فهرست مطالب

ماشین های کشاورزی - سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 27، بهار 1402)

نشریه ماشین های کشاورزی
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 27، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/09
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد غنیمی*، منیر مورکاس، عبدالله بدر صفحات 1-13

    در این مطالعه تحلیلی ریاضی برای تخمین میزان عملکرد ماشین ترانشه برداری نوع چرخ دار صورت گرفت. این تجزیه و تحلیل ریاضی نهایتا منجر به یک معادله شد و این معادله ریاضی در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه عملی عملکرد دستگاه نشان داد که انحراف کارکرد نظری با استفاده از فرمول ریاضی از کارکرد واقعی برای عمق ترانشه 60.4 و 90.5 سانتی متر به ترتیب 5 تا 7 درصد بود. همچنین راندمان مزرعه ای این نوع ماشین نیز 43 و 50.1 درصد به ترتیب برای عمق ترانشه 90.5 و 60.4 سانتی متر بود.

    کلیدواژگان: زهکشی سفالین، عملکرد ترانشه، مدل سازی
  • رسول خدابخشیان*، رضا باغبانی صفحات 15-25

    در این تحقیق کاربرد ارزیابی های دقیق و اصولی یک دستگاه ابزار اندازه گیری به نام فرم تستر در تعیین و تشخیص پدیده سایش در بوش سیلندر تراکتورهای کشاورزی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور از بوش سیلندر موتور پرکنیز 4.248 مربوط به تراکتور مسی-فرگوسن 285 تولیدی شرکت کیهان صنعت قایم استفاده گردید. پارامترهای هندسی اندازه گیری شده شامل گردی، تلرانس راستی و هم مرکزی سطح داخلی بوش سیلندر بود. ارزیابی های میزان گردی و هم مرکزی بوش سیلندر در 12 موقعیت دایره ای با فواصل طولی یکسان صورت گرفت. تعیین تلرانس راستی مورد اندازه گیری نیز در 5 خط با فواصل طولی یکسان به صورت 90 درجه پیرامون محیط بوش سیلندر صورت گرفت. نتایج حاصل از اندازه گیری ها به منظور بررسی و ارزیابی وضعیت موتور در طول مسیر عملکردی پیستون در درون بوش سیلندر آن مورد بحث، بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. وضعیت شدت انحرافات پارامترهای مورد مطالعه نشان دهنده وقوع میزان سایش قابل توجه در درون بوش سیلندر بود. به طوری که میزان سایش در مقاطع عرضی در نقاط مرگ بالا و پایین به مراتب بیشتر از میزان سایش صورت گرفته در همان مقطع عرضی در مجاورت نقطه وسط مسیر حرکت پیستون در درون سیلندر و همچنین مقاطع عرضی در مجاورت نقطه مرگ بالا بود. نتایج این بررسی به نوبه خود بازخوردهایی برای طراحان موتور در هنگام اعمال تغییرات مختلف در موتور و هم برای مهندسان نگهداری و تعمیرات به منظور اجرای صحیح نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه و پیش بینانه را فراهم می آورد.

    کلیدواژگان: بوش سیلندر، تراکتور، تلرانس های هندسی، سایش، فرآیند هونینگ
  • داود محمدزمانی*، سید محمد جاویدان، معین زند، محمد رسولی صفحات 27-39

    در این مطالعه، یک رویکرد شبکه عصبی برای تعیین محل دقیق میوه خیار بر روی تصاویر گلخانه ای پیشنهاد شده است. برای این منظور پس از متعادل کردن هیستوگرام روشنایی تصویر مورد نظر، تصویر را با پنجره ای حاوی تصویر میوه خیار ضرب می کند که باعث می شود در مناطق مشکوک به خیار ضرایب بزرگ تری به دست آید. با استخراج این حداکثرهای محلی، خوشه هایی از نقاط اولیه به عنوان پنجره های احتمالی وجود خیار به دست می آید. سپس برای تشخیص دقیق محل قرارگیری خیارها، این نقاط و نواحی اطراف آن ها به یک شبکه عصبی که با استفاده از تعدادی تصویر شامل تصاویر خیار، تصاویر غیر خیار و پاسخ بهینه آن ها آموزش داده شده است، ارجاع داده می شود. مناطق به دست آمده از این شبکه منجر به تشخیص دقیق محل خیارها در تصویر شد. روش پیشنهادی در جعبه ابزار Simulink نرم افزار متلب پیاده سازی شد. سپس روش پیشنهادی با استفاده از این ساختار شبکه شبیه سازی شد و بر روی 120 تصویر به دست آمده از یک گلخانه توسط دوربین دیجیتال آزمایش شد. این روش خطای پایینی داشت و توانست نرخ بالایی را در زمان مناسب میوه های خیار در تصاویر کشف شده تشخیص دهد.

    کلیدواژگان: تشخیص، پردازش تصویر، خیار گلخانه ای، شبکه عصبی مصنوعی
  • فاطمه اسلوب، مهدی مرادی*، مهرداد نیاکوثری صفحات 41-53

    بررسی دقیق سینتیک و توسعه مدل های خشک کردن با دقت بالا با شناسایی پارامترهای موثر به مطالعه بهتر فرآیند خشک کردن کمک می کند. تحقیق حاضر به بررسی کاربرد پلاسمای سرد (CP) به عنوان یک فرآیند پیش تیمار، برای خشک کردن بذر کلزا با هوای گرم شده می پردازد. این پدیده ممکن است باعث ایجاد پیچیدگی هایی در بررسی سینتیک خشک کردن شود. دانه های کلزا با رطوبت اولیه 1±27.5 درصد (بر اساس خشک) ابتدا تحت زمان های صفر، 15، 30 و 60 ثانیه در معرض CP قرار گرفته و سپس در خشک کن بستر سیال که گرمای آن توسط یک جمع کننده خورشیدی تامین می شود، در دماهای 40، 50 و 60 درجه سلسیوس خشک شد. نتایج به دست آمده حاکی از روند کاهشی زمان خشک شدن از 40 تا 60 درجه سلسیوس بود. کوتاه ترین زمان خشک شدن مربوط به نمونه هایی است که در دمای 60 درجه سلسیوس بدون پیش تیمار CP خشک شده اند. با این حال، طولانی ترین دوره برای نمونه های خشک شده در دمای 40 درجه سلسیوس با پیش تیمار CP 60 ثانیه رخ داد. همچنین بیشترین تاثیر پلاسمای سرد بر کاهش زمان خشک کردن در دماهای 40 و 50 درجه سلسیوس به ترتیب با پیش تیمارCP 15 و 60 ثانیه مشاهده شد. مطالعه دقیق سینتیک خشک کردن با استفاده از روش جمع آثار انجام گرفت. بر این اساس، با استفاده از داده های تجربی، منحنی های مربوط به شرایط مختلف خشک کردن رسم شده و در دو مرحله به منحنی مرجع انتقال داده شدند تا منحنی خشک کردن نهایی به دست آید. سپس منحنی به یک معادله مرتبه دوم برازش داده شده و با استفاده از داده های تجربی اعتبارسنجی انجام گرفت. ضرایب همبستگی، میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق به ترتیب 0.99، 0.03 و 0.023 بودند.

    کلیدواژگان: دانه کلزا، جمع آثار، ضریب انتقال، مقایسه میانگین
  • حسن مسعودی* صفحات 55-66

    در این پژوهش یک سامانه الکترونیکی برای تعیین جرم و حجم میوه پرتقال با استفاده از حسگرهای فراصوتی ساخته شد. اجزای سخت افزاری سامانه شامل بدنه فلزی، حسگرهای فراصوتی، حسگر نیرو، برد آردوینو، ماژول کارت حافظه، مبدل ولتاژ، صفحه کلید، نمایشگر و آداپتور برق می باشد. یک برنامه رایانه ای برای اخذ داده ها از حسگرهای فراصوتی و تعیین جرم و حجم پرتقال ها با کمک روابط رگرسیونی در نرم افزار آردوینو نوشته شد. 100 نمونه از میوه پرتقال رقم محلی دزفول از یک باغ به صورت تصادفی چیده شد و آزمایش های مختلفی برای تعیین خواص فیزیکی آن ها شامل ابعاد، جرم و حجم میوه انجام شد. مطابق نتایج ارزیابی سامانه، بین مقادیر خروجی سامانه با مقادیر واقعی جرم و حجم میوه های پرتقال رقم محلی دزفول اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد مشاهده نشد. مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در تعیین جرم و حجم پرتقال ها توسط سامانه به ترتیب برابر با 9.02 گرم و 10.90 سانتی مترمکعب به دست آمد. در مجموع، عملکرد سامانه ساخته شده قابل قبول بود و لذا می توان از آن برای تعیین جرم و حجم میوه های پرتقال استفاده نمود.

    کلیدواژگان: اجزای سخت افزاری، تعیین جرم و حجم، سامانه الکترونیکی، مدل سازی رگرسیونی، میوه پرتقال
  • یاسر نیکنام، داود محمدزمانی*، محمد غلامی پرشکوهی صفحات 67-83

    این مطالعه اثرات سوخت گاز طبیعی فشرده را بر روی یک موتور احتراق تراکمی چهار سیلندر ارایه می کند. گاز طبیعی فشرده به عنوان سوخت اصلی و سوخت دیزل به عنوان آتش زنه برای بررسی عملکرد موتور و انتشار گازهای گلخانه ای در یک موتور دوگانه سوز به کار گرفته شد. با توجه به سرعت دورانی و بار موتور، مقدار سوخت دیزل به عنوان آتش زنه با استفاده از تغییرات مکانیکی در ناظم تنظیم شد، در حالی که از هیچ سامانه جرقه زنی الکترونیکی استفاده نشد. آزمون های تجربی موتور در سرعت های دورانی 1200، 1400، 1600، 1800 و 2000 دور در دقیقه با استفاده از سوخت دیزل و دوگانه سوز انجام شد. این داده ها در مرکز تحقیقات موتور شرکت موتورسازان تبریز جمع آوری و آزمون ها در سه بار تکرار انجام شد. بیشینه گشتاور موتور در حالت دیزل 360 نیوتن متر در سرعت دورانی 1400 دور در دقیقه بود. در مقایسه با حالت دیزل، حالت دوگانه سوز بیشینه گشتاور را به میزان 334 نیوتن متر در 1600 دور در دقیقه نشان داد که حدود 26 نیوتن متر کمتر از گشتاور به دست آمده از حالت دیزل بود. با در نظر گرفتن آنالیز آلاینده ها در سرعت مشخصه 2000 دور در دقیقه، مشاهده شد که میزان انتشار NOX ،HC ،CO2 و CO در حالت دوگانه سوز به ترتیب 20، 53، 16 و 86 درصد بیش از سوخت دیزل بوده است. با این حال، O2 و دوده بیشترین کاهش را در 2000 دور در دقیقه برای حالت دوگانه سوز به ترتیب 51 و 69 درصد نشان دادند. این مطالعه نشان داد که هنگامی که تزریق سوخت دیزل به عنوان آتش زنه به صورت مکانیکی انجام می شود، افزایش قابل توجهی در انتشار گازهای خروجی وجود دارد. در این راستا، کنترل مقدار و زمان تزریق احتمالا می تواند به کنترل بهتر انتشار گازهای گلخانه ای کمک کند. بنابراین، پژوهش های بیشتر در مورد اصلاح سامانه تزریق دیزل به عنوان آتش زن یا سامانه تزریق CNG به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مورد نیاز است.

    کلیدواژگان: آلاینده ها، توان، سوخت دیزل، گاز طبیعی فشرده، موتور احتراق تراکمی
  • منا طهماسبی*، محمد گهری، احمد شریفی، ابوالفضل هدایتی پور صفحات 85-99

    فشردگی خاک می تواند به طور طبیعی اتفاق بیفتد یا ناشی از رفت و آمد ماشین‏ ها باشد. عملیات زیرشکنی اغلب برای سست کردن لایه تراکم خاک و کاهش مقاومت خاک تا سطوحی که امکان رشد و نمو ریشه را فراهم کند، استفاده می شود. عملیات زیرشکنی با عمق متغیر به طوری‏ که خواص فیزیکی خاک را تنها در مواردی که خاک ورزی برای رشد محصول مورد نیاز است اصلاح می کند، پتانسیل کاهش نیروی کار، هزینه ها، سوخت و انرژی مورد نیاز را دارد. از آن جایی که این مطالعه با هدف انجام عملیات زیرشکنی با عمق متغیر انجام شد، ابزار خاک‏ ورزی با عمق متغیر (VDT) طراحی و ساخته شد. یک حسگر پنوماتیکی مجهز به چند نازل برای پیش ‏بینی هم‏ زمان عمق لایه متراکم خاک در سه عمق (15، 30 و 45 سانتی‏ متر) و ارسال سیگنال برای کنترل عمق خاک ‏ورز VDT استفاده شده است. ارزیابی سامانه ابزار VDT به دو روش استاتیکی و دینامیکی انجام شد. در ارزیابی استاتیکی، زمان پاسخ سیستم برای رسیدن به 95 درصد عمق ‏های موردنظر اندازه گیری شد. ارزیابی دینامیکی زیرشکن نیز در دو مرحله انجام شد. میزان مصرف سوخت و مسافت رسیدن تیغه‏ های زیرشکن به عمق موردنظر در سه تکرار اندازه ‏گیری شد و با دستگاه زیرشکن (در حالت کنترل عمق خاموش) مقایسه گردید. میانگین مصرف سوخت در حالت عمق متغیر نسبت به عمق بیشینه ثابت به میزان 17.36 درصد کاهش پیدا کرد. همچنین سنجنده به‏ خوبی وارد خاک شده و فرمان کنترل را به سیلندر هیدرولیکی به طور پیوسته‏ ارسال می‏ کرد و دستگاه زیرشکن، خاک را در عمق ‏های ارسالی از سوی سنجنده زیرشکنی نمود.

    کلیدواژگان: خاک ‏ورزی دقیق، خاک‏ ورز عمق متغیر (VDT)، حسگر پنوماتیکی، کاهش مصرف سوخت، لایه خاک متراکم
|
  • M. Ghonimy *, M. Morcos, A. Badr Pages 1-13

    In this study a mathematical analysis for estimating the performance rate "RP" of wheel type trenching machine was studied. The mathematical analysis quantifies the analysis and resulted in an equation. This mathematical equation was checked under different operating conditions. The practical study of the performance rate showed that the deviation of the theoretical performance rate from the actual performance rate ranged from 5 to 7% for the 60.4 and 90.5 cm trench depth, respectively. The machine field efficiency also ranged between 43 and 50.1% for 90.5 cm and 60.4 cm trench depth respectively.

    Keywords: Modeling, tile drainage, trencher performance
  • R. Khodabakhshian *, R. Baghbani Pages 15-25

    The present study aimed to examine the application of accurate and principle-based evaluation of a measuring instrument called the Form Tester in determining and detecting the wear phenomenon in the cylinder liner of agricultural tractors. For this purpose, a cylinder liner of the Perkins 4-248 engine (related to the Massey Ferguson 285 tractor) was manufactured by Keyhan Sanat Ghaem Company was used. The geometric parameters that were measured in this research included roundness, straightness, and concentricity of the cylinder liner. The evaluations on roundness and concentricity of cylinder liner were conducted in 12 circular positions with the same longitudinal distances. The straightness was measured in five lines with the same longitudinal distances in 90° around the cylinder liner environment. The results of the measurements were discussed and analyzed to evaluate the engine status along the functional path of the piston within the cylinder liner. The degree of deviation rate of the parameters indicated significant wear within the cylindrical liner. The wear rate in cross-sections at high and low dead points was significantly greater than that of the same cross-section in the vicinity of the midpoint of the piston movement path inside the cylinder, as well as the cross-sections near the high dead point. The results of this research provide feedbacks for engine designers to apply various changes to the engine and for maintenance and repair engineers to ensure the correct implementation as well as preventive and predictive repair and maintenance strategies.

    Keywords: Cylinder liner, Geometric tolerances, Honing process, Tractor, wear
  • D. Mohamadzamani *, S. M. Javidan, M. Zand, M. Rasouli Pages 27-39

    The main purpose of this study was to provide a method for accurately identifying the position of cucumber fruit in digital images of the greenhouse cucumber plant. After balancing the brightness histogram of the desired image, it multiplies the image with a window containing the image of a cucumber fruit, which causes larger coefficients to be obtained in areas with suspected cucumber. By extracting these local maximums, clusters of initial points are obtained as possible windows of cucumber existence. Then, in order to accurately detect the location of the cucumbers, these points and areas around them are referred to a neural network that has been trained using a number of images including cucumber images, non-cucumber images and their optimal responses. The proposed method was implemented in the Simulink toolbox of MATLAB software. The proposed method was then simulated using this network structure and tested on 120 images obtained from a greenhouse by a digital camera. The areas obtained from this network led to the accurate detection of the location of the cucumbers in the image. The proposed method was then simulated and tested on 120 images. The proposed method had a low error and was able to detect high levels of cucumber fruit in the images. This detection took an average of 5.12 seconds for each image. The accuracy of the network in correctly identifying the position of the cucumber fruit in the images was 95.3%. This method had low error and was able to detect a high rate at a good time of cucumber fruits in discover images.

    Keywords: Artificial neural network, Detection, Greenhouse Cucumber, Image processing
  • F. Osloob, M. Moradi *, M. Niakousari Pages 41-53

    Accurate investigation of kinetics and development of high-precision seed drying models will help better studying the drying process by identifying effective parameters. Present study investigates the application of cold plasma (CP), as a pretreatment process, in air drying of canola seeds. This may bring about some complication into the drying kinetics investigation. Canola seeds with an initial moisture content of 27.5±1% (dry basis) were exposed to CP for 0, 15, 30, and 60 s prior to fluidization by air at temperatures of 40, 50 and 60 °C in a pilot scale fluidized bed heated by a solar panel.  The results showed a decreasing trend in drying time from 40 to 60 oC. The shortest drying time corresponds to samples dried at 60 oC with no CP pretreatment. The longest period however occurred for samples dried at 40 oC with 60 s of CP pretreatment. The greatest effect of CP on reducing the drying time was observed at temperatures of 40 and 50 °C at the CP exposure time of 15 and 60 s, respectively.  A reasonably accurate study of drying kinetics was accomplished using the superposition method. Accordingly, using experimental data, curves correspond to different drying conditions were plotted and in two steps these were shifted to a reference curve to acquire a final drying curve. The curve then was fitted to a second-order equation, and was validated using the experimental data. The correlation coefficients, mean square error and mean absolute error were 0.99, 0.03, and 0.023, respectively.

    Keywords: Canola seeds, Mean comparison, Shifted factor, Superposition
  • H. Masoudi * Pages 55-66

    In this study, an electronic system was built to determine the mass and volume of orange fruits from their dimensions using ultrasonic sensors. The system hardware parts include a metal box, three ultrasonic sensors, a load-cell sensor, an Arduino board, a memory card module, a voltage converter, a keypad, a display and a power adapter. A computer program was written to obtain data from ultrasonic sensors and determine the mass and volume of fruits using regression relationships in Arduino software. 100 samples of orange fruits (Dezful local variety) were picked randomly from a garden and various measurements were done to determine the main physical properties of fruits including three dimensions, mass (M), and volume (V). The system output values for mass and volume of orange fruits with their actual values had no significant difference at 1% probability level. The root mean square error (RMSE) in determining the oranges mass and volume by the system were 9.02 g and 10.90 cm3, respectively. In general, the proposed system performance was acceptable and it can be used for determining the mass and volume of orange fruits.

    Keywords: Electronic system, Hardware parts, Orange Fruit, Regression modeling, Volume, mass determination
  • Y. Niknam, D. Mohamadzamani *, M. Gholami Par-Shokohi Pages 67-83

    This study presents the effects of compressed natural gas fuel on a four-cylinder compression ignition engine. Compressed natural gas as the main fuel and diesel fuel as the igniter were used to investigate performance and emissions from the dual fuel engine. According to the engine speed and load, the amount of diesel fuel as igniter was adjusted using mechanical changes in the governor, while no ignition system was used. The engine experimental tests were performed at engine speeds of 1200, 1400, 1600, 1800 and 2000 rpm, using diesel fuel and dual fuel. These data were collected in the Engine Research Center of Tabriz Motorsazan Company and experimental runs were repeated three times. The maximum torque of the engine in diesel mode was 360 N m at 1400 rpm. Compared to the diesel mode, the dual fuel mode showed the maximum torque by 334 N m at 1600 rpm, which is about 26 N m less than that gained from the diesel mode. Considering emissions analysis at 2000 rpm, it is seen that the amount of NOX, HC, CO2 and CO emissions in the dual fuel mode was 20, 53, 16 and 86% more than diesel mode, respectively. However, O2 and soot showed the highest reduction at 2000 rpm for dual fuel mode by 51% and 69% respectively. This study indicated that there was a considerable enhancement in exhausted emissions when the injection of the diesel fuel as igniter was done mechanically. In this regard, control the amount and time of the igniter injection could likely be helped for better control of emissions. Therefore, further research on the modification of the diesel injection system as igniter or CNG injection system is needed towards reducing emissions.

    Keywords: compression ignition engine, Compressed natural gas, Diesel, Pollution, power
  • M. Tahmasebi *, M. Gohari, A. Sharifi, A. Hedayatipour Pages 85-99

    Soil compaction can be naturally occurred or can be machinery-induced. Subsoiling is often applied to loosen soil compaction and decrease soil strength to levels that allow for root development and growth. Variable-depth subsoiling which modifies the physical properties of soil only where the tillage is required for crop growth has the potential to reduce labor, costs and fuel, and energy requirements. Since this study aimed to perform subsoiling operations with variable depth, the variable-depth tillage (VDT) tool was developed. A pneumatic multi-nozzles sensor has been used to simultaneously predict the depth of a soil layer in three depths (15, 30, and 45 cm), and send a signal to control the depth of the VDT tool. Evaluation of the VDT tool system was performed by two methods namely static and dynamic tests. In static evaluation, the system response time was measured to reach 95% of the proposed depths. The dynamic evaluation of the tool was accomplished in two steps in the field. The amount of fuel consumption and the travel distance of the tool tine to reach the desired operation depth were measured and compared with the common subsoiler (when the depth control was OFF). The average fuel consumption by using the variable-depth tillage tool decreased by 17.36% compared to the constant depth. Furthermore, the pneumatic sensor tine penetrated into the soil perfectly and sent the control signal to the control unit of the VDT tool in real-time, and the VDT tool loosened the soil at the exact depths sent by the sensor.

    Keywords: Compacted soil layer, Fuel consumption reduction, Pneumatic sensor, Precision tillage, Variable-Depth Tillage (VDT) tool