پیش بینی و بهینه سازی نیروی کشش و خردشدگی خاک توسط گاوآهن دوار به کمک روش سطح پاسخ

سابقه و هدف: اندازه کلوخه ها از نظر کیفیت خاک ورزی و حفاظت از خاک و جلوگیری از فرسایش به همراه میزان مصرف انرژی در آماده سازی بستر بذر از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. هدف از این مطالعه اندازه گیری نیروی کششی مورد نیاز گاوآهن دوار و میزان خردشدگی خاک در اثر متغیرهای سرعت پیشروی، سرعت دورانی محور گردنده و وضعیت درپوش گاوآهن در شرایط مزرعه ای به منظور پیش بینی مقادیر اندازه گیری نشده و بهینه یابی متغیرهای خروجی جهت کاهش فرسایش خاک می باشد.مواد و روش ها: آزمایش های مزرعه ای در قالب طرح بلوک کامل تصادفی به صورت فاکتوریل با ۳ تکرار انجام گرفت. هر بلوک به ۲۷ کرت به عرض ۳ متر و طول ۲۰ متر تقسیم شد. اثر سه متغیر در ورودی شامل سرعت دورانی گاوآهن دوار در سه سطح (۱۵۰، ۲۰۰ و ۲۵۰ دور بر دقیقه)، سرعت پیشروی تراکتور در سه سطح (۳، ۴ و ۵ کیلومتر بر ساعت) و وضعیت قرارگیری درپوش در سه سطح (بالا، وسط و پایین) بر نیروی کششی مورد نیاز گاوآهن و میانگین قطر وزنی ذرات خاک به عنوان متغیر وابسته بررسی شد. نیروی کشش بر اساس روش دو تراکتوری اندازه گیری شد و میانگین قطر وزنی خاک دانه ها با استفاده از الک های با مش بندی ۱۰، ۴، ۳۶/۲، ۴/۱، ۱، ۵/۰ و ۱۸/۰ میلی متر انداز گیری شد.یافته ها: نتایج نشان داده است که اثر سرعت پیشروی، سرعت دورانی گاوآهن و وضعیت درپوش بر نیروی کشش و خردشدگی خاک معنی دار می باشد. وضعیت درپوش بیشترین تاثیر را بر نیروی کشش و خردشدگی خاک داشته است. هرچه درپوش پایین تر و سرعت پیشروی و سرعت دورانی محور گردنده بیشتر تنظیم شدند، نیروی کشش افزایش یافته است. به علاوه، پایین بودن درپوش، کاهش سرعت پیشروی تراکتور و افزایش سرعت دورانی گاوآهن، خردشدگی و در نتیجه فرسایش خاک را به شدت افزایش داده است. بیشترین نیروی کشش در وضعیت درپوش پایین، سرعت پیشروی ۵ کیلومتر بر ساعت و سرعت دورانی۲۵۰ دور بر دقیقه به میزان ۶۵۷ نیوتن بدست آمده است. کمترین میانگین قطر وزنی خاکدانه ها در وضعیت درپوش پایین، سرعت پیشروی ۳ کیلومتر بر ساعت و سرعت دورانی ۲۵۰ دور بر دقیقه به میزان ۵ میلی متر بدست آمده است. همچنین نتایج نشان داده است که روش منحنی سطح پاسخ توانایی بالایی در مدل سازی نیروی کشش گاوآهن دوار (ضریب تبیین=۹۶/۰) و خردشدگی خاک (ضریب تبیین= ۹۹/۰) دارد.نتیجه گیری: در محدوده مورد مطالعه، وضعیت قرارگیری درپوش گاوآهن بیشترین تاثیر را بر نیروی کشش و خردشدگی خاک داشت. نتایج حاصل از بهینه یابی همزمان نیروی کشش ۶۰۰ نیوتن و میانگین قطر وزنی خاکدانه ها ۵/۷ میلی متر، ۹ راه حل را در محدوده مورد مطالعه معرفی کرد که بهترین راه حل بیانگر نقطه بهینه در سرعت پیشروی ۸۲/۴ کیلومتر بر ساعت، وضعیت درپوش پایین و سرعت دورانی ۲/۱۷۰ دور بر دقیقه با رضایتمندی ۹۷۹/۰ می باشد.

کلیدواژه ها:

خاک همزن ، میانگین قطر وزنی خاکدانه ها ، نیروی کششی ، خاک ورزی ، خردشدگی خاک