بخشی از مقاله
چکیده
امروزه بسیاری از عملیات مزرعه ای در ایران با ترکیبی از تراکتور و ادوات دنباله بند انجام میگیرد. داده هایی همچون مقاومت کششی و توان مالبندی مورد نیاز ادوات کشاورزی برای بارگذاری بهینه تراکتور بعنوان تنها منبع توان متحرک و در نتیجه انتخاب اندازه مناسب ادوات برای تراکتور های موجود در کشور از اهمیت شایانی برخوردار است. برای دستیابی به این نوع اطلاعات، نیاز به ابزار دقیقی همچون دینامومتر اتصال سه نقطه ای تراکتور میباشد. در این مقاله طراحی و آنالیز دینامومتر سه محوره با استفاده از نرم افزار Solidworks2015 انجام شده است.
در این دینامومتر پس از اعمال بارگذاری و تحلیل تنش و کرنش، نقاط گره ای که در محدوده کرنش قرار دارند شناسایی شد و سپس حسگرهایی بر روی قسمت های مختلف لودسل تشکیل داده شد. بعد از طراحی و تحلیل دینامومتر، در کارگاه ماشین های کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی اقدام به ساخت دینامومتر اتصال سه نقطه گردید. این دینامومتر قادر است نیروهای وارد بر این دینامومتر به طور مستقل و با دقت قابل قبولی اندازهگیری کند.
مقدمه
با کاهش تدریجی منابع سوخت و متعاقبا با بالا رفتن ارزش سوخت، استفاده بهتر از منابع انرژی نقش بسیار مهمی در سیستمهای تولید محصولات کشاورزی را ایفا میکند. تراکتور های مزرعهای مقدار قابل توجهی از انرژی مورد نیاز مزرعه را مصرف میکنند، که بهینه کردن عملکرد تراکتورهای مزرعهای می تواند بسیاری از افتهای انرژی در کشاورزی را کاهش دهد.
مهمترین معیار برای طراحی ادوات خاکورزی نیاز کششی است که از روی قدرت تراکتور مشخص می شود. از این رو سازندگان ادوات باید اطلاعات کاملی از کلیه نیروها و ممان های وارده بر ادوات خاکورزی جهت طراحی علمی و منطقی کلیه اجزا، داخلی و شاسی و ادوات و انتخاب تراکتور مناسب را داشته باشند . - 6 - واژه دینامومتر از دو کلمه دینامو به مفهوم نیروی حاصل از توان و متر به معنی اندازه گیری تشکیل شده است. بنابراین دینامومتر یک واژه اندازه گیری توان می باشد . - 1 - دینامومترهای اتصال سه نقطه به دو گروه تقسیم میشوند.
یک گروه آنهایی هستند که نیروسنجها مستقماًی بر روی بازوهای تراکتور نصب می شوند در حالی که در گروه دیگر، نیروسنجها بر روی قاب و یا قابهایی که بین تراکتور و ادوات قرار می گیرد، نصب میگردند که به دینامومترهای اتصال سه نقطه نوع قابی معروف هستند. این نوع دینامومترها نیز توسط تعداد زیادی از محققان مورد بررسی قرار گرفته اند . - 6 - مزیت این دینامومترها، قابلیت تجزیه نیروهای اندازه گیری شده به مؤلفه های آن در جهات افقی، جانبی و عمودی می باشد. از معایب این دینامومترها نیز می توان به جابه جایی ادوات به عقب به علت نصب قابها بین تراکتور و ادوات، همچنین افزایش وزن ترکیب تراکتور- ادوات اشاره کرد.
تعداد زیادی از دینامومترهای اتصال سه نقطه نوع قابی غیرقابل تنظیم بوده و برای اتصال ادوات دارای ابعاد استاندارد گروههای III وII مورد استفاده قرار می گیرند. در این دینامومترها، مکانیزم های اتصال سریع به منظور سهولت در اتصال به ادوات تعبیه شده است. که نیروهای افقی و عمودی را با دقت بالایی اندازه گیرینموده، و معمولاً نیروهای جانبی را اندازه نمی گیرند چون اگرچه نیروهای جانبی وارد بر ادوات خاکورزی بر قابلیت فرمانگیری تراکتور مؤثرند، اما معمولاً این نیروها در حین عملیات خاکورزی قابل اغماض می باشند . - 2 -
بنابراین با توجه به مزیت های دینامومترهای اتصال سه نقطه و کاربرد موفقیت آمیز دینامومتر طراحی و ساخته شده در مطالعات گسترده و توانایی به دست آوردن اطلاعات دقیق و موثر نیروی کششی تراکتور، استفاده از این دستگاه در مطالعات مختلف مربوط به اندازه گیری نیروی کششی تراکتور های رایج در ایران و بررسی پارامترهای مختلف موثر در کشش تراکتور های کشاورزی توصیه میگردد . - 4 -
ریسه در سال 1961 از سه پین یک سر گیر دار که کرنش سنجهایی روی آن نصب شده بود استفاده کرد که هریک از این پین ها در محل اتصالات مفاصل گوی شکل انتهای بازوها به تراکتور، مولفه های نیرو را اندازه می گرفت. محدودیتی که این اندازه گیری کششی داشت این بود که برای کسب مقادیر دقیقی از داده ها باید نیرو جانبی در تراکتور یا حذف شوند و یا اگر وجود دارد همدیگر را خنثی نماید. هدف از این تحقیق طراحی و ساخت دینامومتر سهمحوره با کمک نرم افزار المان محدود میباشد.
مواد و روشها
برای طراحی دینامومتر مورد نظر در ، ابتدا نرم افزار Solid Works2016 شکل مدلسازی گردید - جدول . - 1 دلیل انتخاب این نرم افزار قابلیت بسیار بالا در مدلسازی می باشد .به نحوی که محیط طراحی این نرم افزار بسیار پیشرفته تر از سایر نرم افزارهای موجود می باشد. دلیل اصلی انتخاب این نرم افزار برای مدلسازی و تحلیل اجزای محدود قدرت بسیار بالای ویرایش این نرم افزار می باشد. ویرایش قطعات در نرم افزار بسیار سریع و با دقت بسیار بالا بسیار کم صورت میگیرد. در طراحی لودسل ها به علت این که به تغییرات بسیار زیاد برای رسیدن به شکل بهینه نیاز بود،کار با دیگر نرم افزارهای موجود به علت سرعت پایین، دقت کم و اشکالات بسیار زیاد امکان پذیر نبود.
طراحی و آنالیز قاب اتصال سه نقطه
برای طراحی و تحلیل اجزای محدود دینامومتر در نرم افزار Solid works2016 شبیه سازی گردید. در ابتدا قابی مورد نیاز است که فضا و استحکام کافی جهت نصب واحد های مختلف دینامومتر و ادوات خاکورزی را دارا بوده و قاب توسط اتصال سه نقطه به تراکتور سوار باشد - شکل . - 2 به عبارت دیگر، قاب طوری طراحی میشوند که از یک طرف به وسیله کشنده و از طرف دیگر به ادوات وصل شود.
سیستم تحلیل دادهها
سیستم تحلیل داده ها از یک دیتالاگر چند منظوره - دارای قابلیت ثبت انواع داده های خروجی - مدل DT800 ساخت شرکت Data Taker و با قابلیت برنامه نویسی و کامپیوتر قابل حمل استفاده گردید. دیتالاگر مذکور دارای کانال های مختلف برای ثبت داده ها می باشد. نکته حائز اهمیت این می باشد، برای قرائت خروجی دینامومتر اتصال سه نقطه در اثر اعمال بار، باید خروجی لودسل های دینامومتر در چند راستا و مستقل از هم جمع جبری شوند. لذا کرنش های سنج های لودسل باید در یک ترتیب هشت تایی تشکیل پل بدهند - شکل. - 3 ازاینرو سعی براین گردید بعداز اعمال بار بر روی دینامومتر در نرم افزار Solidworks نقاطی که حساسیت بیشتری و در محدوده کرنش قرار دارند نصب شوند.
