عنوان پایان‌نامه
ارزیابی و بهینه سازی دستگاه کاه خردکنی مجهز به یک سیستم تخلیه
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42054;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 3728
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- حامد توکلی
- استاد راهنما
- سیدسعید محتسبی
- چکیده
- امروزه کاه غلات و سایر فرآورده¬های جانبی کشاورزی، بخش مهم غذای دام در بسیاری از کشور¬های در حال توسعه را تشکیل می¬دهند. در ایران نیز از کاه برای تغذیه دام¬ها استفاده می¬شود. در اکثر مناطق ایران برای کاهش طول قطعات کاه، از کاه خردکن استفاده می¬شود. با توجه به معایبی که در کاه خردکن¬های معمول وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از: ایجاد گرد و غبار زیاد، ظرفیت پایین دستگاه، عدم استفاده از سیستم تخلیه و لزوم انجام غنی سازی کاه بصورت جداگانه، ضرورت طراحی و ساخت دستگاهی که از مشکلات ذکر شده بکاهد، احساس می¬شود. به همین منظور نمونه اولیه¬ای از دستگاه کاه خرد کن پشت تراکتوری مجهز به سیستم تخلیه توسط نظری گله دار طراحی و ساخته شد. از آنجایی که هر طرح و نمونه اولیه از یک دستگاه نیاز به آزمون و ارزیابی و در صورت نیاز بهینه-سازی، برای اطمینان از کارکرد مؤثر آن، قبل از استفاده عملی و وسیع دارد؛ لذا ارزیابی و بهینه سازی دستگاه کاه خرد کن ساخته شده امری ضروری است. برای این منظور، در ابتدا برای تحلیل عملکرد دستگاه، خواص مکانیکی کاه گندم و جو شامل استحکام برشی، انرژی برشی ویژه، استحکام خمشی و مدول الاستیسیته اندازه گیری و مقایسه شد. برای ارزیابی دستگاه، تأثیر متغیرهای خردکن دستگاه، شامل سرعت دورانی محور خردکن (در سه سطح: 400، 540 و 800 rpm)، اندازه سوراخ های سینی (در دو سطح: 5/2 و 4 سانتی متر) و تعداد تیغه¬های روی هر فلانج (در دو سطح: 4 و 8 تیغه)، روی توان مصرفی ، ظرفیت کوبش و توزیع اندازه ذرات خرد شده کاه، مورد بررسی قرار گرفت. سیستم تخلیه قبلی بدلیل معایبی که داشت، از روی دستگاه حذف شد ولی تغییراتی برای انتقال بهتر کاه بر روی دستگاه موجود اعمال گردید. همچنین برای انجام غنی سازی کاه با محلول اوره و آب، در محفظه ی زیر خردکن، افشانک هایی تعبیه شد. از بررسی خواص مکانیکی کاه گندم و جو، نتایج مقابل حاصل شد: مقاومت مکانیکی کاه در رطوبت¬های کم، کمتر بود، لذا برای کاهش توان مورد نیاز برای خرد کردن کاه با دستگاه کاه خردکن، انجام این کار روی کاه با رطوبت کم تر توصیه می شود. همچنین خواص مکانیکی کاه گندم و جو بطور معنی داری با هم متفاوت بود. بنابراین برای بررسی عملکرد دستگاه در هنگام خرد کردن کاه، نیاز به بررسی جداگانه بر روی کاه گندم و جو می باشد. در این تحقیق از کاه گندم برای ارزیابی دستگاه استفاده شد. نتایج زیر از ارزیابی خردکن دستگاه موجود حاصل گردید. بیشترین توان مصرفی 37/5 کیلو وات بود که به سرعت محور rpm800، اندازه سوراخ های سینی 5/2 سانتی متر و تعداد 4 تیغه روی هر فلانج مربوط می شد. همچنین کمترین توان مصرفی 98/0 کیلو وات بود که به سرعت محور rpm400، اندازه سوراخ های سینی 4 سانتی متر و تعداد 8 تیغه روی هر فلانج مربوط می شد. بیشترین ظرفیت کوبش، 28/245 کیلوگرم بر ساعت بود که به سرعت محور rpm800، اندازه سوراخ های سینی 4 سانتی متر و تعداد 8 تیغه روی هر فلانج مربوط می شد. همچنین کمترین ظرفیت کوبش، 30/47 کیلوگرم بر ساعت بود که به سرعت محور rpm400، اندازه سوراخ های سینی 5/2 سانتی متر و تعداد 4 تیغه روی هر فلانج مربوط می شد. در بین متغیرهای خردکن، تعداد تیغه های روی هر فلانج، روی اندازه ذرات خرد شده کاه گندم، تأثیر معنی داری نداشت. نتایج آزمایشات غنی سازی کاه با دستگاه بهینه شده، نشان داد که کاه خرد شده، می تواند بطور مؤثری در محفظه زیر خردکن غنی سازی شود.
- Abstract
- Cereal straws and other field crop residues are major part of feed resources in many developing countries. In Iran, also, the straws are used as animal feed. To do this, in many parts of Iran, straw threshers are used for reducing particle size of straw. Considering the problems existed in the threshers which some of them are: causing dust, low capacity, lack of discharge system, and requirement for enriching straw separately; design and fabrication of a straw thresher machine which can reduce the mentioned problems, is necessary. For this purpose, a prototype of the machine was designed and fabricated by Nazari Galedar. Since each prototype of a machine requires testing, evaluating and optimizing, for ensuring its effective performance, the evaluation and optimization of the fabricated straw thresher is essential. Therefore, at first for analyzing performance of the thresher, mechanical properties of wheat and barley, namely, shear strength, specific shearing energy, bending strength and Young’s modulus, were measured and compared. For evaluating of the thresher, effects of thresher parameters such as: drum speed (at three levels: 400, 540, and 800 rpm), screen size (at two levels: 2.5 and 4 cm), and number of blades on each flange (at two levels: 4 and 8 blades), on power requirement for particle size reduction, threshing capacity, and particle size distribution of threshed straw, were investigated. The discharge system of the thresher was removed because of its problems. However, some changes were applied to the thresher for doing discharging threshed straw appropriately. In addition, for enriching straw using solution of urea and water, some nozzles were installed under the threshing unit. With investigation of the mechanical properties of wheat and barley straws, the following results were obtained. Mechanical strength of straw at lower moisture contents was lower, therefore, for reducing power requirement for threshing straw with the straw thresher, doing the work on straw with lower moisture content is recommended. However, the mechanical properties of wheat and barley straws were compeletly different from each other. Therefore, for investigating performance of the thresher in the threshing straw, doing experiments on wheat and barley straws separately, should be required. In the current study, just wheat straw was used. The following results were obtained from evaluating of the thresher. The maximum power requirement (5.37 kW) associated with 2.5 cm screen size and drum speed of 800 rpm with 4 blades on each flange, while the minimum power requirement (0.98 kW) correlated to 4 cm screen size and drum speed of 400 rpm with 8 blades on each flange. The maximum threshing capacity (245.28 kg/h) associated with 4 cm screen size and drum speed of 800 rpm with 8 blades on each flange, while the minimum threshing capacity (47.30 kg/h) correlated to 2.5 cm screen size and drum speed of 400 rpm with 4 blades on each flange. Among the thresher parameters, the number of blades on each flange had no significant effect on particle size of threshed straws. Results of enriching straw with the thresher showed that, it is possible to enrich the threshed straw effectively under the threshing unit.
