طراحي و ساخت دستگاه اندازه گيري ضريب اصطكاك محصولات كشاورزي

Design and Fabrication of a Device for an Estimation of the Coefficient of Friction of Agricultural Materials

محصولات كشاورزي و مواد غذايي در طي مراحل برداشت، حمل ونقل، فرآوري و ذخيره سازي، بر سطح اجزاي ماشين‌ها‌ و يا ساختار اجزاي ذخيره سازي، نيروهاي اصطكاكي اعمال مي كنند. دانستن مقدار اين نيروهاي اصطكاكي در طراحي تجهيزات و فرآيندها حايز اهميت است. اندازه گيري ضرايب اصطكاك محصولات كشاورزي عموماً با وسايل ساده اي صورت مي گيرد كه دقت اندازه گيري در آنها پايين بوده و خطاي آزمايش به ميزان قابل ملاحظه اي بالا مي باشد. دستگاه ساخته شده در اين تحقيق مقدار ضريب اصطكاك استاتيكي و ديناميكي محصولات كشاورزي را روي سطوح مختلف با دقت زياد اندازه گيري مي نمايد. در اين روش يك توده از نمونه مورد نظر روي سطح اصطكاكي به حركت درمي آيد؛ نيروي كششي لازم براي اين كار توسط يك لودسل اندازه گيري شده و داده هاي مربوطه در حافظه ي دستگاه ذخيره مي شود. ميكروكنترلر دستگاه با استفاده از اين داده ها مقادير ضرايب اصطكاك استاتيكي و ديناميكي آن محصول را محاسبه مي نمايد. به منظور بررسي عملكرد دستگاه مقادير ضرايب اصطكاك استاتيكي و ديناميكي گندم و نخود روي چهار سطح اصطكاكي شيشه، چوب، ورق گالوانيزه و ورق استيل در سه سرعت 05/0، 1/0 و 2/0 متر بر ثانيه توسط دستگاه اندازه گيري شد. نتيجه اين آزمايش ها با نتايج به دست آمده توسط روش شيب سنج در شرايط برابر مقايسه گرديد. نتايج حاصل از دو روش به يكديگر نزديك بودند اما انحراف معيار داده هاي حاصل از سطح شيب دار تا 5/3 برابر بيشتر از انحراف معيار نتايج حاصل از دستگاه ساخته شده بود.

Agricultural crops and food materials exert frictional forces on agricultural machinery elements and on storage walls during their harvest, transportation, processing and storage. Coefficient of friction is an important parameter to be predetermined in designing equipments and evaluating processes. An assessment of the coefficient of friction for agricultural materials is usually done through simple equipments of low accuracy in which many errors are introduced during the process. The device that was designed and fabricated in this work measures coefficients of static and dynamic frictions for agricultural crops on different surfaces with high accuracy. While a box filled with sample material is being pulled on the frictional surface, the tensile force is measured by use of a load cell with the data saved in the memory of the device. Then a microcontroller estimates the static and dynamic coefficients of friction. To evaluate the performance of the device, some static and dynamic coefficients of friction were assessed for wheat and for peas on four different surfaces (glass, wood, galvanized as well as steel sheets) at three speed levels (0.05, 0.1 and 0.2 m/s). The results were then compared with the ones obtained from inclined plane method, under the same conditions. The data obtained from application of the designed device were close to those from the inclined plane, while the standard deviation of the results from inclined plane was up to 3.5 times that of the results obtained through the new device.