ارزیابی یک نوع چرخ‌فلک ماشین برداشت نخود با صفحه مشبک در دماغه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علی نیازی ¹
• هیوا گل پیرا ²
• هادی صمیمی اخیجهانی ²

¹ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

² گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2021.69403.1028

چکیده

یکی از بزرگ‌ترین مشکلاتی که در کشت بقولاتی مانند نخود وجود دارد، برداشت این محصولات با ریزش بسیار زیاد است. هدف از اجرای این پژوهش، برداشت مکانیزه نخود با تلفات کم و عملکرد مزرعه‌ای مناسب است. طراحی این ماشین به گونه‌ای است که همانند کمباین‌های متداول برداشت غلات قابلیت تنظیم موقعیت چرخ فلک نسبت به دماغه و تغییر ارتفاع را دارد. همچنین برای کاهش ریزش دانه ناشی از بازگشت محصول برداشت شده صفحه مشبکی به زیر چرخ‌فلک اضافه شد. در این تحقیق چرخ‌فلک برداشت نخود با هدف کاهش تلفات دانه مورد ارزیابی قرار گرفته و مدل‌سازی، تحلیل دینامیکی و استاتیکی چرخ‌فلک ماشین‌برداشت نخود انجام گرفته است. سامانه باز طراحی شده با تغییر عوامل تاثیرگذار شامل دماغه با صفحه مشبک و بدون صفحه مشبک، ارتفاع شانه برش نسبت به زمین در سه سطح 10، 15 و 20 سانتی‌متر و فاصله چرخ‌فلک از شانه در سه سطح 3، 5 و 7 میلی‌متر در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل آزمایش‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. نتایج آماری نشان داد، استفاده از صفحه مشبک تاثیر معنی‌داری در سطح یک درصد بر مقدار برداشت و ریزش داشته است اما در مورد نخود باقی‌مانده بر روی بوته این اثر در سطح 5 درصد معنی‌دار شد. تاثیر ارتفاع دماغه از سطح زمین بر میزان برداشت در سطح 5 درصد معنی‌دار بود. همچنین اثر متقابل ارتفاع برداشت و صفحه مشبک نیز بر میزان ریزش در سطح 5 درصد معنی‌دار شد. بیشترین تاثیرگذاری بر نخود باقی‌مانده بر روی بوته در اثر فاصله بین چرخ‌فلک و دماغه به‌وجود آمد. علاوه بر آن برای بهینه‌سازی ابعادی اجزای چرخ و فلک از روش اجزای محدود سه بعدی با تحلیل تغییر شکل و شکست با معیار ون میسز (von-Mises) استفاده شد. به کمک مدل‌سازی رایانه‌ای و با توجه به تجزیه و تحلیل دینامیکی مدل جدید‌ی از چرخ‌فلک برای ماشین برداشت با هدف کاهش وزن، ارائه شد. در طرح ارائه شده با توجه به نیروی متقابل بین محصول و چرخ‌فلک ماشین برداشت نخود، میزان قابل‌توجهی از وزن چرخ‌فلک کاسته شد.

کلیدواژه‌ها

• بهینه‌سازی
• تنش
• ریزش
• صفحه مشبک
• مدل‌سازی

20.1001.1.22286829.1401.12.4.3.9

موضوعات

• مدل‌سازی

Open Access

©2021 The author(s). This article is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Anjum, N. A. (2016). Book Review: Legumes under environmental stress: yield, Improvement and adaptations. Frontiers in Plant Science. Wiley and Sons.
2. Baruah, D. C., & Panesar, B. S. (2005). Energy requirement model for a combine harvester, part I: Development of component models. Biosystems Engineering, 90(1), 9-25. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.08.017
3. Behroozi-Lar, M., & Huang, B. K. (2002). Design and development of chickpea combine. Agricultural Mechanization in Asia Africa and Latin America, 33(1): 35-38.
4. Dehghan-Hesar, H., & Kalantari, D. (2019). Design and Evaluation of Two New Biomimetic Blades for Reducing the Shear Energy Required for Cutting Herbal Plants. Journal of Agricultural Machinery, 9(2), 265-278. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jam.v9i2.69843
5. Ebrahimi-Nik, M. A., Khademolhosseini, N., Abbaspour-Fard, M. H., Mahdini, A., & Alami-Saied, K. (2009). Optimum utilisation of low-capacity combine harvesters in high-yielding wheat farms using multi-criteria decision making. Biosystems Engineering, 103(3), 382-388. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.04.009
6. Golpira, H., Tavakoli, T., Khoshtaghaza, M. H., & Minaei, S. (2009). Mechanical properties of chickpea to design of harvesting machines. Agricultural Science, 19 (2), 23-31.
7. Golpira, H., Tavakoli, T., & Baerdemaeker, J. D. (2013). Design and development of a chickpea stripper harvester. Spanish Journal of Agricultural Research, 11(4), 929-934. http://doi.org/10.5424/sjar/2013114-3393
8. Golpira, H. (2015). Redesign and evaluation of chickpea harvester. Journal of Biosystems Engineering, 40(2), 102-109.
9. Golpira, H., & Golpira, H. (2017). Soft simulator for redesigning of a chickpea harvester header. Computers and Electronics in Agriculture, 135: 252-259. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.02.018
10. Griffin, G. A. (1973). Fundamentals of machine operation: combine harvesting. John Deere Service Publications.
11. Guler, M., Sait-Adak, M., & Ulkan, H. (2001). Determining relationships among yield and some yield components using path coefficient analysis in chickpea. European Journal of Agronomy, 14(2), 161-166. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(00)00086-1
12. Hanna, H. M., & Quick, G. R. (2007). Grain harvesting machinery design. Handbook of farm, dairy and food machinery (Kutz M, edn). William Andrew Inc, Delmar, NY: 93-111.
13. Hirai, Y., Inoue, E., & Mori, K. (2004). Application of a quasi-static stalk bending analysis to the dynamic response of rice and wheat stalks gathered by a combine harvester reel. Biosystems Engineering, 88(3), 281-294. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.04.010
14. Jalali, A., & Abdi, R. (2014). The effect of ground speed, reel rotational speed and reel height in harvester losses. Journal of Agriculture and Sustainability, 5(2), 221-231.
15. Konak, M., Carman, K., & Aydin, C. (2002). Physical properties of chickpea seeds. Biosystems Engineering, 82(1), 73- https://doi.org/10.1006/bioe.2002.0053
16. Li, M., Chen, D., Zhang, S., & Tong, J. (2013). Biomimeitc design of a stubble-cutting disc using Finite Element Analysis. Journal of Bionic Engineering, 10(1): 118-127. https://doi.org/10.1016/S1672-6529(13)60206-1
17. Mahmoudi, K. (2016). Design, development and evaluation of a chickpea stripper header. Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Snanadaj, Iran. (in Persian).
18. Mansori-Rad, D. (2006). Tractors and agricultural machinery (Volume II). Bu-Ali Sina University Press.
19. Mardani, K. (2016). Design, manufacturing and evaluation of a chickpea harvesting machine. Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran. (in Persian).
20. Miller, M. D., Wright, M. E., Mailander, M. P., & Beard, J. (1990). A two-link harvester reel. Applied Engineering in Agriculture, 6(2), 131-137.
21. Modares Motlagh, A., Rostampour, V., & Mardani, K. (2018). Design, fabrication and evaluation of a short-legged chickpea harvest machine. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 49, 83-94. https://doi.org/10.22059/ijbse.2017.236196.664962
22. Razavi, S. M. A., Zaerzadeh, E., Khafaji, N., & Pahlevani, M. (2010). Some physical properties of seeds and splits of Desi chickpea (Kaka var). Iran Journal Pulses Research, 1(1): 77-83. https://doi.org/10.22067/ijpr.v1i1.6357
23. Samineni, S., Siddique, K. H. M., Gaur, P. M., & Colmer, T. D. (2011). Salt sensitivity of the vegetative and reproductive stages in chickpea (Cicer arietinum): Podding is a particularly sensitive stage. Environmental and Experimental Botany, 71(2), 260-268. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.12.014
24. Shahbazi, F. (2011). Impact damage to chickpea seeds as affected moisture content and impact velocity. Applied Engineering in Agriculture, 27(5), 771-775. http://doi.org/10.13031/2013.39557
25. Shigley, J. E. (2011). Shigley's mechanical engineering design. McGraw-Hill.
26. Sidahmed, M., & Jaber, N. (2004). The design and testing of a cutter and feeder mechanism for the mechanical harvesting of lentils. Biosystems Engineering, 88, 295-304. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.04.002
27. Singh, U., Gaur, P., Singh, G., & Chaturvedi, S. J. F. M. F. P. (2018). Mechanical Harvesting of Chickpea: Agronomic Interventions. 196.
28. Srivastava, A. K., Goering, C. E., Rohrbach, R. P., & Buckmaster, D. R. (2006). Engineering principles of agricultural machines. Engineering Principles of Agricultural Machinery, 3, 325-402. https://doi.org/10.13031/epam.2013
29. Tieppo, R. C., Romanelli, T. L., Milan, M., Sorensen, C. A. G., & Bochtis, D. (2019). Modeling cost and energy demand in agricultural machinery fleets for soybean and maize cultivated using a no-tillage system. Computers and Electronics in Agriculture, 156, 282-292. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.11.032
30. Zandiyeh, S. 2016. Design, development and evaluation of an automatic system to control the reel speed of the grain combine harvester. M.Sc. Thesis. Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Snanadaj, Iran. (in Persian).
31. Zareei, S., & Abdollahpour, Sh. (2016). Modeling the optimal factors affecting combine harvester header losses. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 18(2), 60-65.
32. Zobeiri, M., Rostampour, V., Rezvanivand Fanaei, A., & Nikbakht, A. M. (2020). Experimental and numerical investigation of deviation blade effect on sedimentation chamber performance in chickpea harvesting machine. Iranian Biosystems Engineering, 51, 329-339. https://doi.org/10.22059/ijbse.2020.276317.665166