طراحی و ساخت شاسی حامل هرس بشقابی در محیط انباره خاک و اندازه‌گیری نیروی کششی آن

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حسین شعبانی شش پلی
• محمد عسکری
• داود کلانتری

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92582.1372

چکیده

پژوهش حاضر با هدف طراحی و ساخت شاسی حامل هرس بشقابی در محیط انباره خاک آزمایشگاهی، اجرا شده است. پس از طراحی و ساخت، نیروی کششی مورد نیاز یک گروه 4 بشقابه هرس بشقابی تحت اثر چهار متغیر مستقل در ورودی شامل سرعت پیشروی در دو سطح (43/6 و 15/13 متر بر دقیقه)، رطوبت خاک در دو سطح (37/2 و 25/13 درصد بر مبنای وزن‌تر)، نوع لبه بشقاب در دو سطح (ساده و کنگره‌دار) و زاویه قرارگیری گروه بشقاب در سه سطح (0، 15 و 30 درجه) اندازه‌گیری شد. نتایج ارزیابی اولیه نشان داد که شاسی طراحی‌شده از استحکام کافی در آزمون‌ها برخوردار بود. اثر رطوبت خاک، سرعت پیشروی، زاویه گروه بشقاب و اثر متقابل رطوبت در بشقاب همچنین بشقاب در سرعت بر نیروی کششی معنی‌دار بودند. افزایش سرعت پیشروی و زاویه گروه بشقاب موجب افزایش نیروی کششی اما افزایش رطوبت خاک موجب کاهش آن شد. در رطوبت 37/2 درصد، بشقاب‌های لبه صاف نیروی کشش بیشتری ایجاد کردند، اما در رطوبت 25/13 درصد این تفاوت معکوس شد. بیشترین (588/3 نیوتن) و کمترین (724/1 نیوتن) نیروی کششی مربوط به بشقاب لبه صاف به‌ترتیب در رطوبت 37/2 و 25/13 درصد بود. در سرعت 43/6 متر بر دقیقه، بشقاب ساده و کنگره‌دار، نیروی کششی تقریباً یکسانی نیاز داشتند اما در سرعت پیشروی 15/13 متر بر دقیقه، بشقاب لبه‌کنگره‌دار به نیروی کششی بسیار بیشتری نیاز داشت. این نتایج نشان می‌دهند که تنظیم بهینه سرعت پیشروی، نوع لبه و زاویه گروه بشقاب با توجه به شرایط رطوبتی خاک می‌تواند عملکرد را بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

• برهمکنش خاک و تیغه
• بشقاب
• عملیات خاکورزی
• مخزن خاک
• نیروی کششی

موضوعات

• طراحی و ساخت

©2025 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

مراجع

1. Abdalla, O. A., Mohamed, E. A., El Naim, A. M., El Shiekh, M. A., & Zaied, M. B. (2014). Effect of disc and tilt angles of disc plough on tractor performance under clay soil. Current Research in Agricultural Sciences, 1(3), 83-94.
2. Afify, M., Kushwaha, R., & Gerein, M. (1998). Effect of combined disc angles on soil forces of coulter discs. 2001 ASAE Annual Meeting. https://doi.org/10.13031/2013.4041
3. Amantayev, M., Gaifullin, G., Kravchenko, R., Kushnir, V., & Nurushev, S. (2018). Investigation of the furrow formation by the disc tillage tools. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 24(4), 704-709.
4. Askari, M., Shahgholi, Gh., & Abbaspour-Gilandeh, Y. (2017). The effect of tine, wing, operating depth and speed on the draft requirement of subsoil tillage tines. Research in Agricultural Engineering, 63(4), 160-167. https://doi.org/17221/4/2016-RAE
5. Aykas, E., Cakir, E., & Gulsoylu, E. (2004). The effect of tillage parameters on the performance of the heavy duty offset disk harrow. Asian Journal of Plant Sciences, 3(4), 425-428. https://doi.org/3923/ajps.2004.425.428
6. Badegaonkar, U. R., Kamble, A. K., & Thakare, S. H. (2014). Performance evaluation of straw cutting mechanism under no-till crop residue conditions in the soil bin. PKV Research Journal, 38(1), 47-52.
7. Goryachkin, V. P. (1968). Collocted Works in Three Volumes. 2^nd TT71-50087. Sprinfield VA: Nat. Technical Information Service. U.S. Department of Commerce.
8. Hann, M., & Giessibl, J. (1998). Force measurements on driven discs. Journal of agricultural engineering research, 69(2), 149-157. https://doi.org/10.1006/jaer.1997.0241
9. Kim, W. S., Kim, Y. J., Park, S. U., & Kim, S. (2021). Influence of soil moisture content on the traction performance of a 78-kW agricultural tractor during plow tillage. Soil and Tillage Research, 207, 104851. https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104851
10. Liskin, I. V., Lobachevsky, Y. P, Mironov, D. A., Sidorov, S., & Panov, A. (2018). Laboratory study results of soil-cutting operating elements. Agricultural Machinery and Technologies, 12(4), 41-47. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2018-12-4-41-47
11. Mansouri Rad, D. (2013). Tractors and agricultural machinery. 1 st edition. Bou ali sina university. 17 th print.
12. Manuwa, S. (2009). Performance evaluation of tillage tines operating under different depths in a sandy clay loam soil. Soil and Tillage Research, 103(2), 399-405. https://doi.org/10.1016/j.still.2008.12.004
13. Nkakini, S., & Fubara-Manuel, I. (2014). Effects of soil moisture and tillage speeds on tractive force of disc ploughing in loamy sand soil. European International Journal of Science and Technology, 3(4), 157-164.
14. Rashidi, M., Najjarzadeh, I., Jaberinasab, B., Emadi, S. M., & Fayyazi, M. (2013). Effect of soil moisture content, tillage depth and operation speed on draft force of moldboard plow. Middle East Journal of Scientific Research, 16(2), 245-249. https://doi.org/5829/idosi.mejsr.2013.16.02.11675
15. RNAM test codes and procedures for farm machinery. (1995). 468p.
16. Torotwa, I., Ding, Q., Alele, J. O., & He, R. (2022). 3D finite element analysis of the tillage and straw cutting performance of a curved-edged toothed disc. Engineering Agriculture, 42(2), 190-210. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v42n2e20210190/2022
17. Torotwa, I., Ding, Q., Makange, N. R., Liang, L., & He, R. (2021). Performance evaluation of a biomimetically designed disc for dense-straw mulched conservation tillage. Soil and Tillage Research, https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105068
18. Upadhyay, G., & Raheman, H. (2018). Performance of combined offset disc harrow (front active and rear passive set configuration) in soil bin. Journal of Terramechanics, 78, 27-37. https://doi.org/10.1016/j.jterra.2018.04.002
19. Vilde, A. (2003). Impact of soil moisture and composition on its properties and energy consumption of tillage. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference about Environment. Technologies. Resources.
20. Zeng, Z. W., Chen, Y., & Qi, L. (2019). Soil Cutting by a compact disc harrow having various disc arrangements. Transactions of the ASABE, 62(2): 429-437. https://doi.org/10.13031/trans.13106
21. Zeng, Z. W., Chen, Y., & Zhang, X. (2017). Modelling the interaction of a deep tillage tool with heterogeneous soil. Computers and Electronics in Agriculture, 143, 130-138. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.10.005
22. Zhang, Y. (2016). On the mechanics of disc-soil-planter interaction. A thesis submitted to the college of graduate studies and research in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in the department of mechanical engineering university of saskatchewan saskatoon. 219.
23. Zubko, V., Sokolik, S., Khvorost, T., & Melnyk, V. (2021). Factors affecting quality of tillage with disc harrow. 20^th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. https://doi.org/22616/ERDev.2021.20.TF262