SUPERVISOR
Ali Esehaghbeygi,Aminolah Masoumi,Seyed Jalil Razavi najafabadi
علی اسحق بیگی (استاد مشاور) امین اله معصومی (استاد مشاور) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما)
STUDENT
Karim Ghaffary
کریم غفاری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Determining the Physical and Mechanical Properties of Saffron Corms and Design and Development of Planter Metering Device
Saffron ( Crocus Sativus L.) is a plant of Iridaceae family. Saffron is a sterile plant which propagates with corms. Stigmas of saffron flowers are a spice with coloring and flavoring properties for foods, drinks, confectionery, tea making, and pharmaceutical applications. One of the major problems of the different stages of the production of saffron is non-mechanizd planting and harvesting of this crop. Lack of labor and high costs in short peeriods of planting and harvesting have been limit the cultivation of this crop. The main objective of this study was to design and develop a special saffron bulbs planter. A subsection of this project is about the biophysical properties experiments of saffron corms. The saffron corms were gathered from two regions of Iran, Mashhad and Naeen. Corms were in two physiological stages of dormancy and awake. The physiological properties of saffron bulbs included bulk density, repose angles, unit mass, moisture content, dimensions, sphricity, unit volume, surface area, true density, porosity, and static friction coefficient were measured. The corms were classified into four groups namely very small, small, medium and large based on the unit mass of corms. Mean comparisons were done to recognize the significant differences between the mean values of physical properties of defined groups. Differences of mean values of unit mass, unit volume, major diameter, minor diameter, height, surface area, geometrical mean diameter, and arithmetic mean diameter were significant between four groups. In addition, statistical analysis was done using SAS 9.4 software to determine the significant differences between groups. Mechanical properties of saffron bulbs including rupture force, maximum displacement, and modulus of elasticity, poisson?s ratio, maximum contact stress, rupture energy and percent elasticity were determined in the experiments using Universal Compression and Tension System. Differences of modulus of elasticity and poisson?s ratio were not significant for Mashhad corms and Naeen. Mean values of corms for the awake bulbs were significantly greater than corms in the dormancy stage. The maximum contact stress of corms for the awake bulbs was significantly greater than corms in the dormancy stage at both direction of impressure. The parts design and assemble was performed by the softwares Solidworks 2015 and Siemens NX 9.0. According to the selected planter mechanisms the transmission mechanisms, structures, joints, and fittings were defined and modeled. The planter consisted of one structure, one reservoir, and 7 different mechanisms. A 3-phase electrical motor was used for planter having 1.5 hp and maximum rotational velocity equal to 1400 rpm. A helical 1:10 gearbox was used for decreasing the rotational velocity of motor. Evaluation test was done on a test-rig with 3 forward speeds and 3 rotational velocities of metering device with three replications. Velocity changes were done by an invertor. Results indicated the damage percent and non-planting index had correlation with metering device velocity. Optimum forward speed was determined at 2.7 km h -1 and the metering device velocity was determined to be 45 rpm for the optimum machine operation.
زعفران با نام علمی Crocus sativus L. گیاهی از خانواد? زنبقیان میباشد. زعفران گیاهی تریپلوئید و نازا است و به وسیله پیاز تکثیر میگردد. زعفران به عنوان چاشنی، رنگ دهنده و طعمدهند? غذا و نوشیدنیها و نیز در تهیّ? شیرینی، شربت، چای و دارو استفاده میشود. هدف اصلی تحقیق حاضر، طراحی و ساخت یک ماشین کارند? ویژه برای پیازهای زعفران بود. بخشی از این پژوهش راجع به آزمایشهای تعیین خواص بیوفیزیکی پیازهای زعفران است. دو نمونه پیاز زعفران از دو منطقه زعفرانخیز کشور، مشهد و نائین در دو فاصله زمانی انتخاب شد. پیازها در دو حالت فیزیولوژیکی خواب و بیدار قرار داشتند. ابتدا ویژگی های فیزیکی پیازهای زعفران اندازه گیری شد شامل چگالی تودهای، زوایای استقرار، جرم، رطوبت، ابعاد، کرویت، مساحت رویه، حجم، چگالی حقیقی، تخلخل و ضریب اصطکاک استاتیکی اندازه گیری شد. پس از اندازهگیری ابعاد، پیازها براساس قطر بزرگ به چهار دست? بسیار کوچک، کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم شدند. آزمون مقایس? میانگین LSD بمنظور تعیین تفاوتهای معنیدار ویژگیهای فیزیکی بین دستههای ایجاد شده انجام شد. اختلاف مقادیر میانگین جرم، حجم، قطر بزرگ، قطر کوچک، ارتفاع، مساحت سطح رویه، قطر میانگین هندسی و قطر میانگین حسابی پیاز های زعفران در هر چهار دسته معنیدار گردید. تحلیل آماری بمنظور تشخیص اختلاف معنیدار ویژگی های پیازهای زعفران با دستهبندی بر اساس ناحیه و مراحل فیزیولوژیک خواب و بیدار نیز انجام شد. ویژگی های مکانیکی با استفاده از دستگاه آزمون جامع کشش و فشار شامل نیروی شکست، جابهجایی حداکثر، مدول الاستیک، ضریب پوآسون، حداکثر تنش تماسی قابل تحمّل، انرژی شکست و درصد الاستیسیته اندازه گیری شد. مدول الاستیک و ضریب پوآسون پیازهای مشهد و نائین با هم تفاوت معنیداری نداشتند اما مقادیر میانگین هر دو در پیاز بیدار، بیشتر از پیاز خواب بود. در هر دو راستای اعمال نیرو به پیازهای زعفران، حداکثر تنش تماسی قابل تحمّل در پیازهای بیدار نیز به طور معنیداری بیشتر از پیازهای خواب بود. اما اثر منطقه جغرافیایی بر این متغیر معنیدار نگردید. در این پروژه، به کمک نرمافزارهای Solidworks 2015 و Siemense NX 9.0 مدل سازی و سرهم بندی قطعات یک پیاز کار زعفران انجام شد. پس از انتخاب نوع کارنده، مکانیزمهای انتقال حرکت و سپس سازه و اتصالات دستگاه متناسب با کارند? انتخاب شد. ساخت پیاز کار زعفران با استفاده از امکانات موجود در کارگاه ماشین های کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. سازه دستگاه متشکل از سه قاب متصل به هم، بهمراه مخزن بذر و هفت مکانیزم مختلف است. به منظور ارزیابی دستگاه از یک موتور الکتریکی سه فاز با قدرت 5/1 اسب بخار و حداکثر سرعت 1400 دور بر دقیقه و یک گیربکس حلزونی با نسبت دنده 1:10 برای کاهش دور موتور استفاده شد. آزمون دستگاه بر روی تست ریگ با سه سرعت پیشروی و سه سرعت دوران موزع در سه تکرار انجام شد. تنظیم سرعت دورانی موتور به کمک اینورتور انجام شد. یافته ها نشان داد که درصد آسیب دیدگی مکانیکی و شاخص نکاشت دستگاه پیاز کار زعفران به طور معنیداری به سرعت موزع وابسته است. سرعت پیشروی مناسب دستگاه برابر با 7/2 کیلومتر بر ساعت و سرعت دورانی مناسب برای موزع برابر با 75/0 دور بر ثانیه اندازه گیری شد، توصیه شد.