مطالعه برخی از پارامتر‌های خاک‌ورزی ارتعاشی جهت ذخیره انرژی با مدل‌سازی دینامیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

تحقیقات گذشته نشان داده­اند که حدود 50 درصد از انرژی مصرف شده در مراحل مختلف تولید محصولات کشاورزی در مرحله خاک­ورزی صرف می­شود. یکی از مراحل اولیه خاکورزی شکستن لایه­های متراکم که به دلیل برخی عوامل طبیعی و یا ماشینی در برخی از خاک­های کشاوزی ایجاد می­گردد، می­باشد. استفاده از زیرشکن معمولی با شاخه­های صلب جهت سست کردن لایه های متراکم زیرین به انرژی زیادی نیاز دارد، بنابراین هدف از این تحقیق پیدا کردن روشی جهت کاهش انرژی لازمه می­باشد، به طوری که با بهترین کیفیت بتوان سست کردن لایه­های متراکم را انجام داد. بررسی­ها نشان داده است که استفاده از زیرشکن با تیغه­های ارتعاشی جهت برش خاک (ارتعاش می­تواند در جهت طولی، عمودی یا ترکیبی از هر دو باشد) نیروی کشش را به طور قابل ملاحظه­ای کاهش
می­دهد واستفاده از تیغه­های ارتعاشی اقدامی در جهت افزایش بازدهی و صرفه­جویی در مصرف انرژی است. مهمترین عوامل مؤثر برعملکرد زیرشکن ارتعاشی دامنه نوسان شاخه، فرکانس، زاویه ارتعاش و سرعت پیشروی تراکتور است. در این تحقیق یک زیرشکن ارتعاشی در نرم­افزار آدامز  2007 شبیه­سازی گردید.  براساس نتایج حاصله با افزایش فرکانس، مدت زمان درگیری زیرشکن با خاک سفت سست نشده کاهش می­یابد. توان کششی متناسب با افزیش فرکانس ارتعاش، کاهش یافته، به طوری که در فرکانس 8/8 هرتز توان کششی لازم در مقایسه با حالت ثابت 69 درصد کاهش یافت. حداقل توان مورد نیاز در فرکانس 5/3 هرتز حاصل شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating Some Oscillatory Tillage Parameters by Dynamic Modeling for Energy Saving

نویسندگان [English]

  • M Beiranvand
  • Gh Shahgoli
چکیده [English]

Past researches have been showed that about 50% of whole needed energy for different stages of agricultural production is used for tillage operations. One of the most important stages of tillage operation is breaking hardpans created naturally or by trafficking. Great amount of energy needed for braking hardpan using traditional sub-soiler. The objective of this research was to find a method to loosen hardpan using less enery with optimum tillage conditions. Most of researches have been shown using oscillatory sub-soiler (oscillation can be in horizontal, vertical directions or combination of both of them) can decrease required draft and incerase sub-soiler performance and its efficiency. The most important factors affecting the sub-soiler's performance are: oscillating amplitude, frequency, oscillation angle of tine also tractor forward velocity. In this study an oscillating sub-soiler was simulated using ADAMS software. Increasing frequency reduced the engagement time of tine with uncut soil. Draft was reduced with increasing frequency 69% draft reduction was obtained at 8.85Hz, compared with rigid tillage. The required engine power shows there is an optimum frequency close to 3.5 Hz for minimum power to operated the sub-soiler.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vibration
  • Sub-soiling
  • Oscillatory tillage
  • Simulation
گازر ح­ر و لغوی م، 1385. زیرشکنی زمین­های کشاورزی (ضرورت یا اجتناب)، خلاصه مقالات سومین کنفرانس دانشجویی ماشین­های کشاورزی،  شیراز.
Gunn JT and Tramontini VN, 1955. Oscillation of tillage implements, Agricultural engineering, vol. 36, no. 11, pp. 725-729.
Sakai K, Terao H and Nambu S, 1989. The dynamic behavior of a tractor-vibrating subsoiler system and the effect of the virtual hitch point, Journal of Terramechanics. vol. 25, no. 4, pp. 241-247.
Sakai K, Hata SI, Takai M and Nambu S, 1993. Design parameters of four-shank vibrating subsoiler, Transactions of the ASAE, vol. 36, no. 1, pp. 23-25.
Shahgoli G, Saunders C, Desbiolles J and Fielke J, 2006. An investigation into the performance of vibratory tillage using straight and bent leg tines. Soil management for sustainability. Advances in GeoEcology 38. pp. 21-30. Rainer Horn, Heiner Fleige, Stephan Peth and Xinhau Peng (Eds), Catena Verlag GMBH, Reiskirchen, Germany.
ShkurenkoNS, 1960. Experimental data on the effect of oscillation on cutting resistance of soil, Journal of Agricultural Engineering Research, vol. 5, no. 2, pp. 226-232.
SulatiskyMT and Ukrainetz PR, 1972. Draft reduction by vibratory soil cutting Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineers, vol. 1, no. 4, pp. 175-181.
Trap AD, Abrahams M and ReeceAR, 1974. The performance of longitudinally vibrating earth cutters, Journal of Agricultural Engineering Research, vol. 19, pp. 371-390.
Vazzin H, 1982. Finite element analysis of soil compaction resulting from vibratory tillage, PhD dissertation thesis, Tennessee.
Yow J and Smith JL, 1976. Sinusoidal vibratory tillage, Journal of Terramechanics, vol.13, no. 4, pp. 211-226.