انتخاب ، طراحی و تحلیل نرم افزاری بخش خرد کننده یک دستگاه مکنده

سال انتشار: 1387
محل انتشار: پنجمین کنگره ملی مهندسی ماشینهای کشاورزی و مکانیزاسیون
کد COI اختصاصی: NCAMEM05_162
زبان مقاله: فارسی
تعداد مشاهده: 2481

دانلود فایل این مقاله

نویسندگان

مجیدرضا شیرنشان

کارشناس ارشد مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه شهرکرد

محمدعلی قضاوی

استادیار مکانیک ماشینهای کشاورزی دانشگاه شهرکرد

مهرداد پورسینا

استادیار مکانیک دانشگاه شهرکرد

چکیده

با توجه به ریزش انبوه برگهای درختان در سطوح پارکها و فضای سبز شهرهای بزرگی مانند اصفهان و عدم وجود و تولید داخلی دستگاه مکنده – خرد کننده برگ نوع چرخ دار که مخصوص استفاده در پارک ها و فضاهای سبز بزرگ می باشد ، طراحی و ساخت این دستگاه در داخل کشور ، جهت جمع آوری و بازیافت بقایای طبیعی به شدت احساس می گردد . در این مقاله ، انتخاب قسمت تیغه خردکننده دستگاه به عنوان یکی از بخش های اصلی ، مد نظر بود که با بررسی انواع تیغه های خردکننده برگ شامل تیغه های خردکننده مسطح ، مخلوط کن ، سه تایی و دیسکی ، یک تیغه چهارتایی نوع مخلوط کن با ابعاد و زوایای مشخص ، مطابق با استاندارد تیغه های خردکننده مواد طبیعی مانند برگ ، بعلت کاردهی بهتر نسبت به بقیه تیغه ها برای برش برگ ها ، انتخاب گردید . همچنین در این مقاله ، اثر نیروهای برشی برگ ها روی تیغه خردکننده ، بوسیله نرم افزار المان محدود آباکوس (ورسیون 1-5،6) تحلیل و بررسی شد . با توجه به اینکه دستگاه دارای 4 تیغه خردکننده می باشد و تیغه ها به طور همزمان ، عملیات خرد کردن را انجام می دهند ، فقط یکی از تیغه ها تحلیل شد . تیغه در حالت دورانی و در یک دوره زمانی 1 ثانیه – به عنوان مدت زمانی که تیغه تحت یک بار بیشنه قرار می گیرد که این زمان در حالت واقعیت بسیار کمتر خواهد بود – تحلیل شد . برای تحلیل نرم افزاری تیغه ، ابتدا نقشه سه بعدی تیغه به وسیله نرم افزار کتیا ترسیم و در محیط نرم افزار آباکوس وارد گردید و در مراحل بعدی وارد کردن مشخصات و خواص مکانیکی ماده مدل ، مش بندی مدل ، تعیین نوع حل مسئله ، دوره زمانی دوران تیغه ، شرایط مرزی و سرعت دورانی تیغه (3000 دور بر دقیقه با توجه به دور موتورهای محرک موجود در بازار بعنوان موتور محرک دستگاه ) و بارگذاری روی تیغه به صورت گسترده روی لبه تیز تیغه ، صورت گرفت . برای تحلیل نرم افزاری تیغه ، بایستی که مقاومت برشی برگ های ریزش شده تخمین و محاسبه می گردید ، به همین جهت آزمایشی برای تخمین مقاومت برشی برگ های ریزش شده ، طراحی گردید که طرح آن شامل یک تیغه بالایی (متحرک) و یک تیغه پایینی (ثابت) ، دو گیر نگهدارنده برگ ها و یک تکیه گاه در یک سمت و یک ترازو می شد . دقت ترازو در حد یک دهم گرم و به یک رایانه که از طریق نرم افزار مخصوص ترازوی مورد نظر نیروی اعمال شده را ثبت می کرد ، متصل بود . زاویه تیغه بالایی و ضخامت آن ، به ترتیب 45 درجه و 5 میلیمتر در نظر گرفته شد . تیغه بالایی ، دارای سرعتی تقریبا برابر با 0/1 میلیمتر بر ثانیه بود که برای حرکت رو به بالا و پایین به یک الکتروموتور و یک سیستم تسمه و پولی اتصال داشت که حرکت موتور از طریق سیستم تسمه و پولی به تیغه انتقال می یافت . در آزمایش مورد نظر برگ های 5 گونه درخت شامل توت ، چنار ، نارون ، بید و زبان گنجشک به عنوان درختان غالب فضای سبز در شهر اصفهان ، آزمایش شد و برش به وسیله تیغه بالایی دستگاه ، برای هر نوع برگ با سه بار تکرار انجام شد که با توجه به نتایج به دست آمده ، بیشترین مقاومت برشی مربوط به برگ چنار بود که با درنظر گرفتن یک ضریب ایمنی 2/5 (مطابق با روش پاگزلی) به علت اینکه علاوه بر برگ های جمع آوری شده ، امکان دارد همراه برگ ها ، ساقه های کوچک یا مانده های دیگر نیز به طرف تیغه خردکننده مکش داشته باشند که دارای مقاومت برشی بیشتری نسبت به برگ باشند ، مقاومت برشی برگ های در تحلیل 85KPa در نظر گرفته شد . همچنین برای وارد کردن مشخصات تیغه در نرم افزار آباکوس ، بایستی جنس تیغه نیز تعیین می گردید که با توجه به اینکه تیغه های در تماس با برگ های خیس و مرطوب می باشند . برای جلوگیری از زنگ زدن تیغه باید ماده ای انتخاب می گردید که از زنگ زدن آنها جلوگیری کند ، بنابراین در این تحقیق فولاد زنگ نزن AISI 304 (باتوجه به دسترسی راحت به آن در بازار آهن آلات) انتخاب گردید . پس از انجام تحلیل نرم افزاری تیغه و حل مسئله توسط نرم افزار آباکوس ، خروجی نرم افزار بصورت کانتورهای تنش ایجاد شده در اثر اعمال بار ، به دست آمد که بیشترین مقدار تنش به علت تمرکز تنش ناشی از اعمال بار روی لبه تیغه ، به اندازه 3,801 MPa رخ می دهد و کمترین مقدار تنش به اندازه 21,87 KPa ایجاد می شود که با توجه به مقدار استحکام تسلیم فولاد انتخابی که برابر با 310 Mpa می باشد ، نتایج نشان می دهد که تیغه وارد فاز پلاستیک نشده و از حاشیه امنیت بالایی برخوردار است و طراحی تیغه مشکلی ندارد .

کلیدواژه ها

برگ ، تیغه خردکننده ، نیروی برشی ، مقاومت برشی ، نرم افزار آباکوس

مقالات مرتبط جدید

اطلاعات بیشتر در مورد COI

COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.

کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.