فهرست مطالب

پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی - سال چهارم شماره 1 (پاییز و زمستان 1394)

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال چهارم شماره 1 (پاییز و زمستان 1394)

  • 66 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/03/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعادت کامگار، علی رضایی، مجتبی خیریه صفحات 1-10
    در این پژوهش، نوعی شاخه تکان برای برداشت سیب و همچنین کاهش اثرات نوسانی تکاننده روی تراکتور طراحی، ساخته و ارزیابی شد. دستگاه ساخته شده دارای قابلیت تغییر دامنه نوسان در سه سطح 20، 32 و 40 میلی متر و تغییر بسامد در سطوحی بین 20-4 هرتز است. نوآوری به کار رفته در این دستگاه استفاده از مکانیزمی با قابلیت مستهلک کردن نوسان و عدم انتقال آن به تراکتور می باشد. برای تعیین دامنه و بسامد نوسان مناسب بر میزان جداسازی میوه سیب درختی رقم گلدن دلیشیز از شاخه، یک آزمایش فاکتوریل (3×3) در قالب یک طرح کاملا تصادفی انجام شد. در این آزمایش تاثیر سه سطح بسامد 4، 12 و20 هرتز و سه دامنه نوسان 20، 32 و 40 میلی متر بر درصد جداسازی میوه بررسی شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها نشان از معنی داری تاثیر سطوح مختلف دامنه و بسامد میوه بر جداسازی میوه سیب داشت، در حالیکه تاثیر متقابل این دو فاکتور اثر معنی داری بر جداسازی میوه نشان نداد. در نهایت دامنه 40 میلی متر و بسامد نوسان 12 هرتز در مدت زمان نوسان 10 ثانیه، که سبب جدا شدن 94 درصد سیب مورد آزمایش از درخت می شود به عنوان مناسب ترین دامنه و بسامد نوسان تعیین شد.
    کلیدواژگان: بسامد نوسان، تراکتور، دامنه نوسان، سیب درختی، شاخه تکان
  • سپیده هارونی، محمد جواد شیخ داوودی، مصطفی کیانی ده کیانی صفحات 11-19
    این بررسی برای تجزیه و تحلیل و مدل سازی انرژی مصرفی و میزان انتشار گازهای گلخانه ای در روند تولید نیشکر در مزارع راتون در استان خوزستان بررسی شد. اطلاعات لازم برای انجام این مطالعه در سال 1394 به شکل 113 پرسش نامه و بررسی حضوری از شرکت کشت و صنعت دعبل خزایی به دست آمد. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد کل انرژی نهاده 7978/145117 مگاژول بر هکتار برآورد شد. بیشترین میزان مصرف نهاده با مقدار 39/79534 مگاژول بر هکتار و سهم 54 درصد به الکتریسیته تعلق داشت. همچنین میزان انتشار گازهای گلخانه ای 3482/17823 کیلوگرم کربن دی اکسید بر هکتار محاسبه شد. بهترین ساختار برای شبکه عصبی جهت عملکرد و انتشار گازهای گلخانه ای به ترتیب 1-19-7-6 و 1-5-5 تخمین زده شد. مدل برای عملکرد محصول نیشکر و میزان نشر گازهای گلخانه ای در مزارع راتون به ترتیب دارای ضریب همبستگی خطا 96 و 99 درصد و میزان و میانگین مربعات خطا به ترتیب دارای مقادیر 17763522 و 528 بوده و بنابراین شبکه عصبی می تواند به خوبی عملکرد محصول نیشکر و میزان نشر گازهای گلخانه ای را در مزارع راتون پیش بینی و مدل سازی کند.
    کلیدواژگان: انرژی مصرفی، گازهای گلخانه ای، مزارع راتون، مدل سازی شبکه عصبی، نیشکر
  • نادر ساکنیان دهکردی صفحات 21-29
    یکی از مسائل مهم در برداشت گردو ضرورت وجود دستگاهی است که بتواند هزینه های اقتصادی و صدمات بدنی را کاهش دهد. برداشت گردو در ایران عملی است که هر ساله هزینه و صدمات بدنی زیادی دربر داشته است. بنابراین برای حل این مشکل ماشین ساده و جدیدی طراحی و ساخته شد. این دستگاه می تواند تا ارتفاع نه متری کار کند و به راحتی انرژی خود را از یک موتور سیکلت دریافت کند و به آسانی حتی در اراضی شیب دار کار کند. در مقایسه با روش های برداشت سنتی گردو این دستگاه دارای صرفه اقتصادی و ایمنی کافی است و نمونه مشابهی در ایران ندارد. ظرفیت و کارایی این ماشین با آزمایش شاخصه هایی همچون سرعت و ارتفاع کار در سطوح مختلف بررسی شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد بین سطوح مختلف ارتفاع (کمتر از 2، 2 تا 5/3، 5/3 تا 5 و 5 تا 5/6 متر) تفاوت معنی داری وجود دارد. کاربرد این دستگاه علاوه بر صرفه اقتصادی، می تواند برای کشاورزان و باغداران ایمنی لازم در برابر صدمات بدنی به وجود آورد. براساس این مطالعه این دستگاه برای برداشت آسان گردو می تواند استفاده قرار شود.
    کلیدواژگان: برداشت گردو، فرآوری، گردو، ماشین
  • محسن حیدری سلطان آبادی، حمیدرضا آقای قزوینی، وحید اسدی صفحات 31-38
    گیاه سس از علف های هرز یونجه است. بهترین راه مبارزه با سس، جلوگیری از آلودگی مزارع به بذر این گیاه است. هم اکنون در بسیاری از مراکز تکثیر و گواهی بذر، درصد سس موجود در بذر یونجه به روش دستی و با بینوکولر محاسبه می شود که علاوه بر صرف وقت و هزینه زیاد، دقت کمی دارد. در این پژوهش یک روش رایانه ای، مبتنی بر پردازش تصویر و به کارگیری شبکه عصبی مصنوعی برای محاسبه درصد سس مخلوط با بذر یونجه طراحی شد. بدین منظور تصویرهایی از مخلوط بذر یونجه و سس تهیه شد و سپس در محیط نرم افزار MATLAB با به کارگیری حد آستانه مناسب، بذور از سطح زمینه جدا شدند. در مرحله بعد با استفاده از روابط هندسی، ویژگی های ابعادی بذور یونجه و سس استخراج و به عنوان ورودی های شبکه عصبی درنظر گرفته شدند. برای انتخاب مناسب ترین توپولوژی شبکه های عصبی، انواع مختلف شبکه با توابع انتقال و یادگیری مختلف و تعداد نرون های متفاوت بررسی شد و درنهایت توپولوژی 1-5-4 با تابع انتقال لگاریتم سیگموئید (Logsig) و تابع یادگیری GDX انتخاب شد. این شبکه قادر به تشخیص درصد بذر سس با ضریب تعیین 956/0 و ریشه میانگین مربعات خطای 017/0 است.
    کلیدواژگان: بذر یونجه، تحلیل تصویر، سس، شبکه عصبی مصنوعی
  • محمودرضا تدین، رحیم ابراهیمی، مهران رنجبر صفحات 39-49
    برای بررسی اثر مقادیر عناصر نیتروژن و کودهای سولفات پتاسیم، منیزیم و روی بر بیودیزل تولیدی از روغن دو گیاه آفتابگردان و کتان پژوهشی مزرعه ای در سال 1389 در مزرعه پژوهشی دانشگاه شهرکرد به اجرا در آمد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمار اول آزمایش شامل دو گیاه آفتابگردان و کتان و تیمار دوم آزمایش شامل کاربرد عناصر نیتروژن در سه سطح 150، 200 و 300 کیلوگرم در هکتار و سولفات پتاسیم، منیزیم و روی به ترتیب به میزان 150، 100 و 50 کیلوگرم در هکتار و تیمار کنترل (شاهد) بود. صفات بیودیزل مورد اندازه گیری در این آزمایش شامل: ارزش حرارتی، عدد ستان، نقطه اشتعال و چگالی بودند. نتایج پژوهش نشان داد که ارزش حرارتی و نقطه اشتعال بیودیزل کتان نسبت به بیودیزل آفتابگردان پایین تر بوده است، اما عدد ستان و چگالی بیودیزل کتان از بیودیزل آفتابگردان بالاتر بود. همچنین کاربرد عناصر غذایی سبب افزایش چگالی، ارزش حرارتی، نقطه اشتعال و عدد ستان بیودیزل های تولیدی شدند و ترکیب سولفات پتاسیم بیش از دیگر عناصر سبب افزایش شاخص های مورد آزمایش شد.
    کلیدواژگان: آفتابگردان، بیودیزل، کتان، کودهای سولفات دار، نیتروژن
  • مریم اسلامی، سجاد رستمی، مصطفی کیانی ده کیانی، برات قبادیان صفحات 51-59
    قانون اول ترمودینامیک بیانگر بقای انرژی در تمام فرایندها است و در آن هیچ محدودیتی برای جهت انتقال انرژی وجود ندارد. همچنین، در سالهای اخیر برای کمی ساختنکیفیت انرژی، مفهومی تحت عنوان «اکسرژی» تعریف شده است و به طور گستردهای در طراحی، شبیه سازی و ارزیابی عملکرد سیستمهای مختلف حرارتی و شیمیایی- حرارتی به کار برده می شود. در این پژوهش تاثیر سوخت و نسبت تراکم بر قابلیت های کاردهی شیمیایی سوخت، ترمومکانیکی و کل یک موتور اشتعال جرقه ای بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش نسبت تراکم، روند تغییرات نمودار قابلیت کاردهی شیمیایی سوخت تغییر می کند. پارامتر ترمومکانیکی (a_th) در نسبت تراکم 12 برای سوخت های E_0، E_20، E_40، E_60 و E_85 به ترتیب 2/9، 11، 9/10، 9/10 و 9/10درصد در مقایسه با نسبت تراکم 8 افزایش می یابد. همچنین، قابلیت کاردهی کل (a) در نسبت تراکم 12 سریع تر انجام می شود. بازده اکسرژی در نسبت تراکم 12 برای سوخت های E_0، E_60 〖 ،E〗_(40 )،E_20 و E_85 به ترتیب 7/11، 8/13، 3/11، 9/8 و 9/9 درصد در مقایسه با نسبت تراکم 8 افزایش می یابد. لازم به ذکر است، با افزایش مقدار اتانول، ترم های اکسرژی (ترمومکانیکی، شیمیایی سوخت و کل) کاهش می یابند. با افزایش درصد حجمی اتانول بازده قانون دوم ترمودینامیک بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: سوخت، قابلیت کاردهی، موتور بنزینی، نسبت تراکم
|
  • S. Kamgar, A. Rezaei, M. Khirieh Pages 1-10
    In this study, a branch shaker was constructed and evaluated in order to harvest apple (the variety Golden Delicious) and also decrease the oscillatory effects of shaker on the tractor. This system was made in a way that it had the capability of changing the oscillation amplitude in three levels of 20, 32 and 40 mm as well as the frequency in levels between 4-20 Hz. In order to determine the most suitable amplitude and frequency of the shaker on the separation of fruit from the branch, a factorial experiment (3×3) was conducted through a completely randomized design. In this experiment, the effect of three levels of frequency (4, 12 and 20 Hz) and three amplitudes of oscillation (20, 32 and 40 mm) on the separating percentage of the fruit were investigated. The results of variance analysis and comparing averages showed the significant effect of different levels of amplitude and frequency of the fruit on the separation of apple fruit, while the interaction effect of these two factors didn’t show any asignificant effect. 40 mm and 12 Hz were determined as the most appropriate oscillation amplitude and frequency, respectively which resulted a 94% separation of apple from the tree in a shaking time of 10 seconds.
    Keywords: Apple, Branch shaker, Oscillation frequency, Oscillation amplitude, Tractor
  • S. Harooni, M. J. Sheykhdavodi, M. Kiani Deh-Kiani Pages 11-19
    This study was carried out in Khouzestan province of Iran. Data were collected from 113 ratoon farms in Debel Khazai Agro-Industry with face to face questionnaire method. The objective of this study was to predict sugarcane production yield and GHG (greenhouse gas) emissions on the basis of energy inputs. Accordingly¡ several ANN (artificial neural network) models were developed and the prediction accuracy of them was evaluated using the quality parameters. The results illustrated that average total input and output energy of sugarcane production were 145117.7978 and 87096.42 MJ.ha-1¡ respectively. Electricity¡ chemical fertilizers and water for irrigation were the most influential factors in energy consumption. The ANN model with 6-7-19-1 and 5-5-1 structure were the best for predicting the sugarcane yield and GHG emissions¡ respectively. The coefficients of determination (R2) of the best topology were 0.96 and 0.99 for sugarcane yield and GHG emissions¡ respectively. The values of RMSE for sugarcane production and GHG emission were found to be 17763522 MJ.ha-1 and 528¡ respectively.
    Keywords: Artificial neural networks, Energy, Ratoon, Sugarcane
  • N. Sakenian Dehkordi Pages 21-29
    An important problem in harvesting walnuts is the case of harvesting machines for reducing the financial costs and labor injuries. Walnut harvesting is a costly and laborious practice in Iran¡ which causes significant costs and labor injuries each year. For resolving this problem¡ a simple and new machine designed and a prototype was fabricated. The mechanical range of operation of this machine is up to nine meters hight. It was simply operated by a motorcycle engine. This techniqe causes this equipment to be operational and practical in steep lands. With comparison to the traditional methods of walnuts harvesting¡ this machine improves safety and is easy to use¡ and there is no machine like this in Iran. It is worth mentioning that the capability and efficiency of the machine were tested and measured by different parameters such as speed and height. The results showed that there is a significant difference between the height levels (less than 2m¡ 2-3.5m¡ 3.5-5 m¡ 5-6.5 m) and also this machine is highly economical for the farmers as well as safe for the labors who are working in walnut trees. Based on results and investigations¡ this machine can be used to ease walnut harvesting in Iran.
    Keywords: Juglans regia, Walnuts harvesters, Walnut, Productivity
  • M. Heidari Soltanabadi, H. R. Aghayeghazvini, V. Asadi Pages 31-38
    Cuscuta Campestris L. is one of the alfalfa weeds. The best way to fight this weed is preventing field contamination and using Cuscuta free seeds. Now in many research centers¡ alfalfa seed infection percentage is manually calculated using of Binocular that requires high cost-time and has low accuracy. In this study¡ a computerized method was designed for calculating the percentage Cuscuta mixed with alfalfa seed. This method is based on image processing and application of artificial neural networks using a Matlab programming. Therefore¡ the desired images were obtained and then using a suitable threshold in Matlab programming¡ seeds were separated from the substrate surface. By using the geometrical relationship¡ dimensional characteristics of seeds were extracted. For both alfalfa seed and Cuscuta seed were used as inputs to the neural networks. To select the most suitable neural network topology¡ different types of networks with different transfer functions and learning functions and different numbers of neurons were examined and it was found that the topology 4-5-1whit Logsig transfer function and GDX learning function is able to detect the percentage of Cuscuta seed with a R2 of 0.956 and RMSE of 0.017.
    Keywords: Alfalfa Seed, Artificial Neural Network, Cuscuta Seed, Image Analyzing
  • M. R. Tadayon, R. Ebrahimi, M. Ranjbar Pages 39-49
    In order to evaluate the effect of different amounts of nitrogen fertilizer¡ potassium¡ magnesium and zinc sulfate on the biodiesel production of sunflower and flax seeds oil¡ a field experiment was carried out in the research form of Shahrekord University in 2010. A factorial experiment was arranged in completely randomized block design with three replications. In the first treatment¡ two sunflower and flax and in the second treatment different levels of nitrogen at 150¡ 200 and 300 kg/ha¡ potassium¡ magnesium and zinc sulfate respectively at 150¡ 100 and 50 kg/ha and control were used. The biodiesel traits characteristics: heating value¡ cetane number¡ flash point and density were measured in both plants. The results showed that the convection and flash point¡ flax biodiesel have been lower than sunflower biodiesel¡ but the cetane number and density of biodiesel flax was found to be higher than biodiesel sunflower. Also¡ fertilizers application increased the density¡ heating value¡ flash point and cetane number. Potassium sulfate fertilizer shouled a stronger increasing effect as compared to the other fertilizers.
    Keywords: Biodiesel, Flax, Nitrogen, Sunflower, Sulfate fertilizers
  • M. Eslami, S. Rostami, M. Kiani Deh-Kiani, B. Ghobadian Pages 51-59
    The first law of thermodynamics expresses the conservation of energy in all processes and does not apply any restriction on the transfer of energy. However¡ in recent years¡ in order to quantify the quality of energy¡ the concept of exergy has been defined widely used in design¡ simulation and evaluation of various thermal and thermochemical systems. In this study¡ the impact of the fuel and compression ratio on fuel chemical availabilities¡ thermomechanical and total availability in a spark ignition engine was examined. The results showed that by increasing the compression ratio¡ the shift process of the fuel chemical availability graph change. The parameter (a_th) at a compression ratio of 12 for the fuels E_0¡ E_20¡ E_40¡ E_60 and E_85increase to 9.2¡ 11¡ 10.9¡ 10.9 and 10.9% respectively¡ in comparison with compression ratio of 8. Also¡ total availability (a) at compression ratio of 12 is faster. exergy efficiency at compression ratio of 12 for fuels E_0¡ E_20 〖 ¡E〗_(40 )¡E_60 and E_85 increase to 11.7¡ 13.8¡ 11.3¡ 8.9 and 9.9% respectively¡ in comparison with compression ratio of 8%. It should be noted¡ that by increasing the amount of ethanol¡ terms exergy (thermo-mechanical¡ chemical fuel¡ and total) reduced. The efficiency of the second law of thermodynamics increased with increasing volume percent of ethanol.
    Keywords: Availability, Compression ratio, Fuel, Gasoline engine