طرح پنجم از یکسري انگشتی براي جمعآوري سیبزمینی از روي زمین استفاده شده است.
2- 1 مکانیزم جداکننده سنگ و کلوخ از سیبزمینی: جدا کردن غدههاي سیبزمینی از مخلوط سنگ و کلوخ به این جهت یک مسأله است که هم سنگ و هم کلوخ داراي یک رشته مشخصات یکسان فیزیکی همانند سیبزمینی میباشند. تجهیزاتی که براي جدا کردن سنگ و کلوخ استفاده میشود ممکن است براساس یکی از موارد زیر عمل کنند:
-1 بازتاب تشعشات نور -2 نوسانهاي صوتی -3 قابلیت نفوذ اشعه گاما -4 روش فتوالکتریک -5 روش نسبی -6 جداکردن از طریق کم شدن وزن در مایع -7 جدا کردن براساس تفاوت مشخصات فیزیکی. اما مکانیزمهایی که تاکنون عملاً مورد استفاده قرار گرفتهاند بیشتر از تفاوتهایی استفاده میکنند که در مشخصات فیزیکی توده برداشت شده از زمین وجود دارد مانند وزن مخصوص، مقاومت در اثر حجم زیاد و وزن کم، سختی، وزن و ... .[2] در طراحی یک جداکننده سنگ و کلوخ از سیبزمینی بایستی موارد زیر را مورد نظر قرار داد: -1 بالاترین درصد جداسازي
-2 وارد نشدن خسارتهاي ظاهري به سیبزمینی از قبیل ساییدگی، ضربدیدگی یا کبودي، تركخوردگی، برش، سوراخشدگی، تركهاي باز شده، کنده شدن پوست و پارگی
-3 کمترین تعداد کارگر مورد نیاز .[4]
.2 مواد و روشها
در این تحقیق به دو دسته تغییر کلی در جهت بهینه شدن دستگاه جمعآوري و تخلیه سیبزمینی ساخته شده، پرداخته میشود:
1. هد جمعآوري محصول: که مکانیزم قبلی آن به کلی تعویض شد.
2. ساخت و نصب مکانیزم جداسازي سنگ و کلوخ از سیبزمینی
1-2 هد جمعآوري محصول
طرحهاي چهارم و پنجم که در بخش پیشینه تحقیق به آنها اشاره شد در گروه مهندسی ماشینهاي کشاورزي دانشگاه تهران بر روي دستگاه جمعآوري و تخلیه سیبزمینی - عادلخانی، - 1387 آزمایش شد و نتایجی مشابه با پیشبینیهاي انجام شده به دست آمد. از جمله معایب این دو طرح، کوتاه بودن مسیر هدایت توسط چرخ و فلک که باعث انتقال ناقص میگردد و همچنین طرح پنجم باعث آسیبزدن به سیبزمینی میگردد.
بعد از بررسیهاي انجام شده طرح دوم با اندکی تغییرات و سادهسازي انتخاب شد - شکل - 1 که در آن نقاله هد در طول تیغه قرار گرفته و از ابتداي تیغه توده ورودي را تحویل گرفته و در انتها این توده را با کمی پاكسازي - عبور از روي شیارهاي تیغه - تحویل نقاله بالابر می- دهد. از ویژگیهاي مثبت این طرح میتوان به انتقال بهتر، تعداد ضربات کمتر روي سیبزمینی و همینطور آسیب- دیدگی کمترسیبزمینی - به دلیل فاصله کمتر پرهها و نیز برخورد تقریباً افقی پرهها با سیبزمینی در ابتداي مسیر - و نیز کمتر شدن توده خاك انتقال یافته به نقاله بالابر اشاره کرد. نتایج حاصل از تست مزرعهاي هد که در بخش بعد به آن اشاره میشود هم مؤید این موضوع میباشد.
1-1-2 محاسبات مربوط به تعداد پرهها
در مورد تعداد پرههاي هد چند ویژگی باید لحاظ شود از جمله:
. 1 در اینجا از آوردن محاسبات مربوط به خمش تسمههاي لاستیکی هد و نیز ماکزیمم تغییر مکان - خیز - در نبشیهاي هد به علت ناچیز بودن؛ و نیز بیان محاسبات مربوط به محور و یاتاقانها صرفنظر میشود.
