بهینه‌‏سازی واحد کوبنده برای دانه‏‏‌های آفتاب‏گردان آجیلی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

ماشین های کشاورزی

مقاله 6، دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 24، تیر 1401، صفحه 169-179   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v12i2.83123

نویسندگان

اسماعیل چاوشقلی^{* 1}؛ شمس اله عبداله‌پور²؛ حمیدرضا قاسم زاده²

¹دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، گرایش طراحی ماشین‌های کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران

²گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه تبریز، ایران

چکیده

آفتاب‏گردان آجیلی معمولاً بدون کمباین برداشت در رطوبت بالا برداشت می‌‏شود لذا در تحقیق حاضر یک واحد کوبنده با ترکیب متغیرهای مناسب برای جداسازی دانه آفتاب‏گردان و طبق‏‌ها با ظرفیت بالا و آسیب‏دیدگی پایین دانه، طراحی و ساخته شد. کوبنده برای شرایط گوناگون قابلیت تنظیم و بهینه‌‏سازی دارد که برای توسعه ماشین برداشت با ظرفیت بالا اهمیت فراوانی دارد. آزمایش‏‌های ارزیابی و بهینه‌‏یابی با استفاده از روش سطح پاسخ طراحی شد. تأثیرات سرعت‏ دورانی کوبنده 380، 280 و 180 (دور در دقیقه)، نرخ تغذیه 4000، 3000 و 2000 (کیلوگرم در ساعت) و رطوبت (رطوبت برداشت) 60%، %45 و %30 (بر پایه تر) روی عملکرد کوبنده مورد بررسی قرار گرفت. بازده کوبش (%)، بازده جداسازی (%) و آسیب‏‌دیدگی دانه (%) به‌‏ترتیب در محدوده 96.12 تا 99.89، 56.71 تا 69.82 و 0.49 تا 1.25 به‌‏دست آمد. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که مدل‏‌های ایجاد شده از لحاظ آماری و اثر محتوی رطوبت روی بازده کوبش و آسیب‏‌دیدگی دانه و اثر نرخ تغذیه روی بازده جداسازی در سطح اطمینان 95% معنی‌‏دار بودند. منحنی‏‌های سطح پاسخ مشخص کردند که با کاهش محتوی رطوبت، بازده کوبش و جداسازی افزایش و آسیب‏‌دیدگی دانه‏‌ها کاهش پیدا کرد. هدف از بهینه‌‏یابی رسیدن به حداکثر بازده کوبش و جداسازی و حداقل کردن آسیب‌‏دیدگی دانه‏‌ها است که مقادیر بهینه شده متغیرها در نرم‌افزار Design Expert برای سرعت دورانی 292.134 دور در دقیقه، نرخ تغذیه 2000 کیلوگرم در ساعت و محتوی رطوبت 30.74% (بر پایه تر) به‏‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

آفتاب‏گردان آجیلی؛ بهینه‏‌سازی؛ روش سطح پاسخ؛ سرعت ضربه‏‌ای بحرانی؛ عملکرد؛ واحد کوبنده

مراجع

1. Abdollahpour, Sh. 1998. Studying the Type of Grains Combine and Presentation a Suitable Design for Condition of Iran. M.S. thesis. Graduate Studies Office in Mechanic of Agricultural Machinery. University of Tehran Iran. (In Persian).
2. Ahmadi Gavidelan, M. 2013. Optimization of hazelnut drying in infrared fluidized bed using response surface method. M.S. thesis. Graduate Studies Office in Mechanic of Agricultural Machinery. Bu-Ali Sina University, Iran. (In Persian).
3. Azharuddin, K., S. Mir, M. Narasimhan, and G. Pavan Kumar. 2016. Design and Fabrication of Sunflower Seed Extracting Machine. International Journal of Latest Technology in Engineering, Management & Applied Science (IJLTEMAS) 4 (5): 90-97.
4. Chavoshgoli, E., Sh. Abdollahpour, R. Abdi, and A. Babaie. 2015. Engineering properties of sunflower seeds and materials other grain as moisture content for equipment of separator. Agricultural Engineering International: CIGR Journal 17 (1): 10-21.
5. Hosseinzdeh Samani, B., E. Fayyazi, B. Ghobadian, and S. Rostami. 2016. Studying and optimizing the biodiesel production from mastic oil aided by ultrasonic using response surface method. Journal of Agricultural Machinery 6 (2): 440-450. (In Persian). http://dx.doi.org/10.22067/jam.v6i2.37796.
6. Ghiasi, P., A. Masoumi, and A. Hemmat. 2016. Designing, construction and evaluation a thresher and concave of combine for harvesting of sunflower. 10^th National Congress of Biosystems and Mechanization in Iran. (In Persian).
7. Goel, A. K., D. Behera, S. Swainand, and B. K. Behera. 2009. Performance Evaluation of a low-Cost Manual Sunflower Thresher. Indian Journal of Agricultural Research 43 (1): 37-41.
8. Jafari, S. 2008. Design and Construction a Laboratory Sunflower Seed Dehuller Machine. Faculty of Agriculture. University of Tehran, Iran. (In Persian).
9. Jahani, F. 2014. Designing, construction and evaluation a separator of sunflowwer grain. M.S. thesis. Graduate Studies Office in Mechanic of Agricultural Machinery. University of Shiraz, Iran. (In Persian).
10. Khazaei, J., A. Lotfi, M. Aminnayeri, and M. Zaki. 2007. Modelling the mechanical damage to lentil seeds under impact loading. Lucari Stiintifice 49 (1): 262-271.
11. Lotfi, A. 2009. Construction and performance evaluation of a local device for separating sunflower seeds and environment preservation. AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 40 (4): 73-79.
12. Mehrijani, M., J. Khodaei, and S. Zareei. 2019. Modeling and Optimizing of the Energy Consumption of Moldboard Plow using Response Surface Methodology (RSM). Journal of Agricultural Machinery 9 (1): 167-176. (In Persian). http://dx.doi.org/10.22067/jam.v9i1.65908.
13. Mirzabe, A. H., and G. R. Chegini. 2016. Effect of air-jet impingement parameters on the removing of sunflower seeds from the heads in static conditions. Agricultural Engineering International: CIGR Journal 18 (2): 43-59.
14. Mohtasebi, S., M. Behriizilar., J. Alidadian, and K. Besharati. 2006. A New Design for Grain Combine Thresher. International Journal of Agriculture and Biology 8 (5): 1560-8530.
15. Muna, N. H., U. S. Muhammed, A. M. El-Okene, and M. Isiaka. 2016. Development and Validation of Threshing Efficiency Mathematical and Optimization Model for Spike Tooth Cereal Threshers. International Journal of Engineering Research and Development 12 (11): 50-60.
16. Popov, I. F., N. I. Kienen, and V. Asakun, 1986. Agricultural machine .Russian Translations Series 31, A.A Balkema, Roterdam. P: 433-451.
17. Safary, M., and R.A. Chayjan. 2016. Optimization of Almond Kernels Drying under Infrared-vacuum Condition with Microwave Pretreatment using Response Surface Method and Genetic Algorithm. Journal of Agricultural Science and Technology 18: 1543-1556.
18. Sagar, M., U. Baligidad, K. Chandrasekhar, and S. Elangovan. 2018. RSM Optimization of Parameters influencing Mechanical properties in Selective Inhibition Sintering. Materials Today: Proceedings 5: 4903-4910.
19. Salari, K., R. Amiri Chayjan, J. Khazaei, and J. Amiri Parian. 2013. Optimization of Independent Parameters for Chickpea Threshing Using Response Surface Method (RSM). Journal of Agricultural Science and Technology 15: 467-477.
20. Salokhe, V. M., S. Sudajan, and S. Chusilp. 2005. Effect of concave hole size, concave clearance and drum speed on rasp-bar drum performance for threshing sunflower. AMA, Agriculture Mechanization in Asia, Africa and Latin America 36 (1): 52-60.
21. Singh, D., and D. Vinay. 2014. Optimization of machine parameters of Parvatiya Sugam motorized thresher using response surface methodology. Journal of Applied and Natural Science 6 (1): 207-213.
22. Srivastava, A., C. Goering, R. Rohrbach, and D. Buckmaster. 2006. Engineering principles of agricultural machines. St. Joseph, Michigan, USA. 2^nd
23. Sudajan, S., V. M. Salokhea, and K. Triratanasirichai. 2002. Effect of Type of Drum, Drum Speed and Feed Rate on Sunflower Threshing. Biosystems Engineering 83 (4): 413-421.
24. Thasaiya, A. S., R. M. Musuvadi, C. Tarsem, Sh. Rajiv, and S. Thirupathi. 2014. Compression loading behaviour of sunflower seeds and kernels. International Agrophysics 28: 543-548.
25. Ukatu, A. C. 2006. A Modified Threshing Unit for Soya Beans. Biosystems Engineering 95 (3): 371-377.
26. Xu, L. Z., Y. M. Li, Z. Ma, Z. Zhao, and C. H. Wang. 2013. Theoretical analysis and finite element simulation of a rice kernel obliquely impacted by a threshing tooth. Biosystems Engineering 114 (2): 146-156.
27. Zhenjie, Q., J. Chengqian, and Z. Dingguo. 2017. Multiple frictional impact dynamics of threshing process between flexible tooth and grain kernel. Computers and Electronics in Agriculture 141: 276-285.