پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده جمع‌آوری برگ درختان پاییزی از سطوح معابر و خیابان‌ها همواره مشکلات عدیده‌ای را در پی داشته است که بدین منظور ماشین‌های خاصی طراحی شده‌اند. در طراحی اینگونه ماشین‌ها فاکتورهایی چون سادگی اجزاء، صرفه اقتصادی، ظرفیت عملکردی بالا و مانورپذیری آسان دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. در این مطالعه عملکرد یک ماشین برگ‌جمع‌کن ساخته شده برای تراکتورهای گلدونی مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت ماشین علاوه بر محاسبات تئوری، شبیه‌سازی قسمت‌های مختلف دستگاه در نرم‌افزار Solid works ???? از نظر استحکام و دوام مورد بررسی قرار گرفت. به منظور عملکرد واقعی دستگاه، از برگ درختان چنار و توت استفاده گردید. ارزیابی دستگاه در سه سطح از سرعت پیشروی ?/?، ? و ? کیلومتر بر ساعت در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت پیشروی، مقدار جمع‌آوری برگ توسط هر دو محفظه مکش و لوله مکش کاهش یافتند به طوری که افزایش سرعت پیشروی دستگاه از ?/? به ? کیلومتر بر ساعت باعث افت ?/?? درصدی توسط لوله مکش و افت ?/?? درصدی توسط محفظه مکش خواهد شد. نتایج حاصل از آزمون ماشین نشان داد که لوله مکش، مقدار برگ بیشتری را جمع‌آوری می‌نماید. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی بادزن نشان گر این است که هرچه ابعاد برگ بزرگتر مقدار خرد شدگی بیشتر و هرچه ابعاد برگ کوچکتر، خرد شدگی نیز کمتر خواهد بود. پس از بررسی‌های بعمل آمده مشخص گردید که با افزایش درصد رطوبت برگ‌ها میزان خرد شدگی برگ نیز کاهش می‌یابد. با توجه به نتایج حاصل از آزمون تحلیل واریانس میانگین متغیر محفظه مکش و لوله مکش سه گروه در سرعت‌های یاد شده یکسان نبوده و در سطح ??% معنی‌دار می باشد. همچنین آزمون شفه نشان داد میانگین تمامی دو دویی گروه‌ها از نظر آماری اختلاف معنی‌داری در سطح ??% دارند.(p < ?.??)

چکیده کمبود آب آشامیدنی و آب شیرین برای مصارف کشاورزی از بزرگترین مشکلات حال حاضر اکثر کشورهای خشک و نیمه-خشک می‌باشد. بنابراین شورزدایی آب‌های شور، برای تولید آب شرب و کشاورزی ضروری می‌باشد. با توجه به توان تابشی مناطق جنوب ایران، مطالعه یک سیستم آبیاری زیرسطحی خورشیدی به صورت تجربی و تئوری در شهر دهدشت با طول جغرافیایی 57/50 درجه و عرض جغرافیایی 78/30 انجام پذیرفت. در این سیستم از یک استخر خورشیدی و یک مبدل حرارتی جریان معکوس زیرسطحی استفاده شد. مخلوط هوای گرم و مرطوب داخل استخر خورشیدی، توسط فن، به لوله زیرزمینی هدایت و با استفاده از فرآیند میعان، آب مورد نیاز آبیاری زیرسطحی حاصل گردید. با تزریق چای کمپوست به آب خالص تولید شده، یک محلول با ترکیب مناسب برای آبیاری و تامین مواد مغذی خاک و گیاه تولید گردید. با اندازه‌گیری و پایش اطلاعات محیطی و تعیین معادلات گرمایی سیستم و استفاده از نرم‌افزار متلب، یک سیستم فازی طراحی شد و تغییرات دما، نسبت رطوبت و جرم آب تولید شده، بررسی گردید. با توجه به شبیه‌سازی انجام شده در متلب، بیشینه وکمینه دمای هوای استخر به ترتیب، برای مرداد و فروردین، °c90 و °c60 بدست آمد. در قیاس با مقادیر تجربی آن، مقدار خطا به ترتیب %8/5 و %9 گردید. مقدار بیشینه و کمینه آب تولید شده به ترتیب، 13/6 و 09/3 لیتر در روز، برای مرداد و فروردین حاصل شد. در قیاس با مقدار تجربی، مقدار خطا به ترتیب %7 و %15 محاسبه گردید. با توجه به نتایج، با افزایش پارامترهای تابش خورشیدی، دمای محیط، دمای آب، قطر لوله کندانسور و قطر لوله هوای گرم مرطوب و همچنین با کاهش پارامترهای دمای آب کندانسور، رطوبت نسبی هوای محیط و ارتفاع آب استخر، میزان آب تولید شده افزایش یافت. با توجه به نتایج، این روش برای مناطق با اقلیم گرم و خشک مناسب می‌باشد.

چکیده یکی از مولفه ها و اجزاء مهم "کشاورزی دقیق" که در تمام دنیا با سرعت زیادی در حال رشد است، موقعیت یابی مناسب می باشد. با طی شدن سیر تکاملی تکنولوژی، دقت GPS نیز پیوسته درحال بهبود بوده است، اما استفاده از این سنسورها در کشورهای کمتر توسعه یافته همچنان با چالش تکنولوژی و قیمت روبرو است. ارتباط مستقیم دقت و قیمت GPS منجر به تلاشهایی برای استفاده از GPS های ارزان قیمت شده است. البته استفاده از GPS ارزان قیمت همراه با منابع مختلف خطا می باشد. در این پژوهش برای غلبه بر چالش ارتقا دقت موقعیت یابی در حین کاهش قیمت تجهیزات، روش جدیدی ارائه گردیده است. روش پیشنهادی براساس طبیعت خطای GPS (خطای تصادفی و بایاس) به دو قسمت تقسیم شده است. در ابتدا، خطای تصادفی با استفاده از فیلتر کلاسیک ساده کاهش یافته است. در این ارتباط، مقایسه ای بین سه فیلتر کالمن، پایین گذر و میانگین متحرک انجام شده است. تنظیمات فیلترها به گونه ای انجام شد که علاوه بر قدرت کاهش خطای تصادفی، در کمترین زمان ممکن به محدوده خطای مطلوب برسد. فیلتر کالمن بالاترین عملکرد را از خود نشان داد. حذف بایاس جز با استفاده از گیرنده DGPS که قابلیت دریافت اصلاحات ارسالی از ایستگاه های مبنا را دارند امکان پذیر نمی باشد. برای حل این مشکل، ایستگاه مبنایی طراحی شد که قابلیت ارسال اصلاحات مورد نیاز گیرنده های ارزان قیمت را داشته باشد. روش موقعیت یابی تفاضلی ارزان قیمت پیشنهاد شده منجر به کاهش ??% در شاخص خطا افقی شده که دقت بدست آمده برای عملیات مختلفی در کشاورزی دقیت مناسب می باشد.

چکیده گرایش مجدد انسان به طبیعت و محصولات طبیعی سبب توسعه صنایع داروسازی، آرایشی بهداشتی و غذایی بر پایه محصولات طبیعی گشته است. بنابراین میزان تقاضای مواد خام اوّلیّه افزایش پیدا کرده است و یکی از دسته ‌های بزرگ این مواد خام، گیاهان دارویی و معطر است. از جمله مسائل مهم در کارخانه‌های بزرگ دارویی در هنگام تهیه مواد خام اولیّه گیاهی، تفکیک و طبقه‌بندی گیاهان مختلف با ویژگی‌های حسی مشابه است. در این مطالعه طبقه‌بندی پنج نوع گیاه دارویی از راسته نعناسانان با کمک یک سیستم بینی‌الکترونیک بر اساس حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی (MOS) مورد بررسی قرار گرفت. پس از آماده ‌سازی نمونه های گیاهان، پاسخ حسگر‌های سامانه به هر یک از گیاهان مورد آزمایش ثبت گردیدو سپس پاسخ حسگرهای بینی ‌الکترونیکی توسط روش های تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، تحلیل تفکیک خطی (LDA) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) جهت طبقه بندی این گیاهان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل مولفه های اصلی با استفاده از داده های حاصل از سامانه نشان داد که دو مولفه اصلی اوّل در مجموع ?? درصد واریانس داده ها را پوشش می‌دهد. دقت طبق ‌بندی با استفاده از داده های بینی -الکترونیکی برای روش های تحلیل تفکیک خطی و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب ?? و ??? درصد به دست آمد. در این پژوهش، سامانه بینی ‌الکترونیکی توسعه داده شده موفق به طبقه ‌بندی صحیح نمونه های گیاهان دارویی شد و بنابراین می‌تواند به عنوان جایگزینی با حساسیت رضایتبخش، قابل اطمینان و سریع نسبت به روش ‌های سنتی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده حسگرهای لیزری دوبعدی جزء ثابت سامانه‌های هدایت خودکار وسایل نقلیه می‌باشند که به منظور تشخیص موانع و تعیین مسیر استفاده می‌شوند؛ لیکن قیمت بسیار بالای این نوع حسگرها تجاری‌سازی سامانه‌های هدایت خودکار را محدود کرده است. در این پژوهش سامانه تشخیص موانع در جلوی تراکتور به کمک یک حسگر لیزری دوبعدی ارزان قیمت ساخته و ارزیابی شد. حسگر لیزری دوبعدیRPLIDAR مدل A?M? روی سپر تراکتور MF??? نصب گردید تا فضای جلوی تراکتور را پایش نماید و چنانچه مانعی در مسیر حرکت تشخیص داده شد، با ارسال داده‌های مربوط به مانع به میکروکنترلر، سامانه را از وجود مانع مطلع نموده و در نهایت تراکتور متوقف ‌شود. دو نوع آزمایش برای ارزیابی سامانه اجرا شد، در آزمایش اول تراکتور ساکن و در دو حالت موتور روشن و خاموش بود و مانع در زوایا و فواصل مختلف قرار داده شد، تا عملکرد حسگر لیزری در شناسایی موانع و تاثیر ارتعاشات ناشی از روشن بودن موتور بررسی شود. در آزمایش دوم عملکرد سامانه در حالتی که تراکتور متحرک و مانع ثابت بود، با دو نوع مانع از جنس پلاستیک و MDF و در دو سرعت پیشروی ?/? و ? کیلومتر در ساعت ارزیابی شد. در آزمایش اول (حالت توقف تراکتور) بیشترین و کمترین مقدار دقت حسگر لیزری در تشخیص موانع در فواصل صفر تا ??? سانتی‌متر به ترتیب ??/?? و ?/?? درصد بدست آمد. همچنین تاثیر جنس مانع، فاصله و زاویه قرارگیری آن بر دقت حسگر لیزری معنی‌دار نبود. در آزمایش دوم (حالت حرکت تراکتور) جنس مانع و تاثیر متقابل جنس مانع و سرعت پیشروی تراکتور بر عملکرد سامانه در توقف تراکتور در سطح یک درصد معنی‌دار بودند. در مجموع، حسگر لیزری دوبعدی مورد استفاده در شرایط نور شدید عملکرد ضعیفی داشت و در اینگونه شرایط باید از تلفیق داده‌های حسگر لیزری با حسگرهای دیگر برای تشخیص بهتر موانع استفاده نمود.

چکیده روش‌ رایج اندازه‌گیری و محاسبه مقدار خرده برنج در یک توده، جداسازی و توزین برنج‌های سالم و شکسته است. جداسازی دانه‌های برنج‌ به وسیله الک یا به‌ صورت دستی انجام می‌شود که انجام این کار نیازمند صرف وقت و نمونه‌گیری دوره‌ای است. در این مطالعه برخی ویژگی‌های بافت تصویر توده برنج برای تعیین درصد خرده برنج آن مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، 21 نمونه 100 گرمی حاوی درصدهای متفاوت برنج خرده از ترکیب برنج سالم و خرده برنج (شامل صفر تا 100 درصد خرده) تهیه شد. از هر نمونه تعداد 10 تصویر از توده تهیه شد. با پیش ‌پردازش تصاویر، نوفه و پس زمینه حذف شد و تصاویر از حالت رنگی به باینری تبدیل شدند و با استفاده از نرم‌افزار Matlab ویژگی‌های بافت تصاویر استخراج شد. تعداد 23 ویژگی بافتی از تصاویر نمونه‌های برنج با روش ماتریس هم‌رخداد سطح خاکستری استخراج شد. کاهش تعداد ویژگی‌های بافت تصویر با تحلیل مؤلفه‌های اصلی انجام شد. با این روش 23 ویژگی محاسبه شده با 3 عامل اصلی (متغیر پنهان) مرتبط شد. رابطه بین درصد خرده برنج در نمونه‌ها با ویژگی‌های بافتی مستخرج از تصاویر با روش شبکه عصبی مصنوعی با ورودی ویژگی‌های بافتی (عامل‌های اصلی) و خروجی درصد برنج خرد شده بررسی گردید. داده‌ها به چهار شبکه عصبی با توپولوژی متفاوت از نظر تعداد نرون‌ها در دولایه مخفی وارد و خروجی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از خروجی شبکه‌های عصبی بررسی شده نشان داد شبکه عصبی با ساختار 1-8-6-3 با ضریب تبیین 958/0 توانست مقدار خرده برنج (درصد) در یک توده را با خطای کل 5/1 درصد تشخیص دهد. افزون بر آن، مشخص شد ده ویژگی بافت تصویر مرتبط با عامل اصلی اول، چهار ویژگی مرتبط با عامل اصلی دوم، چهار ویژگی مرتبط به عامل اصلی سوم و پنج ویژگی بافت هم به صورت مشترک وابسته با عامل‌های اصلی اول و دوم بودند. هشت ویژگی با ضریب عاملی بالاتر از 9/0 مرتبط با عامل اول و سوم بیشترین تاثیر را در تخمین درصد خرده برنج داشته‌اند. این روش تعیین درصد خرده برنج نسبت به نوع مرسوم (دستی) آن سریع است و قابلیت برخط شدن را دارد.

چکیده دستگاه آسیاب یکی از تجهیزاتی است که در فراوری محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. آسیاب‌های ضربه‌ای یا چکشی بدلیل سادگی و سهولت کار برای خردکردن دانه غلات، خردکردن غذای طیور و ادویه‌جات کاربرد دارند. در این آسیاب‌ها، عمل خرد‌کردن توسط ضرباتی که از طریق تیغه‌ها به دانه‌ها وارد می‌گردد صورت می‌پذیرد. حرکت تیغه در دانه غلات پس از مدت زمان نسبتاً کو‌‌تاهی منجر به سایش و فرسو‌د‌گی لبه ضربه زننده تیغه می‌شود. دفعات تعویض و جایگزین نمودن تیغه‌ها مستلزم صرف هزینه و زمان می‌باشد که به کاهش کارایی دستگاه و افزایش هزینه تمام شده محصول می‌انجامد. لذا در این تحقیق بررسی خواص مکانیکی فولادهای با آلیاژهای مختلف به عنوان جایگزین مناسب برای تیغه های آسیاب چکشی موجود مدنظر می‌باشد. برای این منظور اثر جنس تیغه در چهار سطح و اثر عملیات حرارتی در دو سیکل متفاوت برای هر فولاد، بر روی شاخص‌های سختی و مقاومت به سایش، بصورت تست آزمایشگاهی و آزمون عملی بررسی گردید. عملیات سختی سنجی با استفاده از دستگاه تست سختی و آزمون سایش به روش پین به روی دیسک در آزمایشگاه متالوگرافی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر مجلسی انجام شد. آزمون عملی تیغه‌ها با نصب تیغه‌ها بر روی روتور دستگاه آسیاب و اندازه‌گیری مقدار سایش آنها بر حسب تلفات جرم پس از آسیاب نمودن مقدار 1800 تن غله انجام شد. نتایج نشان داد که فولاد DIN X 210Cr12با نام تجاریSPK پس از انجام سیکل عملیات حرارتی کوئنچ در روغن، دارای سختی بیشتر و مقاومت سایشی بالاتری نسبت به سایر نمونه‌ها می‌باشد. بررسی شکل ظاهری تیغه‌ها در آزمون عملی نشان داد که تیغه فولادی DIN X 210Cr12 با سیکل عملیات حرارتی مختلف دارای کمترین فرسایش در لبه ضربه زننده تیغه می‌باشند و به عنوان جایگزین مناسب برای تیغه‌های فعلی توصیه می‌گردد.

چکیده امروزه سنجش کیفیت و میزان نگهداری میوه‌ها و سبزی‌ها نقش اساسی در کشاورزی مدرن دارد. فتوآکوستیک روشی نوین در تشخیص غیر مخرب خصوصیات مواد بیولوژیکی می‌باشد، که در آن از انرژی نور برای تولید امواج فراصوت در مواد مختلف استفاده می‌شود. شکل موج فراصوت دریافتی حاوی اطلاعات مفیدی در مورد خواص بافتی محیط جاذب می‌باشد. این مطالعه به سنجش کیفیت سه رقم هلو در طول دوره نگهداری آنها با استفاده از روش غیرمخرب فتوآکوستیک در مقایسه با روش مخرب نفوذسنجی پرداخته است. بدین منظور سامانه ای برای تولید موج فراصوت با استفاده از تابش پالس لیزر با طول موج ????نانومتر پیاده سازی شد. ماکزییم دامنه سیگنال فتوآکوستیک و زمان وقوع این دامنه از نمونه های آزمایشی استخراج گردید. همچنین با آزمون نفوذ سنجی جداگانه، میزان سفتی و ضریب کشسانی بر روی همان نمونه ها اندازه گیری شد. با انتخاب فاکتور های رقم هلو، اندازه و زمان نگهداری، اطلاعات بدست آمده در قالب طرح آزمایشی کاملاً تصادفی با ? تکرار مورد تحلیل قرار گرفت. سرانجام میانگین های دو دسته از داده های بدست آمده از دو آزمون با بررسی ضرایب همبستگی نیز مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در تمامی منابع تغییر در شاخص های اندازه گیری به استثنای فاکتور اندازه در شاخص ماکزیمم سیگنال بین میانگین های شاخص ها در سطح ?% اختلاف معنی دار وجود دارد. با گذشت زمان، شاخص میزان ماکزیمم دامنه سیگنال کاهش یافت. هرچه اندازه نمونه بیشتر شده میزان زمان ماکزیمم دامنه بیشتر افزایش یافته است. بین دو سطح نگهداری تفاوت معنی دار وجود داشت. بین فاکتور های نوع هلو و زمان نگهداری اثر متقابل وجود داشت. نتایج نشان می دهد، در اندازه های بزرگتر میزان ضریب کشسانی کاهش داشته است. مقایسه میانگین های فاکتور نوع هلو در شاخص سفتی نشان داد در هر سه سطح تفاوت معنی‌دار وجود دارد. بیشترین مقدار در رقم بلخی و کمترین مقدار سفتی به رقم زعفرانی اختصاص داشت. ساز و کار سیگنال فتوآکوستیک تولید شده توسط تابش لیزر بر سطح ماده، وابسته به خواص مکانیکی ماده تحت تابش و خواص منبع نوری است، بنابراین تغییر در دامنه سیگنال، متأثر از موج فشاری اولیه ناشی از تابش لیزر بر سطح بافت است. بر اساس نتایج به دست آمده زمان وقوع ماکزیمم سیگنال، شاخص مناسبی برای بررسی و ارزیابی کیفیت بافت میوه هلو در طول دوره نگهداری آن می‌باشد. نتایج حاصل از بررسی همبستگی بین پارامترهای دو آزمون‌ نشان داد که بالاترین ضریب همبستگی بین سفتی بافت و ماکزیمم دامنه سیگنال فتوآکوستیک برای سه رقم است، به طوریکه رقم بلخی دارای بالاترین ضریب همبستگی برابر ???/? بود. این نتایج، اعتبار روش اندازه گیری غیرمخرب و غیر تماسی کیفیت بافت را اثبات می‌کند.