دانلود مقاله در مورد طراحي گاوآهن بشقابي دوطرفه 13 ص

دسته بندي : مقاله » مقالات فارسی مختلف
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 12 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏طراحي گاوآهن بشقابي دوطرفه با سنتز يك مكانيزم پنج رابطي خط مستقيم (‏کد مقاله‏82‏)
‏چكيده
‏ ‏ گاوآهن بشقابي يكي از ادوات مهم خاكورزي مي باشد كه به كارگيري نوع دوطرفه آن به سبب صرفه جويي در وقت و هزينه و افزايش راندمان فرايندهاي زراعي حائز اهميت بالايي مي باشد. با انگيزه ساده سازي و اصلاح طرح هاي موجود، پس از بررسي انواع مکانيزم ها طراحي نوع جديدي از گاوآهن بشقابي دوطرفه به انجام رسيد. ساختار اين گاوآهن، يك مكانيزم پنج رابطي خط مستقيم است كه پس از بهينه سازيِ مكانيزم چهار رابطي خط مستقيم دانيل به دست آمد. در اين طرح، علاوه بر مكانيزم هاي تغيير جهت بشقاب ها و چرخ شيار عقبي، مواردي از جمله تثبيت موقعيت گاوآهن در شرايط شخم و مكانيزمي براي تغيير زاويه تمايل طولي بشقاب ها لحاظ گرديده است. اين طرح، سپس از جنبه نيرويي تحليل شد و نمودارهايي براي تعيين روند تغييرات آن براي بخش هاي مختلف مكانيزم، به دست آمد. تحليل ابعادي اين گاوآهن در دو مرحله انجام گرفت. مرحله اول مربوط به طول رابط ها و موقعيت مفصل ها براي توليد حركات مورد نظر (بهينه سازي مكانيزم) و مرحله دوم مربوط به مقطع عرضي بخش هاي مختلف با در نظر گرفتن شرايط نيرويي و انتخاب ماده و ضريب اطمينان مشخص. گاوآهن جديد به سبب طراحي ساده و عدم نياز به قطعات مكانيكي كمكي خصوصيات شاخصي مثل كاربري آسان، هزينه تمام شده پايين و حداقل نياز به سرويس و نگهداري را خواهد داشت. بخش اعظم فرايند مدل سازي توسط نرم افزار CATIA‏ انجام پذيرفته است.
‏كليد واژه‏: بهينه سازي مكانيزم، تحليل ابعادي، تحليل نيرويي،‏ ‏گاوآهن بشقابي دوطرفه، مكانيزم دانيل
‏2
‏م‏ق‏دمه‏:
‏يكي از زمينه هاي بسيار گسترده ماشينهاي كشاورزي عمليات خاكورزي ‏است‏ كه هدف نهايي آن تهيه بستر بذر براي انجام فرايندهاي سه گانه زراعي (كاشت، داشت و برداشت) مي باشد. ‏از آنجا كه بيشترين هزينه توليد محصولات زراعي مربوط به عمليات خاكورزي است، از اين رو، بهينه سازي عملكرد ادوات مربوطه‏،‏ ‏از جمله ‏ابزارهاي‏ بشقابي كه ‏در زمرة‏ مهمترين ماشين هاي خاكورزي مي باشند‏،‏ ‏مي‏ ‏تواند نقش اساسي در كاهش هزينه هاي توليد داشته باشد.‏
‏يكي از ‏راهبرد‏هاي‏ ‏افزايش كيفيت‏ ‏عملكرد ادوات بشقابي‏ ‏بهينه سازي طراحي آنها مي باشد‏ كه از جمله اين روش ها ‏به كارگيري ‏انواع‏ دوار مي‏ ‏باشد.
‏آزاد بخت يك گاوآهن بشقابي موتور گرد يكطرفه و آق خاني‏ ‏يك هرس بشقابي دوار ساختند. اين نوع ادوات كه در واقع طرح هاي بهينه سازي شده اي از گاوآهن بشقابي و هرس بشقابي براي عمليات خاكورزي اوليه مي‏ ‏باشند، ‏علاوه بر نيروي كششي از محور توان دهي نيز استفاده مي‏ ‏كنند. از اين رو‏ مزايايي از قبيل كاهش توان كششي،‏ كاهش سرخوردگي چرخ هاي تراكتور،‏ بهبود كيفيت خاكورزي، آماده سازي زمين براي كشت دوم در سال و بازگرداندن بقاياي گياهي به خاك به عنوان كود سبز را ارائه مي‏ ‏دهند‏[1و2]‏.
‏ روش ديگر‏ ‏بهينه سازي عملكرد‏ ‏گاوآهن هاي بشقابي‏ ‏استفاده از نوع ‏دوطرفه‏ آنها‏ مي باشد. به كارگيري ‏گاوآهن هاي بشقابي دوطرفه‏ در كنار داشتن كليه مزاياي ابزارهاي بشقابي،‏ به سبب ايجاد حداقلِ ناهمواري ها در زمين وحداقلِ نياز به ادوات خاكورزي بعدي، موجب صرفه جويي در وقت و هزينه، افزايش راندمان آبياري، حفظ ساختمان خاك و غيره خواهند شد.
‏ ‏ويليام و همكاران‏1- William, S. A
‏ يك گاوآهن بشقابي دوطرفه اختراع كردند.‏ در‏ اين گاوآهن، تغيير وضعيت بشقاب‏ ‏ها از حالت چپ ريز به راست ريز به اين صورت انجام مي گيرد كه ديرک حامل ‏بشقاب ها‏ كه حول نقطه مرکزي قاب اصلي قابليت گردش دارد، 30 تا 40 درجه دوران مي‏ ‏كند و يك مكانيزم ثانويه، پس از گردش ديرک, ‏به منظور‏ تنظيم زاويه‏ تمايل طولي‏, هر بشقاب را حول ساقه خود مي‏ ‏چرخاند. همزمان چرخ شيار عقبي نيز با سيستم اهرم خاص خود گردش مي‏ ‏کند و وضعيت جديد و متناسبي مي يابد. ‏عمل تغيير وضعيت اغلب به وسيله يك جك هيدروليكي دوطرفه انجام مي پذيرد]‏12[‏.
‏مواد و روش‏ ‏ها
‏براي به دست آوردن حرکات مورد نياز گاوآهن بشقاب دوطرفه مکانيزم هاي مختلفي مورد بررسي قرار گرفت که از بين آنها مکانيزم چهار رابطي خط مستقيم دانيل انتخاب گرديد‏. ا‏ي‏ن مکان‏ي‏زم ‏با داشتن ويژگي هاي مفيد و مطلوب, نيازهاي طراحي را مرتفع ساخت‏ه است‏[7]‏. ‏(‏شكل شماره 1‏)‏.‏
‏3
‏(ب)
‏(‏الف‏)
+= ‏90 ‏ْ
‏شكل شماره 1‏ :‏ ‏مكانيزم چهار رابطي دانيل براي تغيير جهت شاسي حامل بشقاب ها ‏(AO‏) در يك مرحله (بدون نياز به مكانيزم ثانويه تنظيم زاويه تمايل طولي بشقاب ها).
‏در اين مكانيزم ‏رابط AO‏ به عنوان شاس‏ي‏ متحرک حامل بشقابها در نظر گرفته شده است. بد‏ي‏ن ترت‏ي‏ب برا‏ي‏ حرکت ا‏ي‏ن رابط,‏ بازوهاي DE‏ و FC‏ حول مفصل هاي E‏ و F‏ گردش م‏ي‏ کنند و در ا‏ي‏ن ح‏ي‏ن‏ نقاط A‏ و O‏ بر روي مسيرهاي تقريباً مستقيم الخط افقي و عمودي حركت مي كنند. اين حركتهاي مستقيم الخط بدون نياز به كشويي يا راهنما و با حداقل اصطكاك در لولاها انجام مي شود كه از مزاياي اين مكانيزم محسوب مي شود. ويژگي ديگر اين اهرم بندي اين است كه مي تواند وزنه اي كه در نقطه متحرك اين مكانيزم (A‏) ‏آو‏ي‏زان شده است‏ را در حالت تعادل نگه دارد. اين پديده نشان دهنده "تعادل خنثي" در اين مكانيزم مي باشد‏.
‏براي بهينه سازي اين مكانيزم، شرايط كاري‏ ‏گاوآهن بشقابي دوطرفه مدّ نظر مي باشند. اين شرايط شامل موارد ذيل مي گردد‏:
‏الف) مكانيزم چرخش يك مرحله اي بشقاب ها در سطح افقي براي رسيدن به وضعيت متقارن‏ براي زواياي تمايل طولي 42 تا 47 درجه‏ بشقاب ها‏.
‏ب) مكانيزم چرخ شيار عقبي‏ ب‏ا‏ داشتن مقداري تمايل طولي‏ چرخ‏.
‏ج) مكانيزم توقف براي تثبيت گاوآهن به هنگام شخم.
‏د) مكانيزم تغيير زاويه تمايل طولي بشقاب ها.
‏ه) حالت حمل و نقل دستگاه در خارج از مزرعه (ترانسپورت).
‏نسبت طول بازوها و محل قرارگرفتن لولا ها با اهميت هستند. در حالت كلي مي توان گفت كه اين مكانيزم با رسم يك مثلث قائم الزاويه AOF'‏ ‏ (شكل شماره 1 الف) ‏به دست مي آيدكه بر روي اضلاع AO‏ و OF'‏ طول هاي AD=F'D'=L‏ و AC=F'C'=L'‏ جدا مي شوند. نقاط C‏ و D‏ و نيز محل تلاقي عمود منصف پاره خط هاي CC'‏ و DD'‏ ‏با F'O‏ ‏(نقاط F‏ و E‏) لولاهاي اين مكانيزم را تشكيل خواهندداد (شكل شماره 1 ب). براي بهينه سازي حركت مكانيزم براي تغيير موقعيت گاوآهن بشقابي دوطرفه، رابط (1) استخراج ‏شده است‏:
(‏1)
‏رابطه (1) به طور خلاصه بيان مي كند كه تحت هر انتخابي از ‏ براي طراحي اوليه‏، طول L‏ چه درصدي از طول AO‏ باشد تا با رسم مثلث قائم الزاويه اوليه AOF'‏ بتوان مكانيزم دانيل را به گونه اي به دست آورد كه قابليت بازشدن تا زاويه 48 درجه به ازاي زاويه رأس‏ (42 درجه به ازاي زاويه تمايل طولي بشقاب ها‏ ‏) را داشته باشد، بدون اينكه رابط DE‏ به وضعيت افقي خود برسد (با حالت افقي زاويه 5 درجه بسازد) تا از حركت دلخواه مكانيزم اطمينان حاصل گردد. بديهي است كه با محاسبه L‏ ، پارامتر L'‏ براي طراحي مكانيزم يك پارامتر اختياري خواهد بود. البته هرچه اين طول تفاوت كمتري با نصف طول AO‏ داشته باشد، حركت نقطه A‏ به مستقيم الخط نزديك تر خواهد بود. رابطه (1) قابل تعميم است و آن را مي توان براي هر كاربردي از مكانيزم دانيل اصلاح و معرفي نمود.‏ براي ايجاد تقارن در هر دو حالت راست و چپ ريز، لازم است كه صفحه بشقاب ها به صورت ثابت و عمود بر محور حامل باشد (شكل شماره 1 ب).
‏4
‏ ‏ ‏مرحله بعدي بهينه سازي مكانيزم لحاظ كردن ‏چرخ شيار عقبي‏ مي باشد. اين چرخ‏ در پشت آخرين خيش بشقابي بايستي به گونه اي قرارگيرد كه با ديوارة شيار تماس داشته باشد. معمولاً براي ‏آن‏ يك زاويه تمايل طولي هم نسبت به راستاي حركت درنظر مي گيرند‏[8]‏ (‏شكل شماره 2‏).
‏زاويه تمايل طولي بشقاب ها‏
‏زاويه تمايل طولي چرخ شيار عقبي
‏زاويه رأس مكانيزم دانيل
‏شكل شماره 2:‏ ‏مكانيزم پنج رابطي گاوآهن بشقابي دوطرفه و زواياي تعيين كننده طراحي.
‏همانگونه كه در شكل شماره 2 مشاهده مي ‏شود‏، براي استقرار چرخ شيار عقبي در موقعيت درست، رابطهايAO‏ و FO‏ مكانيزم دانيل از سمت O‏ به اندازه كافي امتداد ‏داده شده اند تا به ترتيب، ‏ نقاط B‏ وG‏ ‏به دست آيند‏. رابط پنجم (BG‏) به طريقة نشان داده شده به مكانيزم چهار رابطي اوليه ‏افزوده مي شود‏.‏ ‏ محل در نظر گرفته شده براي چرخ شيار عقبي در نقطه G‏ انتخاب مي گردد. ‏انتخاب ابعاد مناسب براي رابط هاي OB‏ و OG‏ به روش ترسيمي مي باشد.
‏در نگاه اول به مكانيزم ‏پنج‏ رابطي ‏به دست آمده ‏مشاهده مي شود‏ كه اين اهرم بندي قابليت حركت ندارد، يعني درجه آزادي آن صفر است. براي رفع اين مشكل، رابط جديد BG‏ ‏ به صورت شيار دار طراحي ‏شده است تا يك درجه آزادي به آن داده شود‏. در اين صورت با حركت مكانيزم، نقطه B‏ نيز با حركتي كه تلفيقي از حركت رابطهاي‏ BG‏ و AB‏ مي باشد به گونه اي ‏تغيير موقعيت‏ خواهد داد كه پس از اتمام حركت در موقعيت‏ متقارن نسبت به حالت اوليه درآيد.‏
‏همانگونه كه بيان گرديد، ‏در حين تغيير مسير رابط AB‏ مكانيزم (شاسي متحرك حامل ‏بشقاب ها‏)‏،‏ نقطه O‏ در يك مسير نسبتاً مستقيم عمودي حركت رفت و برگشتي انجام مي دهد تا دوباره به حالت اوليه برگردد.
‏ از اين ويژگي‏ ‏سه‏ خاصيت مهم‏ ‏ديگر ‏براي ‏طراحي ‏گاوآهن بشقابي دوطرفه ‏به دست خواهد آمد‏:
‏1‏- ‏ ‏با مهار‏ مناسب اين نقطه در واقع مي توان‏ قفل مناسبي براي گاوآهن ‏منظور نمود‏.
‏2‏-‏ ‏ با بالا و پايين ‏بردن‏ جزئي‏ ‏نقطه O‏ در حقيقت مي توان‏ زاويه تمايل طولي گاوآهن بشقابي را تغيير ‏داد‏.
‏3‏- با متوقف كردن نقطه O‏ در موقعيت نهايي بالايي وضعيت حمل و نقل (ترانسپورت) مناسب‏ ايجاد خواهد شد.‏
‏در شكل شماره 3 نماي بالايي و در شكل شماره 4 نماهاي جانبي و پشتي گاوآهن بشقابي دوطرفه مدل شده توسط نرم افزار CATIA‏ نشان داده شده است‏. مكانيزم هاي توقف (پين O‏) و تغيير زاويه تمايل طولي بشقاب ها را در اين تص‏ا‏وير مي توان مشاهده نمود.