عنوان

استفاده از روش نوین هیدرومکاترونیکی برای مطالعه عددی و تجربی نیروی کشش در تراکتورهای سنگین

‭۱۵۹۲۸پ‬

per

استفاده از روش نوین هیدرومکاترونیکی برای مطالعه عددی و تجربی نیروی کشش در تراکتورهای سنگین

/جواد طریقی عنصرودی

: کشاورزی

، ‮‭۱۳۹۵‬

چاپی

دکتری

مهندسی‌مکانیزاسیون کشاورزی گرایش کشاورزی دقیق

‮‭۱۳۹۵/۰۱/۳۱‬

دانشگاه تبریز

امروزه استفاده از ابزارهای دقیق الکترونیکی برای اندازه‌صگیری مشخصه‌های مختلف یک امر اجتناب ناپذیر می‌باشد .با ظهور چنین ابزارهایی امکان دادهبرداری و اندازه‌صگیری دقیق مشخصه‌ها برای محققان فراهم شده است تا تحقیقات خود را با دقت بیشتری انجام داده و نتایج کار خود را گزارش دهند .تراکتورهای امروزی نیز با بهره‌صگیری از چنین تجهیزاتی قادر به انجام عملیات کشاورزی با دقت بالاتری هستند .این رساله نیز در راستای اهداف برقراری ارتباط بین صنعت و دانشگاه و مرتبط با پروژه جدید شرکت تراکتورسازی تبریز برای تولید تراکتور سنگین که مجهز به سیستم اتصال سه نقطه الکتروهیدرولیک می‌باشد، تعریف شده است .تراکتور سنگین ‮‭ITM۱۵۰۰‬ به‌عنوان جدیدترین تراکتور سنگین مجموعه تراکتورسازی تبریز میباشد .سیستم اتصال سه نقطه این تراکتور برخلاف سایر تراکتورهای تولیدی در این شرکت از نوع الکتروهیدرولیک بوده و حسگر اندازه‌گیری نیروی کشش در این تراکتور، بر پایه استفاده از اصول الکترومغناطیس ساخته شده است .با توجه به هزینه بالای ساخت و تولید حسگر نیروی کشش از نوع الکترومغناطیس، نوع دیگری از حسگر نیروی کششی نیز میتواند طراحی و ساخته شود که بر پایه استفاده از کرنشسنج بوده و نسبت به نوع الکترومغناطیس از هزینه کمتری برخوردار باشد .در این رساله برای ساخت حسگر نیروی کشش بر پایه اصول حاکم بر کرنش سنج‌ها، از چهار عدد کرنش سنج با مقاومت هر کدام ‮‭۳۵۰‬ اهم استفاده شد و یک مدار الکترونیکی پل وتسون برای اندازه‌گیری میزان تغییر شکل ایجاد شده طراحی و ساخته شد .با توجه به اینکه پین حسگر نیروی کشش در اثر اعمال بار از یک طرف تحت کشش و از طرف دیگر تحت فشار قرار می‌گیرد، بدین منظور در هر طرف از پین از دو عدد کرنش سنج استفاده شد که با اعمال بارهای فشاری و کششی مقادیر تغییر اندازه در کرنش‌سنج‌ها اندازه‌گیری گردید .کرنش سنج‌ها روی پینی فولادی از جنس ‮‭Ck۴۵‬با قطر خارجی ‮‭۶/۳۶‬ میلی نصب گردیدند و قبل از ساخت پین، میزان مقاومت این جنس در برابر بارهای اعمالی در محیط نرم‌افزار بررسی گردید .پس از اطمینان از میزان مقاومت ماده و نصب کرنش سنج روی محل‌های مورد نظر در وسط پین، از یک دستگاه اندازه‌گیری فشار و کشش ‮‭۶۰‬ تنی با دقت ‮‭۱۰‬ کیلوگرم، موجود در آزمایشگاه سرامیک دانشکده ساخت و تولید دانشگاه تبریز استفاده گردید .حسگر ساخته شده حداکثر تا ‮‭۳۰ kN‬تحت بار قرار گرفت و نمودار کالیبراسیون پین با ضریب تبیین ‮‭۹۸۹/۰‬ بدست آمد .پس از کالبیره کردن حسگر ساخته شده در آزمایشگاه و انجام چند آزمون در محیط آزمایشگاه، این نتیجه حاصل شد که این حسگر می‌تواند جایگزین مناسبی برای اندازه‌گیری نیروی کشش در تراکتور باشد .این حسگر نسبت به نوع خارجی خود دارای هزینه ساخت به مراتب کمتری بوده و با توجه به دقت کاری مناسب پیشنهاد می‌شود که در تراکتورهای جدید تولیدی در ایران نیز از این حسگر استفاده شود .به‌منظور بررسی کارکرد حس‌گر ساخته شده در شرایط واقعی، انجام آزمون‌هایی در مزرعه منطقی به‌نظر می‌رسید، لیکن باتوجه به عدم اجرایی شدن تعهدات شرکت تراکتورسازی ایران، این امر میسر نگشت ولی به‌منظور بررسی متغیرهای کاری بر کارکرد تراکتور آزمونهای مزرعهای با استفاده از تراکتور نیوهلند مدل ‮‭T.۷ ۲۲۰‬ در کشور ایتالیا و در موسسه) ‮‭CNR‬ مرکز تحقیقاتی ملی ایتالیا (واقع در شهر تورینو، انجام پذیرفت .مشخصه‌های مورد ارزیابی با این تراکتور عبارت بودند از :نیروی کشش تراکتور، لغزش، مصرف سوخت، دور موتور، سرعت پیشروی تراکتور و سرعت واقعی تراکتور .آزمایش‌ها در دو نوع خاک متفاوت با استفاده از ادوات ریپر و دیسک، در پنج سرعت پیشروی و با سه تکرار انجام گردید .نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد تغییر عمق کاری در ریپر در خاک نوع یک و دو در تمام پارامترهای نیروی کششی، مصرف سوخت، درصد بکسوات و دور موتور در سطح احتمال یک درصد تأثیر معنی‌داری داشته است .تجزیه واریانس اثرات عمق و سرعت پیشروی بر نیروی کششی برای دیسک نیز نشان از معنی‌داری عمق در سطح احتمال یک درصد بر نیروی کششی بوده است .برای بهره‌مندی از حسگر ساخته شده روی تراکتورهای سنگین تولیدی شرکت تراکتورسازی ایران، بلوک دیاگرام مرتبط با کنترل کشش طراحی و با در نظر گرفتن معیارهای طراحی اندام‌های لازم برای هر کدام از بخش‌های آن انتخاب گردید .در خاتمه مسیر نرم‌افزاری مورد نیاز کنترل سیستم تدوین گردید و سخت‌افزارهای لازم متناسب با شرایط کاری و معیارهای اصلی معرفی شدند .

Using precision electrical equipment is inevitable to measure the parameters. With invention of these parts, researcher can do experiments with high precise and publish reports. Tractor is most useful for do agricultural operation and for establish the precision agriculture this machine should be equipped the instruments. This thesis was done for establishing the relation between university and industry and also for design the new electro hydraulic 3-hitch point for heavy duty tractors. Iran tractor manufacturing company (ITMCO) is one of the high technology factories in Middle East. Research and development department of ITMCO design a new heavy duty tractor (ITM1500) that include the electro hydraulic system to control the 3 hitch arms during the agricultural operation. Draft sensor is one of the electrical parts in 3hitch point system that use for measuring the draft. This sensor can be fabricated with 2 ways: using the strain gauge and also the using magnetic field. In this these because of some limitation to build draft sensor with using the magnetic field, we use the strain gauge for measuring the draft. There for the steel Ck45 was used for mechanical deformation part and strain gauge (350?) were used. The Zwich/Roell Sp600machine was used for calibrate the draft sensor. This sensor can be used to install on tractor, especially heavy duty tractors, for measuring the draft force and can be replace with the foreign sensor that be purchased with high prices.Experimental tests were done in National Research Council of Italy (CNR). The new Holland T.7220 tractor was used for analysis of magnetic draft sensor output. This tractor equipped to Control Area Network (CAN/Bus) to transfer the data between sensors and Electronic Computer Unit (ECU).For design and simulation the electrical circuit the Preteous and Codvision software was used.AVR microcontroller was used for programming the 3hitch point performance and actuates the hydraulic solenoid to lift up or down the cylinders to decrease or increase the depth of operation. Adding this electrical circuit on ITM 1500 tractor can provide some technology to save and analysis data about the draft force, depth of operation and other parameters that is useful during the tractor test.In order to evaluate the sensor in real condition, we had to test it on heavy duty tractor in IRAN Tractor Manufacturing Co. (ITMCO.), but because of some financial problems with ITMCO. the real test about the sensor was not done. Some tests were done with NewHolland tractor, type T.7 220 in IMAMOTER institute in Torino in Italy with another type of draft sensor (electromagnetic). With using this type of tractor the following parameters were measured: Draft force, slippage, fuel consumption, and velocity of operation.For using the fabricated type of sensor in this thesis on heavy duty tractors, the electronic circuit with important objects was designed and software and hardware was introduced and contributed

طریقی عنصرودی، جواد

قاسم زاده، حمیدرضا، استاد راهنما

بهرامی، منوچهر، استاد راهنما

عبداله پور، شمس اله، استاد مشاور

محمودی، اصغر، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی