پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده یکی از مراحل برداشت سیب‌زمینی جداسازی آن از کلوخ و سنگ است که توسط ماشین‌های برداشت و براساس اصطکاک و ارتعاش به‌صورت کامل انجام نمی‌شود و برای تکمیل جداسازی از نیروی کارگری استفاده می‌شود. در این پژوهش، از روش پردازش تصویر و ماشین بردار پشتیبان برای جداسازی سیب‌زمینی از کلوخ و سنگ استفاده شده است. چهارصد نمونه سیب‌زمینی، یکصد نمونه کلوخ و یکصد نمونه سنگ به طور تصادفی انتخاب گردید. پس از انتخاب شرایط تصویربرداری مناسب، تصاویر همه نمونه‌ها به‌صورت تکی گرفته شد. یک الگوریتم پردازش تصویر در نرم‌افزار متلب برای پیش پردازش تصاویر و استخراج ویژگی‌های مختلف رنگی و بافت طراحی گردید. از ویژگی‌های به‌دست آمده، تعداد نه ویژگی به‌عنوان ویژگی‌های مناسب برای طبقه‌بندی انتخاب شد. برای طبقه‌بندی نمونه‌ها از روش ماشین بردار پشتیبان و با درنظر گرفتن دو استراتژی یعنی 3-راهه (سیب‌زمینی، کلوخ و سنگ) و 2-راهه (سیب‌زمینی و غیر سیب‌زمینی) استفاده شد. نرخ طبقه‌بندی صحیح استراتژی 3-راهه و 2-راهه به‌ترتیب برابر 67/98 و %99 با خطای مربعات میانگین برابر (0017/0) بود. با توجه به این نتیجه، جهت جداسازی سیب‌زمینی از کلوخ و سنگ یک سامانه ماشین‌بینایی می‌تواند پیاده‌سازی و مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده سم‌پاشی خاص مکانی یک روش جدید به منظور مبارزه با علف‌های هرز می‌باشد. به همین دلیل، در این مطالعه یک سیستم بینایی ماشین مبتنی‌بر پردازش ویدئو و طبقه‌بند فراابتکاری به‌منظور تشخیص برخط گیاه سیب‌زمینی و دو نوع علف‌هرز خرفه و توق در مزارع سیب‌زمینی پیشنهاد شد. به‌منظور آموزش سیستم بینایی ماشین پیشنهادی، ? هکتار زمین سیب‌زمینی رقم مارفونا در استان کرمانشاه به‌منظور فیلم‌برداری انتخاب شد. بعد از استخراج خصوصیاتی در حوزه‌های خصوصیات رنگی و توصیفگرهای طیفی بافت با استفاده از دو روش هیبرید شبکه‌عصبی مصنوعی – کلونی مورچگان و هیبرید شبکه‌عصبی مصنوعی – ازدحام ذرات، خصوصیات مؤثر انتخاب گردیدند. درنهایت با تحلیل نتایج حاصل از طبقه‌بندی خصوصیات انتخابی توسط هر یک از دو روش مذکور، خصوصیات انتخابی با استفاده از روش هیبرید شبکه‌عصبی مصنوعی – ازدحام ذرات به‌منظور استفاده در سیستم بینایی ماشین پیشنهادی انتخاب شدند. خصوصیات انتخابی عبارت‌اند از شاخص رنگی برای پوشش گیاهی استخراجی در فضای رنگی YCbCr، شاخص مولفه دوم اضافی فضای رنگی HSV، کنتراست مولفه اول و دوم فضای رنگی HSV، میانگین مولفه اول فضای رنگی HSI، میانگین S(r). نتایج طبقه‌بندی نشان داد که روش هیبرید شبکه عصبی مصنوعی – الگوریتم تکامل تفاضلی با دقت بالای ?? درصد قادر به شناسایی گیاه سیب‌زمینی و دو نوع مختلف از علف‌های هرز می‌باشد. در نهایت سیستم بینایی ماشین در مزرعه تست گردید و با سرعت ??/? متر در ثانیه اقدام به طبقه‌بندی نمود.

چکیده در این پژوهش، با انجام آزمون‌های فشاری تک‌محوری و خزش و تعیین ویژگی‌های الاستیک و ویسکوالاستیک، تغییرات خواص مکانیکی و رئولوژیکی سیب‌زمینی رقم آگریا در دوره‌های مختلف انبارداری شش‌ماهه بررسی شد. نتایج نشان داد که برازش معادله چندجمله‌ای درجه سه بر منحنی نیرو ـ تغییرشکل در آزمون فشاری (R?=?.??) و معادله مدل برگر بر منحنی پاسخ آزمون خزش (R?=?.??) مناسب بود. همچنین نتایج نشان داد در طی شش ماه انبارداری، مقادیر مدول الاستیسیته (به میزان ??/?? درصد)، حداکثر نیروی شکست، میزان چقرمگی و زمان تأخیر کاهش پیدا کردند و ویژگی‌های نرمش آنی و نرمش خزشی نیز روندی افزایشی (به ترتیب ??/?? و ?? درصد) داشتند. همچنین ویژگی‌هایی مانند ویسکوزیته آنی و تأخیری نیز روندی متغیر را در طول انبارداری از خود نشان دادند.

چکیده ماشین آلات جنگل یکی از منابع خطر در بهره برداری جنگل محسوب می شوند. توجه به فاکتورهای ارگونومیک این ماشین‌ها نقش مهمی در کاهش آسیب های شغلی دارد. در این مطالعه فاکتورهای ارگونومیک ماشین های حمل ونقل اولیه چوب در جنگل‌های هیرکانی شامل: Timberjack ???C و HSM ??? بررسی شد. به‌منظور ارزیابی، از برخی شاخص های دستورالعمل ارگونومیک و ایمنی اروپایی برای ماشین‌های جنگل استفاده شد. این شاخص ها عبارت‌اند از: سطح صدای ماشین، دسترسی به کابین، وضعیت صندلی راننده، تهویه کابین بود که بر اساس رابط بالقوه با خطرات موجود در عملیات اجرایی انتخاب شدند. بر اساس نتایج، مدت‌زمان مواجهه با سطح صدا برای Timberjack ???C و HSM ??? به ترتیب ? و ? ساعت در هر نوبت‌کاری محاسبه شد که کمتر از میزان استاندارد بود. همچنین در شاخص دسترسی به کابین به ترتیب ??? و ?? امتیاز منفی، در شاخص وضعیت صندلی به ترتیب ??? و ?? امتیاز منفی و در شاخص تهویه کابین به ترتیب ??? و ?? امتیاز منفی کسب نمودند. اسکیدر HSM ??? به لحاظ ارگونومی در تمامی شاخص‌ها از شرایط استاندارد و مطلوب‌تری برخوردار است. با اعمال برخی تغییرات مانند افزایش تعداد پلکان، عایق‌بندی و درزگیری کابین، تعویض به‌موقع فیلتر هوا می‌توان وضعیت ارگونومی را بهبود و خطرات و آسیب های احتمالی را کاهش داد

چکیده در این تحقیق ممیزی انرژی خط اواپراسیون کارخانه قند ارومیه، به‌عنوان اولین قدم در راستای بهبود و بهینه‌سازی فنی-اقتصادی فرآیند تولید شکر در این کارخانه انجام شده است. به همین منظور با اتکا به تحلیل‌های ترمودینامیکی و بر مبنای اندازه‌گیری‌های صورت گرفته، سهم هریک از تجهیزات خط اواپراسیون در اتلاف انرژی و اکسرژی تعیین شد. همچنین این پایش به‌صورت جزئی‌تر برای سطوح مختلف هر یک از این تجهیزات صورت گرفت. از روش ترموگرافی برای مطالعه وضعیت عایق‌سازی موجود و میزان تلفات حرارتی خط اواپراسیون استفاده شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که ?? درصد اتلاف حرارتی از راه انتقال تابشی و ?? درصد به‌واسطه انتقال جابجایی انجام می‌شود. کل اتلاف حرارتی خط اواپراسیون به محیط کارخانه ??/??? کیلووات برآورد شد که بر مبنای اتلاف جابجایی و تابشی محاسبه شده است. نتایج به‌دست‌آمده حاکی از این است که بیشترین اتلاف انرژی مربوط به اواپراتور اول، مبدل‌های پوسته-لوله دوم و سوم هستند. همچنین بیشترین اکسرژی اتلافی در بخش پیش‌گرمایش اتفاق می‌افتد، به‌طوری‌که مبدل‌های حرارتی پوسته-لوله به‌تنهایی، اندکی بیش از نیمی از اکسرژی اتلافی مجموعه را تشکیل می‌دهند. نتایج این تحقیق در اخذ تصمیمات مدیریتی آتی در کاهش هزینه‌های تولید شکر در کارخانه مذکور استفاده خواهد شد. جزئیات به‌دست‌آمده و روش مطالعه بکار گرفته‌شده در این تحقیق نیز می‌تواند در مطالعات سیاست‌های توسعه پایدار بخش دولتی مورد توجه قرار گیرد.

چکیده آرد گندم به عنوان یک محصول استراتژیک و مهم‌ترین ماده اولیه نان، طی یک پروسه فرآوری در کارخانه و بصورت مکانیزه تولید می شود. افزایش بهره وری در بخش های مختلف از جمله واحد نگهداری و تعمیرات این فرآیند مکانیزه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای بسیاری از سیستم ها، مقوله نیروی انسانی به عنوان با اهمیت ترین سرمایه سیستم می باشد که بر روی کارایی و عملکرد سیستم تأثیر چشمگیری دارد. در این تحقیق روند بهره وری نیروی انسانی واحد تعمیرات کارخانه آرد شعله با درنظرگرفتن قابلیت اطمینان سیستم مورد بررسی قرار گرفت. برای اندازه گیری بهره‌وری از شاخص کارایی و ضریب اثربخشی کلی تعمیرکار استفاده شد و آمار خرابی کارخانه آرد در دو بخش بوجاری و آسیاب در طی ده سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. طبق نتایج از کل خرابی های کارخانه تولیدی آرد، ??/?? درصد مربوط به واحد آسیاب و ??/?? درصد مربوط به واحد بوجاری بود. بیشترین خرابی های واحد بوجاری به ترتیب مربوط به قسمت های مارپیچ (%?/??)، بارریز (%?/??) و بالابر (%?/??) و در واحد آسیاب مربوط به والس (%?/??)، مارپیچ ها (%?/??) و الک (%?/?) بود. کارایی نیروی انسانی واحد تعمیرات با نرخ خرابی در تجهیزات کارخانه ارتباط مستقیم و اثربخشی نیروی انسانی با قابلیت اطمینان تجهیزات کارخانه ارتباط مستقیمی را نشان داد.

چکیده این بررسی به منظور ارزیابی کارایی انرژی واحد‌های تولید گلرنگ با استفاده از تکنیک تحلیل پوششی داده‌ها در منطقه جلگه استان اصفهان در سال ???? انجام شد. داده ها از مجموع ?? مزرعه تولید گلرنگ با استفاده از پرسشنامه و مصاحبه حضوری جمع‌آوری گردید. نتایج نشان داد که میزان انرژی ورودی و خروجی به ترتیب ?/????? و ??/????? مگاژول بر هکتار است. بیشترین میزان سهم انرژی مصرفی را بترتیب کودهای شیمیایی (??/??%)، سوخت (??/??%) و آب مصرفی (??/??%) به‌خود اختصاص داده است. میانگین کارائی فنی، کارائی فنی خالص و کارائی مقیاس محصول گلرنگ به ترتیب ??/??%، ??/??% و ??/??% بدست آمد. بر اساس مدل CCR بیشترین میزان مصرف مازاد واحدهای ناکارا بترتیب مربوط به نهاده‌های کودهای شیمیایی و بخصوص کود اوره (??%)، سوخت دیزل (??%)، آب مصرفی (??%) و بذر مصرفی (?%) می‌باشد. سوخت‌ها با ??% و سپس کود اوره با ??% بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه‌ای در تولید گلرنگ دارند (شکل ?-??). لذا با استفاده از سیستم‌های مکانیزه مدیریت شده باید بکارگیری ماشین‌آلات را کنترل نمود تا مصرف سوخت کاهش یابد و مصرف کود اوره را با جایگزینی کودهای دامی اصلاح نمود تا آلودگی ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی منابع آبی منطقه کاهش یابد. . نسبت انرژی (راندمان انرژی) در منطقه مورد مطالعه ??/?، بهره‌وری انرژی ??/? کیلوگرم بر مگاژول و ضریب انرژی ??/????? مگاژول بر هکتار بدست آمد.

چکیده با توجه به اهمیت استفاده از نظام های کم خاک ورزی در کاهش انرژی مصرفی گیاهان زراعی با ? تیمار و ? تکرار در سال زراعی ????-???? در استان خوزستان برای بررسی نظام های مختلف زراعی بر انرژی مصرفی اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل: کشت سنتی با استفاده از گاوآهن برگرداندار، کشت سنتی بدون استفاده از گاوآهن برگرداندار، کم خاک‌ورزی، بی‌خاک-ورزی بر روی ???% بقایا، بی‌خاک‌ورزی بر روی ??% بقایا و بی‌خاک‌ورزی بر روی زمین عاری از بقایا بودند. در این تحقیق مصرف سوخت، زمان انجام هر عملیات و کل زمان انجام عملیات خا‌ک‌ورزی و کاشت گندم، انرژی مصرفی عملیات خاک‌ورزی و کاشت، درصد سبز شدن گندم، تراکم علف‌های هرز، تعداد سنبله در مترمربع، دانه در سنبله و دانه در سنبلک، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه گندم، شاخص برداشت گندم، وزن هزار دانه، انرژی ورودی، انرژی خروجی، افزوده خالص انرژی، بهره-دهی انرژی، انرژی ویژه یا شدت انرژی، کارایی یا بازده انرژی برای هر یک از تیمارهای آزمایشی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان دادند که بیشترین و کمترین مقدار سوخت مصرفی به ترتیب در تیمارهای کشت سنتی (??/?? لیتر بر هکتار) و در تیمارهای کم خاک‌ورزی (??/?? لیتر بر هکتار) بدست آمد. در مجموع نتیجه می شود که بیشترین هزینه تولید (?? میلیون ریال در هکتار) و بالاترین سود (?/?? میلیون ریال در هکتار) در تیمار با استفاده از گاوآهن برگرداندار نسبت به سایر تیمارها بدست آمد.

چکیده نیشکر با سطح زیر کشت ??? هزار هکتار یکی از مهم‌ترین محصولات کشاورزی-صنعتی کشور است. در حال حاضر بخش قابل توجهی از فرآیند تولید نیشکر از قبیل تهیه قلمه، کاشت و برداشت به‌صورت غیرمکانیزه انجام می‌شود. عوارض اسکلتی–عضلانی از شایع‌ترین عوارض ناشی از کار در مزارع نیشکر و سایر محیط‌های کشاورزی غیرمکانیزه محسوب می‌شود. این مطالعه با هدف تعیین شیوع اختلالات اسکلتی-عضلانی و ارزیابی ریسک ابتلاء در اندام کارگران تولید نیشکر در استان خوزستان اجرا گردید. این پژوهش مقطعی در سال زراعی ????-???? بر روی ??? کارگر (?? کارگر تهیه قلمه، ??? کارگر کاشت و ?? کارگر برداشت) انجام شد. برای تعیین شیوع اختلالات اسکلتی-عضلانی و ارزیابی ریسک ابتلاء به این اختلالات از روش RULA استفاده گردید. تجزیه و تحلیل داده‌ها به وسیله نرم‌افزار ErgoIntelligence-UEA انجام شد. طبق روش RULA، در عملیات تهیه قلمه، کاشت و برداشت به‌ترتیب ??/??، ??/?? و ??/?? درصد پوسچر کارگران در بحرانی‌ترین گروه قرار گرفتند. نیاز به مداخلات ارگونومیکی از نظر روش RULA در مزارع نیشکر احساس می‌شود. این مداخلات در وهله اول با تغییر فرآیند تولید از حالت دستی به مکانیزه و در ادامه به‌صورت تغییر در پوسچرهای کاری با در نظر گرفتن دسترسی به کار و پیشنهاد ابزار مناسب برای انجام کار صورت می‌پذیرد.

چکیده کشت محصولات گلخانه‌ای یک پیشرفت در فنّاوری تولید محصولات کشاورزی است که از مناطق معتدل تا مناطق گرم‌تر استوایی در حال افزایش است. اگرچه گلخانه از محصولات در برابر شرایط آب و هوایی نا‌مساعد حفاظت می‌کند اما رطوبت و دمای بالا در مناطق حاره‌ای باعث نتیجه معکوس روی تولید محصولات می‌گردد. ازاین‌رو در چنین مناطقی، کاهش درجه حرارت داخل گلخانه یا تنظیم آن تا نزدیک دمای محیط ضروری است. ازآنجایی‌که‌ طراحی سامانه سرمایش به‌شدت وابسته به شرایط محیطی است، توسعه یک سامانه‌ مناسب که شرایط اقلیم موضعی را برای رشد محصول فراهم ‌کند کار دشواری است. بنابراین در این پژوهش عملکرد سامانه سرمایش فن-پد در شرایط مختلف آب و هوایی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا محیط گلخانه توسط نرم‌افزار TRNSYS مدلسازی گردید. بعد از صحت سنجی مدل با نتایج تجربی، توانایی سامانه در خنک کردن گلخانه و عملکرد سامانه نسبت به پارامترهای سرعت هوا، دما و نسبت رطوبت هوای محیط مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد در شرایط محیطی با دمای حباب خشک و نسبت رطوبت به ترتیب کمتر از C? ?? و kg/kg ???/?، سامانه خنک‌کننده تبخیری مستقیم (فن-پد) در سرعت هوای m/s ??/? روش مناسبی برای خنک کردن گلخانه است و شرایط مطلوبی جهت رشد محصول فراهم میکند. همچنین نتایج نشان داد در نسب رطوبت‌های بیشتر از kg/kg ???/? سامانه خنک‌کننده تبخیری به‌تنهایی توانایی خنک کردن گلخانه را ندارد.

چکیده برداشت دستی نخود پر هزینه و طاقت فرسا می باشد. بنابراین در این تحقیق دماغه برداشت نخود طراحی، ساخته و ارزیابی گردید. این دماغه دارای انگشتی های بلند ثابت بوده و با پیشروی دماغه، غلاف ها در بین انگشتی ها قرار گرفته و از بوته ها جدا می شوند. در طراحی دماغه چهار ویژگی هندسه انگشتی ها، زاویه انگشتی ها با افق (A)، طول انگشتی ها (L) و فاصله بین انگشتی ها (S) مورد توجه قرار گرفت. در ارزیابی های مزرعه ای اثر دو متغیر زاویه انگشتی ها (A) و فاصله بین انگشتی ها (S) به ترتیب در سه سطح °??، °?? و°?? و دو سطحmm ? و mm??، روی تلفات مربوط به غلاف های باقی مانده روی بوته ها (Lp) و تلفات مربوط به غلاف های ریخته شده روی زمین (Lf) بررسی شد. همچنین مقدار تلفات کل (LT = Lf + Lp) در ترکیب های مختلف زاویه انگشتی ها (A) و فاصله انگشتی ها (S)، بررسی شد و بهترین ترکیب مشخص گردید. نتایج نشان داد اثر افزایش مقدار متغیرهای زاویه انگشتی ها (A) و فاصله انگشتی ها (S) روی هر دو نوع تلفات Lp و LF معنی دار (?%P < ) و افزایشی است، با این تفاوت که تاثیرگذاری متغیر زاویه انگشتی ها (A) روی تلفات LF بیشتر و تاثیرگذاری متغیر فاصله انگشتی ها (S) روی تلفات Lp بیشتر است. کمترین مقدار تلفات کل (LT) (?%P

چکیده هلو یکی از مهم‌ترین محصولات باغی ایران است که دارای ضایعات پس از برداشت زیادی می‌باشد. یکی از راه‌های کاهش ضایعات پس از برداشت فرآوری محصول است. استفاده از امواج فراصوت به‌عنوان پیش‌تیمار نوین در خشک‌کردن مواد غذایی چندین سال است که مورد توجه قرارگرفته است. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پیش‌تیمار فراصوت با توان بالا بر روند خشک شدن برگه‌های هلو و کیفیت آن می‌باشد. به این منظور تأثیر امواج فراصوت با توان ?? وات و بسامد ?? کیلوهرتز و خیساندن در آب مقطر در سه سطح ??،?? و ?? دقیقه با دو دمای ?? و ??? درجه سلسیوس انجام شد. نتایج نشان داد، استفاده از امواج فراصوت به‌عنوان یک پیش‌تیمار قبل از خشک‌کردن، زمان خشک شدن را کاهش می‌دهد. علاوه بر این باعث کاهش نیروی لازم برای برش و لهیدگی نمونه‌ها گشته و اثر منفی بر رنگ نمونه‌ها نداشته است. بنابراین با نتایج به‌دست‌ آمده می‌توان استنباط کرد که استفاده از امواج فراصوت در خشک‌‌‌‌‌‌‌‌‌کردن برگه‌های هلو، کاهش هزینه، کاهش مصرف انرژی و افزایش کیفیت را به دنبال خواهد داشت. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -