پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده یکی از راه های کاهش عملیات زراعی و هزینه‌های تولید، استفاده از ماشین‌های مرکب است. در تحقیق حاضر، یک خطی‌کار غلات به دیسک سنگین منضم و برای کاشت گندم ارزیابی گردید. کارنده مذکور با روش‌های کم‌خاک‌ورزی حفاظتی و بی‌خاک‌ورزی 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 خاک‌ورزی 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 خاک‌ورزی و کاشت از نظر پارامترهای فنی باهم اختلاف معنی‌دار داشتند، ولی عملکرد و اجزای عملکرد آن‌ها، 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 خطی‌کار منضم به دیسک سنگین و ماشین بی خاک ورز در یک کلاس آماری قرار داشت. خطی‌کار منضم به دیسک سنگین قادر بود نسبت به روش مرسوم خاک‌ورزی (چیزل‌پیلر+ 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 معنی‌داری در عملکرد دانه و سایر شاخص‌های اندازه‌گیری شده (به جز تعداد سنبله در مترمربع) مشاهده نگردید. بر اساس نتایج به دست آمده، می‌توان ماشین مرکب خطی‌کار-دیسک سنگین را به عنوان یک خاک‌ورز-کارنده حفاظتی مناسب کشت و کار گندم در جنوب خوزستان معرفی و توصیه نمود.

چکیده کشور ایران یکی از بزرگترین و مهم‌ترین کشورهای تولید کننده کشمش در جهان به شمار می‌رود. با توجه به میزان و ارزش صادرات کشمش در ایران، ماشینی نمودن جمع‌آوری این محصول همراه با حفظ کیفیت مکانیکی آن، از ضروری‌ترین کارها در این زمینه می‌باشد. لذا هدف اصلی این پژوهش طراحی و ساخت دماغه جمع‌‌آوری در ماشین خودکار جمع‌آوری محصول کشمش از سطح زمین و سپس ارزیابی آسیب مکانیکی وارد بر محصول کشمش حین جمع‌آوری توسط دماغه می‌باشد. پس از انجام طراحی نرم‌افزاری، انجام محاسبات لازم برای انتخاب بخش‌های مختلف دستگاه و ساخت دماغه، ارزیابی ماشین بر روی کشمش‌های 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 دهانه‌ای به طول cm80 بر روی ماشین خودکاری با ابعاد تقریبیcm 70 ×50 سوار شد. ظرفیت کاری این ماشین در سرعت دورانی rpm 25 برس جمع‌آوری، 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 معنی‌دار است (p<0.01 ) ,ولی اثر متقابل آن‌ها معنی‌دار نیست. همچنین کمترین آسیب مکانیکی (11%) در برداشت کشمش، مربوط به ارتفاع 2 میلی‌متری 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.

چکیده در این مطالعه به بررسی ارزیابی چرخه حیات تولید خیار گلخانه‌ای در شهرستان‌های 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 سامانه‌های خورشیدی فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی با استفاده از نرم‌افزار TRNSYS شبیه‌سازی و طراحی شدند. در گام بعد نیز با استفاده از روش IMPACT2002+ به بررسی انتشار آلاینده‌ها در سناریوهای مختلف تولید خیار پرداخته شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که تعداد حداکثر پنل موردنیاز برای سامانه‌های فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی به ترتیب 160 و 159 عدد به‌منظور کشت یک هکتار خیار گلخانه‌ای می‌باشد. نتایج ارزیابی چرخه حیات نشان داد که در تمامی رده‌های 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، پنل‌های فتوولتاییک و پنل‌های فتوولتاییک حرارتی و در موازات با انتشارات درون مزرعه بالاترین سهم را در انتشارات رده‌های آسیب دارا می‌باشند. نتایج نشان داد که بالاترین میزان رده های خسارت سلامتی انسان و کیفیت زیست‌بوم 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 سامانه‌ی 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.

چکیده هدف از تحقیق حاضر شبیه‏سازی سه بعدی فرآیند انتقال هم‌زمان گرما و رطوبت در عملیات خشک‌کردن همرفتی مواد غذایی از جمله هویج بود که این فرآیندها روی پدیده‌های تبعی مانند ترک تاثیرگذار است. مدل هندسی ورقه‌های هویج در محیط نرم‌افزار Comsol Multiphysics 3.5 ترسیم شد و سپس به تعداد 10017 المان و با درجه آزادی 30550 گسسته‌سازی شد. توسعه مدل با حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم به روش اجزاء محدود در محیط نرم‌افزار مذکور تحت دماهای مختلف هوای گرم انجام شد. در حل معادلات حاکم، خصوصیات مهندسی هویج به صورت متغیر در نظر گرفته شده و پروفایل‌های دما و رطوبت در شرایط مختلف خشک‌کردن پیش‏بینی شد. هم‌چنین آزمایش‏هایی برای به-دست آوردن مقادیر خصوصیات مهندسی از قبیل دانسیته واقعی و ظاهری و ضریب نفوذ مؤثر رطوبت و سینتیک خشک‌شدن، با استفاده از خشک‏کن قفسه‏ای متصل به ابزارهای مختلف اندازه‌گیری، در دماهای مختلف هوای گرم و ضخامت‏های مختلف نمونه‏ها انجام شد. نتایج به-دست آمده از شبیه‌ساز 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 توسعه‌یافته می‏تواند برای پیش‌بینی پروفیل‌های دما و رطوبت در فرآیند خشک‌کردن محصولات کشاورزی مختلف با خواص مهندسی مشابه و با دقت بالا به منظور بررسی تاثیر عملیات خشک‌کردن روی خواص کیفی نهایی و رسیدن به بالاترین کیفیت محصول مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده نظر به اینکه گندم و جو از محصولات با اهمیت و استراتژیک کشور ایران است و یکی از مهمترین آفات این محصولات سن غلات می‌باشد، بنابراین هر ساله سازمان حفظ نباتات کشور این آفت خطرناک را پایش می‌کند تا در زمان مناسب دستور مبارزه صادر شود. طبق آمارهای وزارت جهاد کشاورزی خسارت ناشی از آفات، بیماری‌ها و علف‌های هرز هر ساله حدود 35-30 درصد کل محصول را در بر می‌گیرد که 12-10 درصد آن مربوط به حشرات مضر می‌باشد و در مناطقی که آلودگی شدید باشد، خسارت وارده به محصول حتی به 100 درصد هم می‌رسد. پایش یک به یک مزارع کاری بسیار سخت و وقت‌گیر، 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 می‌شود. 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 نرم‌گیری 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 می‌توان 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 نرم‌گیری آفت سن و صدور دستور سمپاشی جهت جلوگیری از وارد‌آمدن خسارت به مزرعه بدست آمد.

چکیده در پژوهش حاضر از یک سامانه خشک‌کن تسمه نقاله‌ای پیوسته ترکیبی شامل آبگرمکن خورشیدی و لامپ‌های مادون قرمز تامین شونده با انرژی خورشیدی برای خشک کردن برگ‌های 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 برگ‌های 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 خشک‌کن 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 خشک‌شدن، به حداقل رساندن انرژی مصر‌فی 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 یافته‌های این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که بکارگیری سامانه‌های خشک‌کن توسعه یافته می‌تواند 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.

چکیده اتصال موتور تراکتور به محور جلوی آن و حفظ فاصله مرکز تا مرکز چرخ‌های جلو و عقب در دامنه استاندارد، توسط قطعه‌ای مستحکم به نام براکت جلو که جزئی از شاسی تراکتور است، انجام می‌شود. 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 به‌صورت سه‌بعدی 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 به‌صورت 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 می‌باشد. بعد از اطمینان نسبی از مقاوم بودن قطعه، قالب ریخته‌گری آن در نرم افزار Catia طراحی و به روش ریخته‌گری آلومینیوم و ماشینکاری تولید شد. قطعات نمونه براکت (5 قطعه) به روش ریخته‌گری چدن تولید و پس از ماشینکاری بر روی تراکتورهای نمونه (مدل RK704 با بیشینه وزن 2635 کیلوگرم) نصب و آزمون‌های مزرعه‌ای 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.

چکیده 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، هزینه‌بر و طاقت‏فرساست که باعث ایجاد محدودیت استفاده از نفوذسنج‏های عمودی در پهنه‏بندی فشردگی خاک مزارع شده است. یکی از روش‌های 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 اندازه‌گیری 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.

چکیده تقلب در مواد غذایی شامل افزودن هر گونه مواد کم‌هزینه به مواد گران‌قیمت 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. روش‌های رایج تشخیص تقلب مواد غذایی پرهزینه و زمان‌بر 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 روش‌های 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 نیمه‌هادی اکسید فلزی در ترکیب با روش‌های کمومتریکس می‌تواند ابزار موثر و با کارآیی زیاد در طبقه‌بندی سریع و غیرمخرب آب‌لیمو خالص از نوع تقلبی آن مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده پرتقال یکی از مهم‌ترین گونه‌های مرکبات است که از نظر اقتصادی و صنعتی اهمیت زیادی دارد. هدف از این پژوهش خشک‌کردن پرتقال با پیش‌تیمار ترکیبی محلول اسمزی و امواج فراصوت به منظور کاهش زمان خشک‌کردن و بهبود کیفیت محصول خشک‌شده است. در این تحقیق از خشک‌کن هوای گرم به منظور بررسی و بهینه سازی زمان خشک‌کردن، قابلیت جذب مجدد آب نمونه‌های خشک‌شده و شاخص چروکیدگی نمونه‌های خشک‌شده ورقه‌های برش‌خورده پرتقال می‌باشد. پیش‌تیماری نمونه‌ها 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 خشک‌کردن محصول پیش‌تیمار 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 ۱۵ به ۴۵ بریکس و زمان اعمال فراصوت از ۱۰ به ۳۰ دقیقه، زمان کلی فرآیند خشک‌کردن و همچنین شاخص چروکیدگی محصول کاهش یافت. جذب مجدد آب نمونه‌های خشک‌شده به متغیر‌های مستقل زمان اعمال فراصوت و غلظت محلول اسمزی وابسته بود (01/0 P <). غلظت محلول اسمزی با میزان بریکس ۱۵ و اعمال امواج فراصوت در ۳۰ 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 ۳۰ دقیقه، میزان بریکس ۴۵ محلول اسمزی ، دمای هوای خشک‌کن 70 درجه سلسیوس و سرعت هوای خشک‌کن 07/1 متربرثانیه اتفاق افتاد.