عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت ماشین جدا کننده دانه آفتاب گردان با استفاده از جت هوا
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57701;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 684
- تاریخ دفاع
- ۱۴ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- امیرحسین میرزابه
- استاد راهنما
- غلامرضا چگینی, جواد خزائی
- چکیده
- گیاه آفتابگردان زراعی به دو تیپ روغنی و آجیلی تقسیم می¬شود که به ترتیب به منظور استحصال روغن و مصرف خوراکی (در قالب آجیل) کشت می¬شوند. با وجود اینکه تولید آفتابگردان با هدف مصرف خوراکی مغز آن یکی از دلایل عمده کاشت این گیاه محسوب می‌شود اما مهمترین هدف از کاشت آفتابگردان تهیه روغن از دانه¬های آن است. هم برای استحصال روغن از دانه و هم برای مصرف خوراکی مغز، لازم است در فرآیند برداشت محصول دانه¬ از طبق جدا شود. در حال حاضر برای جدا کردن دانه از طبق آفتابگردان از دو روش دستی و ماشینی استفاده می-شود. روش‌های ماشینی موجود برای جدا کردن دانه‌ها از طبق آفتابگردان عمدتاً روش¬های مکانیکی هستند. از مشکلات عمده روش¬های مکانیکی می¬توان به مصرف بالای انرژی، صدمات وارد به دانه، تلفات ناشی از ریزش دانه در روش برداشت کمباینی، پیچیدگی دستگاه و تنظیمات زیاد آن و ..... اشاره کرد. به منظور رفع مشکلات مربوط به روش‌های مکانیکی جدا کردن دانه‌ها از گل آفتابگردان، روش جدیدی بر مبنای استفاده از جت‌های برخوردی هوا ارائه شد. در این روش، برخورد هوای پر سرعت خروجی از افشانک بر سطح طبق آفتابگردان سبب خارج شدن دانه¬ها می¬شود. پارامترهای تاثیر گذار بر کارکرد ماشین جدا کننده دانه از طبق آفتابگردان در روش جت برخوردی پارامترهای کاری جت هوا شامل قطر افشانک، فشار هوای مخزن، فاصله افشانک تا سطح برخورد، زاویه برخورد جت هوا با طبق، تعداد افشانک¬ها و فاصله افشانک¬ها از یکدیگر می¬باشد. به منظور طراحی و ساخت ماشین جدا کننده دانه از طبق آفتابگردان بر مبنای جت برخوردی هوا، به دانستن برخی از خصوصیات فیزیکی دانه و طبق آفتابگردان، مدل¬سازی خواص ابعادی دانه و طبق آفتابگردان، نیروی کندن دانه از طبق، بررسی تاثیر پارامترهای کاری جت در حالت سکون و بررسی تاثیر پارامترهای کاری جت در حالت دوران نیاز است. لذا جهت طراحی ماشین جدا کننده دانه از طبق آفتابگردان پارامترهای مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش تعداد روزها پس از برداشت، نیروی لازم برای کندن دانه از طبق برای کلیه ارقام کاهش و با افزایش سرعت بار گذاری از 50 بهg/min 150 نیروی کندن افزایش می¬یابد. همچنین با افزایش قطر طبق برای چهار رقم درسفید، شمشیری، سیرنا و سنقری نیروی کندن کاهش و برای رقم میخی با افزایش قطر طبق مقدار نیروی کندن ابتدا افزایش و سپس کاهش می¬یابد. نتایج حاصل از انجام آزمایش¬ها در حالت سکون نشان داد که در ناحیه کناری طبق آفتابگردان استفاده از زاویه 30 درجه نسبت به زوایای دیگر بهترین نتیجه را دارد. همچنین برای نواحی میانی و مرکزی به ترتیب استفاده از زوایایی که در محدوده 60 و 90 درجه هستند توصیه می¬شود. با افزایش قطر افشانک و فشار مخزن مساحت ناحیه تخلیه شده افزایش می¬یابد. در کلیه حالات با افزایش فاصله افشانک از سطح برخورد نیرویی که جت بر سطح وارد می¬کند کاهش خواهد یافت. اما از طرف دیگر با افزایش فاصله افشانک از سطح برخورد مساحتی که جت تحت تاثیر قرار می¬دهد افزایش خواهد یافت. در حالت سکون فاصله بهینه بین طبق و افشانک در محدوده 24 تا mm 28 بدست آمد. نتایج حاصل از انجام آزمایش¬ها در حالت دوران نشان داد که استفاده از افشانک با قطر mm 4 و سرعت دورانی در محدوده 17 تا rpm 20 بهتر از سایر قطرها و محدوده¬های سرعت دورانی است. برای ناحیه مرکزی و میانی، زاویه 60 درجه بهترین نتایج را در پی داشت اما برای ناحیه کناری زاویه 30 درجه بهترین نتایج را در پی داشت. با افزایش فاصله بین افشانک و طبق در ابتدا درصد خروج دانه¬ها افزایش یافته و سپس کاهش می¬یابد. در حالت دوران فاصله بهینه بین طبق و افشانک در محدوده 15 تا mm 19 بدست آمد. نتایج حاصل از بهینه سازی پارامترهای کاری مدل آزمایشگاهی ماشین جدا کننده دانه از طبق برای رقم سنقری نشان داد که با در نظر گرفتن درصد دانه¬های خارج شده، دبی جرمی و مدت زمان تخلیه به عنوان پاسخ¬های آزمایش، بهترین حالت استفاده از افشانک با قطر mm 7، سرعت خطی cm/sec 48/2، فاصله از طبق mm 18 و سرعت دورانی rpm 23/12 می¬باشد که در چنین شرایطی دستگاه توانایی جدا کردن % 35/79 دانه¬ها را دارد. همچنین عملکرد ماشین در شرایط بهینه کاری kg/h 739/59 و توان مصرفی ماشین کمتر از hp 5/3 بدست آمد. واژه¬های کلیدی: آفتابگردان، جت برخوردی هوا، نیروی کندن، افشانک، روش سطح پاسخ
- Abstract
- Agricultural sunflowers are divided into two types: food consumption and oil extraction. Although food consumption is one of the major reasons of cultivation of sunflower, the main reason of its cultivation is oil extraction from sunflower seeds. For both purposes, in the process of harvesting sunflowers, the seeds should separate from sunflower head. Nowadays, the separation of seeds from sunflower heads is done using manual or mechanized methods. The existing mechanized methods are mostly mechanical. The most important problems of these methods are high energy consumption, damage to seeds, losses due to outflow of seeds in combined harvesting methods, complexity of machines and high setting of machines and … . To solve the problems of mechanical method of separating seeds from sunflower heads, a new method was invented based on the use of air-jets impingement. In this method, impingement of rapid outgoing air flow from the nozzle to sunflower’s surface causes the seeds to separate from the sunflower head. In this method, the affecting parameters on the function of the separator machine are working parameters of air-jet impingement including nozzle diameter, initial air pressure reservior, distance between nozzle and impingement surface, angle of air jet and impingement surface, number of nozzles and distance between nozzles from each other. Some physical properties of sunflower seeds and sunflower heads, modeling of dimensional properties of sunflower seeds and heads, picking force of sunflower seeds from head, scrutiny of effect of working parameters of air-jet on sunflower seeds and head in static condition and rotation must be known in order to design and construct a separator machine to separate sunflower seeds from head based on air-jet impingement; so the mentioned parameters were investigated. Results indicated that with increasing number of days after harvesting from one to four, for all varieties picking force of sunflower seeds from the head decreased. With increasing loading rate from the 50 to 150 g/min, picking force of sunflower seeds increased. Also with increasing sunflower head diameter for Dorsefid, Shamshiri, Sirena and Songhori varieties, picking force decreased. For Mikhi variety, with increasing sunflower head diameter, at first, the picking force increased and then decreased. Results of tests in static condition indicated that in side region of sunflower head, the angle of 30o had better results compared to other angles. Also for middle and central regions, the angle of 60o and 90o have better results compared to other angles, respectively. With increasing nozzle diameter and reservoir pressure, the extracted area of seeds increased. In all cases, with increasing distance between nozzle and impingement surface (sunflower head), the jet force decreased. On the other hand, with increasing distance between nozzle and impingement surface, affected area increased. In static condition, optimum range of distance between nozzle and sunflower head is 24 to 28 mm. Results of tests in rotation indicated that if nozzle with 4 mm diameter and rotational speed in a range from 17 to 20 rpm were used, the best results will be obtained. For the middle and central regions, when the angle of collision equals to 60o, the best results will be obtained; and for the side region when the angle of collision equals to 30o, the best results will be obtained. With increasing distance between nozzle and collision surface, at first, the percentage of extracted seeds increased
