فهرست مطالب

پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی - سال هفتم شماره 13 (پاییز و زمستان 1397)
  • سال هفتم شماره 13 (پاییز و زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/26
  • تعداد عناوین: 8
|
  • رحیم ابراهیمی*، اعظم نوروزی صفحه 1
    در این مقاله پس از طراحی و ساخت یک دستگاه خشک کن خورشیدی فعال غیرمستقیم، تاثیر دبی جرمی هوا در شرایط فعال و غیرفعال خشک کن بر عملکرد دستگاه از نظر میزان جذب انرژی و ایجاد گرما در خشک کن بررسی شد. ابتدا، بر اساس قوانین بقای جرم و انرژی ابعاد خشک کن، طراحی و سپس در دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد ساخته شد، و بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیک به تحلیل انرژی و اکسرژی و مولفه های موثر بر آنها پرداخته شد. آزمایش ها بر روی نعناع در روزهای 5 ،4 و 6 تیرماه 1394 در دو حالت فعال (فن مکنده روشن) و غیرفعال (فن خاموش) انجام شد. آزمایش ها از ساعت 9 صبح شروع و 1 ،0 و 2 متر بر ثانیه) بر روی خشک کن ساخته شده مورد بررسی قرار / تا 7 بعدازظهر ادامه داشت و اثر سه سطح سرعت هوا (5 گرفت. نتایج حاکی از این بود که مصرف انرژی در هر دو حالت خشککن (فعال و غیرفعال) مستقل از دبی جریان بوده و بیشتر تحت تاثیر محتوای رطوبتی محصول میباشد؛ در حالیکه بیشترین بهرهوری اکسرژی در جریان همرفت طبیعی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: قانون اول و دوم ترمودینامیک، مصرف انرژی، خشک کن خورشیدی، تحلیل انرژی و اکسرژی
  • حمید قاسم خانی*، شاهین رفیعی، علیرضا کیهانی، محمد جعفر دالوند صفحه 9
  • هادی کریمی*، اصغر محمودی، حسین نوید، بهرام بشارتی صفحه 21
    در این پژوهش، یک سامانه صوتی برای برآورد آنلاین شاخص های عملکردی دقیق کاری پیشنهاد شده است. روش بر اساس استفاده از افزایش دامنه سیگنال صوتی در برخورد هر بذر با صفحه برخورد طرح ریزی شده است. سیگنال صوتی در هر برخورد با عبور از آستانه صوتی تعریف شده، به عنوان یک رویداد ثبت شده و وارد الگوریتم برآورد شاخص های عملکردی دقیق کاری سامانه صوتی می‏شود. برای ارزیابی سامانه، سکوی تغذیه مخصوصی طراحی شد که امکان اعمال فاصله های مختلف بذور را در سامانه پیشنهادی فراهم می کرد. در طول آزمایش، بذرها می توانستند با شاخص های دقیق کاری از قبل تعیین شده‏ روی تسمه سکوی تغذیه قرار گیرند. با حرکت تسمه در سکوی تغذیه، بذرهای سقوط کرده از انتهای تسمه به ترتیب به صفحه ای فولادی برخورد کردند و صدای ایجادشده از برخورد، توسط میکروفن ثبت شد. صدای بذر مورد پردازش و فاصله آن نسبت به بذر قبلی با توجه به سرعت شبیه سازی شده تسمه محاسبه شد. فواصل به دست آمده بر مبنای فاصله تئوری مطابق استاندارد در سه بازه به صورت ماتریس، دسته بندی و شاخص‏های کپه کاری، نکاشت، دقت در فواصل و کیفیت تغذیه با توجه به روابط به صورت همزمان محاسبه ‏شدند. با توجه به برآورد مناسب شاخص های از پیش تعیین شده در سکوی تغذیه توسط سامانه صوتی و همچنین ضریب تبیین حدودا 99 درصدی بین داده های فاصله ای سکوی تغذیه و تخمین زده شده برای فواصل اعمالی، توانایی سامانه در برآورد شاخص های دقیق‏ کاری بالا ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: سکوی تغذیه، دقیق کاری، سیگنال صوتی، سامانه صوتی
  • هدی کارگرپور*، تیمور توکلی هشجین، عباس همت، برات قبادیان صفحه 31
    ارتعاشات ناشی از ناهمواری های جاده در حین حمل و نقل اثر زیادی بر مقدار میزان صدمات مکانیکی محصولات زراعی و باغی دارد. زیتون (Olea europaea L.) یکی از محصولات حساس به کوفتگی، می باشد. در این مطالعه تاثیر فرکانس و شتاب ارتعاش در حین حمل و نقل شبیه سازی شده با میز ارتعاشی بر صدمات مکانیکی دو رقم زیتون مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها به صورت فاکتوریل، در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل، شتاب ارتعاش (3/0، 5/0 و g 7/0)، فرکانس ارتعاش (5، 5/7 و 10 هرتز) و رقم زیتون (کنسروالیا و روغنی) بودند. تاثیر شتاب و فرکانس ارتعاش بر درصد کوفتگی در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بود و با افزایش شتاب و فرکانس ارتعاش مقدار کوفتگی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. اثر رقم بر میزان کوفتگی معنی دار نبود. فرکانس 5/7 هرتز باعث بیشترین آسیب کوفتگی در دو رقم شد بنابراین در حمل ونقل زیتون باید کنترل شود. بیشترین مقدار کوفتگی و آسیب در زیتون روغنی در فرکانس 5/7 هرتز و شتاب g 5/0 و در رقم کنسروالیا در فرکانس 5/7 هرتز و شتاب g 7/0 حاصل شد.
    کلیدواژگان: شتاب ارتعاش، آسیب مکانیکی، فرکانس ارتعاش، زیتون (روغنی، حمل و نقل جاده ای، کنسروالیا)
  • هادی اورک، مریم سلطانی کاظمی، سامان آبدانان مهدی زاده* صفحه 41
    نیشکر یکی از محصولات مهم در حوزه کشاورزی است.بخش جامد نیشکر که شامل فیبر (باگاس) حاصله از تفاله‏های صنعت نیشکر می‏باشد از بزرگترین منابع سلولز به شمار می‏آید. یک شاخص قابل اندازه‏گیری دیگر در نیشکر، بریکس می‏باشد که به عنوان معیاری برای اندازه گیری شکر و همچنین رسیدگی آن است. با توجه به اهمیت میزان فیبر، شاخص بریکس و محتوای رطوبتی ساقه نیشکر در این مقاله سعی شده است روشی غیر مخرب برای تخمین این پارامترها ارائه گردد؛ به این منظور ارتعاش مکانیکی ساقه های نیشکر به صورت تیر یکسرگیردار مورد ارزیابیقرار گرفت. نمونه ها بعد از قرارگیری در محل مناسب با اعمال ضربه ای تحریک و فرکانس طبیعی، فرکانس میرایی و ضریب میرایی محاسبه و به عنوان ورودی برای آموزش شبکه عصبی و مصنوعیبه منظور پیشگویی بریکس، درصد فیبر و محتوی رطوبتی (به عنوان خروجی ها) مورد استفاده قرار گرفت. میزان ضریب همبستگی برای فیبر، بریکس و رطوبت به ترتیب 97/0R2 = ،71/0R2 = و55/0R2 = بدست آمد.همچنین از ماشین بردار پشتیبان به منظور طبقه بندیداده های ارتعاشی نیشکر استفاده گردید؛ نتایج نشان داد که طبقه ‏بند ماشین بردار پشتیبان پارامترهای فیبرو بریکس را به ترتیب با دقت 43/91 و 73/83 درصد طبقه ‏بندی نمود.
    کلیدواژگان: پردازش تصویر، ارتعاش مکانیکی، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردارپشتیبان، شاخص بریکس، درصد فیبر
  • مجید رهنما*، مصطفی پروانلو، نواب کاظمی، محمد جواد شیخ داودی، محمد علی هرمزی صفحه 53
    در این تحقیق یک دستگاه تراکتور مسی فرگوسن 399 به سامانه سوخت رسانی گاز مایع نفتی (LPG) و گازوئیل جهت بررسی پارامترهای عملکردی تجهیز گردید. بعد از تجهیز تراکتور به سامانه سوخت ترکیبی، آزمایش بر روی جاده آسفالت و عملیات خاک ورزی بایک دیسک کششی سنگین در خاک شخم خورده با عمق 25 سانتی متر اجرا شد. آزمایش‏ها در قالب طرح فاکتوریل با پایه بلوک‏های کاملا تصادفی و تیمارها در 5 سطح ترکیب سوخت (D20، D40، D60، D80 و D100) و دو سرعت پیشروی سطح 7 و 12 کیلومتر بر ساعت در مزرعه و 5/3 و 7 کیلومتر بر ساعت بر روی جاده آسفالت در دور موتور rpm 1800 انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین میزان سوخت گازوئیل مصرفی در ترکیب های سوخت D100 و D20 بیشترین و کمترین مقدار گاز مصرفی در ترکیب های D20 و D80 به دست آمد. با افزایش نسبت ترکیب سوخت گاز مایع نفتی و گازوئیل، مصرف ویژه سوخت به میزان 4/0 تا 6/0 لیتر بر کیلووات ساعت کاهش و بازده انرژی کل به میزان 3 تا 5 درصد افزایش یافت. در دو محیط مزرعه و آسفالت بهترین ترکیب سوخت، ترکیب D60 به دست آمد که کمترین مصرف مصرف ویژه سوخت 52/0 لیتر بر کیلووات ساعت و توان مالبندی 58/23 کیلووات را داشت. در این ترکیب بازده انرژی کل تراکتور 20 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: تراکتور دوگانه سوز، مصرف ویژه سوخت، دیسک زنی، بازده انرژی کل، سامانه ترکیب سوخت
  • سامان ملاپور، مجید رجبی وندچالی، داود کلانتری* صفحه 67
    امروزه با پیشرفت علوم مختلف و ورود نرم افزارها و سیستم های تصمیم یاب، تصمیم گیری در کشاورزی مکانیزه از حالت سعی و خطا خارج شده و به سمت پیش بینی آینده نگر و هدفمند درآمده است. لذا در کار تحقیقاتی حاضر، از روش تحلیل سلسله مراتبی به کمک نرم افزار EXPERT CHOICE11 برای انتخاب مناسب ترین نوع گودال کن جهت کاربری در باغات استفاده شده است. در این تحقیق سه نوع مختلف گودال کن رایج شامل گودال کن دستی موتوری (تک نفره یا دو نفره)، گودال کن هیدرولیکی و گودال کن پشت تراکتوری مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. معیارهای انتخاب شامل قیمت دستگاه، مانورپذیری در فضای محدود، ارگونومی، سهولت کاربرد و پیشرفت کار بود. این معیارها و نحوه اولویت بندی و وزن دهی آن ها با استفاده از مطالعات کتاب خانه ای و مذاکره با کارشناسان کشاورزی، صاحب نظران دانشگاهی، تولید کنندگان و فروشندگان، در قالب پرسش نامه صورت گرفت. نتایج نشان داد که وزن معیارهای قیمت دستگاه، مانورپذیری در فضای محدود، ارگونومی، پیشرفت کار و سهولت کاربرد به ترتیب برابر با 0.366، 0.277، 0.168، 0.121 و 0.068 می باشند و گودال کن دستی با وزن نهایی 0.403 از نظر تمام معیارهای مورد بررسی به عنوان مناسب ترین گودال کن، انتخاب و معرفی شد. نرخ ناسازگاری برابر 0.05 بود که مقدار قابل قبولی بوده و نیازی به تجدید نظر در قضاوت ها نبود.
    کلیدواژگان: ارگونومی، گودال کن دستی، گودال کن پشت تراکتوری، تحلیل سلسله مراتبی، گودال کن هیدرولیکی
  • محمد عسکری*، افشار آزادبخت، حسینعلی شمس آبادی، سیدرضا موسوی سیدی صفحه 79
    در این تحقیق، نیروی کششی موردنیاز شاخه زیرشکن به همراه مصرف سوخت، لغزش، قدرت مالبندی، بازده کششی و بازده کل انرژی تراکتورهای مسی فرگوسن 399 و جاندیر3140 در سرعت های 8/1، 3/2، 9/2 و 5/3 کیلومتر بر ساعت و اعماق40 و50 سانتی متری باهم مقایسه گردید. نوع تراکتور، سرعت و عمق همچنین اثرات متقابل آنها تاثیر معنی داری بر تمامی پارامترها به استثناء نیروی کششی و قدرت مالبندی داشت. در مجموع، تراکتور جاندیر عملکرد بهتری داشت بدین صورت که با افزایش سرعت پیشروی از 8/1 به 5/3 کیلومتر بر ساعت، نیروی کششی، مصرف سوخت، لغزش، قدرت مالبندی و بازده کل انرژی به ترتیب در اعماق 40 و50 سانتی متری به میزان 7، 4، 23، 3/108 و 89 درصد افزایش یافته اما بازده کششی به میزان 8/13 درصد کاهش یافت. به علاوه، افزایش10 سانتی متری عمق زیرشکنی موجب افزایش نیروی کششی، مصرف سوخت، لغزش و قدرت مالبندی به میزان 3/21، 6/31، 6/20 و 4/21 شد اما بازده کششی و بازده کل انرژی به میزان 7/9 و 25 درصد کاهش یافتند. نتایج بهینه سازی پارامترهای تحت بررسی توسط روش سطح پاسخ (RSM) نشان داد که به طور میانگین، عمق 9/42 سانتی متر و سرعت 4/2 کیلومتر بر ساعت، بهینه ترین نتایج را در خصوص عملکرد مجموعه تراکتور- زیرشکن حاصل می نمایند.
    کلیدواژگان: زیرشکن، روش سطح پاسخ، مصرف سوخت، بازده کششی، بازده کل انرژی
|
  • Rahim Ebrahimi*, azam norouzi Page 1
    In this paper, an indirect active solar air dryer was designed and constructed. The dryer performance in terms of energy absorption and heat generation was investigated under the impact of air mass flow rate in active and passive modes. Based on the laws of mass and energy conservation, the dryer dimensions were designed and then the dryer was constructed in faculty of agriculture at Shahrekord University. The first and second laws of thermodynamics were applied to analyze the energy and exergy and the influencing components. Experiments on mint were carried out on July 4, 5 and 6, 2015 both in active (fan on) and passive (fan off) modes of the dryer. The experiments were initiated at 9 AM continued to 7 PM, and the effect of air speed at three levels (0.5, 1 and 2 m s-1) was evaluated. Results showed that energy consumption in both the active and passive modes is independent of air flow rate and is more influenced by the moisture content of the mint. The highest exergy efficiency was observed in natural convection mode of the dryer.
    Keywords: Exergy, Energy analysis, Energy, First, second law of thermodynamics, Solar dryer
  • hamid ghasemkhani*, Shahin Rafiee, Alireza Keyhani, Mohammad jafar Dalvand Page 9
    In the present study, a pilot thin-layer rotary tray dryer was designed and fabricated and equipped with an air-to-air cross-flow plate heat exchanger. Experiments were conducted to assess the effects of the experimental variables (air temperatures of 50, 65 and 80°C, air velocities of 1 and 2 m/s, tray rotation speeds of 0, 6, and 12 rpm with and without application of the heat exchanger) on the thin layer drying dynamics, effective moisture diffusivity and activation energy of apple slices. According to the statistical results (RMSE, SSE and R2), the Midilli et al. model was the best fitted for describing the drying behavior of apple slices. Results indicated that temperature has the most important effect on drying time (75.5%), followed by air velocity (17.6%) and tray rotation (7.8%). The highest effective diffusion was found to be 8.37×10-9 m2s-1 at air temperature, air velocity and speed rotation of 80 ºC, 2 ms-1 and 12 rpm, respectively. The lowest effective diffusion was 2.7×10-9 m2s-1 at air temperature, air velocity and speed rotation of 50 ºC, 1 ms-1 and 0 rpm, respectively. The activation energy value of apple slice varied between 16.41- 24.16 kJ/mol. The use of heat exchanger reduced energy consumption of the dryer by 33%. The results of this study can be applied for recovering the waste heat from exhaust air and improving the performance of forcedconvection dryers.
    Keywords: Apple, Drying, Effective diffusivity, Heat exchanger, Rotating-tray air dryer
  • Hadi Karimi*, Asghar Mahmoudi, Hossein Navid, bahram besharati Page 21
    In this study, an acoustic system is proposed for online estimation of precision planting indices. The technique was based on rising the acoustic amplitude with impacts of seeds on a plate. By exceeding a defined acoustic threshold, each impact was registered as a meaningful event imported into an acoustic system algorithm for estimating precision planting indices. To evaluate the proposed system, a feeding platform was designed being able to apply different patterns of seed spacing with predefined precision planting indices. During the tests, dropped seeds from the feeding platform impacted to the plate and their spacing is estimated according to the time interval between seeds and simulated speed of planter. According to the ISO standard, calculated seed spacing was automatically separated in three ranges of spacing. The precision planting indices including multiple index, miss index, precision in spacing and quality of feed index were estimated based on the theoretical seed spacing. Considering the estimated precision planting indices with 99% coefficient of determination with referenced data in feeding platform and the acoustic system spacing measurement, the proposed acoustic system was evaluated as a powerful technique for laboratory evaluation of precision planting.
    Keywords: acoustic system, acoustic signal, feeding platform, precision planting
  • hoda Kargarpour*, Taymor Tavakoli, Hashjin, Abbas Hemmat, Barat Ghobadian Page 31
    The in-transit vibrations caused by uneven roads have a significant effect on mechanical damage of agricultural products. Olive (Olea europaea L.) fruit is one of the sensitive fruits to mechanical bruising. In this study, the effects of frequency and acceleration of simulated in-transit-vibration using a vibrating table were investigated on mechanical damage of two olive cultivars. The experiments were conducted using a factorial experiment in a completely randomized design with 3 replications. The factors included vibration accelerations (0.3g, 0.5g and 0.7g), vibration frequencies (5, 7.5 and 10 Hz) and cultivars (Conservolea and Roghani). The effects of frequency and acceleration on the mechanical damage of olive fruit were significant at probability level of 1%. Increasing vibration frequency and acceleration led to first increase and then decrease in mechanical damage. The effect of cultivar on mechanical damage was not significant. The frequency of 7.5 Hz had the most mechanical damage for both cultivars; therefore, it should be controlled during transportation. The combination of 7.5 Hz and 0.5g for Roghani and 7.5 Hz and 0.7g for Conservolea caused the most mechanical damage to the fruit.
    Keywords: vibration acceleration, mechanical damage, road transportation, vibration frequency, olive (cv, Roghani, Conservalea)
  • Hadi Orak, Maryam Soltani kazemi, saman abdanan mehdizadeh* Page 41
    Sugarcane is one of the most important products in the area of agriculture. The solid part of sugarcane, fiber (bagasse), is the major byproduct of sugarcane industry and one of the largest cellulose sources. Another measurable index in sugarcane is Brix which is considered as sugar content as well as maturity index. Due to the importance of fiber, Brix index and moisture content of sugarcanes’ stalk, in this paper has been tried to provide nondestructive method for estimation of aforementioned parameters. To this end mechanical vibration of sugarcane stalks was evaluated as a cantilever beam. After placing samples in suitable place, they were excited and natural frequency, damping and damping ratio was calculated; these features were given to artificial neural network as inputs to predict brix, fiber percent and moisture content of sugarcane’s stalk (as outputs). The correlation coefficient for fiber, brix and moisture content were R2=0.97, R2=0.71 and R2=0.55 respectively. The support vector machinewas used to classify sugarcane parameters. The results showed that support vector machine classify fiber and Brix with the accuracy of 91.43 and 83.73%, respectively.
    Keywords: Support Vector Machine, Mechanical Vibration, Brix Index, Fiber Percent, Artificial Neural Network, Image Processing
  • majid rahnama*, Mostafa Parvanlou, Navab Kazemi, mohmmad javad sheikhdavoodi, Mohammad Ali hormozi Page 53
    In this study, to investigate the tractor performance parameters, a Massey Ferguson 399 tractor was equipped with liquefied petroleum gas and diesel fuel system. The study was based on three steps: (i) equipping the tractor with dual fuel systems, (ii) evaluating on asphalt road (bitumen) and (iii) disk operations on a farm. The heavy disk plow was performed at working depth of 25 cm. The results were analyzed by factorial experiment based on randomized complete block design. The study was conducted by 5 levels of fuel combination (D100, D80, D60, D40 and D20) and a forward speed of 3.5 and 7 km/h in asphalt and 7 and 12 km/h in farm with engine speed of 1800 rpm. The highest and lowest diesel fuel consumptions were obtained at D100 and D20 treatments with 15 and 4.2 l/h, respectively and the highest and lowest LPG consumptions were obtained in the D20 and D80 combination with 7.9 and 2.4 kg/h, respectively. The drawbar power in various combinations of fuel was not changed significantly. By increasing the ratio of LPG and diesel fuel combination, specific fuel consumption was reduced from 0.4 to 0.6 l/kWh. In two farm and asphalt conditions, the best combination of fuel was obtained in D60 that showed the highest power drawbar and the lowest specific fuel consumption. In this combination, the overall energy efficiency of tractors was approximately about 20%.
    Keywords: Disking, Specific fuel consumption, Dual fuel tractor, Overall energy efficiency, Fuel combination system
  • Saman Mollapour, Majid Rajabi Vandechali, Davood Kalantari* Page 67
    Nowadays, with progress in different sciences and entering logging software and decision-make systems, decision has been deviated from trial and error in agriculture mechanization and aimed to predict prospective and targeted accordingly. Therefore in this research, the Analytic Hierarchy Process (AHP) with the help of EXPERT CHOICE11 software was employed to select the most appropriate hole-digger for usage in gardens. Three different types of hole-diggers including manual hole-digger, hydraulic hole-digger and three point hitch hole-digger were evaluated in this study. The criteria of selection consisted of the device's price, maneuverability in confined space, ergonomics, ease of utilization and work progression. The importance of device's price, maneuverability in confined space, ergonomics, work progression and finally ease of utilization were equal to 0.366, 0.277, 0.168, 0.121 and 0.068, respectively. The manual hole-digger, which is the cheapest type of diggers, is selected and introduced with 0.403 final value among the three types of hole-diggers as the most appropriate choice option. Inconsistency ratio was calculated equal to 0.05 that is acceptable amount in saaty’s opinion.
    Keywords: Analytical hierarchy process, three point hitch hole, digger hydraulic hole, digger manual hole, ergonomics, digger ergonomics
  • Mohammad Askari*, Afshar Azadbakht, Hoseinali Shamsabadi, Seyyed Reza Mousavi Seyyedi Page 79
    In this research, draft requirement of subsoiler tine plus fuel consumption, slippage, drawbar power, traction efficiency and overall energy efficiency of MF399 and JD3140 tractors at four speeds of 1.8, 2.3, 2.9 and 3.5 km/h and two depths of 40 and 50 cm were compared. Tractor type, speed and depth plus interaction effects had a significant effect on all parameters other than draft and drawbar power. Generally, JD3140 showed a better performance as the increase in speed from 1.8 to 3.5 km/h caused the increase of draft, fuel consumption, slippage, drawbar power and overall energy efficiency in two depths of 40 and 50 cm of 7, 4, 23, 108.3 and 89%, respectively but caused the decrease of traction efficiency of 13.8%. Furthermore, 10 cm increase in depth caused the increase in draft, fuel consumption, slippage and drawbar power of 21.3, 31.6, 20.6 and 21.4%, respectively but caused the decrease in traction efficiency and overall energy efficiency of 9.7 and 25%, respectively. The results of optimization of studied parameters using response surface methodology (RSM) show that depth of 42.9 cm and speed of 2.4 km/h resulted in the optimized condition about the performance of the tractor-subsoiler set.
    Keywords: traction efficiency, subsoiler, fuel consumption, response surface methodology, overall energy efficiency