پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده مقاومت برشی یکی از ویژگی های مهم خاک است که بر همکنش ماشین و خاک موثر است. ساختمان خاک با تر و خشک شدن (در اثر آبیاری های غرقابی مکرر) تغییر می‌ کند و بنابراین، پارامترهای مقاومت برشی خاک نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. به همین منظور، اثر این فرآیند بر پارامترهای مقاومت برشی خاک درشت بافت (لوم شنی) مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش، نمونه های بزرگ خاک تهیه و برخی از آنها تحت تأثیر 5 چرخه تر و خشک شدن قرار گرفت. سپس نمونه ها با یا بدون فرآیند تر و خشک شدن تحت سه سطح بار متراکم کننده (0، 100 و 200 کیلوپاسکال) و در دو سطح رطوبتی (9/0 حدخمیری؛ (PL) و PL1/1) متراکم گردید. سپس سه نمونه برای انجام آزمایش برش مستقیم و یک نمونه برای اندازه گیری جرم مخصوص ظاهری خاک تهیه گردید. نتایج نشان داد که افزایش رطوبت موجب افزایش جرم مخصوص ظاهری و چسبندگی و کاهش زاویه اصطکاک داخلی گردید. فرآیند تر و خشک شدن نیز با افزایش تحرک ذرات رس و نمک های محلول در مرحله تر شدن و رسوب آن در بین ذرات درشت و بر روی باندهای آبی، موجب افزایش جرم مخصوص ظاهری و چسبندگی و کاهش زاویه اصطکاک داخلی گردید.

چکیده استفاده از پرسهای مارپیچ یکی از روشهای استحصال روغن است که سرمایه اولیه اندکی نیاز دارد و با توجه به اینکه بخش عمده روغن خوراکی در کشور ما از طریق واردات تامین می شود، اهمیت ترویج و به کارگیری آن آشکار است. در این تحقیق پرس مارپیچ مدل KK??F ساخت شرکت Kern Kraft کشور آلمان با ظرفیت kg/h?? و توان kW? برای استخراج روغن از دانه های کنجد مورد بررسی قرار گرفت. یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی برای ارزیابی اثر حرارت دهی به دانه، سرعت دورانی مارپیچ و اندازه نازل بر راندمان استخراج روغن به کار گرفته شد. در این آزمایش حرارت دهی در چهار سطح ??، ??، ?? و °C???، سرعت دورانی مارپیچ در سه سطح ??، ?? و rpm ?? و اندازه قطر نازل نیز در سه سطح??، ?? و mm?? مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد، که اثر کلیه فاکتور ها روی راندمان استخراج روغن معنی دار است. بررسی بیشتر با مقایسه میانگین فاکتورهای اصلی به روش دانکن در سطح ?% نشان داد، که کاهش قطر نازل و افزایش دمای حرارت دهی موجب افزایش راندمان استخراج روغن از دانه های کنجد می شود. افزایش سرعت دورانی تا rpm?? موجب افزایش راندمان استخراج روغن گردید و بیش از آن باعث کاهش راندمان گردید. در پایان بیشترین راندمان در دمای حرارت دهی °C???، سرعت دورانی rpm?? و قطر نازل mm?? بدست آمد. در نهایت یک مدل درجه 2 برای پیش‌بینی راندمان استخراج روغن ارائه گردید.

چکیده علی رغم خطرات سموم کشاورزی برای انسان، حیوانات و محیط زیست، سمپاشی اصلی ترین راه کنترل علف های هرز، آفات و بیماری های گیاهی می‌باشد. نکته مهم در کیفیت پاشش موثر سم، انتخاب شرایط و وسایل مناسب برای سم پاشی می‌باشد. قطر ذرات و یکنواختی توزیع سم در عرض پاشش دو فاکتور مهم درکیفیت سم پاشی می‌باشد. برای دست یابی به این مهم ضرورت دارد تا اثر عوامل مختلف بر روی رفتار و الگوی حرکتی ذرات سم از زمان پاشش تا لحظه نشست روی گیاه مورد پژوهش قرار گیرد. روش مرسوم برای ارزیابی کیفیت سم پاشی، روش تجربی می‌باشد. در این تحقیق، شبیه سازی رفتار سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی، به عنوان جایگزین روش تجربی مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق به دو روش تجربی و شبیه سازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی توسط ترم افزار ANSYS نسخه R??.? انجام گرفت. به این منظور اثر سه نوع نازل تی جت ???-??، ???-?? و ???-?? و سه سطح فشار ?، ? و ? بار روی توزیع ذرات و زاویه پاشش ارزیابی شد. از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار و برای مقایسه میانگین تیمارها از آزمون دانکن استفاده شد. نتایج تجربی و شبیه سازی نشان داد که بهترین نازل از نظر توزیع حجمی یکنواخت ذرات، نازل ???-?? بوده و این نازل در هر سه فشار از یکنواختی پاشش خوبی برخوردار بود. در حالی که در نازل های دیگر با افزایش فشار، یکنواختی پاشش کاهش می‌یابد. مقایسه نتایج زاویه پاشش نشان داد که حد اکثر اختلاف بین روش تجربی و روش شبیه سازی برابر ? درصد می‌باشد. این تطابق نشان می‌دهد که روش دینامیک سیالات محاسباتی روش مناسبی برای پیش بینی رفتا ذرات سم در خلال پاشش سم از نازل می‌باشد.

چکیده عوامل زیادی روی سرعت و یکنواختی رشد، افزایش قلمه زنی،کیفیت وکمیت تولید گیاهان در کشت گلخانه‌ای موثر می-باشند. کنترل رطوبت و دمای داخل گلخانه در رشد کیاه بسیار تاثیر گذار است و روشهای مختلفی برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از روش‌های نوین تامین رطوبت و کاهش دمای محیط گلخانه، استفاده از سیستم مه‌پاش است که کاربرد بسیار وسیع و گسترده‌ای پیدا کرده است. برای دست‌یابی به رطوبت یکنواخت در گلخانه، ضرورت دارد تا اثر عوامل مختلف روی رفتار جریان سیال در زمان خروج از نازل مه‌پاش مورد پژوهش قرار گیرد. در این تحقیق اثر سه نوع نازل مدل BD ساخت کشور تایوان به شماره‌های ??/? ، ??/? و ??/? و سه سطح فشار ??، ?? و ?? بار روی الگوی پاشش مه در محیط، یکنواختی پاشش و زاویه پاشش اندازه‌گیری شد. این تحقیق به دو روش تجربی و مدلسازی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی انجام گرفت. آزمایش‌های تجربی در گلخانه فرودگاه یاسوج انجام شد. به منظور ارزیابی تجربی از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در ? تکرار و برای مقایسه میانگین تیمار‌ها از آزمون دانکن استفاده شد. در روش مدل‌سازی به منظور حل معادلات حاکم بر جریان، همچون پیوستگی و ممنتوم از نرم افزار FLUENT استفاده شد. نتایج تجربی نشان داد که اثر فشار و نوع نازل روی زاویه پاشش در سطح یک درصد معنی دار می‌باشد. بیشترین پاشش سیال، در مرکز خروجی نازل مشاهده شد و با فاصله گرفتن از مرکز نازل، میزان نشست سیال کاهش یافت و بهترین کیفیت پاشش در این نوع مه‌پاش در فشار ?? بار بدست آمد. نتایج شبیه سازی سرعت حرکت ذرات نشان داد که در فشار ?? بار، روند تغیرات سرعت به صورت V شکل می‌باشد. بیشترین سرعت حرکت ذرات در مرکز بوده و با رفتن ذرات به سمت کناره‌ها از سرعت آنها کاسته شد. همچنین افزایش فشار منجر به پدیده بالازدگی و عدم یکنواختی پاشش گردید. نتایج تجربی و شبیه سازی تطابق خوبی با هم داشتند.

چکیده برنج یکی از حیاتی‌ترین گیاهانی است که جهت استفاده از دانه آن کشت می‌شود و بعد از گندم جایگاه دوم را از نظر اهمیت و تولید در بین غلات دارد. رطوبت محصول در هنگام برداشت بالاتر از حد مناسب برای فراوری و انبار کردن است بنابراین برای نگه‌داری طولانی مدت و انجام عملیات فراوری باید رطوبت آن را به زیر ?? درصد رساند. فرآیند خشک کردن از جمله مراحل مهم و تاثیرگذار در فراوری پس از برداشت شلتوک است که در کیفیت تبدیل آن به برنج سفید و درصد ترک‌ ایجاد شده در دانه موثر است. به منظور کاهش مصرف انرژی در فرایند خشک کردن شلتوک و همچنین از بین بردن اثرات سوء خشک‌کن‌های بستر ثابت موجود در کارخانه‌های شالیکوبی، یک دستگاه خشک‌کن دوار خورشیدی طراحی و ساخته شد. مخزن اصلی و دوار دستگاه از یک صفحه مشبک ساخته شد که توسط یک استوانه ثابت از جنس گالوانیزه پوشش داده شد. صفحه مشبک موجب توزیع و عبور یکسان هوا از جهات مختلف و کاهش یکنواخت رطوبت شلتوک شد. برای تامین حرکت دورانی مخزن اصلی دستگاه از یک الکتروموتور ??/? اسب بخار مدل ??-?B استفاده شد. در این پژوهش اثر خشک‌کن دوار خورشیدی در کاهش رطوبت، و میزان ترک ایجاد شده در شلتوک رقم هاشمی و تاثیر سرعت هوا بر کاهش رطوبت آن مورد بررسی قرار گرفت. شلتوک‌ها در بازه‌ی دمایی ?? تا ?? درجه سلسیوس با خشک‌کن دوار خشک شدند. واکنش توسعه ترک در محصول با رطوبت‌های اولیه ??، ?? و ?? درصد بر پایه تر مورد بررسی قرار گرفت. برای کمی کردن ترک تنشی ایجاد شده در دانه‌های شلتوک از شاخص ترک تنشی (SCI) استفاده شد. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی رقم هاشمی خشک شده با خشک‌کن دوار با رقم هاشمی خشک شده توسط خشک‌کن بستر ثابت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت و اختلاف چشمگیری در میزان ترک محصول نهایی خشک شده با خشک‌کن دوار مشاهده شد.

چکیده بررسی وضعیت مقاومت نفوذ خاک مزارع نیشکر و همچنین شناسایی عوامل تأثیرگذار بر آن از اهمیت زیادی برخوردار است. روش‌های متفاوتی برای این ارزیابی و پیش‌بینی وجود دارد. در این مطالعه با استفاده از الگوریتم‌های درخت تصمیم (CART و CHAID) به کشف مدل‌ها و الگوریتم‌های مؤثر، پرداخته شده است. پس از معرفی متغیرهای عمق خاک، تعداد تردد، رطوبت خاک، بافت خاک، سرعت پیشروی و سن گیاه به عنوان متغیرهای پیش‌بینی‌کننده درخت تصمیم و همچنین شاخص مخروط خاک به عنوان متغیر وابسته، به دو الگوریتم مذکور وارد شدند. الگوریتم‌ها توسط دو شاخص آماری ضریب همبستگی (R2) و متوسط مطلق خطا (MAE) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد بر اساس دو شاخص آماری، مدل درختی CART با مقدار 0.952 R2= و MAE=0.504 (مگاپاسکال) عملکرد بهتری در پیش‌بینی مقاومت نفوذ خاک مزارع نیشکر داشته است و به عنوان الگوریتم پیشنهادی به شرکت کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر ارائه گردیده است. نتایج به‌دست آمده از مدل نشان داد که روش تصمیم‌گیری درختی قادر است با استفاده از متغیرهای مؤثر، مقاومت نفوذ خاک مزارع را با دقت بالایی پیش‌بینی کند. همچنین با توجه به تفسیر ساده درخت تصمیم و قابل فهم بودن قوانین استخراج از آن برای کارشناسان کشاورزی کشت و صنعت، می‌توان در سطوح مختلف از آن استفاده نمود.

چکیده مرحله برداشت یکی‌از مهم‌ترین مراحل تولید محصولات کشاورزی است. در سال زراعی ??-?? با هدف تعیین هزینه و درآمد کمباین‌داران و ارزیابی سودآوری استفاده از کمباین‌ها در راستای منافع کشاورزان پرداخته شده است. در این پژوهش ? شهرستان استان اردبیل به تعداد?? دستگاه کمباین، شامل کمباین‌های رایج (جاندیر ???، جاندیر ????و کلاس??(S و کمباین جدید نیوهلند???? TC مورد مطالعه قرار گرفت. برای دستیابی به اهداف از روش بودجه‌بندی جزئی شامل تحلیل ارزش کنونی منافع، آزمون اقتصادی و غیراقتصادی بودن جایگزینی کمباین‌ها در شرایط حداقل، متوسط و حداکثر سطح برداشت‌ شده در یک سال و تحلیل نرخ بازده نهایی(MRR) استفاده شد. نتایج نشان داد بالاترین ظرفیت کمباینی ( ton hr-???/? دانه) و ظرفیت مزرعه‌ای( ha hr-???/?) با استفاده از کمباین نیوهلند???? TC به دست آمد. کمترین ظرفیت کمباینی برای کمباین جاندیر و کلاس به‌ترتیب با میانگین(ton hr-? ??/? و ??/?) بودند. در شرایط متوسط و حداکثر سطح برداشت شده، به‌ترتیب کمباین جاندیر ??? و نیوهلند????TC نسبت به سایرکمباین‌ها سود بیشتر و هزین? کمتری داشتند. نرخ بازده نهایی جایگزینی کاربرد کمباین جاندیر ??? با سایر کمباین‌ها بالاتر از??/??% و برای کمباین نیوهلند???? TC با سایرکمباین‌ها بالاتر از ??/??% و بیشتر از نرخ جایگزینی سایر کمباین‌ها محاسبه شد. بنابراین، در مجموع در شرایط سطح برداشت متوسط و بیشینه سالانه به‌ترتیب کمباین جاندیر ??? با درآمد خالص ?/?????? ریال در هکتار و کمباین نیوهلند???? TC با میانگین درآمد خالص ?/?????? ریال در هکتار برای برای برداشت گندم استان اردبیل توصیه می شود.

چکیده در این پژوهش، توانایی روش طیف سنجی Vis/NIR بازتابی به منظور سنجش و پیش بینی غیرمخرب مقدار قند موجود در ریشه های چغندرقند و هم چنین اثر پیش پردازش های مختلف طیفی بر دقت مدل های چندمتغیره پیش بینی کننده مطالعه شد. در این راستا، طیف گیری از نمونه های چغندرقند در مد اندازه گیری برهم کنش و در محدوده طیفی ????-??? نانومتر و به صورت تماسی از نواحی مختلف در بخش های طوقه، ریشه و دم چغندرقند انجام شد. بدین منظور ابتدا طیف گیری از روی پوست در ? ناحیه موردنظر اجرا شد و سپس نمونه ها به صورت عمودی برش داده شدند و از نواحی سه گانه طیف گیری به عمل آمد. نتایج نشان داد که از روش طیف سنجی می توان برای سنجش مقدار قند چغندر بهره برد. هم چنین نتایج نشان داد که ناحیه بروز پیک های جذبی مهم طیف های Vis/NIR در نمونه های با پوست و بدون پوست مشابه است. بنابراین می توان اثر ترکیبات شیمیایی پوست چغندرقند را در طیف سنجی Vis/NIR غیرمخرب به منظور شناسایی ترکیبات درونی آن نادیده گرفت. نتایج پیش بینی مقدار قند (SC) نمونه های چغندرقند با پوست، با مدل PLS بر پایه ترکیب SG+D? بهترین دقت تشخیص را نشان داد، به گونه ای که پیش پردازش SG+D? (??/?rc=، ??/?RMSEC=، ??/?rp =، و ??/?RMSEP =) با دقت عالی (??/?SDR=) توانست مقدار SC را پیش بینی نماید. در نهایت، سامانه ای بر پایه مدل تدوین شده طراحی شد که توان سنجش عیار محصول به صورت غیرمخرب را دارا است. این سامانه می تواند در هنگام تحویل محصول به کارخانه های چغندرقند به کار گرفته شود. هم چنین، از سامانه طراحی شده می توان در موسسه اصلاح بذر چغندرقند برای پژوهش های اصلاح نژاد استفاده کرد.