پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده بهره‌وری مصرف انرژی در تولید محصولات کشاورزی و باغداری است. با توجه به سازگاری زیتون از لحاظ مقاومت به کم آبی، در برخی مناطق کشور از جمله استان ایلام کاشت زیتون رواج پیدا کرده است. این پژوهش با هدف تحلیل اقتصادی با استفاده از تابع کاب داگلاس تولید زیتون در شهرستان ایلام در سال 1398 انجام شد. اطلاعات مربوط به تعداد زیتون‌کاران و عملکرد، سامانه جامع پهنه‌بندی و مدیریت داده‌های کشاورزی اخذ شدند. در این پژوهش نهاده‌های نیروی انسانی، الکتریسیته، سوخت فسیلی، کود شیمیایی و کود حیوانی، سموم و آب به منظور تحلیل اقتصادی تولید زیتون لحاظ گردید. کشش نهاده‌های نیروی انسانی، بنزین، کود نیتروژن، کود دامی، آب و الکتریسیته به ترتیب برابر 058/0، 01/0، 001/0، 038/0، 005/1 و 158/0 محاسبه شد. در این مطالعه بهره‌وری نهایی و بهره‌وری متوسط برای انرژی‌های مستقیم بالاتر از انرژی‌های غیر مستقیم به‌دست آمد. مقادیر شاخص تولید فیزیکی نهایی (MPP) انرژی‌های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به‌ترتیب با ضرایب 735/0- و 026/0- حاصل شد. بهره‌وری متوسط (APP) انرژی‌های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به‌ترتیب با ضرایب 046/1 و 252/1 به‌دست آمد. بطور کلی بیشترین بهره‌وری متوسط در مدل (1) مربوط به نهاده ماشین بود. بیشترین شاخص تولید فیزیکی نهایی نیز در مدل (1) مربوط به نهاده آب آبیاری بود. شاخص تولید فیزیکی نهایی و بهره‌وری متوسط انرژی‌های مستقیم بالاتر از انرژی‌های غیر مستقیم به‌دست آمد. میزان ارزش ناخالص، کل هزینه تولید، نسبت فایده به هزینه، سود خالص (سود ویژه) و سود ناخالص تولید زیتون به‌ترتیب برابر 17519366، 3928231، 46/3، 13591135 و 14669100 تومان حاصل شد. در نهایت با توجه به سود ویژه و سود ناویژه به‌دست آمده در این بررسی، تولید اقتصادی زیتون مقرون به صرفه می‌باشد.

چکیده خشک‌کردن گلخانه‌ای یکی از انواع روش‌های خشک‌کردن می‌باشد که توانایی خشک کردن مقدار زیادی از محصولات کشاورزی را به صورت یکجا دارد. در تمام مدل‌های خشک‌کن گلخانه‌ای از انرژی تابشی خورشید استفاده می‌گردد. خشک‌کن-های گلخانه‌ای از نظر شکل ظاهری کاملا شبیه گلخانه هستند که هوای داخل آن توسط انرژی تابشی خورشیدی گرم شده و مواد خشک شدنی در داخل آن خشک می‌شوند. با توجه به اینکه بخش وسیعی از استان اصفهان را اقلیم خشک در برگرفته و دارای 300 روز آفتابی در سال است، پتانسیل بالایی برای استفاده از این نوع خشک‌کن در استان اصفهان وجود دارد. عمل خشک کردن در این خشک‌کن‌ها بستگی به ویژگی‌های جریان هوا و هندسه محفظه خشک‌کن دارد. لذا هدف از این تحقیق، پیش‌بینی رفتار جریان هوای داخل محفظه انواع خشک‌کن گلخانه‌ای با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای اقلیم اصفهان است. به همین منظور، اثر شدت تابش نور خورشید و هندسه بیرونی خشک‌کن روی سرعت، دما و فشار هوای داخل محفظه، توسط نرم افزار Ansys Fluent 18 بررسی گردید. در این تحقیق، چهار نوع هندسه رایج برای خشک‌کن گلخانه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت. این چهار نوع هندسه به ترتیب شامل گلخانه با سقف محدب، گلخانه با سقف شیبدار یکطرفه، گلخانه با سقف شیبدار دو طرفه و گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی است. اعتبار‌سنجی نتایج شبیه‌سازی از طریق مقایسه با نتایج تجربی بدست آمده از سایر محققین انجام گرفت. نتایج نشان داد که گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی بهترین عملکرد را در یکنواختی سرعت جریان هوا در داخل خشک‌کن داشت. همچنین بهترین عملکرد در توزیع یکنواخت دمای هوای داخل خشک‌کن مربوط به گلخانه با سقف شیبدار دو طرفه و گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی بود. کمترین فشار هوای داخل محفظه خشک‌کن مربوط به گلخانه با سقف محدب بود.

چکیده در این تحقیق یک هاضم بی‌هوازی با همزن پنوماتیکی جهت تخمیر ترکیبات لیگنوسلولزی کاه گندم و برنج طراحی گردیده است و با هاضم با همزن مکانیکی مقایسه گردید. پیش‌تیمار فراصوت در زمان 30 دقیقه، غلظت اسید 905/1 %v/v و بار باگاس 6% انجام شد. سپس هیدرولیز اسیدی در زمان 45 دقیقه، غلظت اسید 04/2 %v/v و دمای 4/148 درجه سلسیوس انجام شد. در ادامه زیست‌توده جهت تخمیر در دو هاضم پنوماتیکی و مکانیکی ریخته شد و طی 20 روز فرآیند تخمیر صورت گرفت و توالی نمونه برداری هر 5 روز بود. بر اساس نتایج، هاضم پنوماتیکی توانست به میزان 66/38 درصد نسبت به هاضم با همزن مکانیکی، بیواتانول بیشتری تولید کند. همچنین ترکیبات H2S، CO و O2 نیز در طی تخمیر اندازه‌گیری شد. در هاضم پنوماتیکی میزان تولید H2S و O2 نسبت به مخزن با همزن همکانیکی کمتر بود اما میزان تولید CO در مخزن هاضم پنوماتیکی به طور نامحسوسی بیشتر بود. همچنین توسط شبکه عصبی نیز میزان ترکیبات ایجاد شده در تخمیر طی 50 روز تخمیر بررسی شد و با نتایج واقعی مقایسه گردید. با توجه به نتایج، می‌توان به خوبی توسط شبکه عصبی روند تغییرات ترکیبات تخمیر را پیش‌بینی نمود و تصمیم قطعی جهت تخمیر ترکیبات کاه و گندم و برنج گرفت. در نهایت با کمک سامانه هاضم پنوماتیکی می‌توان میزان ترکیبات مضر تولید شده در طی فرآیند را کنترل کرد و میزان تولید بیواتانول را افزایش داد.

چکیده پایش وضعیت یکی از عناصر اصلی در نگهداری پیشگیرانه در است. با استفاده از پایش وضعیت می‌توان برنامه‌ریزی کرد و یا اقداماتی انجام داد که از اثرات پس‌آیندی شکست یک ماشین؛ پیش از اتفاق افتادن شکست جلوگیری شود. با پایش وضعیت موتور تراکتور می‌توانیم اقداماتی در جهت کاهش هزینه‌های مزرعه انجام داد. در ایران اجرای پایش وضعیت تراکتور و سرویس و نگهداری آن مورد کم-توجهی قرار گرفته است و یا بر اساس ساعت دقیق کارکرد اجرا نمی‌شود. در این پژوهش تاثیر عدم سرویس فیلتر هوا (فیلتر کثیف) و عدم تنظیم لقی سوپاپ (لقی بیش‌تر و کم‌تر) به‌طور مستقل و توأم بر روی صدای و پارامترهای عملکردی موتور شامل دمای خروجی اگزوز، میزان مصرف سوخت و کدری دود روی تراکتور ITM285 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات گشتاور و دور موتور بر میزان کدری دود موتور اثر معنی‌داری داشته و همه فاکتورها بر میزان مصرف سوخت اثر معنی‌داری دارند. از طرفی دیگر میزان تمیزی فیلتر هوا، تغییرات گشتاور و دور موتور بر روی دمای موتور اثر معنی‌داری دارند. همچنین تغییرات گشتاور و دور موتور و میزان لقی سوپاپ بر صدای سرسیلندر موتور اثر معنی‌داری دارند. نتایج همچنان نتایج این تحقیق نشان داد که تغییرات دور موتور بر صدای بدنه موتور تأثیر معنی‌داری می‌گذارد.

چکیده دلیل خشک کردن، ذخیره‌سازی طولانی مدت مواد غذایی، حداقل کردن نیازهای انبارداری، بسته بندی و کاهش هزینه‌های حمل و نقل می‌باشد. در این پژوهش هدف استفاده از ترکیب خشک‌کن‌ خورشیدی با سیستم بازیافت حرارتی (MCHP) است که ضمن ذخیره انرژی، کنترل دمایی را نیز امکان‌پذیر می‌کند. در تحقیق حاضر، سیستم MCHP (سیستم تولید هم‌زمان قدرت و حرارت در مقیاس میکرو) از یک موتور دیزل تک سیلندر با توان 5/4 اسب بخار و حداکثر دور موتور 2500 دور بر دقیقه، که با سوخت بیودیزل کار می‌کند تشکیل شده است. همچنین خشک‌کن خورشیدی دارای یک کلکتور تخت، که درون آن مبدل حرارتی طراحی و ساخته شد. و از یک مکنده جهت هدایت هوای گرم از کلکتور به محفظه خشک‌کن استفاده گردید. نتایج نشان داد، با افزایش دریچه‌ گاز (25 %، 50 %، 75 % و 100 % )، دمای گاز خروجی از اگزوز قبل از ورود به مبدل حرارتی افزایش می‌یابد. مبدل دوم در کلکتور طراحی و ساخته شد. دمای آب خروجی از مبدل کلکتور در حالت‌های مختلف دریچه گاز (25 %، 50 %، 75 % و 100 % ) به ترتیب (5/2 ± 5/37، 3/2 ± 3/43، 2 ± 49 و2 ± 55 درجه سلسیوس) بود. همچنین، زمان خشک شدن محصول زرشک برای دمای (70 درجه سلسیوس و سرعت 5/1 متر بر ثانیه ) نسبت به دما و سرعت‌های دیگر در این تحقیق کمتر بود.

چکیده کشاورزی موضعی زیر مجموعه‌ای از کشاورزی دقیق با هدف افزایش بهره‌وری بر پایه سنجش تغییرات مکانی، ویژگی‌های خاک و گیاه و مصرف نهاده‌ها به صورت متغیر در پهنه زمان و مکان بنا شده است. موقعیت‌یابی صحیح ماشین کشاورزی در مکان مربوطه هدفی مهم است تا با توجه به آن، عملیات کشاورزی مورد نظر انجام پذیرد.

در این پژوهش دستگاه موقعیتیاب زمینی دارای حسگرهای سنجش زاویه فرمان و تعداد دوران چرخ متحرک تراکتور ساخته شده است. این سامانه با موقعیتیابی محلی و بدون نیاز به هرگونه سرویس‌دهنده خارجی، مورد آزمایش مزرعهای قرار گرفت و داده‌ها با مقادیر خروجی گیرنده سامانه موقعیت‌یاب ماهواره‌ای (GNSS) مقایسه شدند. آزمایشها در زمینهای شخم خورده، شخم نخورده، آسفالت و در شرایط آب و هوایی آفتابی و ابری انجام گرفت. طرح آماری بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی در قالب آزمون فاکتوریل به صورت 2×2×3 با چهار تکرار انجام شد.

طبق نتایج بدست آمده، داده‌های محورهای X و Y گیرنده‌ی GNSS و دستگاه خود رهیاب به ترتیب در سطح 1% و 5% تفاوت معناداری را نشان دادند. تغییر در عوامل محیطی شامل وضعیت زمین و شرایط هوایی آفتابی یا ابری در هر دو محور X و Y تأثیر معناداری بر تعیین موقعیت توسط گیرنده GNSS و خود رهیاب نشان نداد. میزان دقت در سامانه خود رهیاب در محور X برابر با cm25 و برای گیرنده GNSS cm250 و همچنین در محور Y برابر با cm50 و برای گیرندهGNSS، cm140 است. در نتیجه دستگاه خودرهیاب در هر دو محور X و Y دقیق‌تر است. مقدار انحراف از نقطه واقعی توسط گیرنده GNSS و دستگاه خودرهیاب در سطح 1% دارای تفاوت معنادار بود و میزان خطای تعیین فاصله در سامانه خودرهیاب cm60 و در گیرنده GNSS برابر با cm400 بدست آمد. بطور کلی عملکرد سامانه خودرهیاب در یافتن مسیر بهینه حرکت تراکتور دقیق‌تر از گیرنده GNSS معمولی (فاقد تصحیح افتراقی)

چکیده اندازهگیری شاخص‌‏های کیفی محصولات کشاورزی به روش‌های‏ غیر مخرب با توجه به ارزش اقتصادی آن‏ها و هزینه‏بر بودن نهاده‏های مختلف برای تولید آن‏ها، یک الزام بسیار اساسی است. از بین روش‌های غیرمخرب مختلف، روش‏های طیف‏سنجی نوری به‏علت کاربرد آسان و سریع از اهمیت بیشتری برخوردارند. در این پژوهش روش طیف‏سنجی Vis-NIR (400 تا 900 نانومتر) به‏منظور پیش بینی مقادیر مشخصه‏های کیفی پرتقال رقم تامسون مورد استفاده قرار گرفت. برخی از ویژگی‏های فیزیکوشیمیایی پرتقال از جمله ابعاد، وزن، وزن حجمی، مواد جامد قابل حل (SSC)، اسید قابل تیتر (TA)، و pH و شاخص‏های نسبت SSC/TA و BrimA تعیین شدند. طیف‏های Vis-NIR با استفاده از روش‌های مختلف هموارسازی و نرمال‌سازی و ترکیب آنها پیش پردازش شدند. نتایج نشان داد که طیف‏سنجی Vis-NIR با پیش‏پردازش‌های فیلتر میانه و تصحیح پراکنش افزاینده می‏تواند به خوبی TSS (983/0rp=) و pH (972/0rp=) پرتقال رقم تامسون را پیش بینی کند. همچنین این روش در ترکیب با پیش‏پردازش‌های فیلتر میانه و تصحیح پراکنش افزاینده توانست با نتایج قابل قبولی TA (771/0rp=) و شاخص BrimA (865/0rp=) پرتقال رقم تامسون را پیش‏بینی کند. شاخص SSC/TA (829/0rp=) نیز با استفاده از روش‏ طیف‏سنجی Vis-NIR و پیش‏پردازش‌های فیلتر میانه و تصحیح پراکنش افزاینده با نتایج قابل قبولی پیش‏بینی شد. بنابراین روش طیف‏سنجی Vis-NIR به‏عنوان یک روش غیرمخرب می‌تواند در بررسی کیفی پرتقال رقم تامسون مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده برنج یکی از مهم‌ترین محصولات تابستانه است که طی چند سال اخیر توسط کمباین‌هایی با مکانیزم‌های متفاوت برداشت می‌شود. در این تحقیق میزان تلفات کمّی و کیفی برنج رقم چمپا در شهرستان رامهرمز بوسیله کمباین‌های مختلف در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی به روش کرت‌های یک بار خرد شده مورد ارزیابی قرار گرفت. کرت‌های اصلی شامل مقادیر رطوبت محصول در هنگام برداشت در سه سطح 21-19، 23-21 و 25-23 درصد، و کرت‌های فرعی شامل نوع کمباین در چهار سطح کمباین غلات دارای کوبنده سوهانی، کمباین غلات دارای کوبنده دندانه‌میخی، کمباین برنج مدل ورلد دارای کوبنده دندانه‌میخی و کمباین برنج مدل چری دارای کوبنده دندانه‌میخی بودند. نتایج نشان داد که تلفات کمّی و کیفی تحت تاثیر معنی‌دار رطوبت قرار گرفت. از نظر رطوبتی، کمترین و بیشترین تلفات کمّی به‌ترتیب با مقدار 60/3 درصد در رطوبت 23-21، و مقدار 87/3 درصد در رطوبت 21-19 درصد، اتفاق افتاد. همچنین کمترین و بیشترین تلفات کیفی به-ترتیب با مقدار 37/1 درصد در رطوبت 25-23 درصد، و 01/3 درصد در رطوبت 21-19 درصد مشاهده شد. طبق نتایج، تمام اجزای مختلف تلفات کمی، به جز قسمت هد کمباین، و نیز تمام اجزای مختلف تلفات کیفی، تحت تاثیر معنی‌دار نوع کمباین‌ها قرار گرفت. کمترین و بیشترین مقادیر افت کمی به‌ترتیب متعلق به کمباین برنج مدل ورلد با 97/2 درصد و کمباین غلات با کوبنده سوهانی با 83/4 درصد بود. همچنین از نظر افت کیفی، کمترین و بیشترین مقادیر به‌ترتیب به کمباین برنج مدل چری با 32/1 درصد و کمباین غلات با کوبنده سوهانی با 99/3 درصد تعلق داشت.

چکیده به منظور بررسی تاثیر روش کشت مستقیم گندم در میزان بقایای متفاوت و عمق کاشت متغیر در شرایط دیم، آزمایشی در سال‏های زراعی 97-96 و 99-98 به صورت اسپلیت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. در این آزمایش کرت‏های اصلی میزان بقایای گیاهی (1- حفظ بقایای ایستاده و انتقال بقایای خارج شده از انتهای کمباین به بیرون از مزرعه و 2- حفظ تمام بقایا در مزرعه، کرت فرعی نوع شیاربازکن دستگاه کشت مستقیم (1- بیلچه‌ای باریک، 2- بیلچه‏ای پهن و 3- دیسکی) و کرت فرعی فرعی عمق کشت (6-4 سانتی‏متر و 8-6 سانتی‏متر) در نظر گرفته شد. در این تحقیق از کارنده‏های کشت مستقیم رایج مورد استفاده در استان مرکزی (ماشین برزگر همدان، جیران صنعت آریا و تاکا) جهت کشت گندم دیم استفاده شد. روش خاک‌ورزی و کاشت مرسوم در استان نیز به عنوان شاهد در هر کرت فرعی درنظر گرفته شد. ضریب یکنواختی عمق کاشت، ضریب یکنواختی توزیع افقی بذر، شاخص برگردانی خاک، درصد سبزشدن مزرعه و عملکرد محصول اندازه‏گیری شدند. نتایج نشان داد که تأثیر نوع شیاربازکن و عمق کاشت بر عملکرد در سطح آماری 5% معنی‏دار است. اثر میزان بقایا در دو سال کشت بر عملکرد و صفات اندازه‏گیری شده معنی‏دار نشد و نشان می‏دهد که نحوه اثر آن یکسان بوده است. روش کشت مستقیم عملکرد پایین‏تری را نشان داد در حالی‏که روش کشت مرسوم با دستگاه عمیقکار بیشترین عملکرد را داشت. ضریب یکنواختی توزیع عمودی بذر در سطح آماری 1% معنی‏دار می‏باشد که نشان دهنده آن است که نوع شیار بازکن در عمق قرارگیری بذر تأثیرگذار بوده است. با افزایش عمق کشت، درصد سبزشدن بذر و عملکرد دانه کاهش یافت. یافته‏ها نشان داد کشت مستقیم ضمن کاهش زمان عملیات باعث صرفه‏جویی مصرف سوخت به میزان 75 درصد در مقایسه با روش مرسوم شده است.

چکیده خاک‌ورزی حفاظتی به‌دلیل پتانسیل حفاظت از منابع خاک و آب وکاهش هزینه‌های تولید می‌تواند یک سیستم جایگزین برای خاک‌ورزی رایج محصول گندم آبی در ایران باشد. گزارشات متعددی از تاثیر روش‌های مختلف خاک‌ورزی در زراعت گندم آبی وجود دارد که به‌طور عمده اثر این روش‌های خاک‌ورزی را بر عوامل مختلف مانند عملکرد محصول، خواص فیزیکی خاک، هزینه‌ها، و ... بررسی کرده‌اند. به‌منظور کسب چشم انداز بهتری از تاثیر روش‌های خاک‌ورزی بر عملکرد گندم در ایران، بررسی‌های موجود به‌صورت نظام‌مند مرور شد و یافته‌های آن‌ها با روش فراتحلیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مقاله‌های منتشر شده در مجلات ایرانی، گزارش‌های پژوهشی و مقالات مرتبط ارائه شده در کنگره‌ها، و نیز پایان‌نامه‌های دانشجویی با استفاده از کلید واژه‌های استاندارد مرور شد. در نهایت پس از کنترل کیفی، 40 مطالعه برای مقایسه روش‌های کم‌خاک‌ورزی با خاک‌ورزی رایج و 21 مطالعه برای مقایسه بی‌خاک‌ورزی با خاک‌ورزی رایج با استفاده از مدل تصادفی وارد فرایند فراتحلیل شدند. نتایج نشان داد که مقدار اندازه اثر (SMD) در روش‌های کم‌خاک‌ورزی و بی‌خاک‌ورزی به‌ترتیب 42/0- و 18/1- بدست آمد که حاکی از تاثیر منفی این روش‌ها بر عملکرد گندم در مقایسه با خاک‌ورزی رایج بود. روش‌های کم‌خاک‌ورزی در مقایسه با خاک‌ورزی رایج (گاوآهن برگرداندار + دیسک + ماله) باعث کاهش جزیی عملکرد گندم (87/2- درصد) شدند. همچنین روش بی‌خاک‌ورزی در مقایسه با خاک‌ورزی رایج باعث کاهش عملکرد (2/8- درصد) شد. با توجه به‌اینکه روش‌های کم‌خاک-ورزی اثر قابل توجه‌ای بر کاهش عملکرد گندم نداشتند می‌توان یکی از روش‌های کم‌خاک‌ورزی به‌ترتیب اولویت شامل 1- چیزل‌پکر، 2- خاک‌ورز مرکب (گاوآهن قلمی مجهز به غلطک)، 3- گاوآهن قلمی+ دیسک و 4- دیسک را با توجه به امکانات و دسترسی هر منطقه به این ادوات جایگزین خاک‌ورزی رایج نمود.