پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال:1402 | دوره:12 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

یکی از راه های کاهش عملیات زراعی و هزینه های تولید، استفاده از ماشین های مرکب است. در تحقیق حاضر، یک خطی کار غلات به دیسک سنگین منضم و برای کاشت گندم ارزیابی گردید. کارنده مذکور با روش های کم خاک ورزی حفاظتی و بی خاک ورزی مقایسه شد. کرتهای اصلی عبارت بود از چهار روش تهیه زمین و کاشت گندم شامل: تهیه زمین و کشت همزمان با ماشین مرکب ساخته شده (T1)، بی خاک ورزی با دستگاه کاشت مستقیم گاسپاردو (T2) ، تهیه زمین با دو بار دیسک عمود بر هم + کاشت با خطی کار غلات (T3) و تهیه زمین با چیزل پیلر+ دوبار دیسک + کاشت با خطی کار غلات (تیمار شاهد منطقه) (T4). کرتهای فرعی نیز شامل میزان بذر مصرفی گندم در سه سطح (150، 175 و 200 کیلوگرم بر هکتار) بود. نتایج نشان داد که تیمارهای مختلف خاک ورزی و کاشت از نظر پارامترهای فنی باهم اختلاف معنی دار داشتند، ولی عملکرد و اجزای عملکرد آن ها، به جز درصد سبزشدن بذرها، در یک کلاس آماری قرار داشت. بیشترین مصرف سوخت با 4/38 لیتر بر هکتار به تیمار چیزل پیلر+دو بار دیسک +خطی کار (T4) و کمترین آن با 5/14 لیتر بر هکتار به تیمار ماشین مرکب ساخته شده (T1) اختصاص داشت. مصرف سوخت خطی کار منضم به دیسک سنگین و ماشین بی خاک ورز در یک کلاس آماری قرار داشت. خطی کار منضم به دیسک سنگین قادر بود نسبت به روش مرسوم خاک ورزی (چیزل پیلر+ دوبار دیسک+خطی کار) زمان انجام عملیات و مصرف سوخت را به ترتیب 6/17 و 2/62 درصد کاهش دهد. در مقادیر بذر بالای 150 کیلوگرم در هکتار تفاوت معنی داری در عملکرد دانه و سایر شاخص های اندازه گیری شده (به جز تعداد سنبله در مترمربع) مشاهده نگردید. بر اساس نتایج به دست آمده، می توان ماشین مرکب خطی کار-دیسک سنگین را به عنوان یک خاک ورز-کارنده حفاظتی مناسب کشت و کار گندم در جنوب خوزستان معرفی و توصیه نمود.

کشور ایران یکی از بزرگترین و مهم ترین کشورهای تولید کننده کشمش در جهان به شمار می رود. با توجه به میزان و ارزش صادرات کشمش در ایران، ماشینی نمودن جمع آوری این محصول همراه با حفظ کیفیت مکانیکی آن، از ضروری ترین کارها در این زمینه می باشد. لذا هدف اصلی این پژوهش طراحی و ساخت دماغه جمع آوری در ماشین خودکار جمع آوری محصول کشمش از سطح زمین و سپس ارزیابی آسیب مکانیکی وارد بر محصول کشمش حین جمع آوری توسط دماغه می باشد. پس از انجام طراحی نرم افزاری، انجام محاسبات لازم برای انتخاب بخش های مختلف دستگاه و ساخت دماغه، ارزیابی ماشین بر روی کشمش های پهن شده بر سطح زمین در سه سرعت پیشروی ماشین (1، 2 و km/h 3) و سه ارتفاع دماغه (2، 5 و mm 10) از سطح زمین صورت گرفت. دماغه ساخته شده با دهانه ای به طول cm80 بر روی ماشین خودکاری با ابعاد تقریبیcm 70 ×50 سوار شد. ظرفیت کاری این ماشین در سرعت دورانی rpm 25 برس جمع آوری، برابر با kg/min 3/3 است، و در هر 15 دقیقه قادر به پر نمودن مخزن 80 کیلوگرمی است. نتایج ارزیابی نشان داد اثر سرعت پیشروی و ارتفاع دماغه بر آسیب مکانیکی معنی دار است (p<0.01 ) ,ولی اثر متقابل آن ها معنی دار نیست. همچنین کمترین آسیب مکانیکی (11%) در برداشت کشمش، مربوط به ارتفاع 2 میلی متری دماغه از سطح زمین بود. آسیب مکانیکی به محصول در سرعت پیشروی km/h 1 نسبت به دو سرعت دیگر به میزان 8 درصد، کاهش داشت.

در این مطالعه به بررسی ارزیابی چرخه حیات تولید خیار گلخانه ای در شهرستان های کرج، هشتگرد، نظرآباد و اشتهارد و به کارگیری سه سامانه تامین انرژی مرسوم (استفاده از انرژی الکتریسته با منبع سوخت فسیلی و استفاده از گازوییل برای گرمایش گلخانه)، فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی پرداخته شد. بدین منظور میزان انرژی مصرفی معادل سوخت و الکتریسیته مورد نیاز محاسبه و برای تامین آن سامانه های خورشیدی فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی با استفاده از نرم افزار TRNSYS شبیه سازی و طراحی شدند. در گام بعد نیز با استفاده از روش IMPACT2002+ به بررسی انتشار آلاینده ها در سناریوهای مختلف تولید خیار پرداخته شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که تعداد حداکثر پنل موردنیاز برای سامانه های فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی به ترتیب 160 و 159 عدد به منظور کشت یک هکتار خیار گلخانه ای می باشد. نتایج ارزیابی چرخه حیات نشان داد که در تمامی رده های آسیب سامانه خورشیدی فتوولتاییک کمترین مقدار انتشار را به خود اختصاص داده است. همچنین نتایج نشان داد که در میزان جمع کل انتشارت، سامانه مرسوم بالاترین میزان انتشار را به خود اختصاص داده و پس از آن سامانه فتوولتاییک-حرارتی وجود دارد. در سه سامانه مرسوم، فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی به ترتیب سوخت گازوئیل، پنل های فتوولتاییک و پنل های فتوولتاییک حرارتی و در موازات با انتشارات درون مزرعه بالاترین سهم را در انتشارات رده های آسیب دارا می باشند. نتایج نشان داد که بالاترین میزان رده های خسارت سلامتی انسان و کیفیت زیست بوم به ترتیب به میزان 005/0 DALY و 9215 PDF*m2*yr در سناریو تولید انرژی با استفاده از سامانه فتوولتاییک و در بخش رده های خسارت تغییر اقلیم و منابع به ترتیب به میزان 6629 kg CO2 eq. و 145446 MJ primary با استفاده از سامانه ی تولید انرژی به روش مرسوم بدست آمدند. نتایج شاخص نهایی زیست محیطی نشان داد که در بین این سه سامانه، سامانه فتوولتاییک از لحاظ زیست محیطی بهترین سناریو است.

هدف از تحقیق حاضر شبیه‏سازی سه بعدی فرآیند انتقال هم زمان گرما و رطوبت در عملیات خشک کردن همرفتی مواد غذایی از جمله هویج بود که این فرآیندها روی پدیده های تبعی مانند ترک تاثیرگذار است. مدل هندسی ورقه های هویج در محیط نرم افزار Comsol Multiphysics 3.5 ترسیم شد و سپس به تعداد 10017 المان و با درجه آزادی 30550 گسسته سازی شد. توسعه مدل با حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم به روش اجزاء محدود در محیط نرم افزار مذکور تحت دماهای مختلف هوای گرم انجام شد. در حل معادلات حاکم، خصوصیات مهندسی هویج به صورت متغیر در نظر گرفته شده و پروفایل های دما و رطوبت در شرایط مختلف خشک کردن پیش‏بینی شد. هم چنین آزمایش‏هایی برای به-دست آوردن مقادیر خصوصیات مهندسی از قبیل دانسیته واقعی و ظاهری و ضریب نفوذ مؤثر رطوبت و سینتیک خشک شدن، با استفاده از خشک‏کن قفسه‏ای متصل به ابزارهای مختلف اندازه گیری، در دماهای مختلف هوای گرم و ضخامت‏های مختلف نمونه‏ها انجام شد. نتایج به-دست آمده از شبیه ساز با داده‏های آزمایشی حاصل از خشک‏کردن هویج مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل توسعه یافته توانسته است با دقت بالایی روند کاهش رطوبت و افزایش دما را در داخل نمونه‏ها پیش‏بینی نماید. دقت پیش‏بینی‏ها در محدوده 87/99 تا 98/99 درصد قرار داشت. بنابراین شبیه‏ساز توسعه یافته می‏تواند برای پیش بینی پروفیل های دما و رطوبت در فرآیند خشک کردن محصولات کشاورزی مختلف با خواص مهندسی مشابه و با دقت بالا به منظور بررسی تاثیر عملیات خشک کردن روی خواص کیفی نهایی و رسیدن به بالاترین کیفیت محصول مورد استفاده قرار گیرد.

نظر به اینکه گندم و جو از محصولات با اهمیت و استراتژیک کشور ایران است و یکی از مهمترین آفات این محصولات سن غلات می باشد، بنابراین هر ساله سازمان حفظ نباتات کشور این آفت خطرناک را پایش می کند تا در زمان مناسب دستور مبارزه صادر شود. طبق آمارهای وزارت جهاد کشاورزی خسارت ناشی از آفات، بیماری ها و علف های هرز هر ساله حدود 35-30 درصد کل محصول را در بر می گیرد که 12-10 درصد آن مربوط به حشرات مضر می باشد و در مناطقی که آلودگی شدید باشد، خسارت وارده به محصول حتی به 100 درصد هم می رسد. پایش یک به یک مزارع کاری بسیار سخت و وقت گیر، در بازه زمانی محدود که نیازمند تعداد زیادی نیروی انسانی متخصص است. حضور فیزیکی کارشناسان در مزارع جهت انجام عملیات پایش، نیازمند صرف زمان و هزینه است و هم باعث آسیب به گیاهان در مزارع می شود. یکی از اهداف این پژوهش استفاده از روشی غیرمخرب برای چنین عملیاتی در شناسایی آفت سن غلات است. در این تحقیق شمارش آفت سن مادر در مزارع غلات و نرم گیری آن به دو روش استفاده از پردازش تصاویر هوایی با ثبت 954 تصویر و روش کادراندازی و شمارش چشمی در مزرعه توسط کارشناس خبره در دو مزرعه با نرم متفاوت انجام گرفت. پس از پردازش تصاویر با استفاده از محیط Pycharm در نرم افزار پایتون، تعداد سن در هر تصویر بدست آمد، نتایج آنالیز آماری نشان داد که اختلاف میانگین این دو روش در سطح احتمال 1% معنادار نیست و می توان با اطمینان از این روش برای پایش آفت سن مادر مزارع غلات استفاده کرد. در این پژوهش با استفاده از پردازش تصاویر پهپادی، روشی سریع و دقیق، بدون خسارت به محصول، برای نرم گیری آفت سن و صدور دستور سمپاشی جهت جلوگیری از وارد آمدن خسارت به مزرعه بدست آمد.

در پژوهش حاضر از یک سامانه خشک کن تسمه نقاله ای پیوسته ترکیبی شامل آبگرمکن خورشیدی و لامپ های مادون قرمز تامین شونده با انرژی خورشیدی برای خشک کردن برگ های رزماری استفاده شد و مشخصات عملکرد آن از نظر زمان خشک شدن، انرژی مصرفی کل، نسبت انرژی خورشیدی و بازده انرژی مورد ارزیابی قرار گرفت. در هر آزمایش مقادیر 300 گرمی از برگ های تازه برداشت شده رزماری در دمای هوای 50 درجه سلسیوس و مقادیر مختلف سرعت جریان هوای ورودی (7، 8 و 9 متر بر ثانیه) و توان لامپ مادون قرمز (0، 150 و 300 وات) تحت فرایند خشک شدن قرار گرفتند. نقطه بهینه برای شرایط کاری سامانه خشک کن با استفاده از روش سطح پاسخ با انتخاب مقادیر مناسب برای سرعت هوای ورودی و توان مادون قرمز بر اساس این معیارها تعیین شد: به حداقل رساندن زمان خشک شدن، به حداقل رساندن انرژی مصر فی کل، به حداکثر رساندن بازده انرژی و به حداکثر رساندن نسبت انرژی خورشیدی. بر این اساس، نقطه بهینه انتخابی شامل توان مادون قرمز 300 وات و سرعت هوای 85/8 متر بر ثانیه بود. تحت شرایط تعریف شده، مشخصات عملکردی سامانه خشک کن شامل زمان خشک کردن، انرژی مصرفی کل، بازده انرژی و نسبت خورشیدی به ترتیب برابر با 13/149 دقیقه، kJ 91/3868، 37/52 درصد و 57/0 بدست آمد. با توجه به یافته های این تحقیق می توان نتیجه گرفت که بکارگیری سامانه های خشک کن توسعه یافته می تواند تا حد قابل توجهی نیاز به منابع سوخت فسیلی را کاهش داده و منجر به راندمان عملکردی قابل قبول در فرایند خشک کردن گیاهان دارویی شود.

اتصال موتور تراکتور به محور جلوی آن و حفظ فاصله مرکز تا مرکز چرخ های جلو و عقب در دامنه استاندارد، توسط قطعه ای مستحکم به نام براکت جلو که جزئی از شاسی تراکتور است، انجام می شود. این پژوهش به منظور تولید یک قطعه براکت جدید به دلیل افزایش توان موتور یک مدل تراکتور از 37 به 52 کیلو وات و در نتیجه نیاز به افزایش فاصله دو محور جلو و عقب آن انجام شد. قطعه براکت به وسیله نرم افزار Catia به صورت سه بعدی طراحی شد و از نظر استحکام مکانیکی به روش المان محدود تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی در نرم افزار Abaqus مورد تحلیل قرار گرفت. به دلیل نیاز به استحکام بالا در این قطعه، جنس آن به صورت پیش فرض چدن نشکن یا داکتیل (GGG40 با استحکام تسلیم 250 مگاپاسکال) در نظر گرفته شد. نتایج تحلیل استاتیکی و دینامیکی نشان داد که حداکثر تنش وارده به قطعه (7/93 مگاپاسکال) کمتر از استحکام تسیلم قطعه طراحی شده می باشد. بعد از اطمینان نسبی از مقاوم بودن قطعه، قالب ریخته گری آن در نرم افزار Catia طراحی و به روش ریخته گری آلومینیوم و ماشینکاری تولید شد. قطعات نمونه براکت (5 قطعه) به روش ریخته گری چدن تولید و پس از ماشینکاری بر روی تراکتورهای نمونه (مدل RK704 با بیشینه وزن 2635 کیلوگرم) نصب و آزمون های مزرعه ای انجام شد. نتایج ارزیابی نشان داد که قطعه تولید شده از نظر حفظ فاصله WB، شرایط نصب و مقاومت مکانیکی قابلیت تولید و استفاده در تولید این تراکتور را دارد.

فشردگی خاک‏های کشاورزی محدودیت اصلی رشد ریشه گیاهان است و منجر به کاهش عملکرد اکثر محصولات زراعی می‏شود. تراکم خاک ساختار خاک را تغییر می‏دهد و نفوذ آب و هوا را محدود می‏کند. نفوذسنج عمودی به شیوه‏ی رایج برای اندازه‏گیری مقاومت خاک استفاده می‏شود ولی بسیار وقت‏گیر، هزینه بر و طاقت‏فرساست که باعث ایجاد محدودیت استفاده از نفوذسنج‏های عمودی در پهنه‏بندی فشردگی خاک مزارع شده است. یکی از روش های معرفی شده در دهه گذشته روشی پیوسته و در حال حرکت برای تعیین لایة فشرده خاک است. هدف از این تحقیق، اندازه‏گیری مقاومت مکانیکی خاک در لایه‏های فشرده مختلف با استفاده از یک حسگر نیوماتیکی افقی چند نازلی در حال حرکت بود. در ابتدا تنش ایجاد شده بر روی تیغه حسگر محاسبه و سپس ساقه حسگر مورد نظر در محیط نرم‏افزار ANSYS مدل‏سازی و تحلیل تنش شد. پس از طراحی، سه نازل مخروطی در سه عمق متفاوت (15، 30 و 45 سانتی‏متر) برای تزریق جریان هوا به خاک بر روی حسگر نیوماتیکی نصب شد و مقاومت در برابر نفوذپذیری هوا به داخل خاک بوسیله سه فشارسنج اندازه گیری شد. نتایج این حسگر با نتایج نفوذسنج عمودی استاندارد در طول مسیر موردنظر در سه تکرار ارزیابی و مقایسه گردید. نتایج نشان داد که حسگر توانایی نشان دادن تغییرات مقاومت مکانیکی خاک را در عمق‏های مختلف حتی در مکان‏هایی که نفوذسنج عمودی امکان ورود در خاک را نداشت، دارد. رابطه معنی‏داری بین مقاومت به نفوذ هوا در خاک با مقاومت به نفوذ عمودی (R2=0.73) در عمق صفر تا 30 سانتی‏متر بدست آمد. مقدار مقاومت به نفوذ هوا در خاک با افزایش عمق افزایش یافت.

تقلب در مواد غذایی شامل افزودن هر گونه مواد کم هزینه به مواد گران قیمت برای کاهش محتوای اجزای گران قیمت و در نتیجه کاهش هزینه تولید و رسیدن به حداکثر سود است. خطر تقلب در اجزای مواد غذایی با ارزش بالا با جایگزین های ارزان تر در سال های اخیر به مرحله هشدار رسیده است. روش های رایج تشخیص تقلب مواد غذایی پرهزینه و زمان بر بوده و به تخصص فنی بالایی نیاز دارد. آبلیمو یکی از محصولاتی است که همواره قربانی تقلب تولیدکنندگان برای کاهش قیمت تمام شده محصولات شده است. فن آوری بینی الکترونیکی در بسیاری از زمینه ها و اغلب در صنعت نوشیدنی برای اهداف طبقه بندی و کنترل کیفیت استفاده می شود. این فناوری بر تشخیص و تمایز بین انتشارات ترکیبات آلی فرار از مواد غذایی متکی است. در این مطالعه، آبلیمو خالص به همراه 11 نمونه تقلبی آن (تقلب با آب، تفاله لیمو و کاه گندم) با استفاده از بینی الکترونیک مجهز به 8 حسگر اکسید فلزی به منظور تشخیص تقلب مور بررسی قرار گرفت. الگوهای پاسخ حسگرها با استفاده از روش های کمومتریکس شامل تجزیه و تحلیل تفکیک درجه دوم(QDA) و تجزیه و تحلیل تفکیک چند متغیره (MDA) تجزیه و تحلیل شد. طبق نتایج به دست آمده از روش های QDA و MDA واریانس کل به ترتیب برابر 100 و 89/98 درصد برای طبقه بندی نمونه ها به دست آمد. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که بینی الکترونیک مبتنی بر حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی در ترکیب با روش های کمومتریکس می تواند ابزار موثر و با کارآیی زیاد در طبقه بندی سریع و غیرمخرب آب لیمو خالص از نوع تقلبی آن مورد استفاده قرار گیرد.

پرتقال یکی از مهم ترین گونه های مرکبات است که از نظر اقتصادی و صنعتی اهمیت زیادی دارد. هدف از این پژوهش خشک کردن پرتقال با پیش تیمار ترکیبی محلول اسمزی و امواج فراصوت به منظور کاهش زمان خشک کردن و بهبود کیفیت محصول خشک شده است. در این تحقیق از خشک کن هوای گرم به منظور بررسی و بهینه سازی زمان خشک کردن، قابلیت جذب مجدد آب نمونه های خشک شده و شاخص چروکیدگی نمونه های خشک شده ورقه های برش خورده پرتقال می باشد. پیش تیماری نمونه ها در محلول اسمزی با میزان بریکس در سه سطح 15، 30 و 45 درجه و زمان فراصوت در سه سطح 10، 20 و 30 دقیقه در حمام فراصوت صورت گرفت. برای خشک کردن محصول پیش تیمار شده، سه سطح دمایی 70، 80 و 90 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت هوای گرم 1، 5/1 و 2 متربرثانیه در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت محلول اسمزی از 15 به 45 بریکس و زمان اعمال فراصوت از 10 به 30 دقیقه، زمان کلی فرآیند خشک کردن و همچنین شاخص چروکیدگی محصول کاهش یافت. جذب مجدد آب نمونه های خشک شده به متغیر های مستقل زمان اعمال فراصوت و غلظت محلول اسمزی وابسته بود (01/0 P <). غلظت محلول اسمزی با میزان بریکس 15 و اعمال امواج فراصوت در 30 دقیقه، میزان بازجذب آب را به بهترین حالت (8/9) افزایش داد. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان داد که نقطه بهینه با بیشترین شاخص مطلوبیت (808/0) در تیمار مدت زمان اعمال امواج فراصوت 30 دقیقه، میزان بریکس 45 محلول اسمزی ، دمای هوای خشک کن 70 درجه سلسیوس و سرعت هوای خشک کن 07/1 متربرثانیه اتفاق افتاد.