ساخت یک گودال کن هیدرولیکی جهت کوددهی و بهبود نفوذپذیری خاک در فضای سبز شهری و باغات

به کارگیری روشهای کود دهی مناسب و بهبود شرایط فیزیکی خاک در منطقه توسعه ریشه درختان از اهمیت ویژه ای برخودار است. در حال حاضر بهترین روش جهت کوددهی درختان حفر گودال هایی( چالکود) در اطراف تنه درختان و پرکردن آنها از کود می باشد. رایج ترین شکل گودال کنهایی که در جهان برای این امر مورد استفاده قرار می گیرد، انواع مجهز به مته مارپیچ است که شامل انواع دستی تک نفره، دونفره وپشت تراکتوری می باشد که هر کدام به دلایلی در شرایط ایران قابل استفاده نیست. در این پژوهش به ساخت یک گودال کن هیدرولیکی پرداخته شده است که بتواند گودال هایی با قطر ‮‭20-15‬ سانتی متر و تا عمق ‮‭50‬ سانتیمتر را با حداقل بهم خوردگی، در خاک ایجاد نموده و قابلیت حمل به فضاهای محدود را داشته باشد. اساس کار این ماشین بر خلاف نوع تراکتوری که از سرعت چرخشی زیاد مته برای بالا آمدن و پرتاب شدن خاک به اطراف استفاده میشود، مته با سرعت کم به داخل خاک پیچ شده و با بالا کشیدن آهسته مته ، خاکی که در بین پره های مارپیچ متراکم شده است به بالا کشیده می شود. برای این کار توان یک موتور دیزل به توان هیدرولیکی تبدیل گردیده و از نیروی هیدرویک برای چرخش مته استفاده می شود. همچنین دو بازوی هیدرولیک عمل بالا و پایین بردن مته در گودال را به عهده دارد. برای انتخاب مناسبترین نوع مته برای این ماشین دو نوع مته مارپیچ متداول شامل مته مارپیچ با نوک مخروطی(با دو گام مختلف مارپیچ) و مته مارپیچ با لبه برش صفحه ای و یک نوع مته استوانه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. در این ارزیابی گشتاور چرخشی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن مته ها در خاک، قابلیت نفوذ مته تا عمق مطلوب و کارایی مته در تخلیه گودال و در نهایت انرژی مصرفی برای کندن هر سانتیمتر مکعب از خاک در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مته مارپیچ با لبه برش صفحه ای تمایل به نفوذ بسیار محدودی داشته و علیرغم اعمال نیروی عمودی ‮‭90‬ کیلوگرم بر روی آن ، پس از زمان ‮‭80‬ ثانیه تنها تا عمق ‮‭16‬ سانتی متر نفوذ می کند. این در حالی است که با اعمال این نیرو، مته های مارپیچ با نوک مخروطی تمایل به نفوذ مطلوبی داشته و در کمتر از ‮‭45‬ ثانیه به عمق ‮‭50‬ سانتی متر می رسند. مته استوانه ای در زمان یک دقیقه تنها ‮‭22‬ سانتی متر به داخل خاک نفوذ کرده است و گشتاور مورد نیاز آن برای رسیدن به این عمق نیز بیش از دو برابر مقدار لازم برای مته مارپیچی با نوک مخروطی می باشد. محاسبات نشان می دهد بیشترین انرژی مصرفی مربوط به مته مارپیچ با لبه برش صفحه ای است و پس از آن مته استوانه ای در مقام دوم قرار دارد. به نظر می رسد زمان زیادی که این مته ها برای ایجاد گودالی با عمق نسبتا کم صرف کرده اند عامل بالا بودن انرژی مصرفی بوده است. مته های مارپیچ مخروطی قابلیت حفر گودال با انرژی معادل%‮‭40‬ انرژی لازم برای مته استوانه ای را دارا هستند و گام آن نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر انرژی مصرفی آن ندارد. مقایسه مته های مارپیچ مخروطی با گامهای مختلف نشان داد که گشتاورمورد نیاز برای چرخش مته با گام 5 سانتی متر در هر دو نوع خاک شنی و رسی بیشتر از مارپیچ با گام ‮‭7/5‬ است لیکن مارپیچ با گام کوچک توانسته است در خاک رسی و شنی به ترتیب ‮‭92‬ و ‮‭86‬ درصد خاک کنده شده را خارج کند که این مقادیر برای گام بزرگ به ترتیب ‮‭88‬ و‮‭66‬ درصد می باشد. از طرف دیگر مشاهدات مزرعه ای نشان داد که در خاکهای رسی مرطوب فشرده شدن خاک در بین پره های مارپیچ با گام کوچک زمانی اضافی برای بیرون آوردن خاک از لای پره ها نیاز دارد که راندمان مزرعه ای ماشین را کاهش می دهد. با عنایت به آن که گام مارپیچ مخروطی تاثیر قابل ملاحظه ای در انرژی مصرفی به ازای واحد خاک کنده شده ندارد مناسبترین نوع مته برای این ماشین در خاکهای شنی مته مارپیچ مخروطی با گام 5 سانتی متر و برای خاکهای رسی با گام ‮‭7/5‬ سانتی متر تشخیص داده شد.