تاثیر سرعت لغزشی قطعات لغزنده از جنس مختلف و مقدار رطوبت خاک بر ضریب اصطکاک خارجی سه نوع خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

طراحی و بومی­سازی ادوات و ماشین­های کشاورزی نیاز به تعیین دقیق خواص فیزیکی و مکانیکی خاک از جمله ضریب اصطکاک خارجی آن دارد. در این تحقیق اثر سرعت لغزشی (در سه سطح 5/0، 5/2، و 5/3 سانتی­متر بر ثانیه) چهار قطعۀ لغزندۀ فولادی، چدنی، لاستیکی و تفلونی بر ضریب اصطکاک خارجی سه نوع خاک لومی، لومی شنی، و شنی لومی در پنج سطح رطوبت بررسی شد. برای اندازه‌گیری ضریب اصطکاک خاک و فلز و چسبندگی، از یک سیستم اندازه‌گیری دقیق استفاده گردید. داده­ها در قالب طرح فاکتوریل 5×4×3 و بر پایۀ طرح بلوک کامل تصادفی با استفاده از نرم­افزار MSTATC تحلیل شدند. با توجه به تفاوت درصد رطوبت در فاز­های مختلف اصطکاکی، چسبندگی و سیالی در خاک­های با بافت مختلف تجزیه و تحلیل آماری برای هر بافت خاک به­صورت جداگانه صورت گرفت و برای مطالعۀ اثر بافت از طرح عاملی آشیانه­ای استفاده شد. نتایج تحقیق نشان می­دهد که اثر سه سطح سرعت لغزشی بر مقادیر ضریب اصطکاک خارجی خاک در سطح احتمال 1 درصد معنی­دار است. با افزایش سرعت لغزشی، ضریب اصطکاک خاک و فلز نیز روند افزایشی داشته است. نتایج تحقیق همچنین نشان می­دهد که الگوی منحنی­های اصطکاک- مقدار رطوبت خاک­ها در سرعت­های لغزشی مورد آزمایش یکسان است. نتایج به­دست آمده از این تحقیق و مقادیر تعیین شدۀ پارامترهای چسبندگی و اصطکاک خارجی خاک، می­تواند در طراحی ادوات کشاورزی، مدل‌سازی رابطه بین ماشین و خاک، محاسبۀ نیروی مقاومت کششی، و بررسی عملکرد و ساییدگی ادوات خاک­ورزی اهمیت اساسی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


Ahmadi-Moghadam, P., Ataeiyan, P. and Azimi, S. 2006. Design, fabrication and evaluation of instrument for measuring adhesion and angle of internal friction. Proceeding of 5th Congress of Iranian Agricultural Machinery and Mechanization. Aug. 27-28. Mashhad, Iran. (in Persian)

 

Fountaine, E. R. and Payne, P. C. J. 1954. Causes of non-scouring in soil working implements.
Proceeding of 5th International Congress Soil Science. Aug. 16-21. Leopoldville, Congo. 2, 35-45.

 

Gee, M. G., Tomlins, P., Calver, A., Darling, R. H. and Rides, M. 2005. A new friction measurement system for the frictional component of touch. Wear. 259, 1437-1442.

 

Gill, W. R., Vanden-Berg, G. E. 1968. Assessment of the dynamic properties of soils. Agriculture handbook. No. 316. U. S. Government Printing Office. Washington, D. C.

 

Haines, W. B. 1925. Studies in the physical properties of soil. I. Mechanical properties concerned in cultivation. J. Agr. Sci. 15, 178-200.

 

Hasankhani-Ghavam, F., Abbaspour-Gilandeh, Y. and Shahgoli, G. 2012a. The effect of some parameters on the coefficients of external friction and adhesion of soil and metal. Proceeding of 7th Congress of Iranian Agricultural Machinery and Mechanization. Sep. 4-6. Shiraz, Iran. (in Persian)

 

Hasankhani-Ghavam, F., Abbaspour-Gilandeh, Y. and Shahgoli, G. 2012b. The effect of sliding speed on the coefficients of external friction and adhesion of soil in three soil textures. Proceeding of The 7th Congress of Iranian Agricultural Machinery and Mechanization. Sep. 4-6. Shiraz, Iran. (in Persian)

 

Kepner, R. A., Bainer, R. and Barger, E. L. 1972. Principles of Farm Machinery. 2nd Ed. Avi Pub Co.
New York, USA.

 

Manuwa, S. I. 2012. Evaluation of soil/material interface friction and adhesion of Akuresandy clay loam soils in southwestern Nigeria. Adv. Nat. Sci. 5(1): 41-46.

 

Neal, M. S. 1966. Friction and adhesion between soil and rubber. J. Agr. Eng. Res. 11(2):108-112.

 

Nichols, M. L. 1931. The dynamic properties of soil. II. Soil and metal friction. Agr. Eng. 12, 321-324.

 

Payne, P. C. J. 1956. A field method of measuring soil-metal friction. J. Soil Sci. 7: 235-241.

 

Payne, P. C. J. and Fountaine, E. R. 1954. The mechanism of scouring for cultivation implements. Technical Memoranda. No. 116. National Institute of Agrigultural Engineering. Silsoe, Bedfordshire, England.

 

Rogers, O. J. J. and Tanner, D. W. 1955. Measurements with strain gauges at the N. I. A. E. Technical Memoranda. No. 106.  British Society for Research in Agricultural Engineering.

 

Shahidi, K. and Ahmadi-Moghadam, P. 2009. Soil and Machine Systems: Physics and Mechanics of Soil and Tillage. 2nd Ed. Iranian Academic Center for Education Culture & Research, West Azarbayjan Branch. (in Persian)

Srivastava, A. K., Goering, C. E., Rohrbach, R. P. and Buckmaster, D. R. 2006. Engineering Principles of Agricultural Machines. 2nd  Ed. American Society of Agricultural Engineers. USA.

 

Stafford, J. V. and Tanner, D. W. 1983. Effect of rate on soil shear strength and soil-metal friction II. Soil-metal friction. Soil Till. Res. 3(4): 321-330.

 

Terzaghi, K. 1966. Theoretical Soil Mechanics. John Wiley and Sons, New York.

 

Vilde, A. and Rucins, A. 2004. The impact of soil physical and mechanical properties on draft resistance of ploughs. TEKA Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture. Vol. IV. Polish Academy of Sciences Branch in Lublin. Lublin, Poland.

 

Vilde, A. and Tanas, W. 2005. Determination of the soil friction coefficient and specific adhesion. TEKA Kom. Mot. Energ. Roln. 5, 212-216.

 

Yusu, Y. and Dechao, Z. 1990. Investigation of the relationship between soil-metal friction and sliding speed. J. Terramechanics. 27(4): 283-290.