مدل سازی و بهینه سازی انرژی مصرفی کولتیواتورهای مزرعه با استفاده از روش سطح پاسخ (یک مطالعه موردی)

خاک ورزی مرحله مقدماتی تولید محصولات کشاورزی است و مقدار بالایی از انرژی در این مرحله مصرف می شود. با توجه به بحران انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، باید در کاهش مصرف انرژی تا حد ممکن تلاش شود. هدف از این مطالعه موردی بررسی اثر پارامترهای طراحی و عملیاتی کولتیواتور بر میزان مصرف سوخت و مقاومت کششی به هنگام خاک ورزی با کولتیواتور 8 شاخه ای با هندسه تیغه مشخص در خاکی با بافت رسی با رطوبت مشخص است. آزمایش ‌ها با استفاده از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی با در نظر گرفتن سه سطح برای سرعت پیشروی تراکتور (3، 5 و 7 کیلومتر بر ساعت)، سه سطح عرض تیغه (5، 10 و 15 سانتی متر) و سه عمق خاک ورزی متفاوت (6، 12 و 18 سانتی متر) اجرا شدند. از نرم‌ افزار design expert 8.0.6 برای تجزیه ‌و تحلیل داده های آزمایش استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که پارامترهای عرض تیغه، سرعت پیشروی، و عمق خاک ورزی اثر معنی داری در سطح یک درصد بر مصرف سوخت و مقاومت کششی دارند. متغیرهای مستقل به صورت معادلات رگرسیونی مرتبۀ دوم مدل سازی شدند و نقاط بهیه آنها به دست آمد. بالاترین مطلوبیت در عمق خاک ورزی 18 سانتی متر، سرعت 7 کیلومتر بر ساعت و عرض تیغه 5 سانتی متر به دست آمد.

Modeling and Optimization of Energy Consumption When Using Farm Cultivators by Response Surface Methodology (A Case Study)

Tillage as a preliminary step for agricultural production consumes large amounts of energy. Regarding the energy crisis and the greenhouse gas emissions caused by the indiscriminate use of fossil fuels, many efforts have been done to reduce energy consumption as much as possible. The aim of this case study is to evaluate the effect of design and operational parameters of cultivators on the required tensile force and fuel consumption during tillage operation with a farm cultivator which had 8 shanks with specific blade geometry on a clay loam soil with specific moisture content. Experiments were carried out using response surface method and central composite design (CCD) by taking three levels of tractor forward speed (3, 5 and 7 km/h), three widths of the blade (5, 10 and 15 cm) and three tillage depth (6, 12 and 18 cm). Design Expert 8.0.6 software was used for experimental data analysis. The results showed that the blade width, forward speed and tillage depth had a significant effect on fuel consumption and tensile strength at %1 probability level. The relationship between the dependent and independent variables was presented as a secondorder regression model and optimal values of independent variables were determined. The maximum desirability was determined at tillage depth of 18 cm, the forward speed of 7 km/h and a blade width of 5 cm.