طراحی، ساخت و ارزیابی مکانیزم بسته بردار اتوماتیک بسته های یونجه وکاه
چکیده
واگن بسته بردار اتوماتیک ، ماشینی است که برای مکانیزه کردن جمع آوری و انتقال بسته های یونجه و کاه استفاده شد. در این تحقیق مکانیزم های به ثبت رسیده در زمینه جمع آوری اتوماتیک بسته ها مورد بررسی وتحلیل قرار گرفت و در نهایت مناسب ترین طرح به منظور طراحی، ساخت و ارزیابی یک سیستم بسته بردار اتوماتیک انتخاب گردید. در طراحی واگن بسته بردار و اجزای آن، ابتدا برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسته های یونجه و کاه مورد بررسی قرار گرفت. طراحی تمامی قسمت های واگن بسته بردار در محیط نرم افزار مهندسی solid works مدل سازی گردید. شاسی بردارنده طوری طراحی شد که شامل یک جفت دیواره عمودی که برای تشکیل یک شاسی u شکل از دو پهلو به یک دیواره عقبی متصل می شوند، می گردد. این شاسی از سمت جلو برای ورود بسته های خوابیده بر روی زمین، باز است و همچنین در قسمت جلو و پایین دو دیواره کناری، به صفحه های منحرف کننده واگرا برای راهنمایی بسته ها به داخل شاسی مجهز شد. روی دیواره عقبی شاسی دستگاه، یک زنجیرنقاله بی انتها پیرامون دو چرخ زنجیر بالایی و پایینی گسترده شد. به منظور درگیری بهتر بسته ها با زنجیر نقاله و انتقال بهتر آن ها به سمت بالا یک سری آج ها یا انگشتی ها بر روی زنجیر نقاله قرار داده شدند. زنجیرنقاله با زاویه تقریبی 15 درجه به سمت عقب شیبدار است که این زاویه شیب به نگهداری بسته در فرآیند بالا آمدن کمک می کند. همچنین یک کفشک بسته (نگهدارنده) به طور لولایی در قسمت جلو و بالای شاسی مورد نظر نصب شد تا از افتادن بسته ها در فرآیند بالاآمدن آن ها جلوگیری کند. نیروهای خمشی و فشاری ناشی از تغییر شکل بسته ها در زمان بالا کشیدن آن ها بوسیله زنجیر نقاله، توسط این کفشک راهنما و همچنین فنرهای خود تنظیم و بر مبنای اندازه هر بسته تصحیح شد. ضرایب اصطکاک مواد، روی سه سطح (آهن، بتن و چوب)، در سه سطح نیروی عمودی، دو نوع محصول و در سه تکرار تعیین شد. آزمون خمش نیز در دو سطح رطوبتی تر و خشک، برای دو محصول کاه و یونجه و در سه تکرار انجام شد. نتایج حاصل از آزمون اصطکاک نشان داد که تأثیر نوع محصول، سطوح اصطکاکی، بار عمودی و اثرات متقابل آن ها بر ضریب اصطکاک خارجی، معنی دار بودند (p<0.05). نتایج حاصل از آزمون خمش نیز نشان داد که اثر متقابل نوع محصول و سطح رطوبتی بر مقادیر نیروی خمشی معنی دار می باشد (p<0.05). پس از طراحی اجزای مختلف بر پایه اصول طراحی اجزای ماشین و با در نظر گرفتن مواردی چون ضریب اطمینان مناسب و قطعات استاندارد موجود در بازار، ساخت قسمت بردارنده دستگاه در کارگاه ساخت و تولید گروه مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. پس از اتمام ساخت دستگاه، برای ارزیابی آزمایشگاهی بردارنده بر روی تست ریگ، بسته ها با فاصله معین روی آن قرار گرفته و به سمت بردارنده حرکت داده شدند تا توسط دوران زنجیر نقاله از روی تست ریگ برداشته شوند. به منظور تغییر سرعت حرکت مواد روی تست ریگ و همچنین سرعت دورانی زنجیر بردارنده، از دو عدد اینورتر الکتریکی در تماس با دو موتور الکتریکی (یکی برای تست ریگ و دیگری برای زنجیر نقاله) استفاده شد. به منظور بررسی درصد ریزش و کیفیت ظاهری بسته ها تأثیر فراسنجه های مورد نظر، شامل سرعت پیشروی یا همان سرعت تست ریگ (در سه سطح 3، 4 و 5 کیلومتر بر ساعت)، نوع محصول (در دو سطح یونجه و کاه) و طول بسته های مورد استفاده (در دو سطح بلند و کوتاه) در سه تکرار با استفاده از آزمایش کرت خرد شده در قالب طرح کاملاً تصادفی بررسی گردید. تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله نرم افزار آماری sas انجام شد. بر اساس نتایج آماری بدست آمده با افزایش سرعت تست ریگ و تغییر نوع محصول و افزایش یا کاهش طول بسته ها تأثیر معنی داری بر فراسنجه های مورد ارزیابی، شامل درصد ریزش و کیفیت ظاهری بسته وجود نداشت. نتایج آزمایشات نشان داد که مکانیزم انتخابی با میانگین درصد ریزش برابر با 87/2% در بلند نمودن بسته ها و انتقال آن ها، از مطلوبیت لازم برخوردار می باشد.