| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شماره‌ها | 3,085 |
| تعداد مقالات | 34,436 |
| تعداد مشاهده مقاله | 48,820,257 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 79,295,489 |
مدل سازی و پیش بینی ارتباط شاخص مخروط و مقاومت برشی خاک با نیروی کششی خاک ورز متقارن | ||
| تحقیقات سامانه‌ها و مکانیزاسیون کشاورزی | ||
| مقاله 8، دوره 22، شماره 77، خرداد 1400، صفحه 101-118 اصل مقاله (1.7 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/erams.2020.342455.1346 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد رحمتیان1؛ محمدامین نعمت الهی* 2؛ رضا یگانه3؛ احمد شریفی مالواجردی4 | ||
| 1دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| 2استادیار مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران | ||
| 3استادیار دانشگاه ایلام، ایلام، ایران | ||
| 4دانشیار موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| امروزه خاکورزی و مباحث مرتبط با آن برای محققان و کشاورزان اهمیت بالایی دارد. یکی از این مباحث، نیروی کششی است که عوامل زیادی بر آن تأثیر میگذارند. دانستن مقدار تقریبی این نیرو کمک میکند تا مثلاً ماشین‌آلات و ادوات مناسب با شرایط موجود در مزرعه به کار گرفته شود. هدف از این تحقیق استفاده از نتایج حاصل از آزمونهای برش وین و نفوذسنج مخروطی به منظور ارائۀ مدلی برای پیشبینی نیروی کششی ابزار خاکورز متقارن (گاوآهن قلمی)، بدون نیاز به اندازهگیریهای آزمایشگاهی است. بدین منظور چهار مزرعه در نظر گرفته شد و در هر مزرعه آزمایشهای شاخص مخروط و برش وین اجرا گردید. در هر مزرعه با در نظر گرفتن متغیرهای سرعت پیشروی (3، 5، 7 و 9 کیلومتر در ساعت) و عمق خاکورزی (15، 20، 25 و 30 سانتی‌متر)، نیروی کششی گاوآهن قلمی به دست آمد. این تحقیق در مزرعه بر اساس آزمایش کرت خرد شده بر پایۀ طرح بلوک کاملاً تصادفی و هر آزمایش در سه تکرار اجرا شد. نتایج بررسیها نشان داد که با افزایش عمق نفوذ از 15 تا 30 سانتی‌متر، مقاومت برشی و شاخص مخروط خاک به ترتیب از 62/36 تا 21/48 و از 16/23 تا 86/38 درصد افزایش یافتهاند. با افزایش سرعت پیشروی و عمق خاکورزی، نیروی کششی به ترتیب در حدود 16/30 و 32/25 درصد افزایش یافت. با افزایش رطوبت خاک، مقدار مقاومت کششی 83/47 درصد کاهش یافت. همچنین با افزایش شاخص مخروط و مقاومت برشی خاک، نیروی کششی خاکورز قلمی نیز افزایش پیدا کرد. با توجه به رابطة بین متغیرهای نامبرده شده با نیروی کششی، مدلی با روش سطح پاسخ با استفاده از طرح Historical data به دست آمد. در این مدل، نیروی کششی به عنوان متغیر وابسته و متغیرهای سرعت پیشروی، عمق خاکورزی، شاخص مخروط و مقاومت برشی خاک به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شدند. ضریب تعیین، جذر میانگین مربعات خطا و میانگین خطای تخمین زده شده برای این مدل به ترتیب 97/0 و 49/0 کیلونیوتن و 34/2 درصد به دست آمد که نشان‌دهندۀ دقت بالای مدل برای پیشبینی نیروی کششی است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آزمون برش وین؛ سرعت پیشروی؛ عمق خاک ورزی؛ نفوذسنج مخروطی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Modeling and Predicting the Relationship between Cone Index and Soil Shear Strength with Draft Force of a Symmetrical Tillage | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Rahmatian1؛ Mohammad Amin Nematollahi2؛ Reza Yeganeh3؛ Ahmad Sharifi Malvajerdi4 | ||
| 1PhD student of mechanical engineering of biosystems-Agriculture school-Isfahan university of technology | ||
| 2Department of Biosystems Engineering, College of Agriculter, Shiraz University | ||
| 3Ilam university | ||
| 4Associate Professor, AERI, AREEO | ||
| چکیده [English] | ||
| Nowadays, tillage and related topics are of great importance to researchers and farmers. One of these issues is the draft force, which is influenced by many factors. Knowing the approximate amount of this force helps, for example, to use suitable machines and tools on the farm. The purpose of this study was to use the results of shear vane and cone penetration tests to provide a model for predicting the draft force of chisel plow without measuring soil physical and mechanical parameters. For this purpose, four farms were seleced and cone index and shear van test were performed on each farm. Also, draft force of chisel plow was obtained in each farm considering the variables of forward speed (3, 5, 7 and 9 km.h-1) and tillage depth (15, 20, 25 and 30 cm). The experiments were performed based on a split plot experiment and on a completely randomized block design with three replications. The results showed that with increasing the penetration depth from 15 to 30 cm, shear strength of soil and cone index increased by 36.62% to 48.21% and 23.60% to 38.86%, respectively. With increasing forward speed and tillage depth, the draft force increased by about 30.16% and 25.32%, respectively. With increasing soil moisture, the amount of draft force decreased by 47.83%. Also, with increasing cone index and shear strength of soil, the draft force of chisel plow increased. According to the relationship between the mentioned variables with draft force, a model with response surface methodology and historical data design was obtained. In this model, draft force was considered as a dependent variable and forward speed, tillage depth, cone index and soil shear strength were considered as independent variables. The coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and mean relative deviation modulus (MRDM) for this model were 0.97, 0.49 kN and 2.34%, respectively, indicating high accuracy of the model for predicting draft force. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Chisel Plow, Cone Penetrometer, Forward Speed, Shear Vane Test | ||
| مراجع | ||
|
Al-Suhaibani, S. A., & Ghaly, A. E. (2010). Effect of ploughing depth of tillage and forward speed on the performance of a medium size chisel plough operating in a sandy soil. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 3, 588-596. Anon. (1983). RNAM test codes and procedures of farm machinery. Regional Network for Agricultural Machinery. Technical Series No. 12. Bangkok, Thailand. Arvidsson, J., Keller, T., & Gustafsson, K. (2004). Specific draught for mouldboard plough, chisel plough and disc harrow at different water contents. Soil and Tillage Research, 79(2), 221-231. Bentaher, H., Ibrahmi, A., Hamza, E., Hbaieb, M., Kantchev, G., Maalej, A., & Arnold, W. (2013). Finite element simulation of moldboard–soil interaction. Soil and Tillage Research. 134, 11-16. Chaplain, V., Défossez, P., Richard, G., Tessier, D., & Roger-Estrade, J. (2011). Contrasted effects of no-till on bulk density of soil and mechanical resistance. Soil and Tillage Research, 111(2), 105-114. Chen, H., Hou, R., Gong, Y., Li, H., Fan, M., & Kuzyakov, Y. (2009). Effects of 11 years of conservation tillage on soil organic matter fractions in wheat monoculture in Loess Plateau of China. Soil and Tillage Research, 106(1), 85-94. Derpsch, R., & Friedrich, T. (2009). Development and current status of no-till adoption in the world. Proceedings of the 18th Triennial Conference of the International Soil Tillage Research Organisation (ISTRO). June 15-19. Izmir, Turkey. Godwin, R. J., O’dogherty, M. J., Saunders, C., & Balafoutis, A. T. (2007). A force prediction model for mouldboard ploughs incorporating the effects of soil characteristic properties, plough geometric factors and ploughing speed. Biosystems engineering, 97(1), 117-129. He, C., You, Y., Wang, D., & Wu, H. (2018). Estimating soil failure due to torsion via vane shear test by varying vane diameter and soil properties. Soil and Tillage Research. 177, 68-78. Ibrahmi, A., Bentaher, H., Hamza, E., Maalej, A., & Mouazen, A. M. (2017). Advanced analytical method of mouldboard plough’s design. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 88(1-4), 781-788. Kotrocz, K., Mouazen, A. M., & Kerényi, G. (2016). Numerical simulation of soil–cone penetrometer interaction using discrete element method. Computers and Electronics in Agriculture, 125, 63-73. Manuwa, S. I. (2012). Evaluation of soil/material interface friction and adhesion of sandy clay loam soils in southwestern Nigeria. Advances in Natural Science, 5(1), 41-46. Mohammadi, M., Karparvarfard, S. H., Kamgar, S., & Rahmatian, M. (2020). Optimization and evaluation of working conditions new tillage blade for use in tillage tools. Journal of Agricultural Machinery. 10(2), 273-287. (in Persian) Mostafaei, M., Javadikia, H., & Naderloo, L. (2016). Modeling the effects of ultrasound power and reactor dimension on the biodiesel production yield: Comparison of prediction abilities between response surface methodology (RSM) and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). Energy, 115, 626-636. Or, D., & Ghezzehei, T. A. (2002). Modeling post-tillage soil structural dynamics: A review. Soil and Tillage Research, 64(1-2), 41-59. Pytka, J., & Konstankiewicz, K. (2002). A new optical method for soil stress and strain investigation. Soil and Tillage Research, 65(2), 243-251. Rahmanian-Koushkaki, H., Karparvarfard, S. H., & Mortezaei, A. (2015). The effect of the operational characteristics of the tractor composite electronic measurement system by the standards of emotion on the performance of chisel plows in a clay loam soil. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 17(1), 44-49. Rahmatian, M., Karparvarfard, S. H., & Nematollahi, M. A. (2018). Prediction for optimizing performance of chisel blade used in combined tillage to obtain suitable effectiveness. Iranian Journal of Biosystem Engineering, 49(1), 73-82. (in Persian) Rahmatian, M., Yeganeh, R., & Nematollahi, M.A. (2020). Modeling and predicting of the forces on mouldboard plough by using two methods of response surface and artificial neural network. Journal of Agricultural Machinery, 10(2), 169-185. (in Persian) Salar, M. R., & Karparvarfard, S. H. (2017). Modeling and optimization of wing geometry effect on draft and vertical forces of winged chisel plow. Journal of Agricultural Machinery, 7(2), 169-185. (in Persian) Tagar, A. A., Changying, J., Adamowski, J., Malard, J., Qi, C. S., Qishuo, D., & Abbasi, N. A. (2015). Finite element simulation of soil failure patterns under soil bin and field testing conditions. Soil and Tillage Research, 145, 157-170. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 748 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 350 |
||