مدل‌سازی و بهینه‌سازی اثر هندسه بال بر نیروی کششی و عمودی خاک ورز قلمی بالدار

ماشین های کشاورزی

مقاله 12، دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 14، 1396، صفحه 468-479   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v7i2.52064

نویسندگان

محمودرضا سالار؛ سید حسین کار پرورفرد^*

بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

در این پژوهش، با استفاده از روش سطح پاسخ، نقاط بهینه هندسه بال خاک‌ورز قلمی بالدار، جهت دستیابی به کمینه مقدار نیروهای کششی و عمودی ابزار خاک‌ورز تعیین شد. عمق قرارگیری (5، 10 و 15 سانتی‌متر)، زاویه تمایل (10، 20 و 30 درجه) و زاویه‌ی حمله (7/5، 15 و 22/5 درجه) بال، هر یک در سه سطح به‌عنوان عواملی بودند که تأثیر آن‌ها بر نیروهای کششی و عمودی خاک‌ورز قلمی بالدار مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش‌ها براساس طرح مرکب مرکزی برای هر یک از عوامل یاد شده در انباره خاک واقع در موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی کرج، انجام شد. برای هر پاسخ (نیروهای کششی و عمودی) با استفاده از آنالیز رگرسیون خطی چندگانه، مدل‌های چندجمله‌ای درجه دوم به‌دست آمد. در شرایط مقادیر بهینه حاصله از نرم‌افزار (عمق قرارگیری 5 سانتی‌متر، زاویه تمایل 11/10 درجه و زاویه حمله 19/46 درجه برای بال‌ها)، مقادیر نیروهای کششی و عمودی به‌ترتیب 3/43 و 1/31 کیلونیوتن برای خاک‌ورز مشخص شد. مدل ارائه شده برای پیش‌بینی مقادیر متغیرهای وابسته نتایج بسیار نزدیکی با یافته‌های تجربی به‌دست آمده داشت.

کلیدواژه‌ها

خاک ورز قلمی بالدار؛ روش سطح پاسخ؛ زاویه حمله؛ نیروی عمودی؛ نیروی کششی

مراجع

1. Al-Janobim, A. A., M. F. Wahby, A. M. Aboukarima, and S. A. Al-Hamed. 2002. Influence of chisel plow shank shape on horizontal and vertical force requirements. Agricultural Sciences 7 (1): 13-19.

2. Aluko, O. B., and D. A. Seig. 2000. An experimental investigation of the characteristics of and conditions for brittle fracture in two-dimensional soil cutting. Soil and Tillage Research 57: 143-157.

3. Arvidsson, J., and O. Hillerström. 2010. Specific draught, soil fragmentation and straw incorporation for different tine and share types. Soil and Tillage Research 110 (1): 154-160.

4. Bas, D., H. Boyaci, and H. Smail. 2007. Modeling and optimization I: Usability of response surface methodology. Journal of Food Engineering 78 (3): 836-845.

5. Durairaj, C. D., and M. Balasubramanian. 1997. Influence of tool angles and speed on the soil reactions of a bent leg plough in two soils. Soil and Tillage Research 44: 137-150.

6. Esehaghbeygi, A., A. Tabatabaeefar, A. R. Keyhani, and M. H. Raoufat. 2005. Depth and rake angle’s influence on the draft force of an oblique blade subsoiler. Iran Agricultural Science 36 (4) 1045–1052. (In Farsi).

7. Fielke, J. M. 1996. Interactions of the cutting edge of tillage implements with soil. Journal of Agricultural Engineering Research 63 (1): 61-72.

8. Glancey, J. L., S. K. Upadhyaya, W. J. Chancellor, and J. W. Rumsey. 1996. Prediction of agricultural implement draft using an instrumented analog tillage tool. Soil and Tillage Research 37: 47-65.

9. Godwin, R. J. 1975. An extended octagonal ring transducer for use in tillage studies. Journal of Agricultural Engineering Research 20 (4): 347-352.

10. Harrison, H. P. 1988. Soil reacting forces for a bent leg plow. Transactions of the ASAE 31 (1): 47-51.

11. Harrison, H. P., and Z. J. Licsko. 1989. Soil reacting forces for models of three bent leg plows. Soil and Tillage Research 15 (1-2): 125-135.

12. Horuz, E., A. Altan, and M. Maskan. 2012. Spray drying and process optimization of unclarified pomegranate (Punica granatum) juice. Drying Technology 30 (7): 787-798.

13. Hosseini, S. A., and S. H. Karparvarfard. 2012. A prediction of forces acting on chisel plow tine through dimensional analysis method. Iranian Journal of Biosystems Engineering 43 (1): 93-103. (In Farsi).

14. Kargozari, M., S. Moini, and Z. Emam Djomeh. 2010. Prediction of some physical properties of osmodehydratied carrot cubes using response surface methodology. Journal of food processing and preservation 34: 1041-1063.

15. Khalilian, A., T. H. Garner, H. L. Musen, R. B. Dodd, and S. A. Hale. 1988. Energy for conservation tillage in coastal plain soils. Transactions of the ASAE 31 (5): 1333-1337.

16. Majidi Iraj, H., and M. H. Raoufat. 1997. Power requirement of a bent leg plow and its effects on soil physical conditions. Iran Agricultural Research 16 (1): 1-16.

17. McKyes, E., and J. Maswaure. 1997. Effect of design parameters of flat tillage tools on loosening of clay soil. Soil and Tillage Research 43 (3): 195-204.

18. Osman, M. S. 1964. The mechanics of soil cutting blades. Journal of Agricultural Engineering Research 9: 313-328.

19. Payne, P. C. J., and D. W. Tanner. 1959. The relationship between rake angle and the performance of simple cultivation implements. Journal of Agricultural Engineering Research 4 (4): 312-325.

20. Salar, M. R. 2011. Design, Development and Evaluation of Double Bent-Blade Sub-Surface Tillage Tool for Conservation Tillage. Faculty of Agriculture. Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (In Farsi).

21. Salar, M. R., A. Esehaghbeygi, and A. Hemmat. 2013. Soil loosening characteristics of a dual bent blade subsurface tillage implement. Soil and Tillage Research 134: 17-24.

22. Shen, J., and L. R. Kushwaha. 1998. Soil–machine interaction: a finite element perspective. Marcel Dekker.

23. Summers, J. D., A. Khalilian, and D. G. Batchelder. 1986. Draft relationships for primary tillage in Oklahama soils. Transactions of the ASAE 29 (1): 37-39.

24. Wolf, D., T. H. Garner, and J. W. Davis. 1981. Tillage mechanical energy input and soil crop response. Transactions of the ASAE 24 (6): 1412-1419.