پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال:1398 | دوره:8 | شماره:1 (پیاپی 14) |تعداد مقالات:12

یکی از مراحل برداشت سیب زمینی جداسازی آن از کلوخ و سنگ است که توسط ماشین های برداشت و براساس اصطکاک و ارتعاش به صورت کامل انجام نمی شود و برای تکمیل جداسازی از نیروی کارگری استفاده می شود. در این پژوهش، از روش پردازش تصویر و ماشین بردار پشتیبان برای جداسازی سیب زمینی از کلوخ و سنگ استفاده شده است. چهارصد نمونه سیب زمینی، یکصد نمونه کلوخ و یکصد نمونه سنگ به طور تصادفی انتخاب گردید. پس از انتخاب شرایط تصویربرداری مناسب، تصاویر همه نمونه ها به صورت تکی گرفته شد. یک الگوریتم پردازش تصویر در نرم افزار متلب برای پیش پردازش تصاویر و استخراج ویژگی های مختلف رنگی و بافت طراحی گردید. از ویژگی های به دست آمده، تعداد نه ویژگی به عنوان ویژگی های مناسب برای طبقه بندی انتخاب شد. برای طبقه بندی نمونه ها از روش ماشین بردار پشتیبان و با درنظر گرفتن دو استراتژی یعنی 3-راهه (سیب زمینی، کلوخ و سنگ) و 2-راهه (سیب زمینی و غیر سیب زمینی) استفاده شد. نرخ طبقه بندی صحیح استراتژی 3-راهه و 2-راهه به ترتیب برابر 67/98 و %99 با خطای مربعات میانگین برابر (0017/0) بود. با توجه به این نتیجه، جهت جداسازی سیب زمینی از کلوخ و سنگ یک سامانه ماشین بینایی می تواند پیاده سازی و مورد استفاده قرار گیرد.

سم پاشی خاص مکانی یک روش جدید به منظور مبارزه با علف های هرز می باشد. به همین دلیل، در این مطالعه یک سیستم بینایی ماشین مبتنی بر پردازش ویدئو و طبقه بند فراابتکاری به منظور تشخیص برخط گیاه سیب زمینی و دو نوع علف هرز خرفه و توق در مزارع سیب زمینی پیشنهاد شد. به منظور آموزش سیستم بینایی ماشین پیشنهادی، 5 هکتار زمین سیب زمینی رقم مارفونا در استان کرمانشاه به منظور فیلم برداری انتخاب شد. بعد از استخراج خصوصیاتی در حوزه های خصوصیات رنگی و توصیفگرهای طیفی بافت با استفاده از دو روش هیبرید شبکه عصبی مصنوعی – کلونی مورچگان و هیبرید شبکه عصبی مصنوعی – ازدحام ذرات، خصوصیات موثر انتخاب گردیدند. درنهایت با تحلیل نتایج حاصل از طبقه بندی خصوصیات انتخابی توسط هر یک از دو روش مذکور، خصوصیات انتخابی با استفاده از روش هیبرید شبکه عصبی مصنوعی – ازدحام ذرات به منظور استفاده در سیستم بینایی ماشین پیشنهادی انتخاب شدند. خصوصیات انتخابی عبارت اند از شاخص رنگی برای پوشش گیاهی استخراجی در فضای رنگی YCbCr، شاخص مولفه دوم اضافی فضای رنگی HSV، کنتراست مولفه اول و دوم فضای رنگی HSV، میانگین مولفه اول فضای رنگی HSI، میانگین S(r). نتایج طبقه بندی نشان داد که روش هیبرید شبکه عصبی مصنوعی – الگوریتم تکامل تفاضلی با دقت بالای 99 درصد قادر به شناسایی گیاه سیب زمینی و دو نوع مختلف از علف های هرز می باشد. در نهایت سیستم بینایی ماشین در مزرعه تست گردید و با سرعت 13/0 متر در ثانیه اقدام به طبقه بندی نمود.

در این پژوهش، با انجام آزمون های فشاری تک محوری و خزش و تعیین ویژگی های الاستیک و ویسکوالاستیک، تغییرات خواص مکانیکی و رئولوژیکی سیب زمینی رقم آگریا در دوره های مختلف انبارداری شش ماهه بررسی شد. نتایج نشان داد که برازش معادله چندجمله ای درجه سه بر منحنی نیرو تغییرشکل در آزمون فشاری (R2=0. 98) و معادله مدل برگر بر منحنی پاسخ آزمون خزش (R2=0. 99) مناسب بود. همچنین نتایج نشان داد در طی شش ماه انبارداری، مقادیر مدول الاستیسیته (به میزان 47/10 درصد)، حداکثر نیروی شکست، میزان چقرمگی و زمان تاخیر کاهش پیدا کردند و ویژگی های نرمش آنی و نرمش خزشی نیز روندی افزایشی (به ترتیب 33/13 و 10 درصد) داشتند. همچنین ویژگی هایی مانند ویسکوزیته آنی و تاخیری نیز روندی متغیر را در طول انبارداری از خود نشان دادند.

هلو یکی از مهم ترین محصولات باغی ایران است که دارای ضایعات پس از برداشت زیادی می باشد. یکی از راه های کاهش ضایعات پس از برداشت فرآوری محصول است. استفاده از امواج فراصوت به عنوان پیش تیمار نوین در خشک کردن مواد غذایی چندین سال است که مورد توجه قرارگرفته است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر پیش تیمار فراصوت با توان بالا بر روند خشک شدن برگه های هلو و کیفیت آن می باشد. به این منظور تاثیر امواج فراصوت با توان 70 وات و بسامد 28 کیلوهرتز و خیساندن در آب مقطر در سه سطح 20، 10 و 60 دقیقه با دو دمای 65 و 105 درجه سلسیوس انجام شد. نتایج نشان داد، استفاده از امواج فراصوت به عنوان یک پیش تیمار قبل از خشک کردن، زمان خشک شدن را کاهش می دهد. علاوه بر این باعث کاهش نیروی لازم برای برش و لهیدگی نمونه ها گشته و اثر منفی بر رنگ نمونه ها نداشته است. بنابراین با نتایج به دست آمده می توان استنباط کرد که استفاده از امواج فراصوت در خشک کردن برگه های هلو، کاهش هزینه، کاهش مصرف انرژی و افزایش کیفیت را به دنبال خواهد داشت.

ماشین آلات جنگل یکی از منابع خطر در بهره برداری جنگل محسوب می شوند. توجه به فاکتورهای ارگونومیک این ماشین ها نقش مهمی در کاهش آسیب های شغلی دارد. در این مطالعه فاکتورهای ارگونومیک ماشین های حمل ونقل اولیه چوب در جنگل های هیرکانی شامل: Timberjack 450C و HSM 904 بررسی شد. به منظور ارزیابی، از برخی شاخص های دستورالعمل ارگونومیک و ایمنی اروپایی برای ماشین های جنگل استفاده شد. این شاخص ها عبارت اند از: سطح صدای ماشین، دسترسی به کابین، وضعیت صندلی راننده، تهویه کابین بود که بر اساس رابط بالقوه با خطرات موجود در عملیات اجرایی انتخاب شدند. بر اساس نتایج، مدت زمان مواجهه با سطح صدا برای Timberjack 450C و HSM 904 به ترتیب 4 و 5 ساعت در هر نوبت کاری محاسبه شد که کمتر از میزان استاندارد بود. همچنین در شاخص دسترسی به کابین به ترتیب 120 و 62 امتیاز منفی، در شاخص وضعیت صندلی به ترتیب 170 و 41 امتیاز منفی و در شاخص تهویه کابین به ترتیب 101 و 71 امتیاز منفی کسب نمودند. اسکیدر HSM 904 به لحاظ ارگونومی در تمامی شاخص ها از شرایط استاندارد و مطلوب تری برخوردار است. با اعمال برخی تغییرات مانند افزایش تعداد پلکان، عایق بندی و درزگیری کابین، تعویض به موقع فیلتر هوا می توان وضعیت ارگونومی را بهبود و خطرات و آسیب های احتمالی را کاهش داد.

در این تحقیق ممیزی انرژی خط اواپراسیون کارخانه قند ارومیه، به عنوان اولین قدم در راستای بهبود و بهینه سازی فنی-اقتصادی فرآیند تولید شکر در این کارخانه انجام شده است. به همین منظور با اتکا به تحلیل های ترمودینامیکی و بر مبنای اندازه گیری های صورت گرفته، سهم هریک از تجهیزات خط اواپراسیون در اتلاف انرژی و اکسرژی تعیین شد. همچنین این پایش به صورت جزئی تر برای سطوح مختلف هر یک از این تجهیزات صورت گرفت. از روش ترموگرافی برای مطالعه وضعیت عایق سازی موجود و میزان تلفات حرارتی خط اواپراسیون استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که 67 درصد اتلاف حرارتی از راه انتقال تابشی و 33 درصد به واسطه انتقال جابجایی انجام می شود. کل اتلاف حرارتی خط اواپراسیون به محیط کارخانه 03/186 کیلووات برآورد شد که بر مبنای اتلاف جابجایی و تابشی محاسبه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از این است که بیشترین اتلاف انرژی مربوط به اواپراتور اول، مبدل های پوسته-لوله دوم و سوم هستند. همچنین بیشترین اکسرژی اتلافی در بخش پیش گرمایش اتفاق می افتد، به طوری که مبدل های حرارتی پوسته-لوله به تنهایی، اندکی بیش از نیمی از اکسرژی اتلافی مجموعه را تشکیل می دهند. نتایج این تحقیق در اخذ تصمیمات مدیریتی آتی در کاهش هزینه های تولید شکر در کارخانه مذکور استفاده خواهد شد. جزئیات به دست آمده و روش مطالعه بکار گرفته شده در این تحقیق نیز می تواند در مطالعات سیاست های توسعه پایدار بخش دولتی مورد توجه قرار گیرد.

آرد گندم به عنوان یک محصول استراتژیک و مهم ترین ماده اولیه نان، طی یک پروسه فرآوری در کارخانه و بصورت مکانیزه تولید می شود. افزایش بهره وری در بخش های مختلف از جمله واحد نگهداری و تعمیرات این فرآیند مکانیزه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای بسیاری از سیستم ها، مقوله نیروی انسانی به عنوان با اهمیت ترین سرمایه سیستم می باشد که بر روی کارایی و عملکرد سیستم تاثیر چشمگیری دارد. در این تحقیق روند بهره وری نیروی انسانی واحد تعمیرات کارخانه آرد شعله با درنظرگرفتن قابلیت اطمینان سیستم مورد بررسی قرار گرفت. برای اندازه گیری بهره وری از شاخص کارایی و ضریب اثربخشی کلی تعمیرکار استفاده شد و آمار خرابی کارخانه آرد در دو بخش بوجاری و آسیاب در طی ده سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. طبق نتایج از کل خرابی های کارخانه تولیدی آرد، 44/59درصد مربوط به واحد آسیاب و 55/41درصد مربوط به واحد بوجاری بود. بیشترین خرابی های واحد بوجاری به ترتیب مربوط به قسمت های مارپیچ (%22/7)، بارریز (%16/8) و بالابر (%11/2) و در واحد آسیاب مربوط به والس (%21/9)، مارپیچ ها (%11/8) و الک (%9/8) بود. کارایی نیروی انسانی واحد تعمیرات با نرخ خرابی در تجهیزات کارخانه ارتباط مستقیم و اثربخشی نیروی انسانی با قابلیت اطمینان تجهیزات کارخانه ارتباط مستقیمی را نشان داد.

این بررسی به منظور ارزیابی کارایی انرژی واحد های تولید گلرنگ با استفاده از تکنیک تحلیل پوششی داده ها در منطقه جلگه استان اصفهان در سال 1394 انجام شد. داده ها از مجموع 30 مزرعه تولید گلرنگ با استفاده از پرسشنامه و مصاحبه حضوری جمع آوری گردید. نتایج نشان داد که میزان انرژی ورودی و خروجی به ترتیب 30843/1و 67585/71مگاژول بر هکتار است. بیشترین میزان سهم انرژی مصرفی را بترتیب کودهای شیمیایی (48/18%)، سوخت (24/55%) و آب مصرفی (12/44%) به خود اختصاص داده است. میانگین کارائی فنی، کارائی فنی خالص و کارائی مقیاس محصول گلرنگ به ترتیب 94/28%، 99/93% و 94/33% بدست آمد. بر اساس مدل CCR بیشترین میزان مصرف مازاد واحدهای ناکارا بترتیب مربوط به نهاده های کودهای شیمیایی و بخصوص کود اوره (58%)، سوخت دیزل (18%)، آب مصرفی (12%) و بذر مصرفی (8%) می باشد. سوخت ها با 49% و سپس کود اوره با 35% بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه ای در تولید گلرنگ دارند (شکل 4-16). لذا با استفاده از سیستم های مکانیزه مدیریت شده باید بکارگیری ماشین آلات را کنترل نمود تا مصرف سوخت کاهش یابد و مصرف کود اوره را با جایگزینی کودهای دامی اصلاح نمود تا آلودگی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای و آلودگی منابع آبی منطقه کاهش یابد. . نسبت انرژی (راندمان انرژی) در منطقه مورد مطالعه 19/2، بهره وری انرژی 0/14 کیلوگرم بر مگاژول و ضریب انرژی 34655/16مگاژول بر هکتار بدست آمد.

با توجه به اهمیت استفاده از نظام های کم خاک ورزی در کاهش انرژی مصرفی گیاهان زراعی با 6 تیمار و 3 تکرار در سال زراعی 1391-1390 در استان خوزستان برای بررسی نظام های مختلف زراعی بر انرژی مصرفی اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل: کشت سنتی با استفاده از گاوآهن برگرداندار، کشت سنتی بدون استفاده از گاوآهن برگرداندار، کم خاک ورزی، بی خاک-ورزی بر روی 100% بقایا، بی خاک ورزی بر روی 60% بقایا و بی خاک ورزی بر روی زمین عاری از بقایا بودند. در این تحقیق مصرف سوخت، زمان انجام هر عملیات و کل زمان انجام عملیات خاک ورزی و کاشت گندم، انرژی مصرفی عملیات خاک ورزی و کاشت، درصد سبز شدن گندم، تراکم علف های هرز، تعداد سنبله در مترمربع، دانه در سنبله و دانه در سنبلک، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه گندم، شاخص برداشت گندم، وزن هزار دانه، انرژی ورودی، انرژی خروجی، افزوده خالص انرژی، بهره-دهی انرژی، انرژی ویژه یا شدت انرژی، کارایی یا بازده انرژی برای هر یک از تیمارهای آزمایشی اندازه گیری شد. نتایج نشان دادند که بیشترین و کمترین مقدار سوخت مصرفی به ترتیب در تیمارهای کشت سنتی (93/67لیتر بر هکتار) و در تیمارهای کم خاک ورزی (14/57لیتر بر هکتار) بدست آمد. در مجموع نتیجه می شود که بیشترین هزینه تولید (12 میلیون ریال در هکتار) و بالاترین سود (27/4میلیون ریال در هکتار) در تیمار با استفاده از گاوآهن برگرداندار نسبت به سایر تیمارها بدست آمد.

نیشکر با سطح زیر کشت 110 هزار هکتار یکی از مهم ترین محصولات کشاورزی-صنعتی کشور است. در حال حاضر بخش قابل توجهی از فرآیند تولید نیشکر از قبیل تهیه قلمه، کاشت و برداشت به صورت غیرمکانیزه انجام می شود. عوارض اسکلتی– عضلانی از شایع ترین عوارض ناشی از کار در مزارع نیشکر و سایر محیط های کشاورزی غیرمکانیزه محسوب می شود. این مطالعه با هدف تعیین شیوع اختلالات اسکلتی-عضلانی و ارزیابی ریسک ابتلاء در اندام کارگران تولید نیشکر در استان خوزستان اجرا گردید. این پژوهش مقطعی در سال زراعی 1397-1398 بر روی 300 کارگر (50 کارگر تهیه قلمه، 100 کارگر کاشت و 50 کارگر برداشت) انجام شد. برای تعیین شیوع اختلالات اسکلتی-عضلانی و ارزیابی ریسک ابتلاء به این اختلالات از روش RULA استفاده گردید. تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله نرم افزار ErgoIntelligence-UEA انجام شد. طبق روش RULA، در عملیات تهیه قلمه، کاشت و برداشت به ترتیب 28/69، 20/56و 34/52درصد پوسچر کارگران در بحرانی ترین گروه قرار گرفتند. نیاز به مداخلات ارگونومیکی از نظر روش RULA در مزارع نیشکر احساس می شود. این مداخلات در وهله اول با تغییر فرآیند تولید از حالت دستی به مکانیزه و در ادامه به صورت تغییر در پوسچرهای کاری با در نظر گرفتن دسترسی به کار و پیشنهاد ابزار مناسب برای انجام کار صورت می پذیرد.

کشت محصولات گلخانه ای یک پیشرفت در فناوری تولید محصولات کشاورزی است که از مناطق معتدل تا مناطق گرم تر استوایی در حال افزایش است. اگرچه گلخانه از محصولات در برابر شرایط آب و هوایی نا مساعد حفاظت می کند اما رطوبت و دمای بالا در مناطق حاره ای باعث نتیجه معکوس روی تولید محصولات می گردد. ازاین رو در چنین مناطقی، کاهش درجه حرارت داخل گلخانه یا تنظیم آن تا نزدیک دمای محیط ضروری است. ازآنجایی که طراحی سامانه سرمایش به شدت وابسته به شرایط محیطی است، توسعه یک سامانه مناسب که شرایط اقلیم موضعی را برای رشد محصول فراهم کند کار دشواری است. بنابراین در این پژوهش عملکرد سامانه سرمایش فن-پد در شرایط مختلف آب و هوایی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا محیط گلخانه توسط نرم افزار TRNSYS مدلسازی گردید. بعد از صحت سنجی مدل با نتایج تجربی، توانایی سامانه در خنک کردن گلخانه و عملکرد سامانه نسبت به پارامترهای سرعت هوا، دما و نسبت رطوبت هوای محیط مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد در شرایط محیطی با دمای حباب خشک و نسبت رطوبت به ترتیب کمتر از C 40 و kg/kg 0/015، سامانه خنک کننده تبخیری مستقیم (فن-پد) در سرعت هوای m/s 1/25 روش مناسبی برای خنک کردن گلخانه است و شرایط مطلوبی جهت رشد محصول فراهم میکند. همچنین نتایج نشان داد در نسب رطوبت های بیشتر از kg/kg 0/015 سامانه خنک کننده تبخیری به تنهایی توانایی خنک کردن گلخانه را ندارد.

برداشت دستی نخود پر هزینه و طاقت فرسا می باشد. بنابراین در این تحقیق دماغه برداشت نخود طراحی، ساخته و ارزیابی گردید. این دماغه دارای انگشتی های بلند ثابت بوده و با پیشروی دماغه، غلاف ها در بین انگشتی ها قرار گرفته و از بوته ها جدا می شوند. در طراحی دماغه چهار ویژگی هندسه انگشتی ها، زاویه انگشتی ها با افق (A)، طول انگشتی ها (L) و فاصله بین انگشتی ها (S) مورد توجه قرار گرفت. در ارزیابی های مزرعه ای اثر دو متغیر زاویه انگشتی ها (A) و فاصله بین انگشتی ها (S) به ترتیب در سه سطح ° 15، ° 20 و° 25 و دو سطحmm 7 و mm10، روی تلفات مربوط به غلاف های باقی مانده روی بوته ها (Lp) و تلفات مربوط به غلاف های ریخته شده روی زمین (Lf) بررسی شد. همچنین مقدار تلفات کل (LT = Lf + Lp) در ترکیب های مختلف زاویه انگشتی ها (A) و فاصله انگشتی ها (S)، بررسی شد و بهترین ترکیب مشخص گردید. نتایج نشان داد اثر افزایش مقدار متغیرهای زاویه انگشتی ها (A) و فاصله انگشتی ها (S) روی هر دو نوع تلفات Lp و LF معنی دار (1%P<) و افزایشی است، با این تفاوت که تاثیرگذاری متغیر زاویه انگشتی ها (A) روی تلفات LF بیشتر و تاثیرگذاری متغیر فاصله انگشتی ها (S) روی تلفات Lp بیشتر است. کمترین مقدار تلفات کل (LT) (5%P<) در ترکیب زاویه انگشتی و فاصله انگشتی شماره1 (° 15 و mm7) و شماره2 (° 20 و mm7) و به ترتیب برابر با 4/57% و 7/24% بود.