نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، اهواز، ایران

2 استادیار دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، گروه ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، اهواز، ایران

3 استاد دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، گروه ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، اهواز، ایران

چکیده

فشردگی خاک موجب عدم نفوذ آب و هوا در خاک و توسعه نا مناسب ریشه می‌گردد. سریع‌ترین روش مقابله با آن زیرشکنی است. ارتعاش به کار گرفته شده در زیرشکن‌های موجود به دلیل استفاده از محور تواندهی به عنوان منبع توان ایجاد ارتعاش، از نوع رفت و برگشتی است. این روش هم توان بالایی نیاز دارد و هم موجب استهلاک در زیرشکن و تراکتور می‌گردد. در این پژوهش به منظور دستیابی به اهدافی مانند کاهش توان کل (کششی+ ارتعاشی) و افزایش کارآیی انرژی، یک زیرشکن مجهز به سامانه ارتعاش دورانی ساخته شد و برای تأمین توان ارتعاش دورانی، کنترل بسامد ارتعاش و جهت دوران، از توان الکتریکی استفاده شده است. طرح آماری فاکتوریل در قالب کاملاً تصادفی با سرعت پیشروی و بسامد، به عنوان متغیرهای مستقل و عمق خاک‌ورزی، سطح مقطع خاک‌ورزی، میانگین وزنی قطر کلوخه، نیروی کششی و انرژی کل متغیرهای وابسته در نظر گرفته شدند. اثر ارتعاش دورانی با اطمینان 95% بر عمق خاک‌ورزی و با اطمینان 99% بر سطح خاک‌ورزی و میانگین وزنی قطر کلوخه معنی‌دار شد. بسامد (36-) هرتز بهترین خردکنندگی کلوخه را داشت. تأثیر ارتعاش دورانی بر نیروی کششی، با اطمینان 99 درصد معنی‌دار شد و بسامد (36+) هرتز کمترین نیروی کششی را داشت. همچنین انرژی مصرف شده برای خاک‌ورزی با اطمینان 99 درصد کاهش یافت و بسامد (36+) هرتز دارای کمترین انرژی مصرفی شد. با در نظر گرفتن میزان خردکنندگی در ازای مصرف انرژی، نشانگری به عنوان کارآیی زیرشکنی تعریف شد و نتیجه نشانگر کارآیی انرژی، به ترتیب اولویت کارآیی زیرشکنی عبارت از تیمارهای با بسامد (36+)، (36-)، (18-)، (18+) و (0) هرتز است.

کلیدواژه‌ها

Ahmadi, I. (2017). Effect of soil type, machine geometry, and working conditions on draft force of a moldboard plow and a disk plow. Zist Samane Engineering, 6(1), 1-9. (in Persian)
Awad-Allah, M. A., Mahgoub, H. M., Abo-Elnor, M. E., & Shahin, M. A. (2009). Experimental investigation of the effect of vibration during tillage process of multi shank plough blade. Proceeding of 13th International Conference on Aerospace Sciences and Aviation Technology. May 28, Cairo, Egypt.
Bandalan, E. P., Salokhe, V. M., Gupta, C. P., & Niyamapa, T. (1999). Performance of an oscillating subsoiler in breaking a hardpan. Journal of Terramechanics, 36, 117-125.
Beiranvand, M., & Shahgoli, Gh. (2010). Investigating some oscillatory tillage parameters by dynamic modeling for energy saving. Journal of Agricultural science and Sustainable Production, 20(4), 54- 64. (in Persian)
Boyd, R. J., & Nalezny, C. L. (1967). A model vibrating soil cutting, SAE farm, Construction and industrial machinery meeting, Milwaukee.
Buckingham, F., & Pauli, A. (2008). Conservation tillage systems. (Translation: Asudar, M. A. & Sabzezar, H.). Agricultural Extension, Education and Research Organization. Deputy for Agricultural Extension and Education. Agricultural Education Pub. (in Persian)
Frisby, J. C., & J. D. Summers. (1979). Energy related data for selected implements. Transaction of the ASAE, 22(5), 1010 -1011.
Ghanbarian, D., & Shahmirzaei, H. (2010). Basics of tillage machinery engineering. Shahrekord University Pub. (in Persian)
Godwin, R. J., & Spoor, G. (1977). Soil failure with narrow tine. Journal of Agricultural Engineering Research, 22, 213-228.
Goudarzi, B., Asoodar, A., & Kazemi, N. (2015). Blade vibration impact on the performance of silty clay loam soil cover tillage. Agricultural Engineering Journal, 5(2), 357-367. (in Persian)
Hansoon, P. A. (2002). Working space requirement for an agricultural tractor axle suspension. Biosystems Engineering, 81(1), 57-71.
Hemmat, A., Sadegh-Nejad, H. R., & Alimardani, R. (2000). Draft of vibrating- share subsoiler in vibrating and non- vibrating modes and its effect on soil physical properties. Iranian Journal of Agricultural and Science, 31(1), 127-146. (in Persian)
Hendrick, J. G., & Buchele, W. F. (1963). Tillage energy of a vibrating tillage tool. American Society of Agricultural Engineers (ASAE), 6(3), 207-219.
Karoonboonyanan, R., Salokhe, V. M., Niapama, T., & Nakashima, H. (2007). Vibration effects on the performance of a single-shank subsoiler. CIGR Journal, 1, 7-18.
Kattenstorth, R., & Hans, H. (2011). Reducing friction in tillage using ultrasonic vibration. Biosystems Engineering, 94, 181-192.
Kepner, R. A., Bainer, R., & Barger, E. L. (1978). Principles of farm machinery. Third Ed. AVI publishing Co. Inc., Westport, Connecticut.
Khaffaf, A., & Khadr, A. (2008). Effect of some primary tillage implement on soil pulverization and specific energy. Farm machinery and power, 25(3), 731-745.
Kheiry, A. N. O., & Xing, Z. D. (2016). Staggered reciprocating subsoiler shanks and tractor forward speed and their influence on power requirement and soil profile. International Journal of Engineering Studies and Technical Approches, 2(8), 12-19.
Klenin, N. I., Popov, I. F., & Sakun, V. A. (1986). Agricultural machines: theory of operation, computation of controlling parameters, and the conditions of operation. Rotterdam: A. A. Balkema Pub.
Kofoed, S. S. (1969). Kinematics and power requirement of oscillating tillage-tool. Journal of Agricultural Engineering, 14(1), 54-73.
Martinez, E., Fuents, J. P., & Silva, P. (2008). Soil physical and wheat root growth as affected by no tillage and conventional tillage systems in a Mediterranean environment of chile. Soil and Tillage Research, 99, 22-244.
Modaress Razavi, M. (2010). Farm machinery management. Mashhad Ferdowsi University Pub. (in Persian)
Moeenifar, A., Mousavi-seyedi, S. R., & Kalantari, D. (2014). Influence of tillage depth, penetration angle and forward speed on the soil/thin-blade interaction force. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 16(1), 69-74.
Niapama, T., & Salokhe, V. M. (1993). Laboratory investigations into soil failure under vibratory tillage tools. Journal of Terramechanics, 30(6), 395-403.
Niapama, T., & Salokhe, V.M. (2000b). Force and pressure distribution under vibratory tillage tool. Journal of Terramechanics, 37(2), 139-150.
Ogbeche, O. S., & Idowu, M. S. (2016). Design steps of narrow tillage tools for draught reduction and increased soil disruption – A review. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 18(1), 91-102.
Radite, P. A. S., Hermawan Mulyana, W., Rizkianda, A. B., & Crosby, H. B. (2010). Experimental investigation on the application of vibration to reduce draft requirement of subsoiler. International Agricultural Engineering Journal, 19(1), 31-38.
Reshad Sedghi, A., & Loghavi, M. (2009). The effect of soil moisture content (in primery tillage) and travel speed during disking operation on performance of dick harrow as a secondary tillage tool. Biosystms Engineering, 40(2), 131-138. (in Persian)
Reynolds Chávez, A., Campos Magana, G., Cadena Zapata, M., López, A., & Cuervo Pina, N. (2015). Vertical tillage parameters to optimize energy consumption. CIGR Journal, 17(4), 130-140.
Sadaghi, R., & Abbaspour, Y. (2014). Prediction of soil fragmentation during tillage operations using fuzzy-neural inference system (ANFIS). Journal of Agricultural Machinery, 4(2), 387-398. (in Persian)
Sahaya, C. S., Thomasb, E. V., & Satapathyc, K. K. (2009). Performance evaluation of a novel power-tiller-operated oscillatory tillage implement for dry land tillage. Biosystms Engineering, 102(4), 385-391.
Shahgoli, G., Fielke, J., Dcsbiolles, J., & Saunders, C. (2010). Optimising oscillation frequency in oscillatory tillage. Soil and Tillage Research, 106(2), 202-210.
Shahidy, K., & Ahmadi Moghaddam, P. (2006). Soil and machine. Oroumie University Pub. (in Persian)
Soehne, W. H. (1963). Aspects of tillage. Canadian Agricultural Engineering, 5(1), 2-3.
Soeharsono, P., & Setiawan, R. A. (2010). Analytical study of self-excited vibration on single degree of freedom vibratory-tillage. Journal of Engineering and Applied Sciences, 5(6), 61-66.
Solhjou, A., & Alavimanesh, S. M. (2020). Effect of soil moisture content, forward speed and bent leg blade spaces on soil pulverization. Agricultural Mechanization and Systems Research, 20(73), 83-92.
(in Persian)
Szabo, B., Barnes, F., Sture, S., & Ko, J. H. (1998). Effectiveness of vibrating bulldozer and plow blades on draft force reduction. American Society of Agricultural Engineering (ASAE), 41(2), 283-290.
Teschke, K. Nicol, A. M., Davies, H., & Ju, S. (1999). Whole body vibration and back disorders among motor vehicle drivers and heavy equipment operators: A review of the scientific evidence, Vacouver, British Columbia. Biosystms Engineering, 65, 375-383.
Upadhyaya, S. K., Williams, T. H., Kemble, L. J., & Collins, N. E. (1984). Energy requirements for chiseling in Coastal Plain soils. Transaction of the American Society of Agricultural Engineering (ASAE), 27, 1643-1649.
Wolf, D., Garner. T. H., & Davis, J. W. (1981). Tillage mechanical energy input and soil – crop response. Transaction of the American Society of Agricultural Engineering (ASAE), 24, 1412-1419.
Xin, L., Liang, J., & Qiu, L. (2013). Dynamic analysis and experimental research of vibratory subsoiler system. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 48(2), 1195-1201.