پيش بيني و بهينه سازي نيروي كشش و خردشدگي خاك توسط گاوآهن دوار به كمك روش سطح پاسخ

سابقه و هدف: اندازه كلوخه‌ها از نظر كيفيت خاك‌ورزي و حفاظت از خاك و جلوگيري از فرسايش به همراه ميزان مصرف انرژي در آماده‌سازي بستر بذر از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشند. هدف از اين مطالعه اندازه‌گيري نيروي كششي مورد نياز گاوآهن دوار و ميزان خردشدگي خاك در اثر متغيرهاي سرعت پيشروي، سرعت دوراني محور گردنده و وضعيت درپوش گاوآهن در شرايط مزرعه‌اي به منظور پيش‌بيني مقادير اندازه‌گيري نشده و بهينه‌يابي متغيرهاي خروجي جهت كاهش فرسايش خاك مي‌باشد.مواد و روش‌ها: آزمايش‌هاي مزرعه‌اي در قالب طرح بلوك كامل تصادفي به صورت فاكتوريل با 3 تكرار انجام گرفت. هر بلوك به 27 كرت‌ به عرض 3 متر و طول 20 متر تقسيم شد. اثر سه متغير در ورودي شامل سرعت دوراني گاوآهن دوار در سه سطح (150، 200 و 250 دور بر دقيقه)، سرعت پيشروي تراكتور در سه سطح (3، 4 و 5 كيلومتر بر ساعت) و وضعيت قرارگيري درپوش در سه سطح (بالا، وسط و پايين) بر نيروي كششي مورد نياز گاوآهن و ميانگين قطر وزني ذرات خاك به عنوان متغير وابسته بررسي شد. نيروي كشش بر اساس روش دو تراكتوري اندازه‌گيري شد و ميانگين قطر وزني خاك‌دانه‌ها با استفاده از الك‌هاي با مش‌بندي 10، 4، 2.36، 1.4، 1، 0.5 و 0.18 ميلي‌متر انداز‌گيري شد.يافته‌ها: نتايج نشان داده است كه اثر سرعت پيشروي، سرعت دوراني گاوآهن و وضعيت درپوش بر نيروي كشش و خردشدگي خاك معني‌دار مي‌باشد. وضعيت درپوش بيشترين تأثير را بر نيروي كشش و خردشدگي خاك داشته است. هرچه درپوش پايين‌تر و سرعت پيشروي و سرعت دوراني محور گردنده بيشتر تنظيم شدند، نيروي كشش افزايش يافته است. به علاوه، پايين بودن درپوش، كاهش سرعت پيشروي تراكتور و افزايش سرعت دوراني گاوآهن، خردشدگي و در نتيجه فرسايش خاك را به شدت افزايش داده است. بيشترين نيروي كشش در وضعيت درپوش پايين، سرعت پيشروي 5 كيلومتر بر ساعت و سرعت دوراني250 دور بر دقيقه به ميزان 657 نيوتن بدست آمده است. كمترين ميانگين قطر وزني خاكدانه‌ها در وضعيت درپوش پايين، سرعت پيشروي 3 كيلومتر بر ساعت و سرعت دوراني 250 دور بر دقيقه به ميزان 5 ميلي‌متر بدست‌ آمده است. همچنين نتايج نشان داده است كه روش منحني سطح پاسخ توانايي بالايي در مدل‌سازي نيروي كشش گاوآهن دوار (ضريب تبيين=0.96) و خردشدگي خاك (ضريب تبيين= 0.99) دارد.نتيجه‌گيري: در محدوده مورد مطالعه، وضعيت قرارگيري درپوش گاوآهن بيشترين تأثير را بر نيروي كشش و خردشدگي خاك داشت. نتايج حاصل از بهينه‌يابي همزمان نيروي كشش 600 نيوتن و ميانگين قطر وزني خاكدانه‌ها 7.5 ميلي‌متر، 9 راه حل را در محدوده مورد مطالعه معرفي كرد كه بهترين راه حل بيانگر نقطه بهينه در سرعت پيشروي 4.82 كيلومتر بر ساعت، وضعيت درپوش پايين و سرعت دوراني 170.2 دور بر دقيقه با رضايتمندي 0.979 مي‌باشد.