گاوآهنهای دوار
گاوآهنهای دوار که به آنها تیلرهای دوار نیز گفته میشود بطور جداگانه از گاوآهنهای بشقاب دار و برگردان دار مورد بررسی قرار میگیرند ،زیرا از لحاظ طراحی و طرز کار کاملا با آنها فرق میکنند.
این گاوآهن ها خاک را به هیچ عنوان برنمیگردانند بلکه فقط خاک را تا عمق معینی بریده و مخلوط میکنند.ازخصوصیات ویژه این گاوآهن میتوان آماده کردن بستر بذربا یک بار عبور از روی زمین ودرنتیجه کاهش میزان کل کشش را نام برد.درکار با این گاواهن ها توان کمتری تلف میشود و کار با آنها،وزن تراکتور و میزان فشردگی خاک را کاهش میدهد.همچنین پس از عبور گاواهن دوار از سطح خاک ،هیچ گونه شیار یا پشته ای بر جای نمیماند.درنتیجه گاوآهن های دواربدین منظور مورد استفاده قرارمیگیرند که :
1- ساقه بقایای گیاهی را خورد کرده و آنها را با خاک مخلوط میکنند.
2- جای گاوآهن،هرس بشقابی و سایر هرس ها در خاک ورزی و تهیه بستر بذر را بگیرند.
3- عملیات وجین و سله شکنی زراعت محصولاتی را که بطور ردیفی کشت میشوند انجام دهند.
4- چراگاهها را احیا نمایند.
5- زمینهای بایررااحیانمایند.
6- خاک باغات میوه و موکاریها را بهم بزنند.
7- خاک راهنگام کشت نواری بهم بزنند.
8- وسایراهداف مورد نظر.
انواع گاوآهنهای دوار
طی سالیان متمادی گاوآهن های دوار گوناگونی ساخته شده است که معمولترین آنها نوعی است که دارای محور گردنده ی افقی(عرضی) می باشد.چهارنوع معمول این گاوآهن عبارتند از:
1- گاوآهن های دوار سوار یا کششی محورتوان دهی گرد،که با محورتوان دهی تراکتورکارمیکنند.
2- گاوآهن های دوار سنگین کار خودرو،که معمولا برای کارهای ساختمانی وراهسازی استفاده میشوند و کمتر مورد استفاده کشاورزی دارند.
3- گاوآهن های دوار سوار یا کششی با موتور کمکی .این نوع گاوآهنها بوسیله تراکتور حمل یا کشیده میشوند ،اما محور عرضی گردنده خود را از یک موتور کمکی دریافت میکنند.
4- گاوآهنهای دوار باغی کوچک(تیلرهای دوار باغی)خودرو،که دارای دو دسته هدایت کننده می باشند و توسط یک نفر که پشت آنها می ایستد هدایت میشود.
قسمتهای اصلی گاوآهنهای دوار
گاوآهنهای دوار محور توان دهی گرد از قسمتهای اصلی زیر تشکیل میشوند.
1- محور اصلی گردنده یا روتور
2- تیغه ها
3- جعبه دنده
4- حفاظ خاک گاوآهن (Soil Shield)
5- چرخها و کفشکهای تنظیم عمق
6- اهرمهای تنظیم کننده
7- محور توان دهی
این نوع گاوآهنهای دوار برای تراکتورهایی باتوان 15تا160 اسب بخار(اسب بخار روی محورتوان دهی )ساخته میشوند.گاوآهنهای دوار محورگرد اکثرا سوار هستند .اما،انواع نیمه سوار بزرگتر،بخصوص آنهایی که مجهز به کارنده یا مخزن سمپاشی هستند نیز توصیه میشود.نیمه سوار بودن گاوآهنهای دوار ،ظرفیت مورد نیاز اتصال سه نقطه تراکتور برای بالا بردن را کاهش داده و یا حفظ وزن بیشتر برروی چرخهای جلوی تراکتور ،موجب بهبودی تعادل تراکتور در موقع حمل و نقل میشود.
طرز کارمحور گردنده
محور گردنده در جهت چرخش چرخهای تراکتور میگردد.در اکثر گاوآهنهای دوار جدید ، تیغه های L شکل که ابزار خاک ورز محسوب میشوند ، برروی اتصالیها یا فلانژهایی که روی محور گردنده افقی سوار شده اند ،پیچ و مهره میگردند.اتصالیهای حامل تیغه ها معمولا صفحات فولادی چند ضلعی مخصوصی هستند که در فواصل معین در طول محور لوله مانند مرکزی ، و در دو انتهای آن متصل شده اند.معمولا برروی اتصالیهای انتهایی سه عدد تیغه چپ دست یا راست دست ، و روی اتصالیهای دیگر ، دو یا سه جفت تیغه چپ دست و راست دست به ترتیب مخصوصی، یک درمیان راست دست و چپ دست پیچ و مهره میشوند تیغه ها را میتوان برای اجرای طرحهای مختلف خاک ورزی ، جابجا یا تعویض نمود .
تیغه چپ دست تیغه ای است که وقتی به پشت گاوآهن نگاه میشود ،انتهای برنده تیغه در طرف چپ قرار گیرد و به همین ترتیب تیغه راست دست در طرف راست قرار میگیرد
در شرایطی که خاک مرطوب است ، معمولا برای عملیات عادی ، سه جفت تیغه برروی هر اتصالی در اکثر گاوآهنهای دوار توصیه میشود.درخاکهای چسبنده و مرطوب ممکن است برداشت یک جفت از تیغه ها مطلوب باشد تا خاک آسانتر از دور محور گردنده پرتاب شود. هنگامی که فقط دو جفت تیغه مورد استفاده قرار میگیردسرعت گردش محور گردنده باید افزایش یابد و برای حصول تعادل و برش بهتر،تیغه های باقیمانده نیز باید بر روی اتصالی جابجا شوند.سرعت بیشتر محور گردنده ، خاک را سریعتر حرکت می دهد و در جلوگیری از مسدود شدن کمک میکند.
در شرایط معمولی ،غالب تیغه های گاوآهنهای دوار خود بخود تیز میشوند . تیغه ها به صورت مارپیچی (پیچشی)برروی محور گردنده قرارداده میشوند تا دریک زمان بیش از یک تیغه با سطح خاک برخورد نکند.در صورتی که آرایش مارپیچی تیغه ها تامین نشود، هنگامی که در یک زمان بیش از یک تیغه با زمین برخورد کند شخم ناهموار میشود و لرزش و ضربه های بیش از حد بوجود می آورد.
درگاوآهن های دوار، یک سیستم انتقال توان ،برای انتقال توان دورانی از محور توان دهی تراکتور به محور گردنده به کار رفته است .این سیستم شامل جعبه دنده ای است که ابتدا ضمن تغییر جهت گردش (تا حد 90 درجه )، تعداد دور را به میزان مطلوب و دلخواه (معمولا با چند انتخاب مشخص ) کاهش میدهد.حرکت در انواع متداول معمولا از یک چهار شاخ گاردان و جلوگیری از آسیب دیدگی احتمالی ، معمولا توصیه میشود تا زاویه کاردان محورتوان دهی در موقع بلند کردن و پایین گذاشتن دستگاه ، بیش از 40 درجه نباشد.
انواع تیغ ها:
انواع متفاوتی از تیغه ها برای گاوآهنهای دوار موجود است ، اما تیغه L معمولترین آنهاست .تیغه های L شکل در شرایطی که خاشاک سنگین است بر سایر تیغه ها ارجعیت دارند. این تیغه ها برای از بین بردن علفهای هرز بهتر از سایر تیغه ها بوده و معمولا خاک را کمتر خرد میکنند.
نفوذ در زمین های سخت با تیغه های C ممکن است آسانتر باشد . این تیغه ها دارای انحنای بیشتری نسبت به تیغه های L شکل هستند و از آنجا که تمایل کمتری به مسدود کردن محور گردنده دارند برای کار در خاکهای سنگین و مرطوب توصیه میشوند.
گاوآهنهای دواری که برای کارهای مخصوص طراحی و ساخته میشوند ، ممکن است با تیغه های دیگری چون تیغه های دندانه میخی و تیغه های چاقویی (کاردی)مجهز باشند.
تیغه های دندانه میخی ، در داخل خاک نفوذ کرده و موجب خرد شدن کلوخها میشوند و همچنین خاک را مخلوط کرده و بستر بذر مناسبی را تهیه میکنند.از این نوع تیغه ها معمولا در خاکهایی که قبلا نرم شده اند وهمچنین برای کنترل علفهای هرز استفاده میشود.سرعت حرکت گاوآهنهای دواری که به این تیغه ها مجهزند دو برابر سرعت حرکت گاوآهنهای دواری است که دارای تیغه های معمولی هستند ، و معمولا به 13 کیلومتر درساعت میرسد.
تیغه های چاقویی یا کاردی به آسانی خاک را قطع میکنند و درنتیجه باعث تهویه خاک و سست کردن چمنزارها میشوند ، فشردگی سطح خاک را برطرف میکنند و موجب بهتر شدن نفوذ رطوبت در خاک میگردند.
اصول طرز کار گاوآهن های دوار:
گاوآهنهای دوار بدون اینکه باعث بکسوات چرخ یا وزن اضافی تراکتور شوند توان موتور تراکتور را مستقیما از طریق محور توان دهی به خاک منتقل میکنند. لیکن، این گاوآهنها نه تنها قادر به جبران ضعف مدیریت در خاک ورزی نیستند ، بلکه ممکن است باعث بدتر جلوه دادن ان نیز بشوند.اما، با اعمال مدیریت صحیح و اجرای عملیات دقیق، این گاوآهن ها میتوانند جایگزین گاوآهن ، هرس بشقابی و سایر هرسها شوند.
گاوآهنهای دوار عملا باعث بوجود آمدن کشش منفی میشوند.یعنی این که،تیغه های دوار در موقع برش و نرم کردن خاک ، تمایل به جلو راندن تراکتور دارند .
اندازه برش تیغه ها:
اندازه برش تیغه های گاوآهنهای دوار برحسب سرعت روبه جلو تراکتور ،تعدا تیغه های هر اتصالی و سرعت چرخش محور گردنده تعیین میگردد.
محور گردنده در سرعت های کم:
1- به توان کمتری نیاز دارد.
2- در حفظ ساختمان خاک کمک میکند.
3- ساییدگی تیغه را کاهش میدهد.
4- مصرف سوخت را کاهش میدهد.
5- موجب صرف وقت کمتری میشود.
سرعت محور گردنده:
سرعت محور گردنده در دقیقه از حدود 140 تا 300 دور در دقیقه متغیر است .با افزایش رطوبت خاک ، سرعت محور گردنده نیز باید زیاد شود تا خاک به طور مداوم از میان محور گردنده عبور کند اما،از کار در خاکهایی که بیش از حد مرطوب هستند باید اجتناب کرد .از طرف دیگر کار در خاک بسیار خشک نیز باعث پودر شدن بیش از حد خاک شده و ساییدگی تیغه ها نیز افزایش میابد.
برش بزرگتر تیغه ها ،به معنی خرد شدن کمتر خاک و کاهش توان مورد نیاز است .معمولا بهتر است کاهش سرعت محور گردنده و اندازه برش در حدی باشد که خاک به اندازه مورد نظر خرد شود.
سرعت محور گردنده و سرعت رو به جلو تراکتور
وقتی که سرعت گردنده و سرعت رو به جلو تراکتور متناسب با یکدیگر باشند، در هنگام چرخش محور گردنده ، فاصله ای بین خاک بریده نشده در جلو محور گردنده و سطح خارجی تیغه ها به وجود میآید .با افزایش عمق شخم ، این فاصله به تدریج کاهش یافته و تیغه ها در تماس دایم با خاک بهم نخورده خواهند بود.
تغییر سرعت محور گردنده
تغییر سرعت محور گردنده در مزرعه ، در اکثر گاوآهنهای دوار با جابجا کردن اهرم جعبه دنده یا با سوار کردن چرخ دنده های متفاوت در جعبه دنده ای که در دسترس راننده است امکان پذیر می باشد.در مناطقی که خرد شدن بسیارزیاد خاک برای مقاصد ویژه ای مورد نظر است ،سرعت محورگردنده ممکن است از حدود 140 دور در دقیقه تا 300 دور در دقیقه تغییر یابد . معمولا ، سرعت متوسط برای کار در اکثر مزارع کافی است .
تاثیر سرعت حرکت تراکتور در خرد شدن خاک:
در صورتیکه سرعت محور گردنده ثابت نگهداشته شود ،با تغییر سرعت حرکت تراکتور اندازه برش تیغه نیز تغییر میابد.سرعت کم حرکت تراکتور،باعث خرد شدن بیشتر خاک میشود،در حالیکه سرعت زیاد ،سطح خاک را ناهموارتر به جای میگذارد.سرعت متوسط تراکتور،با توجه به شرایط خاک و نتیجه مورد نظر برای اکثر گاوآهنهای دوار از 4تا 9 کیلومتر تغییر میکند.
تاثیر شکل سرپوش(Hood)و تنظیم حفاظ خاک برمیزان خرد شدن خاک
خرد شدن خاک بستگی به شکل سرپوش ،شکل حفاظ خاک و تنظیم آن نیز دارد.در حالی که کلوخها از میان محور گردنده خارج میشوند ، حفاظ خاک ، میزان خرد شدن خاک را کنترل مینماید .هرچه حفاظ پایینتر بیاید ،میزان خرد شدن خاک بیشتر میشود ،بستر بذر نرم تری آماده میگردد،خاشاک بهتر مخلوط میشوند و سطح خاک مسطح تری به جای گذاشته میشود.هرچه حفاظ بالاتر می رود،میزان خردشدن خاک کاهش میابد،احتمال چسبیدن خاک مرطوب به حفاظ کم میشود و توان مورد نیاز نیز کاهش میابد.
برای اینکه خاک نرمتر شود :حفاظ را پایین بیاورید ، سرعت محور گردنده را زیاد،یا سرعت حرکت تراکتورراکم کنید و یا هردوعمل را باهم انجام دهید.
برای اینکه خاک زبرتر شود :حفاظ را بالا ببرید،سرعت محورگردنده را کم یا سرعت حرکت تراکتور را زیاد کنید یا هردو عمل را باهم انجام دهید.
تنظیم عمق کار
عمق کار در گاوآهنهای دوار به حدود 25 سانتیمتر میرسد.عمق کار گاوآهنهای دوار بوسیله کفشکها یا چرخهای تنظیم عمق که در طرفین ماشین قرار دارند انجام میشود. از کفشکها و چرخهای تنظیم عمق همچنین برای تراز کردن طرفین گاوآهنهای دوار استفاده میشود.
اندازه گاوآهنهای دوار
اندازه گاوآهنهای دوار بر حسب عرض کار آنها مشخص میشود.عرض کار برای گاوآهنهای دوار باغی کوچک (تیلرهای باغی) 40 سانتینتر به بالا و عرض کار برای گاوآهنهای دوار بزرگ از 20/1 تا 60/4 متر متغیر است.
توان مورد نیاز گاوآهنهای دوار
انرژی ویژه مورد نیاز خاک ورزی بوسیله گاوآهنهای دوار (انرژی بکار برده شده برای هر سانتی متر مکعب خاک جابجا شده)در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای شخم با گاوآهن برگردان دار،حدود سه برابر است .انرژی مورد نیاز این گاوآهن ممکن است حتی از مجموع انرژی های مصرف شده برای شخم زدن ، دیسک زدن و استفاده از هرسهای دندانه ای هم تجاوز کند.
متوسط مقاومت کششی مخصوص برای کار با گاوآهنهای دواری که در خاکی با بافت متوسط کارمیکند، در واحد سطح مقطع خاک حدود 21نیوتن بر سانتیمترمربع است. این مقاومت کششی مخصوص،برای شخم با گاوآهن برگردان دار،حدود 3.4نیوتن بر سانتیمترمربع تا 6.2 نیوتن بر سانتیمترمربع،و برای دیسک زدن حدود 2 نیوتن بر سانتیمترمربع تا 3.4 نیوتن بر سانتیمترمربع ، در خاکی مشابه است.
توان مالبندی مورد نیاز برای کشیدن یک وسیله خاک ورز با فرمول زیر محاسبه میشود.
کیلو وات برروی مالبند = (مقاومت کشش کل ،برحسب کیلو نیوتن * سرعت ، کیلومتر در ساعت ) تقسیم بر 6/3
بنابراین یک گاوآهن دوار باعرض کار 300 سانتیمتر و عمق کار 13 سانتیمتر ،که درخاکی با مقاومت کششی مخصوص 21 نیوتن بر سانتیمترمربع، و با سرعت 5 کیلومتر بر ساعت کار میکند،به تراکتوری با توان 76 کیلو وات مالبندی یا 89 کیلووات بر روی محور توان دهی ،نیاز خواهد داشت .
محاسبه:
نیوتن54600=21*13*200=مقاومت کششی کل
کیلونیوتن6/54=1000/نیوتن54600
کیلووات مالبندی76=6/3 /(5*6/54)
چنانچه یک کیلو وات برروی محور توان دهی حدود 125 درصد کیلو وات مالبندی باشد(این درصد با توجه به وزن تراکتور ، شرایط خاک و مقاومت کششی وسیله مورد استفاده ، بطور قابل ملاحظه ای فرق میکند)
محور توان دهی کیلووات89=25/1*کیلووات76
منبع: منصوری راد، داوود،1381، تراکتوروماشینهای کشاورزی، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا همدان، صفحه 484-516
