پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده حرکت تراکتور در شیب های عرضی یا جانبی سبب واژگونی و خسارت وارده به آن و در اکثر موارد سبب مرگ راننده می شود که بیش از 50 % تصادفات آن مربوط به واژگونی می باشد. به‌طورکلی واژگونی تراکتور می تواند به دو صورت واژگونی جانبی و به سمت عقب باشد که ناشی از عوامل مختلفی است، یکی از این عوامل قرار گرفتن تراکتور روی شیب های عرضی می باشد. هنگامی‌که این شیب بیش از حد باشد و یا ناهمواری های روی آن شدید باشد، باعث واژگونی تراکتور می گردد. در این مقاله به طراحی یک سیستم کنترلر ترکیبی دو لایه پرداخته شده است که لایه ی اول یک کنترلر فازی و لایه ی دوم کنترلر از نوع تناسبی انتگرالی مشتقی (PID) است. توسط این دو کنترلر نیروی لازم برای پایداری و تعادل تراکتور در شیب‌ های عرضی تعیین شده است و در محیط سیمولینک نرم‌افزار متلب عملکرد این دو کنترلر مورد بررسی قرار گرفت. درواقع کنترلر دوم (PID) به‌منظور کاهش خطا و بالا بردن سرعت عکس العمل سیستم به کار برده شد. به عبارتی استفاده ترکیبی از این دو کنترلر که یک سیستم کنترل ترکیبی را به وجود می آورند، به نحو موثرتری می‌تواند تعادل تراکتور را در راستای شیب عرضی حفظ کند و از واژگونی آن جلوگیری نماید. اطلاعات به دست آمده از این کنترلر ها که به صورت تعیین نیروی لازم جهت پایداری تراکتور است، به یک عملگر هیدرولیکی داده می شود تا این نیرو توسط آن به بدنه تراکتور در هنگام شرایط واژگونی در شیب های عرضی وارد شود.

چکیده ذرت یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که نقش مهمی در تغذیه انسان دارد. دانه‌ ذرت به دلیل داشتن اندازه و جرم بالا، حساسیت زیادی در برابر صدمات مکانیکی دارد. هدف از این تحقیق ارزیابی تأثیر استفاده از جعبه ضربه گیر و پلکان سقوط بسته در کاهش صدمات مکانیکی دانه‌های ذرت در اثر سقوط آزاد است. دانه‌های ذرت از رقم KSC705 در سه روش مختلف سقوط (سقوط آزاد (بدون مانع)، استفاده از جعبه ضربه، گیر و استفاده از پلکان سقوط بسته)، در سطوح مختلف رطوبت (10، 15، 20، 25 و 30 درصد) و در سه ارتفاع سقوط (2، 4 و 6 متر) مورد آزمایش قرار گرفتند و میزان صدمات آنها به صورت درصد شکستگی دانه‌ها اندازه‌گیری و مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از جعبه ضربه‌گیر و پلکان سقوط بسته به صورت معنی‌داری باعث کاهش میزان صدمات دانه‌های ذرت شده می‌شود. کمترین و بیشترین مقدار شکستگی دانه‌ها برابر 97/3 درصد و 85/8 درصد بود که به ترتیب در استفاده از سیستم پلکان سقوط بسته و سقوط آزاد (بدون مانع) مشاهده شد. مقدار متوسط شکستگی دانه‌ها 38/6 درصد بود که در استفاده از جعبه ضربه‌گیر مشاهده شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که هر سه فاکتور، روش سقوط، ارتفاع سقوط و رطوبت دانه و اثرات متقابل آنها تاثیر معنی‌داری را در سطح یک درصد (P<0.01) بر درصد شکستگی دانه‌های ذرت داشتند.

چکیده چرخ شنی‌ها در مقایسه با چرخ‌ها دارای مزایایی هستند که بخشی، در ارتباط با عملکرد کششی ماشین و بخش دیگر مربوط به کاهش تراکم و تغییر شکل در خاک‌های زراعی است. در این پژوهش به مقایسه تجربی چرخ و چرخ شنی ازنظر تراکم و تغییر شکل عمودی خاک طی عبور مکرر هرکدام، در شرایط مشابه پرداخته‌شده است. این بررسی با استفاده از دو آزمونگر چرخ و چرخ شنی در محیط یک انباره خاک با خاکی از نوع لومی-رسی صورت گرفت. مقدار تنش عمودی در عمق‌های 8، 16 و 24 سانتی‌متری خاک طی تکرار عبور آزمونگر در پنج سطح 1، 3، 7، 15 و 20 عبور با استفاده از یک سامانه تنش سنج، اندازه‌گیری و ثبت گردید. همچنین مقدار نشست عمودی خاک طی عبور و تکرار عبور چرخ و چرخ شنی اندازه‌گیری شد. بیشترین مزیت چرخ شنی نسبت به چرخ ازنظر ایجاد تراکم در خاک در عمق‌های کمتر از 10 سانتی‌متر روی‌داده و مقدار تنش در خاک، تنها در حدود 40 درصد چرخ بوده است. در عمق‌های بیشتر، عملکرد چرخ و چرخ شنی ازنظر ایجاد تنش در خاک تقریباً مشابه یکدیگر بوده است به‌طوری‌که در عمق بیشتر از 24 سانتی‌متر، بیشتر از 90 درصد، تنش زیر چرخ و چرخ شنی مشابه یکدیگر بوده است. ازنظر تغییر شکل عمودی خاک، تفاوت چشم‌گیری بین عملکرد چرخ و چرخ شنی دیده شد به گونه‌ای که مقدار نشست خاک در اثر عبور چرخ شنی در تمامی سطوح تعداد عبور، از 45 درصد نشست خاک ناشی از عبور چرخ تجاوز نکرد.

چکیده در کشور ما کشاورزان بعد از برداشت ذرت دانه‌ای معمولاً با مشکل بقایای آن روبرو می‌باشند. این بقایا به‌صورت سوزاندن، چرا دادن و خارج کردن از مزرعه تا حدودی کنترل می‌شوند. همچنین وجود بقایای به‌جامانده بعد از عملیات خاک‌ورزی، مشکلات عدیده‌ای (مصرف زیاد بذر) را برای کاشت محصول بعدی (معمولاً گندم) با ماشین خطی کار به دنبال دارد. بنابراین پژوهش حاضر باهدف انتخاب ماشین مناسب برداشت مکانیزه بقایا و تعیین ارزش غذایی آن‌ها برای تغذیه دام انجام گرفت. پارامترهای عملکردی ماشین‌ها، مقدار و عملکرد بقایای برداشت‌شده در واحد سطح اندازه‌گیری شد. پارامترهای ارزیابی‌شده در آزمایشگاه شامل؛ میزان ماده خشک و ترکیب شیمیائی آن‌ها، پروتئین خام، خاکستر، فیبر نامحلول در شوینده اسیدی (ADF)، دیواره سلولی (NDF)، لیگنین، قابلیت هضم انجام شد. نمونه‌ها تجزیه فیزیکی شده و میزان رطوبت آن‌ها (ساقه، برگ و گل‌آذین) اندازه‌گیری شد. نتایج تجزیه مرکب دو سال نشان داد ماشین‌های ساقه کن و موور به ترتیب 2/6994 و 2/6426 کیلوگرم بر هکتار، بیشترین میزان برداشت کلی بقایا را به خود اختصاص داده و ازنظر معنی‌داری مرتبه اول شد. ماشین ساقه خردکن (4/2362 کیلوگرم بر هکتار) در مرتبه بعدی قرار داشت. بالاترین ظرفیت مزرعه‌ای برای ماشین ساقه کن (86/0 هکتار بر ساعت) بوده و ماشین-های موور و ساقه خردکن به ترتیب 54/0و43/0 هکتار بر ساعت در مراتب بعدی بودند. نتایج تجزیه مرکب برای عملکرد میزان پروتئین خام و انرژی قابل متابولیسم بقایای برداشت‌شده توسط ماشین‌های ساقه کن، موور و ساقه خردکن با احتساب 99 درصد اطمینان معنی‌دار بوده و به ترتیب 5/359، 4/311 و 4/141 کیلوگرم بر هکتار و 7/18996، 7/16841 و 6/9569 مگا کالری بر هکتار (بر اساس ماده خشک) بود. همچنین عملکرد مواد مغذی بقایای ذرت دانه‌ای در برگ بیشتر از ساقه و ساقه بیشتر از گل‌آذین حاصل شد. بنابراین، ماشین ساقه کن عملکرد بهتری نسبت به سایر ماشین‌های برداشت بقایا دارا بود.

چکیده در این مطالعه به‌منظور رتبه‌بندی عوامل مؤثر بر ایجاد ضایعات در چرخه تولید مرکبات در سه استان شمالی گیلان، مازندران و گلستان، ابتدا با استفاده از پیشینه پژوهش و مشورت با کارشناسان چهار مرحله داشت، برداشت، پس از برداشت و بازار به‌عنوان معیارهای اصلی و 17 عامل اثرگذار به‌عنوان زیرمعیارها شناسایی شدند. پرسشنامه‌ها به‌صورت مقایسات زوجی طراحی و با مصاحبه حضوری با کارشناسان این حوزه تکمیل شدند. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) صورت گرفت. نتایج نشان داده که در بین معیارهای اصلی تأثیرگذارترین مرحله در ایجاد ضایعات مرکبات مرحله داشت با وزن 542/0 می‌باشد. پس از آن به ترتیب مرحله پس از برداشت با وزن 284/0، مرحله برداشت با وزن 129/0 و مرحله بازار با وزن 045/0 در رتبه‌های بعدی اهمیت از دیدگاه خبرگان قرار دارند. در مقایسه و رتبه‌بندی زیرمعیارها، شاخص عدم مبارزه به‌موقع و صحیح با آفات و بیماری‌ها با وزن 296/0 بااهمیت‌ترین عامل در تلفات مرکبات شناسایی شد. پس از آن به ترتیب شاخص‌های نامناسب بودن انبارها و سردخانه‌ها (155/0) در رتبه دوم، عدم کنترل سرمازدگی (144/0) در رتبه سوم، عدم کنترل مناسب بیماری‌های پس از برداشت (073/0) در رتبه چهارم و برداشت در زمان نامناسب (070/0) در رتبه پنجم اهمیت قرار گرفتند

چکیده امروزه اجرای کشاورزی دقیق با هدف مدیریت و کنترل آفات می‌تواند در استفاده بهینه سموم، کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی و تضمین سلامتی بشر مؤثر باشد، لیکن مدیریت تک‌تک درختان در سطح وسیع چالش بزرگی به‌شمار می‌آید. بنابراین، به‌کارگیری یک سامانه بینایی ماشین برای پایش و شناسایی آفات درختان در مرحله داشت ضروری به‌نظر می‌رسد. در این پژوهش، یک پهپاد مجهز به دوربین برای شناسایی آفات در نقاط مختلف باغ مرکبات مورد استفاده قرار گرفت. برای انتخاب بهینه سرعت خطی پهپاد، سه سرعت در محدوده 10، 20 و 30 سانتی‌متر بر ثانیه در نظر گرفته شد. ویدئوهای ثبت شده پس از فریم‌بندی و تغییر ابعاد به سه مدل از پیش آموزش دیده شده یادگیری عمیق AlexNet، VGG-16 و GoogleNet ارائه شد. برای انتخاب الگوریتم مناسب، سه الگوریتم بهینه‌ساز متفاوت یعنی SGDm، RMSProp و Adam در فرآیند آموزش شبکه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل GoogleNet به‌کمک الگوریتم SGDm از نظر دقت تشخیص، بهترین عملکرد را داشته است. بیشترین دقت تشخیص آفت به‌مقدار 43/96% در سرعت 10 سانتی‌متر بر ثانیه به‌دست آمد، به‌طوری که با افزایش محدوده سرعت به 30 سانتی‌متر بر ثانیه، میزان دقت تشخیص به‌مقدار 13% کاهش یافت. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از ترکیب پهپاد و روش‌های هوش مصنوعی می‌تواند به متخصصان و کشاورزان در مدیریت و کنترل آفات باغ مرکبات کمک نماید.

چکیده فیله ماهی محصولی بسیار حساس به فساد است و بررسی کیفیت و بهداشت آن قبل از مصرف ضروری است. بسیاری از روش‌های تعیین کیفیت و تازگی ماهی برپایه آزمون‌های مخرب و زمان‌بر است. در این پژوهش توانایی تلفیق روش‌های غیرمخرب امواج فراصوت، سنجش مقاومت الکتریکی و رنگ‌سنجی برای پایش تازگی فیله ماهی قزل‌آلا در دمای یخچال مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌هایی از فیله‌ ماهی تهیه و به مدت 12 روز در دمای یخچال نگهداری شد و طی این مدت آزمون‌های فیزیکی شامل میرایی امواج فراصوت، مقاومت الکتریکی و رنگ سنجی برای تعیین مولفه‌های رنگی در دو فضای رنگی RGB و La*b*، و آزمون حسی فیله‌ها (رنگ، عطر، طعم و بافت) انجام شد. آزمون شیمیایی برای تعیین میزان خاکستر، پروتئین و چربی فیله‌ها در این مدت نیز صورت گرفت. داده‌های استخراج شده از آزمون‌های فیزیکی مختلف در دو مدل شبکه عصبی و درخت تصمیم برای تعیین تازگی ماهی مورد استفاده قرار گرفتند و نتایج مدل‌ها برای انتخاب بهترین مدل برای دسته‌بندی مقایسه شد. شبکه‌های عصبی متفاوت تک لایه مخفی با تعداد نرون‌های 1 تا 10 و درخت تصمیم با پنج الگوریتم (LMT، J48، REP، random forest، random tree) ارزیابی شدند. داده‌های آزمون‌های فیزیکی به عنوان ورودی و روزهای نگهداری به عنوان خروجی برای هریک از مدل‌ها در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده بیشترین دقت طبقه‌بندی (100%) و کمترین مقدار میانگین خطا (02/0) در شبکه عصبی با تعداد 6 نرون در لایه مخفی و مقادیر متناظر 100 درصد و حدود صفر مربوط به عملکرد درخت تصمیم با الگوریتم J48 بود. نتایج حاصل از ماتریس اغتشاش نیز دقت این این دو روش طبقه‌بندی را مورد تایید قرار داد. در مجموع تلفیق سه روش فیزیکی با الگوریتم درخت تصمیم بهترین عملکرد را برای دسته‌بندی فیله‌ها بر اساس تازگی (بر اساس روز ماندگی) بدست داد.

چکیده امروزه، غالباً برداشت محصولات باغی در کشورهای پیشرفته به صورت مکانیزه صورت می‌گیرد لذا برای طراحی دستگاه‌هایی مانند شیکر که برای برداشت استفاده می‌شوند ، دانستن خواص چوب شاخه‌ها و تنه‌ی درختان می‌تواند کمترین آسیب را هنگام برداشت محصولات به همراه داشته باشد. بنابراین خواص مکانیکی چوب درختان بادام و گردو شامل مدول برشی، تنش تسلیم، تنش شکست، مدول چقرمگی و برجهندگی به منظور تشخیص تفاوت این مقادیر در بین چوب‌های سالم و ناسالم بررسی گردید. و اثر عواملی چون زمان نگهداری، رطوبت، قطر، سرعت برش و وضعیت چوب دو نوع مختلف از چوب درختان (بادام و گردو) بررسی و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. وضعیت چوب ها در دو نوع سالم که هیچ گونه کرم خوردگی نداشت و ناسالم که توسط کرم خراط دچار آسیب شده بود. نتایج تجزیه واریانس عامل‌های اصلی و برهم کنش آن‌ها در چوب بادام نشان داد که عوامل اصلی سرعت برش و سالم و ناسالم بودن و اثرات برهم‌کنش دو عامل سرعت برش و سال (زمان ماندگاری)، سرعت برش و سالم و ناسالم بودن، سرعت برش و رطوبت در سطح احتمال 5 درصد تأثیر معنی‌داری داشتند. در چوب گردو تأثیر عامل اصلی رطوبت و برهم کنش سالم و ناسالم بودن و رطوبت در سطح احتمال 5 درصد معنی‌دار بودند. با افزایش سرعت برش در چوب بادام مدول برشی به ترتیب از 28 به 32 و سپس به 39 مگاپاسگال، تنش در نقطه‌ی تسلیم از 26 به28 و سپس به 45 مگاپاسگال و تنش در نقطه‌ی شکست از 20 به 32 مگاپاسگال افزایش یافت، این افزایش در چوبی که دارای رطوبت بیشتر و انعطاف پذیر‌تر بود بیشتر از چوبی که دارای رطوبت کمتر بود دیده شد. همچنین این مقادیر در چوب گردوی با رطوبت بالاتر، کاهش بیشتری نسبت به چوب با رطوبت کمتر داشتند.

چکیده تکنولوژی بذر مصنوعی یک فناوری در حال رشد در حوزه بیوتکنولوژی گیاهی است که پتانسیل قابل توجهی برای تکثیر و محافظت از گونه‌های نادر و در معرض خطری را دارد که ازدیاد آن‌ها به روش معمول مشکل است. در این مطالعه، از نرم‌افزار Image J برای پردازش تصویر دیجیتال کپسوله‌ها و تعیین درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم در بذر مصنوعی استفاده شد. عملکرد شبکه‌های مصنوعی MLP و RBF و روش سطح پاسخ (RSM) برای پیش‌بینی و بهینه-سازی ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی ارکیده فالانوپسیس، بر اساس مجموع مربعات خطا (SSE) و ضریب همبستگی (R) برای هر متغیر خروجی مقایسه شد. غلظت‌های مختلف آلژینات سدیم (3، 4 و 5 درصد)، کلرید کلسیم (100، 125 و 150 میلی مولار) و ارتفاع سقوط قطره (1، 5/1 و 2 سانتی متر)، به عنوان متغیرهای ورودی و درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم به عنوان متغیرهای خروجی‌ مدل در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که پردازش تصویر یک روش موثر برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی است. متغیرهای ورودی در سطح احتمال 5 درصد رابطه مثبت و معنی‌‌داری با هر سه متغیر خروجی داشتند. طبق نتایج به دست آمده شبکه عصبی MLP از نظر قابلیت‌های پیش‌بینی و مدل‌سازی آن در مقایسه با مدل‌های RBF و RSM برتری قابل توجهی نشان داد. شرایط بهینه برای پیش‌بینی درصد کرویت، حجم کپسوله‌ها و شاخص مرکزیت پروتوکورم، به ترتیب با بیشترین ضرایب همبستگی 79/0، 57/0و 67/0 و حداقل مجموع مربعات خطای 0014/0، 0031/0 و 0042/0 در ساختارهای MLP 3-14-1، MLP 3-10-1 و MLP 3-14-1 انتخاب شد. نتایج نشان داد که شبکه‌عصبی مصنوعیMLP ابزاری مناسب جهت پیش‌بینی و بهینه‌سازی ویژگی‌های فیزیکی بذر مصنوعی ارکیده فالانوپسیس است.

چکیده یکی از راه های افزایش تولید و بهره وری محصولات کشاورزی، تغذیه ی مناسب گیاهان است که منجر به افزایش تولید در واحد سطح می گردد.کودهای شیمیایی و کمپوست به تنهایی نمی توانند احتیاج گیاهان را تأمین کنند. بنابراین لازم است که این دو نوع کود به نسبت مشخصی با هم مخلوط شوند. مشکل عمده جهت اختلاط کود کمپوست و کودهای شیمیایی، کنترل نسبت اختلاط آن‌ها در مخلوط کردن می باشد. در این تحقیق دستگاه مخلوط کن پدالی دو محوره جهت اختلاط مناسب کود کمپوست و کود شیمیایی اوره طراحی و ساخته شده است. دستگاه ساخته شده شامل الکتروموتور با توان 1/5 کیلووات، شاسی، پدال و مکانیزم چرخ زنجیر می باشد. آزمایش‌های ارزیابی عملکرد در سه سطح سرعت دورانی محورها 20، 40 و 60 دور در دقیقه، سه سطح طول مسیر اختلاط 72، 108 و 144 سانتی متر، و دو سطح زاویه پدال های 45 و 60 درجه با محور دوار در سه تکرار تحت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کاملاً تصادفی انجام گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر عوامل مستقل بر روی نسبت اوره به کمپوست نشان داد که سرعت دورانی محورها، زاویه پدال ها و طول اختلاط در سطح 1و 5 درصد معنی‌دار بود. همچنین نتایج مقایسه میانگین اثر تیمارهای اعمال شده نشان داد زاویه پدال 45 درجه، سرعت دورانی 40 دور در دقیقه و طول اختلاط 108 سانتی متر بهترین عملکرد را داشت.