پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده گیاهان دارویی به دلیل خواص ویژه و استفاده در درمان بسیاری از بیماری‌ها دارای اهمیّت بالایی هستند. تشخیص و تمایز نوع و گونه‌های مختلف گیاهان دارویی یک امر ضروری است. از آنجا که گیاهان دارویی فراوانی وجود دارد و شناسایی و تمایز آن ها از هم به صورتی دستی یک فعالیت خسته کننده، زمان‌بر، و پرهزینه است، بنابراین استفاده از روش‌های نوین جهت شناسایی سریع و دقیق این گیاهان امری ضروری است. در این راستا، مطالعه حاضر با هدف طبقه‌بندی شش نوع گیاه دارویی در شهرستان سلماس انجام گرفت. تصاویر گیاهان دارویی با استفاده از تلفن همراه گرفته شد. یک الگوریتم پردازش تصویر به‌ منظور بهبود کیفیت تصاویر و استخراج ویژگی‌های رنگ، بافت و شکل از تصاویر در نرم افزار MATLAB طراحی و توسعه یافت. از میان 296 ویژگی استخراج شده از کانال‌های مختلف تصاویر، 28 ویژگی‌ کارا برای طبقه‌بندی گیاهان مورد بررسی انتخاب شد. دو روش تحلیل تفکیک خطی و درجه دوم برای طبقه‌بندی گیاهان دارویی مورد استفاده قرار گرفت. دقت طبقه بندی 28 ویژگی انتخاب شده با استفاده از روش تحلیل تفکیک خطی و درجه دوم به‌ترتیب 7/97 % و 100 % به‌دست آمد. با کاهش تعداد ویژگی‌ها در مراحل بعد، تعداد نه ویژگی کارا برای طبقه‌بندی گیاهان دارویی مورد بررسی انتخاب شد که دقت هر دو مدل طبقه‌بند برابر 100 % و خطای طبقه‌بندی آن دو نیز با هم برابر (0105/0) بود. نتایج به‌‌دست آمده نشان داد که الگوریتم طراحی شده قابلیت بالایی در تشخیص گیاهان دارویی دارد.

چکیده زغال‌اخته یکی از محصولات باغی است که با توجه به ارزش بالای مواد مغذی آن، سرمایه گذاری و برنامه ریزی برای فراوری آن اهمیت بسزایی دارد. وجود هسته در محصول نهایی در بازار، مانع جدی در بازارپسندی آن ایجاد می‌کند. هسته‌گیری یکی از فرآیندهایی است که موجب افزایش ارزش افزوده محصول زغال‌اخته می‌گردد. در این پژوهش تأثیر پارامترهای محتوای رطوبتی میوه زغال‌اخته و نوع سنبه بر کیفیت عمل هسته‌گیری ماشین هسته‌گیر میوه زغال‌اخته‌ی مورد نیاز باغداران و واحدهای فرآوری مورد بررسی قرار گرفت. با مطالعه فرآیندهای مختلف هسته‌گیری و با توجه به خواص فیزیکی- مکانیکی میوه زغال‌اخته، نوع هسته‌گیر پانچی انتخاب شد. با توجه به سیستم انتقال قدرت و مکانیزم ژنوای بکار رفته، ماشین ساخته شده قادر است محصول را تک دانه سازی کرده و سپس عمل هسته‌گیری را به‌طور کامل انجام دهد. تمامی قطعات قلب هسته‌گیر میوه زغال‌اخته طراحی و سپس مدل کامپیوتری آن توسط نرم افزار CATIA تهیه گردید و از روی نقشه‌های استخراج شده از نرم‌افزار، بخش مرکزی ماشین هسته‌گیر میوه زغال‌اخته ساخته شد. برای ارزیابی ماشین، تلفات محصول در حین هسته‌گیری، حفظ شکل ظاهری محصول بعد از هسته‌گیری و موفقیت آمیز بودن عمل هسته‌گیری به عنوان معیارهای اصلی در نظر گرفته شدند. کارآیی ماشین در سه نوع سنبه ساده، ساده تیغه‌دارگرد و سه‌پر و دو سطح محتوای رطوبتی70 و 75 درصد در شش تیمار مورد بررسی قرار گرفت. آزمون تحلیل واریانس نشان داد که در تلفات ایجاد شده محصول و شکل نهایی آن، تفاوت معنی‌داری در شش تیمار مورد آزمون وجود داشت. بهترین کارآیی در تیمار با محتوای رطوبتی 75% و نوع سنبه سه‌پر بدست آمد به‌طوری‌که تحت این شرایط 33/93 % محصول بطور موفقیت‌آمیز مورد هسته‌گیری قرار گرفت و کمترین تلفات گوشت محصول نیز در این تیمار مشاهده شد.

چکیده بعضی از بیماری‌های لوبیا به ریشه گیاه حمله می‌کنند و باعث زرد شدن ساقه و برگ‌های پایینی و سرانجام خشک شدن گیاه می‌شوند. از این رو مطالعه بر روی ریشه این گیاه بسیار با اهمیت است. اما مطالعه بلادرنگ ریشه، بدون استفاده از روش‌های هوشمند قابل انجام نخواهد بود. بنابراین در این تحقیق یک الگوریتم پردازش تصویر مرکب با استفاده از قطعه بندی تصاویر و ادغام مناطق به کمک الگوریتم ژنتیک توسعه داده شد. از ریشه‌ها در مراحل مختلف رشد و بسترهای مختلف پیت و پرلیت، خاک رس و ترکیب این مواد تصویربرداری شد. نتایج تشخیص و شناسایی ریشه در طی رشد با استفاده از الگوریتم پردازش تصویر مرکب نشان داد: (1) بستر پیت و پرلیت تنها بستری بودند که روند رشد ریشه، با استفاده از الگوریتم پردازش تصویر، از روز دوم کشت قابل تشخیص بود. (2) پارامترهای آماری محاسبه شده بین ریشه شناسایی شده با استفاده از الگوریتم مذکور و اندازه گیری شده بصورت دستی، دقت بالای الگوریتم را نشان داد (13/0> NRMSE و 99/0< R2). د ر ضمن نتایج نشان داد، ریشه‌های با حجم بزرگتر از cm368/208 یا ریشه‌های با طول و عرض بیشتر از cm07/2 و cm 77/0 توسط الگوریتم پردازش تصویر قابل شناسایی بودند. مدل‌سازی پارامترهای رشد حجمی، طولی و عرضی ریشه نشان داد، تغییرات حجم و عرض ریشه نسبت به زمان رابطه نمایی و رشد طولی ریشه رابطه توانی با زمان کشت دارد. دقت مدل‌های ایجاد شده در تخمین حجم ریشه، رشد طولی و عرضی ریشه بسیار مناسب بود، به‌طوری‌که R2 ، R2 تعدیل شده و RMSE بین داده‌های مشاهده شده و تخمین زده شده برای رشد حجمی ریشه به ترتیب برابر 925/0، 902/0 و 57/45، برای رشد طولی ریشه برابر 944/0، 934/0 و 37/1 و برای رشد عرضی ریشه برابر 946/0، 937/0 و 96/0 به دست آمدند.

چکیده هدف از این پژوهش، طراحی و تحلیل تنش سه نوع سرستون تسمه‌ای ساده، تسمه‌ای U شکل و تسمه‌ای W شکل و انتخاب سرستون مناسب برای یک گلخانه هشت وجهی بود تا بتوان آن را با روش‌های ساده و ارزان قیمت تولید کرد. نتایج تحلیل تنش و تغییر مکان برای سرستون‌های پیشنهاد شده نشان داد که تنش و تغییر مکان ایجاد شده توسط بار کششی در سرستون تسمه‌ای ساده، یکنواخت نبوده و اختلاف تنش و تغییر مکان در نقاط مختلف آن قابل ملاحظه بود. ملاحظه شد که توزیع تغییر مکان قسمت‌های مختلف تسمه در سرستون تسمه‌ای Uشکل نسبت به سرستون تسمه‌ای ساده تا حدودی یکنواخت‌تر بود. از طرف دیگر در سرستون تسمه‌ای W شکل با پایه نگه‌دارنده، نتیجه محاسبه تنش سرستون همراه با نبشی نگه‌دارنده آن، مشخص کرد که این سرستون قادر است تا بار کششی را به‌خوبی تحمل نماید. سرستون تسمه‌ای W شکل با پایه نگه‌دارنده همچنین توانست با ضریب اطمینان قابل قبولی اثر بارهای ترکیبی وارده را تحمل نموده و تکیه‌گاه مناسبی برای اتصال اجزای اصلی سازه یک گلخانه هشت‌وجهی باشد. کلیه نتایج مربوط به تحلیل تنش بر روی سرستون ‌ها توسط شکل های مربوطه به نمایش گذاشته شده است. با توجه به بحث امنیت غذایی، ارزان سازی تولیدات کشاورزی بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. از این رو محققین در تلاش‌اند تا با گسترش اقلیم های کنترل شده بویژه گلخانه‌ها برای کاهش مصرف آب و انرژی و ایجاد امکان کشت در تمام فصول سال به این مشکل غلبه کنند. باید در نظر داشت که هزینه-های اولیه مربوط به احداث گلخانه‌ها و سازه‌ آن‌ها بسیار بالاست. از این رو سعی براین است تا با طراحی سازه‌های گلخانه‌ای مطابق با اقلیم بتوان هزینه‌های اولیه و جاری تولیدات گلخانه‌ای را پایین آورد که در این تحقیق برای افزایش استحکام و ارزان سازی سرستون های گلخانه هشت وجهی انجام شد.

چکیده در راستای کاهش تلفات گرمایی و بهینهسازی عملکرد موتورهای دیزلی تحقیقات بسیاری صورت گرفته است. روانکاری یکی از راههای خیلی مؤثر در کاهش اصطکاک و کم کردن گرمای اضافی تولید شده در یک سامانه مکانیکی است. در این تحقیق جهت تحلیل انرژی موتور دیزل تک سیلندر، سعی شد خواص روانکاری روغن موتور بهبود یابد. بدین منظور از نانو اکسید مس و نانو اکسید تیتانیوم به قطر میانگین 40 نانومتر برای ساخت نانو روانکار استفاده شد. نانو ذرات اکسید مس و اکسید تیتانیوم با درصد وزنی به ترتیب 25/0، 5/0 و 75/0 درصد، بهصورت مساوی و یکنواخت با هم ترکیب و در روغن پایه توزیع و در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آزمون و ارزیابی، نتیجه نشان داد که تاثیر نانو ذره ترکیبی اکسید مس و اکسید تیتانیوم در روغن موتور بر توان معادل دود اگزوز و سیستم خنک‌کننده معنی‌دار بود. با افزودن 25/0 درصد وزنی نانوذرات به روغن روان کننده، در حدود 5/2 درصد به توان مفید خروجی افزوده شد. با افزودن 5/0 درصد وزنی نانواکسید مس و نانو اکسید تیتانیوم به روغن روان‌کننده، حدود 5/16 درصد توان معادل دود اگزوز افزایش یافت و متناسب با افزایش درصد مواد نانو در روغن روان‌کننده، تلفات گرمایی معادل خنک کننده کاهش یافت.

چکیده تبدیل زیست توده‌های کشاورزی به شکل پلت و استفاده از آنها به عنوان منبع انرژی حرارتی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، تأثیر چهار نسبت ترکیب پوست بادام، گردو و تفاله کنجد به ترتیب با نسبت (2:1:1،1:1:2،1:2:1،1:1:1) بر مبنای وزن و دو اندازه ذرات (6/0 و 1 میلی متر) بر شاخص‌های چگالی، چگالی فشرده شده، مقاومت فشاری و ارزش حرارتی پلت‌های تولیدی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که چگالی فشرده شده و مقاومت پلت ها در ترکیباتی که دارای مقادیر بیشتر تفاله کنجد هستند بیشتر از سایر نمونه‌ها است بطوریکه بیشترین چگالی فشرده (721 کیلوگرم بر متر مکعب) و بیشترین مقاومت فشاری (73/50 نیوتن بر سانتیمتر) برای ترکیب با نسبت تفاله کنجد بیشتر و ذرات کوچکتر بدست آمد. در مقایسه تیمارها کمترین مقاومت مربوط به نسبت بالاتر پوست گردو(تیمار T2) در اندازه ذرات درشت‌تر می‌باشد. با توجه به داده‌های بدست آمده در اندازه ذرات ریزتر مقاومت فشاری برای نسبت برابر از مواد اولیه(T1) 78/20 N/Cm، برای نسبت بالاتر پوست گردو(T2) 46/4 N/Cm، در نسبت بالاتر پوست بادام(T3) 26/12 N/Cm و برای مقدار بیشتر تفاله کنجد(T4) 73/50 N/Cm بدست آمد. با تغییر در اندازه مواد اولیه که برای ذرات درشت‌تر است، مقاومت کاهش می‌یابد که به ترتیب برای نسبت برابر از مواد(T1) 44/15 N/Cm، پوست گردوی بیشتر(T2) 49/6 N/Cm، برای پوست بادام بیشتر(T3) 21/7 N/Cm و برای تفاله کنجد بالاتر (T4) برابر با 72/18N/Cm بدست آمد. همچنین، بالاترین میزان ارزش حرارتی در نسبت بالاتر پوست گردو (نسبت بادام، گردو و تفاله کنجد 1:2:1) به میزان 9576 کیلوژول بر گرم بدست آمد. بنابراین استفاده از ضایعات کشاورزی و ترکیب مناسب آنها به دلیل ایجاد چگالی و استحکام مناسب گزینه خوبی برای تولید سوخت‌های زیستی می‌باشد.

چکیده پیش‌فرآوری یک پیش‌نیاز برای بهبود هضم‌پذیری زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی با درجه سرسختی بالا است. با این حال، هنوز در مؤلفه‌های کلیدی تغییرات زیست‌توده در اثر پیش‌فرآوری‌ها، بحث‌های قابل توجهی وجود دارد. در مطالعه حاضر، مؤلفه‌های شیمیایی، طیفی و ساختاری زیست‌توده کاه گندم قبل و بعد از یک پیش‌فرآوری ترکیبی به‌وسیله پایش از طریق آنالیزهای شیمیایی، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (XRD) ارزیابی شد. از یک پیش‌فرآوری ترکیبی ازن - قلیا برای تخریب ساختار لیگنوسلولزی کاه گندم با هدف بهبود قابلیت دسترسی به محتوای ترکیبات قندی آن استفاده شد. بدین منظور، اثر پنج متغیر نرخ تولید ازن (1، 2 و 3 گرم بر ساعت)، زمان ازن‌دهی (15، 30 و 45 دقیقه)، نرخ جریان ازن / اکسیژن (صفر، 3 و 6 لیتر بر دقیقه)، محتوای رطوبت کاه گندم (100، 200 و 300 درصد وزنی بر مبنای تر) و مقدار اوره (صفر، 5/1 و 3 درصد وزنی) بر چهار پاسخ محتوای دیواره سلولی (NDF)، دیواره سلولی بدون همی‌سلولز (ADF)، لیگنین (ADL)، pH و همبستگی آن‌ها با روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دو متغیر نرخ جریان و محتوای رطوبت بیشترین درصد تأثیرگذاری در اکثر پاسخ‌ها را به خود اختصاص دادند. بالاترین همبستگی‌ها بین دو پاسخ pH با NDF )90/0(R2 = و ADL با NDF )64/0(R2 = بدست آمد. شرایط بهینه در نرخ تولید ازن 3 گرم بر ساعت، زمان 45 دقیقه، نرخ جریان ازن/اکسیژن 5/3 لیتر بر دقیقه، رطوبت 100 درصد وزنی و مقدار اوره 3 درصد وزنی بدست آمد و در این شرایط، کاهش معنی‌داری در محتوای همی‌سلولز (9/56 درصد)، لیگنین (50 درصد) و pH (76/55 درصد) بدون اختلاف معنی‌دار در سلولز نسبت به نمونه بدون پیش‌فرآوری مشاهده شد. نتایج تحقیق حاضر، کارایی بالای پیش‌فرآوری پیشنهادی را در تخریب الیاف دیواره سلولی کاه گندم در دما و فشار محیط به اثبات رساند. ارتباط

چکیده پسته یکی از محصولات صادراتی ایران است که از نظر استراتژیکی از جایگاه خاصی در بین تولیدات کشاورزی برخوردار است. آلودگی میوه پسته به انواع آفلاتوکسین‌ها باعث شده است که صادرات این محصول با ارزش، با محدودیت روبرو گردد. پلاسمای سرد (CP) یکی از فناوری‌های غیر حرارتی است که به خوبی قادر است علاوه بر سترون‌سازی قارچ‌ها و توکسین‌های مواد غذایی، کیفیت مواد غذایی را حفظ نماید. در این پژوهش با استفاده از روش (DBD, Dielectric Barrier Discharge) سامانه‌ای جهت تولید پلاسما‌ی سرد با استفاده از گازهای هوا و آرگون ساخته شد. سپس مشخصه‌یابی پلاسما انجام گرفت. برای ارزیابی توانایی سیستم، تأثیر پلاسمای سرد بر کاهش آفلاتوکسین کل (B1, B2, G1 , G2) در پسته بررسی شد. متغیرهای مستقل برای کاهش آفلاتوکسین شامل زمان قرار گرفتن در معرض پلاسما (5-10-15 دقیقه)، فاصله نمونه از نازل (1-5/1-2 سانتی متر)، نسبت ترکیب هوا و گاز آرگون (هوا + آرگون) (%0-50-100) هستند. نتایج حاصل از تیمار‌ها در سیستم پلاسمای سرد فشار اتمسفری نشان داد که افزایش زمان اعمال پلاسما بیشترین تأثیر را در کاهش سم آفلاتوکسین (B1, B2, G1 , G2) نسبت به سایر متغیرها دارد. پس از آن به ترتیب فاصله نمونه از نازل و درصد ترکیب گاز آرگون و هوا بیشترین تأثیر را در کاهش آفلاتوکسین B1، B2 و G1 و درصد ترکیب گاز آرگون و هوا و سپس فاصله نمونه از نازل به ترتیب بیشترین تأثیر را در کاهش آفلاتوکسین G2 داشته‌اند. با توجه به نقاط بهینه بدست آمده در کاهش سم آفلاتوکسین، زمان اعمال پلاسما 62/13 دقیقه، فاصله نمونه از نازل 37/1 سانتی متر و میزان ترکیب گاز آرگون و هوا 68/50 درصد، بیشترین مقدار کاهش سم را موجب می‌شود. بنابراین، این روش می‌تواند برای کاهش و یا از بین بردن سم آفلاتوکسین استفاده شود.