بخشی از مقاله
تاثیر میزان سنگین کننده و سرعت پیشروی بر بکسوات و مصرف سوخت تراکتور ITM285
چکیده
تاثیر میزان سنگینکننده و سرعت پیشروی بر بکسوات، نیروی مالبندی و مصرف سوخت تراکتور ITM285 کابیندار، در حین کشش گاوآهن، مورد بررسی قرار گرفت. عملیات شخم در دو سرعتهای پیشروی 4/5 و 5/5 km/h در دندههای سه و چهار سنگین (دور موتور (2000rpm برای انجام آزمایشها انتخاب شدند. میزان سنگینکنندهها روی محور عقب تراکتور در 9 سطح و سرعت پیشروی در دو سطح به صورت آزمایشهای فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی انجام گرفت. بکسوات به روش دستی و میزان مصرف سوخت بوسیله سوخت سنج ساخته شده مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که پارامترهای سرعت و سنگینکننده و اثر متقابل آنها تاثیر معنیداری بر مصرف سوخت و بکسوات تراکتور ITM285 م همچنین سنگینکننده بر روی نیروی مالبندی تاثیر معنیدار در سطح احتمال %1 داشتند، به طوری که با افزایش 1150kgf سنگینکننده روی محور عقب تراکتور، مصرف سوخت %15/6، و بکسوات %58/9 کاهش و نیروی مالبندی %36/3 افزایش داشته است. سرعت بر نیروی مالبندی تاثیر معنیداری نداشته است.
واژههای کلیدی: تراکتور، مصرف سوخت، سنگینکننده، نیروی مالبندی، بکسوات.
مقدمه
در سال 1381 حدود 95 درصد قسمتهای مختلف تراکتور ITM285 در ایران ساخته شده و تولید سالانه حدود 14014 دستگاه بود که برای سال 1382 تولید 17500 دستگاه پیشبینی شده است.1 با توجه به آمار تولید تراکتور در کشور، اگر مصرف سوخت تراکتور بهینه گردد، مبالغ هنگفتی در هزینه کشور صرفهجویی خواهد شد. با توجه به اینکه تراکتورهای مسیفرگوسن در مقایسه با تراکتورهای دیگر نظیر جاندیر و رومانی از وزن کمتری برخوردارند لذا در عملیات سنگینی مثل خاکورزی برای رسیدن به راندمان بالاتر بایستی از سنگینکننده1 استفاده گردد. سنگینکنندهها به صورت وزنههای چدنی یا بصورت آب در داخل تایرها افزوده میشود. سنگینکنندهها بدلیل افزایش زمینگیرایی بیشتر تایر با خاک باعث کنترل بکسوات2 (لغزش چرخ(3 و کاهش مصرف سوخت میگردد.
عملکرد کششی دو تراکتور متداول در ایران به نامهای مسیفرگوسن 285 و یونیورسال 650 به ترتیب با حداکثر توان موتور 65 و 75 hp توسط معصومی کلاهلو4 و لغوی(1994) 5 مورد بررسی قرار گرفت. ایشان از بین پارامترهای کاری موثر بر عملکرد کششی تراکتورها، لغزش چرخ، میزان مصرف سوخت و ظرفیت مزرعهای در عملیات خاکورزی را مورد ارزیابی و مقایسه قرار دادند. نتایج آزمایشها نشان داد که با بار کششی یکسان، تراکتور مسیفرگوسن در مقایسه با تراکتور یونیورسال دارای بکسوات و مصرف سوخت بیشتر و عملکرد مزرعهای کمتری بود.
طی تحقیقی شاکر و همکاران (1382) در مورد اصلاح عملکرد کششی سه نوع تراکتور متداول در ایران (جاندیر 3140،
مسیفرگوسن 285 و یونیورسال (650 آزمایشهایی انجام دادند. برای اصلاح عملکرد کششی تراکتورهای مذکور، با فاکتورهای فشار باد چرخهای محرک، سرعت پیشروی و وزن محور عقب در دو وضعیت موجود و مطلوب (براساس افزایش وزن تا 18 درصد خوابیدگی تایرهای تراکتور در فشار باد تایر توصیه شده توسط سازنده) آزمایشها با دو روش تجربی و نیمهتجربی انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در تراکتور یونیورسال، نیاز به اضافه نمودن وزنه اضافی برای رسیدن به وضعیت مطلوب نمیباشد و فقط
لازم است فشار باد چرخهای محرک در حد توصیه شده تنظیم گردد. در تراکتورهای جاندیر وزن محور عقب در وضعیت مطلوب نسبت به وضعیت موجود بایستی کاهش یابد. وزن محور عقب تراکتور مسیفرگوسن برای رسیدن به وضعیت مطلوب باید 700kgf نسبت به وضعیت موجود سنگینتر گردد.
در سال 1380 سیدلوهریس و همکاران بیشینه نیروی کشش مالبندی دو نوع تراکتور متداول در ایران را با توجه به خواص مکانیکی خاک اندازه گیری کردند. آزمایشها در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با 6 تکرار انجام شد. فاکتور اول در سه سطح خاکورزی یعنی خاک شخم نخورده، خاک شخم خورده و خاک شخم خورده بعلاوه دیسک خورده و فاکتور دوم در دو سطح (تراکتور MF285 با سنگینکننده و تراکتور ITM750 بدون سنگینکننده) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که دو نوع تراکتور از نظر بیشینه نیروی مالبندی دارای اختلاف معنیداری در سطح احتمال %1 میباشند، و تراکتور MF285 نسبت به تراکتور ITM750 روی هر سه سطح خاک دارای کشش بالاتری بود. همچنین اثر شاخص مخروط خاک روی بیشینه نیروی کشش مالبندی تراکتورها در سطح احتمال %1 معنیدار بود. بیشترین کشش مالبندی روی خاک شخم نخورده و کمترین کشش مالبندی روی خاک دیسک خورده بدست آمد. تاثیر سرعت پیشروی و درصد بکسوات روی بیشینه نیروی کشش مالبندی تراکتورها در سطح احتمال %1 معنیدار بود.
برای مدیریت سنگینکنندههای تراکتور تحقیقی توسط ویلیام6 در سال 1997 انجام گرفت که اثر میزان سنگینکنندهها روی افزایش راندمان کششی بررسی شد. راندمان کششی ماکزیمم در محدوده بکسوات 8 تا 15 درصد رخ داده و توان بوسیله مقاومت غلتشی و بکسوات چرخ محرک تراکتور محدود میشد که برای بدست آوردن حداکثر راندمان کششی باید مقاومت غلتشی و بکسوات کمینه گردند. بر این اساس آنها توزیع وزن بین محور جلو و عقب را برای تراکتورهای دو چرخ محرک بصورتی که در جدول 1 ذکر شده، بدست آوردند
تاثیر سنگین کننده ها که عامل مهمی در افزایش بازده تراکتور میباشد، در ایران بررسی نشده است. مطالعات صورت گرفته توسط محققان ایرانی بیشتر مقایسه بین تراکتورها بوده است، با توجه به اهمیت سنگینکنندهها، روش افزایش سنگینکنندهها، برای افزایش راندمان تراکتور مورد ارزیابی قرار گرفت. اهداف این تحقیق بررسی اثر سنگینکننده بر بکسوات و مصرف سوخت در حین عملیات شخمزنی به منظور تعیین بهترین میزان سنگینکننده و ارائه مدلی برا ی تخمین میزان مصرف سوخت تراکتور ITM285 میباشد. از مدل ارائه شده میتوان بدون انجام آزمایشهای پر هزینه تست کشش و با داشتن میزان سنگینکننده و نیروی مالبندی مورد نیاز برای ادوات مورد استفاده، بکسوات و مصرف سوخت تراکتور را تخمین زد.
مواد و روشها:
تاثیر میزان سنگینکننده و سرعت پیشروی بر بکسوات، نیروی مالبندی و مصرف سرخت تراکتور ITM285 کابیندار، در حین کشش گاوآهن مورد بررسی قرار گرفت. توان اسمی تراکتور ITM285، 75 اسب بخار، وزن محور جلو این تراکتور 1000 kgf و محور عقب 1900 kgf میباشد. طول کلی تراکتور3893 mm و فاصله محور چرخها 2290 mm و ارتفاع مالبند از زمین mm 380 است. در این آزمایش سنگینکنندههای مختلفی مورد استفاده قرار گرفت. سپس آزمایشهای کشش با گاوآهن سوار سهخیش در سرعتهای مختلف انجام گردید. دادههای جمع آوری شده شامل نیروی مالبندی، میزان مصرف سوخت، زمان طی مسیر 50 متری با بار و بدون بار (برای محاسبه بکسوات) بود. آزمونها در تبریز و در مزارع شرکت تراکتورسازی با بافت خاک رسیلومی و رطوبت %8 بر پایه خشک اجرا شد. دو سطح سرعت 4/43 و 5/49 و 8/75 km/h که به ترتیب در دندههای سه و چهار سنگین (همگی در دور موتور (2000rpm تامین میشد، برای انجام آزمایشها انتخاب شدند. این دو سرعت در محدوده توصیه شده برای عملیات شخم میباشد (منصوریراد، .(1378
توزیع وزن تراکتورITM285 کابیندار به میزان %35 در محور جلو و %65 در محور عقب میباشد که در محدوده توصیه شده برای ادوات سوار قرار میگیرد (جدول .(1 در این تحقیق ضمن ارزیابی کشش تراکتور در وضعیت فعلی (بدون سنگین کننده)،
محدودههای دیگر نیز برای مورد ارزیابی قرار گرفت. به طوری که وزن محور جلو در محدوده %35 تا %25 کاهش و محور عقب از %65 به %75 افزایش نماید. وزن محور جلوی این تراکتور 1000 kgf بود. لذا با افزایش وزن روی محور عقب تا 3000 kgf نیازی به اضافه کردن وزنه روی محور جلو نبود. به همین دلیل در این تحقیق وزنههای سنگینکننده فقط برروی محور عقب به کار گرفته شد. در این طرح سنگینکننده در 9 سطح (بدون سنگینکننده، 200، 400، 550، 600، 750، 800، 950 و 1150 کیلوگرم نیرو) به محور عقب اضافه گردید. برای اضافه کردن وزنه تا 800 kgf، وزنههای چدنی بکار برده شد و برای اضافه کردن سنگینکننده بیشتر، از روش افزودن آب به تایرهای عقب استفاده گردید. از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی برای تحلیل دادههای حاصله استفاده شد.
برای بررسی تاثیر اضافه کردن سنگینکننده به تایرهای جلو، زمانی که سنگینکننده تایرهای عقب 550 kgf (پرکردن تایرها با آب) بود، روی محور جلو یک بار وزنه 140 kgf وزنه و بار دیگر 280 kgf نصب شد.
برای بدست آوردن بکسوات چرخهای محرک از فرمول زیر استفاده شد (الماسی و همکاران، 1369؛ هریسلو و همکاران، :(1380
در این رابطه، WS بکسوات (اعشار) به ترتیب زمان لازم (s) برای طی مسیر 50 متری بدون بار و با بار، Vt و Va به ترتیب سرعت تئوری (بدون بار) و سرعت واقعی تراکتور (با بار) بر حسب متربرثانیه میباشد. برای محاسبه بکسوات کافی است زمان طی مسیر 50 متری با بار و بدون بار اندازه گیری و از رابطه 1 بکسوات محاسبه گردد.
برای اندازه گیری مصرف سوخت، طبق محاسبات اولیه یک مخزن با ظرفیت 300 cm3 برای مسیر 50 متری مناسب تشخیص داده شد. همچنین یک عدد شیر سه راهه برای تغییر مسیر سوخت از باک به سوختسنج مورد استفاده قرار گرفت که این شیر بین باک و پمپ سهگوش تراکتور نصب گردید. در موقع انجام آزمایش، تغییر وضعیت شیر، باعث مصرف سوخت از سوخت سنج می گردد.
برای ساخت شیر سه راهه از دو عدد شیر گاز استفاده شد (شکل .(1
برای اندازه گیری نیروی مالبندی، از روش متداول تست دو تراکتوری استفاده گردید. در روش تست دو تراکتوری، تراکتور مورد آزمایش بصورت کشنده عمل می کند و تراکتور دیگری (تراکتور واسط) برای ایجاد نیروی مالبندی در تراکتور مورد آزمایش بصورت چرخهای ترمز کرده (در آزمایش مزرعهای این نیرو بواسطه گاوآهن که در خاک فرو رفته است ایجاد می گردد) توسط تراکتور مورد آزمایش کشیده میشود. در این تحقیق، یک لودسل برای اندازه گیری نیروی بین دو تراکتور بکار برده شد. این لودسل ساخت شرکت کرهای1 با ظرفیت 5 تن و با دقت اندازه گیری 0/003 میباشد.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه و تحلیل آماری تاثیر سنگینکننده و سرعت بر بکسوات و مصرف سوخت و نیروی مالبندی تراکتور ITM285 کابیندار در جدول 2 داده شده است. مطابق این تحقیق، سنگینکننده، سرعت و اثر متقابل آنها، تاثیر معنیداری بر مصرف سوخت و بکسوات تایرهای تراکتور در سطح احتمال یک درصد داشته است. سنگینکننده در سطح احتمال %1 و اثر متقابل سنگینکننده و سرعت در سطح احتمال % 5 بر نیروی مالبندی تاثیر داشته است. ولی سرعت تاثیر معنیداری بر نیروی مالبندی ندارد که بدلیل استفاده از سیستم کنترل کشش و ایجاد نیروی مالبندی تقریبا ثابت میباشد (این تاثیر در بکسوات ثابت بیشتر مشخص خواهد شد).
مطابق تحقیق ود1 در سال 1999 به منظور بدست آوردن حداکثر راندمان کششی میزان وزن مناسب برای محور جلوی تراکتور %25 وزن کل تراکتور پیشنهاد شده است. در تحقیق حاضر نیز با افزایش سنگینکننده از صفر به 1150 kgf یا به عبارت دیگر، کاهش وزن محور جلو از %34/5 به %24/7 (نزدیکتر شدن به توزیع وزن مناسب) بکسوات تراکتور به
