بررسی انباره های خاکی یا SOIL BINS

STUDIES ON A LONG SOIL BIN FOR SOIL-TOOL
INTERACTION

ABSTRACT- In this scientific paper we
presented a soil- tool interaction testing device, which was projected, built, instrumented and evaluated. This soil bin
has been designed to study on the soil−tool interaction. It features a 23-m long by 2 –m wide by 1-m deep. An electric drive system was used to pull a carriage by two chains.
The carriage has a capacity of testing three prototypes of tools at each run. The testing tools on the moving carriage are pulled or pushed in the soil channel through a chain drive system. Respective transducers were positioned at various localities interfaced to a data acquisition system to measure and
save the various measurement parameters such as forces, speed, moments and displacements. The system of data
acquisition was able to receive the measured
signals in real time, display on the monitor
screen and record them into a computer. The
performance of the testing facility was
evaluated and validated during some initial
tests.

INTRODUCTION
There have been intensive research efforts to obtain a better understanding of the soil- tool interaction due to the complex problems of interaction between the various devices (tillage tools, wheel, etc.) and various type conditions of soil surfaces. Tractive performance of tractors has been a challenging problem for many engineers. The soiltool tests usually are determined using experimental methods. The tests are conducted either on soil bin found in indoor testing facilities or by performing real field testing. Usually, the soil parameters in soil bins such as
variation of cone index and soil compaction level are more constant
(Naderi et al., 2009). Generally, a soil bin facility consists of soil bin, tool carriage, drive system, instrumentation and data acquisition
systems. Soil bins are grouped into two design classes. One class of soil bin consists of straight or circular rails, movable soil bin in which the tested tool remains stationary.
Another class involves fixed soil bin
with a carriage that travels over the
soil. The advantages of soil bin are
well described by ASAE (1994).

MATERIALS AND METHODS
The soil bin that is built in this study features a 23-m long by 2 -m wide by 1-m deep. An electric drive system is used to pull a carriage by two chains and an inverter is used to control a 22 kW driver electromotor. Carriage travel speed is variable within 20 km/h.
Figure 1 showed the general arrangement of the soil bin testing facilities. The facility has a moving carriage that moves on rails using two chains above a soil channel (Figure 2). Forward and reverse movement of the carriage is made possible by using a chain drive system. This chain runs from the drive sprocket at one end and an idler sprocket  at  the  other  extreme  end  with two  24m  chains  located  between  these two ends; forward and reverse movement of the carriage are made possible. An inverter that is located at the main control console   closed   to   the   set-up   facility

controls     the        moving carriage. For measuring the horizontal force, vertical force, depth and other testing parameters, it    can be    equipped  with various transducers. Data acquisition system is able to receive and  control the  information,  measurement  of  signals  in real time, display the information on a monitor screen and finally record the information into a storage medium in real time.

ترجمه فارسی

تحقیقات در مورد انباره ی خاک طولانی برای تعامل خاک – ابزار:
خلاصه
در این مقاله ی علمی، یک تعامل خاک – ابزار ارائه کردیم که ابزاری را آزمود که ارائه ،ساخته ، به کار رفته و ارزیابی شد. این انباره ی خاک، طراحی شده تا تعامل خاک – ابزار را بررسی کند. طول آن، ۲۳ متر، پهنای آن ۲ متر و ژرفای آن ۱ متر است. یک سیستم اجرای الکتریکی برای کشیدن یک کالسکه با دو زنجیر به کار رفت. این کالسکه دارای ظرفیت تست سه نمونه ی ابزار در هر دور بود. ابزار تست روی کالسکه ی متحرک در یک کانال خاکی توسط یک سیستم رانش زنجیری، کشیده می شوند. ترانسدوسرهای (آلت تبدیل انرژی) مربوطه در جاهای مختلف میان سیستم کسب داده ها جهت اندازه گیری و ذخیره ی انواع متغیرهای اندازه گیری از قبیل نیروها، سرعت، لحظه ها و جابه جایی­ها قرار داده شدند. سیستم کسب داده ها توانست سیگنال­های اندازه­گیری شده را در زمان واقعی، دریافت کند، روی صفحه ی مانیتور نشان دهد و آنها را در رایانه، ثبت کند. عملکرد تسهیل تست طی چند تست اولیه، ارزیابی شد و اعتبار یافت.

مقدمه
تلاش­های پژوهشی فشرده ای انجام شد تا درک بهتری در مورد تعامل خاک- ابزار ناشی از مشکلات پیچیده تعامل بین انواع ابزارها ( ابزار کشش، چرخ و غیره) و اناع شرایط و سطوح خاک حاصل شود. عملکرد کششی تراکتورها یک مشکل بزرگ برای بسیاری مهندسین بوده است. تستهای خاک- ابزار معمولاً با کاربرد روش­های تجربی، تعیین می­شود. تست­ها روی انبار ه ی خاکی انجام می­شوند که با تسهیلات در فضای  بسته اجرا می­شوند یا تست میزان واقعی هستند. معمولاً تغییرهای خاکی در انبارهای خاکی از قبیل تنوع شاخص مخروط و سطح تراکم خاک، پایدارترند.عموماً یک امکان انباره ی خاک شامل انباره ی خاک، ابزار کالسکه، سیستم رانش، ابزارآلات و سیستم های کسب است. انباره ی خاک به دو دسته ی طرح، تقسیم می شوند. یک رده ی انباره ی خاک شامل ریل­های مستقیم یا مدور، انباره ی خاک متحرک که در آن، ابزار تست شده، ساکن می­ماند،  است. رده ی دیگر شامل انباره ی خاک ثابت با کالسکه ای است که روی خاک حرکت می کند. مزایای انباره ی خاک، توسط ASAE (1994) به خوبی شرح می­شوند.

مواد و روش­ها
 انباره ی خاکی که در این تحقیق ساخته می شود تا ۲۳ متر درازا، ۲ متر پهنا و ۱ متر ژرفا دارد. یک سیستم رانش الکتریکی جهت کشیدن کالسکه، با دو زنجیر به کار می رود و یک مبدل برای کنترل الکتروموتور درایور ۲۲kw به کار می رود. سرعت حرکت کالسکه تا Km/h20 متغیر است. نمودار ۱ ترتیب کلی تسهیلات تست انباره ی خاک را نشان می دهد. این امکان دارای یک کالسکه متحرک است که روی ریل با دو زنجیر بالای کانال خاک، کشیده می شود. (نمودار۲) حرکت جلو و عقب کالسکه، با کاربرد یک سیستم حرکت زنجیره، ممکن می شود. این زنجیره چرخ دنده از یک سر تا چرخ دنده ای دیگر در سر دیگر، با دو زنجیر ۲۴ متری حرکت می کند که بین این دو سر قرار دارد. حرکت پس و پیش کالسکه، ممکن می شود. یک مبدل که در کنسول (طاقچه) کنترل اصلی نزدیک به ابزار تنظیم قرار دارد که کالسکه را کنترل می کند. برای اندازه گیری نیروی افقی، نیروی عمودی، ژرفا و سایر متغیرهای تست، می توان از ترانسدیوسرهای مختلف استفاده کرد. سیستم کسب داده ها می­تواند اطلاعات و اندازه گیری سیگنال­ها را در زمان واقعی، دریافت و کنترل کند، اطلاعات را روی مانیتور نشان دهد و در نهایت، اطلاعات را در واسطه ذخیره در زمان واقعی، ثبت کند.