تعیین مقاومت مکانیکی خاک اساس تعیین عمق خاک ورزی در سیستم خاک ورزی دقیق را تشکیل می دهد. استفاده از نفوذسنج مخروطی استاندارد برای اندازه گیری مقاومت مکانیکی خاک کاری زمان بر و خسته کننده است. به این دلیل، رویکردهای اخیر به سمت ساخت حسگرهای در حال حرکت گسترش یافته است. در این تحقیق، اقدام به طراحی و ساخت یک حسگر مقاومت مکانیکی خاک گردید که در آن نیروی مقاومت مکانیکی خاک به طور پیوسته توسط 4 مجموعه مستقل مخروط و شافت به چهار بارسنج مینیاتوری نصب شده داخل یک بازو، انتقال یافته و جهت پردازش داده و ذخیره، به دیتالاگر و رایانه قابل حمل انتقال می یافت و بدین ترتیب مقادیر مقاومت مکانیکی خاک در چهار عمق حاصل می گردید. سپس اثر پارامتر های موثر بر عملکرد دستگاه شامل رطوبت، عمق و سرعت پیشروی بر عملکرد دستگاه مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم تحقیق به مقایسه عملکرد این سیستم اندازه گیری با سیستم اندازه گیری مقاومت مکانیکی خاک مجهز به تیغه های چندگانه پرداخته شد. آزمایشات مزرعه ای در مزرعه تحقیقاتی و آموزشی دانشگاه محقق اردبیلی، در زمینی با بافت سیلتی لومی، با دو سطح رطوبتی (نسبتاً خشک و مرطوب) و در سه سطح سرعت پیشروی(1/78 و 2/68 و 3/57 کیلومتر بر ساعت) انجام شد. آزمایشات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و در سه تکرار انجام پذیرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که اثرات اصلی رطوبت و عمق، بر روی مقادیر اندازه گیری شده توسط سیستم اندازه گیری تک تیغه ای معنی دار بودند. به طوری که افزایش رطوبت سبب کاهش این شاخص و افزایش عمق سبب افزایش مقادیر اندازه گیری شده گردید. سرعت پیشروی تأثیری بر مقادیر اندازه گیری شده توسط این سیستم نداشت. نتایج مشابهی در مورد اثرات پارامترهای رطوبت، عمق و سرعت پیشروی بر روی مقادیر اندازه گیری شده توسط سیستم اندازه گیری مجهز به تیغه های چندگانه بدست آمد. همبستگی بالایی بین داده های دستگاه مجهز به تیغه های چندگانه و نفوذسنج مخروطی نسبت به دستگاه تک تیغه ای بدست آمد. بهم خوردگی کمتر خاک در جریان گسیختگی، بالا بودن ضریب تبیین مدل بین داده های دستگاه مجهز به تیغه های چندگانه و نفوذسنج مخروطی و همچنین نوسانات کمتر در داده های اندازه گیری شده مقادیر مقاومت مکانیکی افقی خاک از جمله مزایایی هستند که استفاده از این دستگاه را نسبت به دستگاه اندازه گیری تک تیغه ای ساده در اندازه گیری پیوسته مقاومت مکانیکی خاک ارجحیت داده است.

برای شکستن لایه های سخت خاک که به دلیل برخی عوامل طبیعی یا ماشینی در خاک های کشاورزی ایجاد می شوند از زیرشکن استفاده می شود. این لایه ها از نفوذ ریشه گیاه به عمق مطلوب جلوگیری می کنند و در نتیجه قدرت دستیابی گیاه به آب و مواد غذایی کم می شود. استفاده از زیرشکن با شاخه های صلب نیروی کششی زیادی نیاز دارد که این کشش از توان مالبندی تراکتور تأمین می شود. بررسی ها نشان داده است که استفاده از زیرشکن با شاخه های ارتعاشی ( ارتعاش می تواند در جهت طولی، عمودی یا ترکیبی از هر دو باشد) برای شکستن لایه های متراکم نیروی کشش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. مهمترین عوامل موثر بر عملکرد زیرشکن ارتعاشی دامنه نوسان شاخه، فرکانس، زاویه ارتعاش و سرعت پیشروی تراکتور است. در این تحقیق زیرشکن ارتعاشی که توسط شاهقلی و همکاران(2007) ساخته شد در نرم افزار آدامز (adams) به طور کاملاً مشابه شبیه سازی گردیده است. در این مدل دامنه نوسان 69± میلی متر، زاویه نوسان 27 درجه و سرعت پیشروی km/h 3 در نظر گرفته شد و فرکانس از 2 تاhz 9 افزایش یافت. پس از شبیه سازی مدل،مسیر حرکت، سرعت عمودی وسرعت افقی برایندنوک شاخه و شتاب راننده مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش فرکانس مدت زمانی که شاخه به عقب بر می گردد (مرحله برگشت) و نیز سرعت افقی و عمودی نوک شاخه افزایش می یابد. شتاب وارده بر صندلی راننده در سه جهت x، y و z اندازه گیری و با نتایج مزرعه ای مقایسه گردید. نتایج به دست آمده از شبیه-سازی مدل مشابه نتایج مزرعه ای بود. در تمام تنظیمات شتاب افقی بیشتر از شتاب عمودی و جانبی بود و این بیشتر به دلیل نیروهای برش خاک است. در کل با افزایش فرکانس شتاب وارد بر صندلی راننده افزایش می یابد. و نیز مشاهده شد تغییر در سرعت پیشروی تراکتور اثری بر ارتعاشات منتقل شده به راننده تراکتور ندارد ولی میزان فشار باد تایر بر ارتعاشات منتقل شده به راننده موثر است.

برهم کنش بین خاک-ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهنده گان، سازندگان و طراحان ماشین های کشاورزی است. مدلسازی ادوات شخم زنی کاری اساسی در مهندسی است. هرچند که مدلسازی برهم کنش های بین خاک-ماشین به علت تغییرات سه بعدی خاک، رفتارغیرخطی خاک، پدیده برخورد و جریان پذیری خاک منطقه فصل مشترک (ارتباط) بین خاک و ادوات و تاثیرات دینامیکی فرآیندی پیچیده است. شبیه سازی صحیح بر هم کنش بین خاک-ادوات کلید اساسی برای این بهینه سازی است و ممکن است نیاز به تست های مزرعه ای زیاد با هزینه های گران را حذف کند و همچنین زمان توسعه و تایید مدل(نمونه) پیشنهاد شده برای ساخت را کاهش دهد. هدف این پژوهش توسعه مدل سه بعدی یک زیرشکن ارتعاشی با استفاده از روش المان های گسسته ، شبیه سازی تاثیر فرکانس و زوایای مختلف ارتعاشی بر عملکرد زیرشکن و تعیین پارامترهای تاثیر گذار بر نتایج شبیه سازی بود. برای مدلسازی توده ی خاک به عنوان یک ماده ی گرانوله ای، از برنامه ی رایانه ای pfc3d استفاده شده است. تیغه تحت سرعت زاویه ای و انتقالی در جهت مثبت محور x در داخل سویل بین به حرکت در آمد. برای تیغه غیر ارتعاشی تنها سرعت انتقالی و برای تیغه ارتعاشی علاوه بر سرعت انتقالی، سرعت زاویه ای نیز تعریف شده بود. عمق کاری تیغه زیرشکن 38سانتی متر و سرعت انتقالی 0/89 متربرثانیه انتخاب شده بود. برای بررسی تاثیر فرکانس بر عملکرد زیرشکن، از فرکانس های 1/94، 3/3، 4/9، 6 و 8/8 هرتز در دامنه69 ±میلی متر و زاویه ارتعاشی 27 درجه برای شبیه سازی استفاده شدند، همچنین برای بررسی تاثیر زاویه ارتعاش بر عملکرد زیرشکن از زوایای ارتعاشی 27، 16، 8، صفر، -14/5 و -22/5درجه در فرکانس 4/9هرتز و دامنه69 ± استفاده گردید. در همه تست های ارتعاشی نسبت به تست غیرارتعاشی، با افزایش فرکانس میزان کار مرزی، انرژی جنبشی و کار اصطکاکی روندی افزایشی داشتند، ولی با افزایش فرکانس میانگین انرژی پیوندی روندی کاهشی نشان داد. با افزایش زاویه ارتعاشی(مثبت و منفی)، میزان جابجایی عمودی تیغه در یک سیکل افزایش می یابد و در نتیجه حرکت بالاروی تیغه باعث گسیختگی بیشتر خاک می گردد. با توجه به نتایج شبیه سازی، میزان کار مرزی، انرژی جنبشی و کار اصطکاکی در زوایای ارتعاشی مثبت بیشتر از زوایای ارتعاشی منفی بود و با افزایش بیشتر در زوایای منفی کارمرزی و اصطکاکی کاهش بیشتری داشت. با تغییر زاویه از -22/5به 27 درجه میانگین انرژی پیوندی ذرات کاهش یافت.

فشردگی خاک یکی از مشکلات و مسائل جدی بسیاری از خاک های زراعی در مناطق مختلف دنیا می باشد. فشردگی خاک باعث ایجاد سخت لایه شده که این، نفوذ ریشه و رشد آن را به لایه ای از خاک که دارای مواد غذایی بالاتر و رطوبت بیشتر می باشد، محدود می کند. وجود این لایه ازخاک عملکرد محصول را پایین می آورد و گیاه در مقابل تنش های محیطی حساس می شود. خاک ورزی دقیق (خاک ورزی در عمق متغیر با توجه به نیاز یک ناحیه خاص) خصوصیات فیزیکی خاک را در نقاط مشخصی اصلاح می کند و از لحاظ کاهش هزینه ها، مصرف سوخت و احتیاجات انرژی بسیار مفید می باشد. با توجه به بحران انرژی در جهان، روش های خاک ورزی دقیق می توانند مورد استفاده قرار گیرند تا خصوصیات فیزیکی خاک را در نقاط مشخصی اصلاح کرده و مصرف سوخت و انرژی و هم چنین هزینه را کاهش می دهد. کشش یک پارامتر مهم برای اندازه گیری و ارزیابی عملکرد ادوات برای میزان انرژی لازم می باشد که پیش بینی این پارامتر در هر دو سیستم خاک ورزی دقیق و خاک ورزی در عمق یکنواخت می تواند در بسیاری از اهداف مدیریتی و همچنین پیش بینی انرژی موردنیاز و انتخاب تراکتور و غیره موثر واقع گردد. در این تحقیق آزمایشهای مزرعه ای در دو نوع خاک لومی رسی و رسی لومی و در داخل هر نوع خاک از آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی (rcdb) و با سه تکرار انجام شدند. در داخل هر بافت خاک سطوح مختلف رطوبت (فاکتورa ) از 5 تا 16 درصد برای خاک های خشک و 17 تا 38 درصد برای خاک های مرطوب، سرعت پیشروی تراکتور (فاکتورb ) درچهار سطح 1، 5/1 و 8/1 و3 کیلومتر در ساعت ، عمق کاری (فاکتورc ) در چهار سطح 10، 20، 30 و40 سانتی متر و عرض تیغه (فاکتورd ) در چهار سطح 5/2، 3، 5/3و 4 سانتی متر انتخاب شدند و در داخل هر کرت آزمایشی صفات نیروی کششی ادوات خاک ورزی، شاخص مخروطی خاک و درصد محتوی رطوبتی خاک اندازه گیری شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات اصلی بافت خاک، رطوبت، سرعت، عرض تیغه و عمق به طور مجزا بر روی میزان نیروی کششی ابزار باریک خاک-ورزی بسیار معنی دار است (سطح احتمال 1%). به طوری که با افزایش سرعت پیشروی میزان نیروی کششی به طور معنی دار افزایش می یابد. همچنین با افزایش عمق خاکورزی از صفر تا 40 سانتی متر میزان نیروی کششی افزایش می یابد. با افزایش عرض تیغه نیز میزان نیروی کششی افزایش می یابد. البته تأثیرعمق خاکورزی نسبت به دیگر عامل های موثر روی نیروی کششی مورد نیاز بیشتر بود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش محتوی رطوبتی میزان نیروی کششی کاهش می یابد. ضمن این که اثرات متقابل دوتایی بافت خاک در رطوبت، بافت خاک در سرعت، رطوبت در سرعت، بافت خاک در عرض تیغه، رطوبت در عرض تیغه، سرعت در عرض تیغه، بافت خاک در عمق، رطوبت در عمق، سرعت در عمق و عرض در عمق بر نیروی کششی نیز معنی دار است (سطح احتمال 1%). در این تحقیق با توجه به توسعه، کاربرد و دقت بالای شبکه های شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی و مدل کردن خصوصیات فیزیکی و دینامیکی خاک و عدم نیاز به وجود رابطه ریاضی مشخص بین پارامترهای مختلف، از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی نیروی کششی یک تیغه باریک خاکورزی استفاده شد. شبکه های طراحی شده در این تحقیق که به منظور پیش بینی نیروی کششی ابزارهای باریک خاک ورزی مورد استفاده قرار گرفتند، از نوع شبکه های چند لایه پس انتشار برگشتی می-باشند. از سه روش الگوریتم گرادیان نزولی با مومنتوم، الگوریتم لونبرگ- مارکوات و الگوریتم گرادیان نزولی مقیاسی به-منظور آموزش شبکه استفاده گردید. همچنین در این تحقیق از توابع تبدیل تانژانت سیگموئیدی، هیپربولیک و تابع محرک خطی بین لایه های شبکه استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی با 8 نرون در لایه میانی و با الگوریتم لونبرگ- مارکوات در مقایسه با سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری دارد. میانگین دقت شبیه سازی 05/95 % و همچنین ضریب همبستگی9935/0 برای این تحقیق بدست آمد. داده های بدست آمده از این تحقیق با مدل-هایasae و مدل اشرفی زاده مقایسه شدند. نتیجه این مقایسه نشان داد که داده های پیش بینی شده توسط شبکه عصبی مصنوعی خیلی نزدیک به داده های واقعی بدست آمده از آزمایشات مزرعه ای می باشد.

فشردگی خاک یک چالش جدید برای کشاورزی در سراسر دنیا می باشد. فشردگی می تواند به طور طبیعی یا در اثر تردد ماشین آلات اتفاق بیفتد. برای کاهش مدت زمان فعالیت ماشین، ابزارآلات کشاورزی بزرگ تری توسعه یافتند و برای کشیدن آن ها تراکتور های بزرگتری لازم است. از اینرو، استفاده از چنین ابزار بزرگی باعث ایجاد فشار زیادی از طرف تایر بر روی خاک می شود. فشردگی خاک شاخصی برای نشان دادن تخریب ساختار فیزیکی خاک می باشد که به صورت افزایش در چگالی توده ای یا کاهش تخلخل تعریف می شود. با پیشرفت فناوری ابزار دقیق، امکان اندازه گیری تراکم خاک و بررسی رفتار خاک تحت فشار تایر تراکتور به این روش متداول شده است، طوری که از حالت سنتی و استفاده از استوانه های نمونه برداری، به استفاده از کرنش سنج ها و دیگر ابزار مورد نظر انتقال یافته است. برای انجام این تحقیق از حسگرهایی با حداکثر جابجایی 5 سانتی متر استفاده شد. آزمایشات تحت دو شرایط کارگاهی و مزرعه ای انجام شد. آزمایشات کارگاهی به کمک دستگاه فشار نشست خاک واقع در کارگاه ماشین های کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. جهت اعمال فشار بر روی خاک از یک صفحه ی فشار دهنده به ابعاد 30×30 سانتی متر استفاده شد و برای داده-برداری از لودسلی با ظرفیت 1000 کیلوگرم و دیتالاگر مدل dt800 استفاده شد. آزمایشات تحت سه سطح رطوبت 10، 15 و 20 درصد، سه سطح سرعت بارگذاری 6/1، 2/2 و 8/2 میلی متر بر ثانیه، دو سطح عمق 10 و 20 سانتی متر و دو سطح بارگذاری انجام شد. برای انجام آزمایشات مزرعه ای از تراکتور mf285 که به یک گاوآهن برگردان دار سه خیش مجهز شده بود، استفاده شد. سه حسگر جابجایی سنج در پروفیل حفر شده به ابعاد سطح مقطع 1×1 متر و عمق 70 سانتی متر قرار گرفتند. آزمایشات در سه سطح رطوبت 11، 16 و 22 درصد، سه سطح سرعت پیشروی 1، 3 و 5 کیلومتر بر ساعت و سه سطح عمق 20، 30 و 40 سانتی متر انجام شد. نتایج حاصل از داده های آزمایشات کارگاهی نشان داد که چهار عامل اصلی به طور قابل ملاحظه ای تأثیر معنی داری در تغییرات چگالی خاک داشتند. اثرات متقابل دوتایی رطوبت در عمق، رطوبت در تعداد بارگذاری، سرعت در عمق و سرعت در تعداد بارگذاری، در سطح احتمال 1% معنی دار شدند و اثر متقابل عمق در تعداد بارگذاری در سطح احتمال 5% معنی دار شد. ضمن اینکه اثر متقابل رطوبت در سرعت تأثیر معنی داری در تغییرات چگالی نداشت. در میان اثرات متقابل سه تایی تنها اثر رطوبت در سرعت در عمق در سطح احتمال 5% معنی دار شد و اثرات سه تایی دیگر معنی دار نبودند. همچنین اثر متقابل چهار عامل ذکر شده نیز بی معنی بود. نتایج حاصل از داده های آزمایشات مزرعه ای نیز نشان داد که سه عامل اصلی در سطح احتمال 1% تأثیر معنی داری بر روی داده های چگالی به دست آمده دارند. در بین اثرات متقابل دوتایی، اثر متقابل رطوبت در عمق در سطح احتمال 1% و اثر متقابل رطوبت در سرعت و عمق در سرعت در سطح احتمال 5% معنی دار شد. همچنین اثر متقابل سه تایی رطوبت در سرعت در عمق نیز در سطح احتمال 5% معنی دار شد. نتایج حاصل از بررسی رفتار خاک در سه جهت اصلی محورهای مختصات با توجه به داده های حسگرهای جابجایی سنج نشان داد که خاک در جهت عمودی همواره متراکم و در جهت جانبی همواره منبسط شد، اما در جهت طولی خاک ابتدا متراکم، سپس منبسط و مجددا متراکم شد. داده های حاصل از مقایسه ی اندازه گیری چگالی توسط حسگرها و استوانه های نمونه برداری نیز نشان داد که اختلاف معنی داری بین این دو روش اندازه گیری چگالی وجود نداشت.

تراکم خاک یکی از بزرگترین مشکلات کشاورزان در سراسر دنیا است. تراکم خاک موجب کاهش رشد ریشه و کاهش عملکرد محصول می شود. یکی از روش های متداول از بین بردن تراکم خاک استفاده از زیرشکن ها می باشد. استفاده از زیرشکن های مرسوم با تیغه های معمولی نیروی مقاوم کششی زیاد و بازده انرژی کمی دارد. استفاده از زیرشکن با تیغه-های کج علاوه بر کاهش نیروی مقاوم کششی راندمان انرژی را نیز افزایش می دهد. در این تحقیق دو نوع تیغه ی کج ساق ساخته و با یک تیغه معمولی مقایسه گردید. همچنین اثر پره بر عملکرد زیرشکن مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور آزمایشاتی در سویل بین کارگاه گروه مکانیک ماشین آلات کشاورزی در قالب طرح فاکتوریل بر پایه ی طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. فاکتور های مورد بررسی عمق، سرعت و اثر پره بودند. عمق در 5 سطح 5، 5/7، 10، 5/10، cm 15، سرعت در 5 سطح 5/2، 5، 5/7، 10 و cm/s 5/12 و اثر پره بر روی تیغه پاراپلو و معمولی بررسی شد. نتایج نشان داد در تمامی تیغه ها با افزایش عمق نیروی مقاوم کششی به صورت معنی داری افزایش یافته در صورتی که افزایش عمق تأثیر معنی داری بر نیروی مقاوم کششی مخصوص نداشته است. تیغه کج ساق با n 45/34 و n/cm2 43/0 کمترین و تیغه معمولی با n 1/62 و n/cm2 04/1 بیشترین نیروی مقاوم کششی ونی روی مقاوم کششی مخصوص را داشتند. در تمامی تیغه ها با افزایش سرعت، نیروی مقاوم کششی به صورت معنی داری افزایش یافته بود، اما در تیغه کج ساق روند افزایش نیروی مقاوم کششی شیب کمتری نسبت به دو تیغه دیگر داشت. بکارگیری پره بر روی این تیغه ها نشان داد که در هر دو تیغه اضافه کردن پره اثر معنی داری بر روی سطح خاک سست شده و نیروی مقاوم کششی دارد. افزایش نیروی مقاوم کششی برای تیغه پاراپلو با پره حدود 40 درصد بیشتر از حالت بدون پره و برای تیغه معمولی حدود 28 درصد است. وجود پره تأثیر معنی داری بر نیروی مقاوم کششی مخصوص تیغه معمولی داشت ولی برای تیغه پاراپلو معنی دار نبود. تیغه پاراپلو هم در حالت بدون پره و هم در حالت وجود پره بیشترین سطح خاک سست شده و کمترین نیروی مقاوم کششی مخصوص را داشت، ولی نیروی مقاوم کششی مورد نیاز در صورت استفاده از پره برای تیغه پاراپلو n 07/171 بود که از تیغه معمولی پره دار (n 15/157) بیشتر بود ولی این افزایش معنی دار نبود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که تیغه کج ساق مناسب ترین تیغه برای زیرشکن زنی است. همچنین استفاده از تیغه پاراپلو تنها در زمانی که سست شدگی بیشتر خاک مد نظر باشد، منطقی بنظر می رسد.

روش های مختلفی برای مبارزه با علف های هرز وجود دارد که روش مبارزه مکانیکی (کولتیواتورزدن)، از یک سو به دلیل کارایی موثر در عملیات و اثرات سوء کمتر در مقایسه با روش های شیمیایی و از طرف دیگر به علت هزینه های کمتر، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. نیروی مقاوم کششی ابزارهای مختلف خاک ورزی یک پارامتر مهم برای اندازه گیری و ارزیابی عملکرد ادوات برای تعیین میزان انرژی موردنیاز می باشد که پیش بینی این پارامتر می تواند در بسیاری از اهداف مدیریتی و همچنین پیش بینی انرژی موردنیاز و انتخاب تراکتور مناسب موثر واقع گردد. در این تحقیق اثر عمق، سرعت پیشروی و محتوی رطوبتی خاک، در عملیات کولتیواتورزنی بر روی نیروی مقاوم کششی، انرژی موردنیاز و میزان بهم خوردگی خاک توسط 5 نوع کولتیواتور بررسی شد. کولتیواتورهای مورد استفاده عبارت بودند از: 1- کولتیواتور با ساق?c شکل فنری و تیغه پنجه غازی، 2- کولتیواتور با سرعت پیشروی بالا، 3- کولتیواتور با ساق? c شکل فنری و تیغ? قلمی، 4- کولتیواتور هلالی و 5- کولتیواتور با ساق? l شکل غیر قابل انعطاف و تیغ? قلمی. آزمایشات مزرعه ای در خاک شنی لومی و در مزرعه آموزشی و تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. اندازه گیری نیروی مقاوم کششی کولتیواتورها با استفاده از دینامومتر اتصال سه نقطه و جمع آوری داده با استفاده از یک دیتالاگر مدل dt-800 و کامپیوتر کیفی متصل به آن انجام گرفت. آزمایشات در قالب طرح آماری فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام گردید. در این تحقیق برای اندازه گیری و تعیین عوامل موثر بر مقدار نیروی مقاوم کششی، انرژی و میزان بهم خوردگی خاک هر یک از کولتیواتورها، در آزمایش های مزرعه ای، از آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی (rcdb) و با سه تکرار استفاده شد. در خاک مورد آزمایش، سطوح مختلف رطوبت (فاکتورa ) از 5 تا 16 درصد برای خاک های خشک و 17 تا 35 درصد برای خاک های مرطوب، سرعت پیشروی تراکتور (فاکتورb ) درچهار سطح، عمق کاری (فاکتورc ) در دو سطح 10، 20 سانتی متر انتخاب گردید و در داخل هر کرت آزمایشی صفات نیروی مقاوم کششی کولتیواتور، شاخص مخروطی خاک و درصد محتوی رطوبتی خاک اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات اصلی شرایط خاک، وسیله، سرعت و عمق کاری به طور مجزا بر روی میزان نیروی مقاوم کششی و انرژی موردنیاز کولتیواتور و نیز بر میزان بهم خوردگی خاک، معنی دار است (سطح احتمال 1%). به طوری که با افزایش سرعت پیشروی، عمق کاری و عرض تیغه میزان نیروی مقاوم کششی، انرژی و بهم خوردگی خاک به طور معنی داری افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش محتوی رطوبتی میزان نیروی مقاوم کششی کاهش می یابد. ضمن این که اثرات متقابل دوتایی محتوی رطوبتی خاک در سرعت پیشروی، محتوی رطوبتی خاک در نوع وسیله، نوع وسیله در سرعت پیشروی، محتوی رطوبتی خاک در عمق کاری، نوع وسیله در عمق کاری، بر نیروی مقاوم کششی و انرژی موردنیاز نیز معنی دار می باشد (سطح احتمال 1%). اثر سرعت پیشروی در عمق کاری، بر نیروی مقاوم کششی و انرژی موردنیاز در سطح احتمال 5% معنی دار شد. همچنین اثرات متقابل دوتایی، محتوی رطوبتی خاک در نوع وسیله، محتوی رطوبتی خاک در عمق کاری، نوع وسیله در عمق کاری، بر مساحت پروفیل های ایجادشده توسط کولتیواتورها نیز معنی دار می باشد (سطح احتمال 1%). اثر محتوی رطوبتی خاک در سرعت پیشروی و نوع وسیله در سرعت پیشروی، بر مساحت پروفیل های ایجادشده توسط کولتیواتورها در سطح احتمال 5% معنی دار شد. در این تحقیق با توجه به توسعه، کاربرد و دقت بالای شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی، از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی نیروی مقاوم کششی کولتیواتور نوع قلمی استفاده شد. شبکه های طراحی شده در این تحقیق که به منظور پیش بینی نیروی مقاوم کششی کولتیواتور نوع قلمی مورد استفاده قرار گرفتند، از نوع شبکه های چندلایه پس انتشار برگشتی بودند. از سه روش الگوریتم گرادیان نزولی با مومنتوم، الگوریتم لونبرگ- مارکوات و الگوریتم گرادیان نزولی مزدوج مقیاسی به منظور آموزش شبکه استفاده گردید. همچنین در این تحقیق از تابع تبدیل تانژانت سیگموئیدی، بین لایه های شبکه استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی توسعه داده شده با دو لایه مخفی و با 24 نرون در لایه اول و 26 نرون در لایه دوم و با الگوریتم گرادیان نزولی مزدوج مقیاسی در مقایسه با سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری دارد. میانگین دقت شبیه سازی 89% و همچنین ضریب همبستگی 9445/0 برای مدل توسعه داده شده در این تحقیق بدست آمد. مدل رگرسیونی در مقایسه با شبکه عصبی مصنوعی دارای دقت و ضریب همبستگی بسیار پایین تر برای پیش بینی نیروی مقاوم کششی در خاک مورد مطالعه بود.

عملیات خاک ورزی در حدود نیمی از انرژی مورد نیاز برای تولید محصول را به خود اختصاص می دهد. طراحی ادوات خاک ورزی، مستلزم تخمین مناسب نیروهای وارده از طرف خاک به این ادوات می باشد. تاکنون روش های متفاوتی از جمله روش های تحلیلی، تجربی و انواع روش های عددی برای تعیین بر هم کنش تیغه و خاک مورد بررسی قرار گرفته است. بنا به تحقیقات انجام گرفته، برای مواد گرانوله مانند خاک، روش عددی المان مجزا (dem) از نظر اقتصادی و محاسباتی به صرفه تر و سریع تر از سایر روش هاست. روش عددی المان مجزا ( dem ) تغییرات سه بعدی خاک، حرکت لایه های مختلف و گسترش ترک در خاک را به خوبی مدلسازی می کند. در این تحقیق عملکرد سه نوع تیغه ی کج ساق، معمولی و پاراپلو در دو حالت تجربی و مدلسازی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور آزمایشاتی در سویل بین کارگاه گروه مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه ارومیه در آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. فاکتور های مورد بررسی سرعت پیشروی و نوع تیغه بودند. به طوری که تاثیر نوع تیغه و سرعت پیشروی در 5 سطح 1، 5/1، 2، 5/2 و km/h3 و عمق ثابتcm 30 بر روی نیروی مقاوم کششی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین نشان داد که سرعت پیشروی و نوع تیغه در سطح احتمال ?1 تاثیر معنی داری روی نیروی مقاوم کششی داشتند. در این مطالعه برای مدل کردن خاک واقعی، پارامترهای مورد نیاز روش المان مجزا کالیبره شدند. برای کالیبراسیون پارامترهای روش المان مجزا، آزمایش برش مستقیم مدلسازی شد. تیغه ها و جعبه خاک با ابعاد مشخص، با استفاده از نرم افزار pfc3d مدل شدند. حرکت تیغه ها در عمق ثابت cm 30 مطابق با سرعت های مورد ارزیابی در روش تجربی، شبیه سازی گردید. مدلسازی انجام شده نتایجی نزدیک با نتایج تجربی را نشان داد. در هر سه نوع تیغه، با افزایش سرعت پیشروی، نیروی مقاوم کششی روند افزایش داشته به طوری که در تمامی سرعت ها کمترین نیروی مقاوم کششی مربوط به تیغه کج ساق و بیشترین نیروی مقاوم کششی مربوط به تیغه پاراپلو است. نتایج حاصل از شبیه ها با نتایج تجربی بدست آمده مقایسه گردید. به طوری در سرعت km/h3 مقادیر نیروی کششی برای سه نوع تیغه کج ساق، معمولی و پاراپلو به ترتیب 9/1256، 1/1543 و n 1/1843 بدست آمد .

تراکتورهای کشاورزی یکی از ارکان مهم مکانیزاسیون را در هر کشوری تشکیل می دهند. تراکتورها توان لازم را برای ماشین هایی که خاک را شخم می زنند، محصول را می کارند، علف های هرز را کنترل و محصول را برداشت می کنند، فراهم می آورند. تراکتورها توان لازمه محرکه خود را از موتور دریافت می کنند . عملکرد موتور بستگی به پارامترهای مختلف از جمله کارکرد میل لنگ دارد. میل لنگ یکی از مهمترین قسمتهای حرکتی در موتورهای درون سوز است. بنابراین قابلیت اطمینان و طول عمر موتور درون سوز شدیداً به استقامت میل لنگ که به عنوان راه انداز موتور محسوب می گردد بستگی دارد. در ایران تراکتورmf-285 بیشترمورد استفاده قرار می گیرد, تحقیقات نشان می دهد که خرابی قسمت های داخلی موتور این تراکتور نسبت به دیگر قطعات آن بیشتر می یاشد. این مطالب اهمیت آنالیز نیرویی، تنش و خستگی برای قطعات مکانیکی که تحت بارهای مختلف قرار می گیرند به منظور بهینه سازی آنها، ضرورت تحقیق در مورد قطعات متحرک موتور این تراکتور را آشکار می سازد که بر همین اساس تحلیل تنش در میل لنگ موتور تراکتور mf-285 به عنوان یکی از قطعات متحرک موتور این تراکتور انتخاب شد. مدل سازی سه بعدی میل لنگ موتور تراکتورmf-285 با استفاده از نرم افزارsolid works انجام گرفت. نرم افزار abaqus برای تحلیل مودال ارتعاشی و پیچشی و حالتهای تنش میل لنگ به کار رفت، ماکزیمم تغییر شکل، نقطه تنش ماکزیمم و نواحی خطر با استفاده از تحلیل تنش میل لنگ به دست آمد. رابطه بین فرکانس و مودال ارتعاشی با استفاده از تحلیل مودال میل لنگ انجام می شود. نتایج حاصل از مطالعات می تواند به عنوان اساس تئوریکی ارتعاشی برای بهینه سازی و بهبود طراحی موتور دیزلی استفاده شوند.

یکی از آزمایشهای مهم آزمایش خزش و نمودار سه مرحله ایی آن است آزمون خزش تغییر شکل مداوم در دماهای مختلف را وقتی تنش کمتر از حد تسلیم است تعیین می کند. در این تحقیق کلیه فرآیند طراحی و ساخت دستگاه نیمه اتوماتیک آزمون خزش برای مواد ویسکوالاستیک شامل نیازسنجی، تعیین مسئله، سنتز(ارائه طرح های اولیه)، تحلیل و آنالیز، ارزیابی طرح های ارائه شده، ارائه طرح نهایی، تحلیل طرح نهایی، مدلسازی، ساخت نمونه اولیه، ارزیابی پس از ساخت، نمونه آزمایش های انجام شده مورد بررسی قرار گرفته است. پس از بررسی های اولیه، تعیین مسئله و مشاهده مکانیزمهای مختلف یک طرح نهایی که از نظر محدودیت های و اولویتهای طراحی تطبیق بیشتری با واقعیت داشت مورد بررسی و ساخت قرار گرفت. پس از انجام تحلیل های لازم طرح اصلی برای انجام فرآیند ساخت انتخاب شد. پس از اتمام فرآیند ساخت کارایی سیستم بر اساس دو نوع مواد ویسکوالاستیک (پلیمر و سیب زمینی) سنجیده شد. هر کدام از آزمایشات در سطوح مختلف بار 5، 10، 20، 40 و 80 و در دو تکرار انجام شد. نتایج آنالیز های طراحی و ساخت، آزمون خزش و نحوه بارگذاری صحیح بیان گردید. استفاده از وسایل دقیق اندازه گیری نشانگر دقت و قابلیت بالای دستگاه جهت انجام آزمون خزش بر روی کلیه مواد مهندسی و کشاورزی با خاصیت ویسکوالاستیک می باشد. دستگاه ارائه شده با افزایش کیفیت داده برداری، سرعت عمل بهتر، رفع نقص های دستگاه های مشابه، دریافت داده های کمی و قابلیت آنالیز هم زمان در مدل های تکمیلی، باعث بهبود کیفیت آزمون خزش خواهد شد نتایج مطلوب آزمایش نشانگر کیفیت بالای دستگاه از نظر طراحی، ساخت و اجرا بود.

با پیشرفت روز افزون در کشاورزی، در راستای آن ماشین های کشاورزی نیز دچار دگرگونی شد و امروزه در بیشتر نقاط جهان کشاورزی با دستگاه های سنگین و تردد های بیشتر در مزارع صورت می گیرد. و با در نظر گرفتن اثر بین خاک و تایر و رابطه مستقیم با میزان فشردگی، مسئله تردد از اهمیت بالایی برخوردار می شود. کشاورزی در چندین مرحله، از خاکورزی اولیه تا عملیات بعد از کاشت و برداشت، نیازمند استفاده از تراکتور ها به همراه ادوات سنگین می باشد که با تردد ابزار ها در مزرعه، خاک دچار تراکم می شود .بااعمالتنشرویخاکتغییرشکلدائمیوبرگشتیمشاهدهمیشود. هرچندکهتغییرشکلدائمیچندبرابربیشترازتغییرشکلبرگشتیاست. تغییرشکلبرگشتیخاکازتغییرشکلویسکوزیته –الاستیسیتهتشکیلمیشود . تغییرشکلالاستیسیتهخاکمقدارکمیازتغییرشکلبرگشتیراتشکیلمیدهد.انواعتغییرشکلهاینامبرده،بهخواصفیزیکیمکانیکیخاکوپارامترهایفشردگیبستگیدارد . شبیه سازیونتایجآزمایشاتدرراستایمطالعهپروسهتراکمخاکلومیشنیاستکهدرنتیجهحرکتچرخهایتراکتوردریکمسیرمیباشد. برای انجام آزمایشات مزرعه ای از تراکتور mf285 که به یک گاوآهن برگرداندار سه خیشه مجهز بود استفاده شد. آزمایش مزرعه ای در سه سطح رطوبتی10، 15 و 20% و سه سطح پیشروی 1، 2 و 3 کیلومتر بر ساعت و در سه سطح عمق 20، 30 و 40 سانتی متر انجام شد. در نرم افزار abaqus خاک بصورت یک ماده الاستیک- پلاستیک شبیه سازی شد. مدل اصلاح شده دراکر- پراگربرای نشان دادن خصوصیات پلاستیک بکار گرفته شد. نوع تایر استفاده شده در تحقیق r18.4-30 است. نتایج نشان داد که تراکم با رطوبت رابطه مستقیم دارد و با بسرعت رابطه ی عکس دارد. همچنین با افزایش عمق تاثیر نیروی تایر بر تراکم خاک کاهش می یابد. تجزیه واریانس نشان داد که بین نتایج حاصل از آزمایش و شبیه سازی در سطح احتمال 5% اختلاف معنی داری وجود نداشت.

برهم کنش بین خاک و ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهندگان، سازندگان و طراحان ماشین های کشاورزی است. تعیین و ارزیابی نیرو های وارد بر ادوات خاک ورزی نیاز به آزمایش های مزرعه ای گسترده ای است که هزینه های زیاد لازم بوده و وقت زیادی صرف می گردد. برای کمک به حل این موضوع روش های حل عددی می-تواند نقش موثری ایفا نماید. در این تحقیق آزمایس هایی در داخل مخزن خاک به و سیله تیغه زیر شکن مرسوم در عمق 2/14سانتی متر با سرعت 1 متر بر ثانیه در 5 سطح از تراکم خاک (1100و 1200و 1300و 1400 و 1500کیلو گرم بر متر مکعب) انجام گرفت. آزمایش ها بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام شد. نیروی مقاوم کششی لازمه و سرعت پیشروی تیغه در خاک اندازه گیری شد. آنالیز واریانس نشان داد که تراکم اثر معنی داری روی نیروی مقاوم کششی لازمه داشت و با افزایش تراکم خاک نیروی مقاوم کششی لازمه افزایش یافت. برای مدلسازی تیغه در خاک از روش المان مجزا و نرم افزار pfc3d استفاده شد. مخزن خاک با ابعاد 7/0، 3/0و 27/0متر با استفاده از دیواره ها و ذرات خاک ایجاد شد. پس از فرآیند کالیبراسیون پارامترهای موردنیاز برای مدل تعریف شدند، سپس جرم مخصوص های 1100، 1200، 1300، 1400، 1500 کیلوگرم بر متر مکعب برای خاک اعمال شد. تیغه زیرشکن در نرم افزار 2012solidworks طراحی شد و به برنامه pfc3d منتقل شد. عمق کاری عملیات آزمایشی cm2/14بود. سرعت حرکت m/s 1 به تیغه زیرشکن اعمال و نرم کردن خاک آغاز شد و انرژی مرزی، انرژی جنبشی، انرژی اصطکاکی و انرژی کرنشی از مدل استخراج شد. انرژی مورد نیاز مجموع انرژی های ذکر شده بود. همبستگی خوبی بین انرژی کل بدست آمده از مدل و نتایج آزمایشی مشاهده شد (ضریب همبستگی 69/0). هر دو نتیجه نشان دادند که با افزایش جرم مخصوص خاک انرژی کل مورد نیاز افزایش می یابد.

یکی از پر کاربرد ترین تراکتورهای موجود در ایران تراکتور مسی فرگوسن 285 می باشد. ارتعاشات مکانیکی وارد بر راننده تراکتور باعث افت سلامتی مانند درد کمر، آسیب ستون فقرات، اختلال در سیستم های عصبی و گردش خون می شود. در این بین موتور تراکتور نقش به سزایی را در ایجاد ارتعاش دارا می باشد. تراکتورهای بدون شاسی، مجهز به واحد بالانسر می باشند و بالانسر باعث کاهش نیروی ارتعاشی ثانویه موتور و در نتیجه کاهش لرزش مجموعه موتور و تراکتور می گردد. در این پژوهش مدلی از موتور تراکتور مسی فرگوسن 285 به همراه بالانسر در نرم افزار آدامز انجین ایجاد گردید. در ابتدا تحلیل سینماتیکی و سینتیکی موتور مورد مطالعه قرار گرفت و پس از ایجاد مدل، نمودارهای مربوط به جابجایی، سرعت و شتاب پیستون، همچنین نیروی حاصل از فشار گاز و فشار داخل سیلندر و نیروی وارد بر یاتاقان های اصلی و ثابت موتور بر حسب زوایای مختلف میل لنگ در طول یک سیکل کامل موتور در سرعت دورانی 2000 دور بر دقیقه از این نرم افزار استخراج شد. نتایج بدست آمده از مدل تطابق خوبی با نتایج تحلیلی تحقیقات پیشین داشت. تاثیر بالانسر بر ارتعاشات ثانویه هم به صورت تحلیلی در نرم افزار و هم به صورت آزمایشگاهی در شرکت موتورسازان کارخانه تراکتورسازی تبریز مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش ریشه میانگین مربعات ارتعاش برای دورها و بارهای مختلف محاسبه گردید. تاثیر سرعت دورانی و بار بر روی ارتعاش موتور در دو حالت با بالانسر و بدون بالانسر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در حالت بدون بار (هرزگرد)، با افزایش سرعت دورانی در حالت با بالانسر مقدار ارتعاش کاهش یافته ولی در حالت بدون بالانسر با افزایش سرعت دورانی مقدار ارتعاش بیشتر می گردد. در حالت هرز گرد، استفاده از بالانسر باعث کاهش ارتعاشات به میزان 28% گردید. همچنین در حالت تمام بار، با افزایش سرعت دورانی مقدار ارتعاش در هر دو حالت با بالانسر و بدون بالانسر افزایش می یابد. در حالت تمام بار، استفاده از بالانسر باعث کاهش ارتعاشات به میزان 314/22% گردید. در سرعت دورانی rpm 1400، با افزایش بار از n.m 125 به n.m 250، مقدار ارتعاش در هر دو حالت با بالانسر و بدون بالانسر افزایش یافت، استفاده از بالانسر باعث کاهش ارتعاشات به میزان 656/29% گردید. تحلیل نتایج حاصل از نرم افزار آدامز انجین نشان داد که داده های خروجی نرم افزار تطابق خوبی با داده های عملی داشته و روندی که در آزمایش عملی انجام گرفته را تایید می کند.

در تحقیق حاضر طراحی، ساخت و کالیبراسیون یک حس کننده نیرو - گشتاور شش درجه آزادی جهت اندازه گیری نیروها و ممان های وارد بر ادوات کشاورزی مورد بررسی قرار گرفته است. سازه مذکور برای اندازه گیری نیروهای وارد بر ادوات خاک ورزی در سه جهت عمود برهم (در راستای محورهای مختصات) تا محدوده حداکثر 5 کیلو نیوتن و همچنین گشتاورهای ایجاد شده حول محورهای مختصات تا حداکثر 5 کیلونیوتن متر، طراحی و ساخته شد. به منظور طراحی مکانیکی سازه حسگر از روش اجزای محدود و نرم افزار شبیه سازی solid works استفاده شد. تحلیل و توزیع کرنش با استفاده از نرم افزار مذکور برای مشخص نمودن نقاط گرهی کرنش دقیق بر روی بدنه سازه به منظور کاهش اثرات متقابل نیروهای افقی و قائم در حین اندازه گیری، انجام گرفت. کرنش سنج های مقاومت الکتریکی در نقاط گرهی کرنش بر روی حسگر نصب شده اند تا بتوانند به طور مستقل کرنش های مماسی روی سطح حسگر را که در اثر اعمال نیروهای افقی و عمودی ایجاد می شوند، اندازه گیری کنند. سیستم جمع آوری داده از یک دیتالاگر قابل برنامه نویسی مدل dt800 و یک رایانه قابل حمل تشکیل شده است. آزمون های کالیبراسیون استاتیکی حسگر شش درجه آزادی با استفاده از سامانه ای که در گروه مهندسی مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی طراحی و ساخته شد، انجام گرفت. نتایج کالیبراسیون واحد اندازه گیری نشان داد که حسگر طراحی و ساخته شده دارای دقت، حساسیت و قابلیت تکرار مناسبی به منظور اندازه گیری نیروها و گشتاورهای مورد نظر می باشد. منحنی های کالیبراسیون خطی بوده و اثرات متقابل نیروها و گشتاورها نیز بسیار ناچیز بود.

از عوامل مهمی که بر افزایش بازده عملکردی تراکتورها تأثیر دارد، مقدار سوخت مصرفی تراکتورها می باشد. با توجه به اهمیت بالای اندازه گیری سوخت مصرفی تراکتورها، اندازه گیری این عامل توسط سیستم های اندازه گیری دقیق ضروری می باشد. در این تحقیق، طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه ی سنجش سوخت مصرفی، بر اساس اختلاف فشار، برای نصب بر روی تراکتورهای کشاورزی مورد توجه قرار گرفت. به منظور طراحی مکانیکی از نرم افزار solidworks 2012 استفاده گردید. همچنین به منظور اندازه گیری مقدار جریان عبوری از سامانه ی سنجش سوخت مصرفی، از دو سنسور اختلاف فشاری با مدل mpxv2010dp استفاده گردید که براساس اختلاف فشار کار می کنند. با کالیبراسیون این سوخت سنج بر حسب مقدار سوخت عبوری از مسیرهای رفت و برگشت در زمان های معین، مقدار دبی لحظه ای سوخت بدست آمد و مقدار سوخت مصرفی در هر یک از مسیرهای رفت و برگشت توسط دیتالاگر dt800 متصل به کامپیوتر مشخص گردید. جهت انجام آزمایشات مزرعه ای، با قرار دادن سوخت سنج در مسیر سوخت رسانی تراکتور مسی فرگوسن mf-285، مقدار سوخت مصرفی تراکتور در چهار حالت فعالیت درجا، کار با گاوآهن برگردان دار سه خیشه، دیسک سنگین و زیرشکن دوشاخه در سرعت های مختلف، از طریق یک دیتالاگر مدل dt800 متصل شده به کامپیوتر قابل حمل داخل کابین ثبت گردید. نتایج آزمایشات کالیبراسیون نشان دهنده ی حساسیت کافی و خطی بودن سیستم اندازه گیری می باشد. نتایج نشان داد که کمترین و بیشترین مقدار مصرف سوخت در هکتار، به ترتیب، مربوط به دیسک سنگین و گاوآهن برگردان دارسه خیشه می باشد.

در کشور ایران برداشت طَبَق آفتابگردان با دست و با استفاده از ابزاری از قبیل چاقو و داس انجام می گیرد. روش برداشت دستی در مقایسه با ماشین های برداشت از قبیل کمباین، بسیار وقت گیر و هزینه بر است. در این تحقیق دماغه ی برداشت طَبَق آفتابگردان که قابلیت اتصال به تراکتورهای mf285 که از تراکتورهای متداول در ایران می باشد؛ در نرم افزار solid works 2013 مدل سازی گردید. این دماغه از یک چرخ فلک دوار که تعداد چهار ردیف تیغه و انگشتی در اطراف استوانه نصب گردیده، تشکیل شده است. تیغه های برشی که کار بریدن طَبَق از محل اتصال به ساقه را بر عهده دارند بر روی حامل انگشتی متصل شده و انگشتی ها به مانند شانه، وظیفه ی هدایت ساقه به سمت تیغه ها و سپس انتقال به نقاله تغذیه به منظور جمع آوری در مخزن را بر عهده دارند. استوانه ی دوار خلاف جهت پیشروی دوران می کند. سرعت دوران چرخ فلک بسته به شرایط مزرعه قابل تغییر است. قطر چرخ فلک 450 میلی متر می باشد که با سرعت rpm160 دوران می کند. ارتفاع چرخ فلک بسته به ارتفاع ساقه های آفتابگردان، توسط بازوها تنظیم می گردد. به منظور تعیین مقدار نیروی مورد نیاز برای جدا کردن طَبَق از ساقه ی آفتابگردان، آزمون های مزرعه ای انجام گرفت. تعداد 30 نمونه انتخاب و با نیروسنج مقدار نیروهای برشی اندازه گیری شد. بیشترین نیروی لازم 115/4 نیوتن به دست آمد. گشتاور وارد بر استوانه برای تمام عرض کار دماغه n.m498/53 در نظر گرفته شد. توان کل مورد نیاز برای پیشروی و دوران چرخ فلک kw 5 بدست آمد. به منظور اطمینان از انتخاب درست مواد، تحلیل تنش در محیط simulation نرم افزارsolid works 2013 انجام گرفت. نتایج نشان داد تنش های ایجاد شده در اثر اعمال بار از تنش تسلیم مواد کمتر و کرنش ها در محدوده الاستیک می باشند.

با توجه به محدود بودن منابع انرژی به¬خصوص منابع تجدید¬ناپذیر، اهمیت نحوه مصرف انرژی به¬ویژه در بخش کشاورزی بر کسی پوشیده نیست. هدف از این تحقیق نیز به¬دست آوردن بهره¬وری انرژی، انرژی نهاده (مصرفی) و انرژی ستانده (تولیدی)، بازده خالص انرژی و نسبت انرژی در کشت چغندرقند در استان آذربایجان¬غربی بود. اطلاعات آماری مورد نیاز در رابطه با سطح زیر¬کشت و میزان تولید محصول در سال 1391 از سازمان جهاد کشاورزی استان آذربایجان¬غربی جمع¬آوری شد. داده¬های مرتبط با نحوه کشت، مواد، ابزار و ماشین¬آلات مصرفی به¬وسیله تعداد 105 پرسش¬نامه از تعدادی زارعین چغندرقند شهرستان¬های میاندوآب و نقده جمع¬آوری شد. طبق نتایج به¬دست آمده متوسط انرژی مصرفی در تولید چغندرقند mj/ha72/52268 انرژی تولیدی mj/ha722400 ، نسبت انرژی تولیدی به مصرفی 82/13، بازده خالص انرژی mj/ha28/670131 و بهره¬وری انرژیkg/mj 82/. به¬دست آمد. نتایج نشان داد که کل انرژی ورودی در یک دوره کشت چغندرقند برابر با mj/ha722400 است. که از این مقدار بیشترین هزینه انرژی به¬ترتیب صرف کود¬پاشی قبل¬از¬کاشت (33%)، انرژی آبیاری (22%) و انرژی ساخت ماشین¬آلات و تأسیسات آبیاری (13%) می¬شود. از کل انرژی مصرفی 58/79% انرژی تجدید¬ناپذیر و 42/20% انرژی تجدید¬پذیر بود. از این مقدار انرژی 58/29% به¬صورت مستقیم و 42/70% به¬صورت غیر¬مستقیم مصرف شد.

در این تحقیق به بررسی انرژی مصرفی، کارایی کشاورزان، تفکیک کشاورزان کارا از ناکارا و بهینه سازی و مدل سازی مصرف انرژی برای تولید مرغ گوشتی در استان اردبیل (شهرستان های اردبیل و مشگین شهر) پرداخته شده است. برای این منظور اطلاعات مورد نیاز از طریق مصاحبه حضوری با مرغداران تهیه شد. در این مطالعه ابتدا میزان انرژی مصرفی، شاخص های انرژی و اقتصادی برای هر شهرستان محاسبه و به کمک تحلیل پوششی داده ها مقادیر بهینه مصرف نهاده ها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (انفیس) به مدل سازی انرژی خروجی به عنوان عملکرد پرداخته شد. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که میزان کل انرژی نهاده در دو شهرستان اردبیل و مشگین شهر به ترتیب در حدود 154/28 و 141/64 گیگاژول بر 1000 قطعه مرغ می باشد. در تولید مرغ گوشتی در دو شهرستان اردبیل و مشگین شهر بیشترین میزان مصرف نهاده ها به ترتیب با 61/48% و 59/57% به سوخت تعلق داشته است. همچنین نسبت انرژی در تولید این دو شهرستان به ترتیب برابر 0/18 و 0/19 محاسبه شد و انرژی های تجدیدناپذیر و انرژی مستقیم عمده ترین سهم را در انرژی مصرفی شامل شدند. با استفاده از تکنیک تحلیل پوششی داده ها، کارایی مرغداران از لحاظ مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفت و متوسط کارایی فنی برای شهرستان اردبیل 0/88 و برای مشگین شهر 0/95 محاسبه شد. نتایج بهینه سازی مصرف انرژی با تحلیل پوششی داده ها به وضوح نشان داد که پتانسیل بسیاری برای کاهش مصرف انرژی در هر دو شهرستان وجود دارد. نتایج شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که بهترین ساختارها برای مدل سازی انرژی مصرفی مرغ گوشتی در شهرستان اردبیل و مشگین شهر به ترتیب 2-14-5 و 2-10-5 تخمین زده شدند که در هر دو مدل ضریب همبستگی بیش از 0/85 برآورد شدند. همچنین مدل سازی انرژی مصرفی با استفاده از روش سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی نتایج بهتری نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی نشان داد و قادر است با دقت بیشتر و خطای کمتر عملکرد محصولات را برآورد کند.

افزایش وزن و تردد تراکتورها و به دنبال آن افزایش تراکم خاک، هنگام انجام عملیات کشاورزی یکی از مسائل مهم در علم کشاورزی جدید می باشد. در همین راستا بررسی تراکم خاک های زراعی به دلیل تاثیر منفی بر میزان رشد و تولید محصول و کاهش بازده زمین های زراعی اهمیت زیادی دارد. فشردگی خاک توسط ترافیک ماشین ها، یک فرآیند پیچیده با عوامل تاثیر گذار متعدد است. عواملی همچون رطوبت خاک، فشار باد تایر، بار بر روی چرخ ها، تعداد تردد و ... در فشردگی خاک نقش دارند. هدف این تحقیق بررسی تراکم خاک برای دو نوع تایر تراکتور با در نظر گرفتن تاثیر فشار باد تایر و تردد در عمق های مختلف خاک می باشد. برای انجام آزمایش از 12 عدد استوانه نمونه برداری در هر مرحله استفاده شد. ابتدا پروفیلی در خاک حفر شد و استوانه ها در چهار عمق در داخل پروفیل قرار گرفتند و سپس پروفیل با خاک پر شد. از یک تراکتور itm70 مجهز به نهرکن به منظور انجام آزمایش و عبور از روی پروفیل استفاده شد. آزمایش ها در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی در سه فشار باد تایر، سه سطح تردد 1، 3 و 5 بار عبور و چهار سطح عمق 10، 20، 30 و 40 سانتی متر و در سه تکرار، برای هر یک از تایرهای معمولی و باریک انجام شد. تجزیه واریانس داده ها نشان داد، که اثرات اصلی فشار باد تایر، تردد و عمق در سطح احتمال 1%، بر روی تغییرات تراکم خاک در هر دو تایر معنی دار بود. برای تایر معمولی، اثرات متقابل دو تایی، عمق در فشار باد تایر و تردد در فشار باد تایر در سطح احتمال 1% و اثر متقابل عمق در تردد در سطح احتمال %5 معنی دار شد. در بررسی تایر باریک اثرات متقابل دو تایی، عمق در فشار باد تایر و تردد در عمق در سطح احتمال 1% معنی دار شد، ولی اثر متقابل فشار باد تایر در تردد معنی دار نشد. نتایج حاصل از مقایسه دو نوع تایر نشان داد، که اثر اصلی نوع تایر و همچنین اثرات متقابل نوع تایر در عمق و نوع تایر در تردد در سطح احتمال 1% تاثیر معنی داری بر روی تراکم خاک دارند. نتایج نشان داد در حالت کلی افزایش فشار باد تایر باعث افزایش تراکم خاک می شود، زیرا با افزایش فشار باد تایر سطح تماس تایر با خاک کاهش می یابد و در نتیجه تنش افزایش می یابد. برای تایر معمولی فشار باد تایر تا عمق 30 سانتی متر تاثیر زیادی دارد. در برسی اثر نوع تایر مشاهده شد، تایر باریک نسبت به تایر معمولی به صورت قابل ملاحظه ای تراکم خاک را بیشتر افزایش می دهد. به طوری که تایر باریک حتی در لایه های زیرین، بیشتر از تایر معمولی در لایه های سطحی، تراکم ایجاد می کند، زیرا تایر باریک به ازای بار ثابت سطح مقطع کمتری دارد و تنش بیشتری بر خاک وارد می کند.

ماشین های کشاورزی مختلف برای انجام عملیات های کشاورزی باید از یک سر مزرعه روی مسیرهای موازی که سطح مزرعه را می پوشانند، حرکت کرده و به انتهای مزرعه برسند، سپس دور زده و از مسیر بعدی، داخل مزرعه حرکت کرده و به سر مزرعه برسند. با تکرار این کار، کل سطح مزرعه پوشش داده می شود. هدف از این پژوهش کاهش مسافت غیرمفید طی شده توسط ماشین های کشاورزی، در حین دور زدن در منطقه سرمزرعه برای حرکت از یک مسیر به مسیر بعدی می باشد. عرض مسیرها به اندازه ی عرض کار دستگاه می باشند. الگوهای سنتی مختلفی برای نحوه حرکت ماشین در مزرعه وجود دارد. این روش ها اغلب باعث افزایش مسافت غیرمفید طی شده هنگام دور زدن در سرمزرعه برای حرکت از انتهای یک مسیر به ابتدای مسیر بعدی، می شوند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم ژنتیک و نرم افزار matlab 2012، الگویی بهینه برای حرکت ماشین های کشاورزی در مزرعه بدست آمد که پیروی از آن باعث کاهش مسافت و زمان غیرمفید طی شده توسط ماشین های کشاورزی و افزایش بازده مزرعه ای ماشین های کشاورزی خواهد شد. الگوریتم ژنتیک، این کار را با اجتناب از روش های دور زدن طولانی انجام می دهد. برای مزرعه مستطیل شکل، مسافت غیرمفید طی شده در منطقه سرمزرعه در روش پیوسته 950 متر، روش مارپیچ 800 متر، روش دور تا دور 874 متر، روش بلوک بندی 532 متر و روش بهینه 224 متر و برای مزرعه مثلثی در روش پیوسته 1100 متر، روش مارپیچ 1/1398 متر، روش دور تا دور 3/1440 متر و در بهینه ترین روش از بین روش های بهینه 8/317 متر و در مزرعه ای با شکل غیرمحدب در الگوی بهینه اول 352 متر و در الگوی بهینه دوم 282 متر بدست آمد. در نهایت الگوی بهینه و مسافت غیر مفید طی شده در منطقه سرمزرعه در زمان دور زدن، برای 3 ماشین کشاورزی در 30 مزرعه با اشکال مختلف ارائه شد. با استفاده از الگوی بهینه می توان بیش از 50% در مسافت غیرمفید صرفه جویی کرد.

هدف این تحقیق مدل¬سازی و پیش بینی تغییرات جرم مخصوص ظاهری خاک به عنوان پارامتری از فشردگی ایجادشده در خاک زیر تایر تراکتور در اثر یک¬بار عبور و تحت اثر پارامترهای محتوای رطوبتی، عمق خاک و سرعت پیش¬روی با تکیه بر توانایی¬های سیستم¬های استنتاج فازی می¬باشد. به این منظور ابتدا آزمایشاتی در زمین کشاورزی تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی در سه سطح رطوبتی 16،11 و رطوبت بحرانی 22 درصد، سه سطح سرعت پیش¬روی 3،1 و 5 کیلو¬متر بر ساعت و در سه عمق 30،20 و 40 سانتی¬متر با سه تکرار و به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح بلوک¬های کامل تصادفی انجام شد. سپس اقدام به طراحی و توسعه¬ی مدل¬های فازی ممدانی، تاکاگی- سوگنو- کانگ و سیستم تطبیقی فازی عصبی (انفیس) به منظور مدل¬سازی سیستم مورد بررسی شد. نتایج آزمایشات تجربی نشان دهنده ی تأثیر معنی دار اثر رطوبت، سرعت پیش¬روی و عمق بر میزان جرم مخصوص ظاهری خاک در سطح احتمال 1% است، همچنین اثرات متقابل رطوبت در عمق در سطح احتمال 1% و اثرات متقابل سرعت در رطوبت و سرعت در عمق و رطوبت در سرعت در عمق در سطح احتمال 5% معنی دار تشخیص داده شدند. مشاهده شد که در تمام سطوح عمق و سرعت افزایش محتوای رطوبتی موجب افزایش جرم مخصوص ظاهری می¬شود. افزایش در سرعت پیش¬روی به ازای همه¬ی مقادیر عمق و رطوبت و همچنین افزایش عمق در تمام سطوح رطوبت و سرعت پیش¬روی موجب کاهش در میزان جرم مخصوص ظاهری خاک شد، به صورتی که حداکثر مقدار جرم مخصوص ظاهری معادل kg/m3 1229/8 در رطوبت22% ، عمق cm20 و سرعتkm/h 1 اتفاق افتاد، همچنین حداقل میزان جرم مخصوص ظاهری برابر kg/m31389/5 در رطوبت11% ، عمق cm40 و سرعتkm/h5 کیلومتر بر ساعت مشاهده شد. نتایج حاصله از مدل¬های فازی تطبیق بسیار خوبی با مقادیر تجربی داشت به صورتی که ضریب تبیین بین داده های تجربی و مدل فازی ممدانی، تاکاگی- سوگنو- کانگ و انفیس به ترتیب برابر 0/9863، 0/9932 و 0/9998 به دست آمد. قابلیت پیش بینی سیستم¬های فازی توسعه داده شده توسط میانگین خطای نسبی سیستم تعیین شد این مقدار برای نتایج سیستم فازی ممدانی،tsk و سیستم انفیس به ترتیب برابر 0/025303%0، 0/022814%0 و 0/0037%0 به دست آمد؛ که نشان دهنده ی توانایی بالای این سیستم¬ها در پیش¬بینی میزان تراکم ایجادشده در خاک تحت تأثیر عوامل مذکور است.

پایان نامه حاضر، به بررسی تأثیر برخی از پارامترها در انتقال نیوماتیک گندم روی افت فشار در لوله های فشار مثبت و منفی به روش دینامیک سیالات محاسباتی می¬پردازد. با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج تئوری، اطمینان لازم برای صحت مدل شبیه سازی شده، کسب شد. سپس تأثیر نرخ¬های مختلف جرمی گندم ورودی، در لوله های فلزی و پلی اتیلن روی فشارهای استاتیک، دینامیک و انواع سرعت ها شامل سرعت محوری، سرعت شعاعی، سرعت مماسی و سرعت های راستاهای x، y و z موردبررسی قرار گرفت و روند تغییرات آن¬ها بحث شد. مشاهده شد که با افزایش نرخ جرمی هر دو کمیت فشار استاتیک و فشار دینامیک افزایش می¬یابد. با توجه به کانتورها فشار استاتیک ماکزیمم در بارگذاری های 33/4، 77/5 و 66/8 کیلوگرم بر ثانیه به ترتیب 53600، 62500 و 66300 پاسکال است. هم چنین سیر صعودی در مقادیر فشار دینامیک در مقادیر 854، 1170 و 1570 پاسکال برای سه نرخ جرمی 33/4، 77/5 و 66/8 کیلوگرم بر ثانیه قابل مشاهده است که روندی منطقی را طی می¬کند

در این تحقیق برای بررسی این نیروها، کلیه فرایند طراحی و ساخت دستگاه اندازه گیری سه محوری خزش در محصولات کشاورزی ویسکوالاستیک شامل نیازسنجی، تعیین مسأله، ارائه طرح های اولیه، تحلیل و آنالیز، ارزیابی طرح های ارائه شده، ارائه طرح نهایی، تحلیل طرح نهایی، مدل سازی، ساخت و ارزیابی با نمونه های آزمایشی مورد بررسی قرار گرفت. پس از اتمام فرایند ساخت دستگاه، کارایی سیستم با دو آزمون تک محوری و سه محوری و با دو نوع مواد ویسکوالاستیک کشاورزی (سیب زمینی و گوجه فرنگی) مورد آزمایش قرار گرفت. همه آزمایش ها در نرم افزار spss 22 با طرح کاملاً تصادفی تحلیل و ترسیم نمودارها نیز در نرم افزار اکسل 2013 انجام شد. بررسی داده ها در زمان های 5، 30، 60، 120، 240، 360، 480 دقیقه و با بار ثابتی به ترتیب برای نمونه سیب زمینی و گوجه فرنگی 72/5 و 52/5 نیوتن و در دو آزمون سه محوری و تک محوری برای سیب زمینی (11 تکرار) و سه محوری بر روی گوجه فرنگی (5 تکرار) انجام گرفت.

نقاله های هوایی به عنوان یکی ازسیستم های بهینه در زمینه جابجایی مواد جامد، نقش عمده ای ایفا می کنند. با توجه به انعطاف پذیری بالای سیستم های انتقال نیوماتیک نسبت به انواع دیگر سیستم های انتقال، این سیستم دارای کاربرد های وسیعی در صنعت و کشاورزی می باشد. در این پایانامه یکی از اجزاء مدار نیوماتیکی به نام سیکلون جداکننده مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی جریان داخل سیکلون ابتدا از بین مدل های پیشهادی نرم افزار فلوئنت، مدل های rng k- و rsm انتخاب و بنابر مقایسه با نتایج تجربی مدل rsm مرتبه دوم انتخاب گردید. در ادامه با توصیف مدل انتخابی، فشار جریان، سرعت محوری، سرعت مماسی، سرعت شعایی و تاثیر الگوی ورودی دانه های گندم بر راندمان جداسازی بحث شده است. در بررسی آثار هندسی بر عملکرد سیکلون ابتدا طول لوله خروجی(گرداب یاب) مورد مطالعه قرار گرفته است، که تقریبا بی تاثیر بود. سپس در بررسی اثر قطر لوله خروجی برعملکرد سیکلون مشاهده گردید که کاهش قطر لوله خروجی گاز باعث تغییر کلاس سیکلون از w به v می گردد. با کاهش قطر لوله خروجی گاز نسبت به قطر استوانه تا 0/45 در سیکلون بازده جمع آوری افزایش می یابد. نتایج حاصل از افزایش طول نفوذ لوله خروجی جریان حاکی از آن است که افزایش طول لوله خروجی جریان نسبت به قطر استوانه تا 1 به علت کاهش در افت فشار، بازده جمع آوری سیکلون را بهبود می بخشد. اما با افزایش بیشتر نفوذ طول لوله خروجی جریان، به علت آثار اصطکاکی، راندمان سیکلون کم می شود. در ادامه با تغییر ارتفاع قسمت سیلندری اثر این تغییر هندسی را بر راندمان سیکلون بررسی کرده ایم. مشاهده شد که برای گندم های با اندازه حدود mm3 نسبت طول به قطر استوانه تا 75/0 و برای گندم های کوچکتر نسبت 0/5 مناسب می باشد. در نهایت با بررسی اثر قطر لوله خروج پایین می بینیم که سیکلون با قطر خروجی کوچکتر دارای افت فشار و راندمان جمع آوری بالایی در مقایسه با سیکلون های با قطر بزرگ می باشد و نسبت قطر خروجی به قطر استوانه در 0/374 حالت ایده آل به دست آمد.