الطريقه العلميه لاختبار الالات الزراعيه

[عارف محمد]

الطريقه العلميه لاختبار الالات الزراعيه (1)


إن اختبار الآلات الزراعية أصبح مشكلة يجب دراستها وذلك راجع إلى التوسع في الرقعة الزراعية كما أن الآلات الزراعية أصبحت العامل الرئيسي في زيادة الإنتاج الزراعي ولما كانت الآلات الزراعية التي اختبرت في بلد ما لا تعطي في معظم الأحيان نفس النتائج التي يتحصل عليها في بلد آخر وذلك باختلاف الظروف المحلية (التربة - الوقود - الزيوت - العمالة - الظروف الجوية) حيث أن هذه الظروف يمكن أن تؤثر على خواص هذه الآلات لذا فان اختبار هذه الآلات مرة ثانية يكون ضرورياً في معظم الأحيان تحت الظروف المحلية لتحديد ومعرفة مدى اتزانها في العمل وأنسبها وكذلك لتغيير بعض التعديلات بها حتى تعمل بكفاءة عالية.

والغرض من اختبار آلات تمهيد مرقد البذرة (المحاريث بأنواعها) هو معرفة جودة وخواص ناتج عملية الحرث من وجهة نظر المتطلبات الزراعية والتقنية أو جودة عملها ومدي تحملها وثبات تركيبها أثناء إجراء عملية الحرث تحت مختلف الظروف ويجرى الاختبار حسب منهج معروف يسمى بخطة الاختبار ويمكن إجراء الاختبار على محراث أو اثنين أو اكثر من ذلك وفي هذه الحالة الأخيرة يكون الاختبار عبارة عن دراسة مقارنة للمحاريث.

وللإرشاد الزراعي دور هام في تعميق مبدأ إجراء الاختبارات اللازمة لآلات الحراثة وذلك بإجراء الاختبارات أمام المزارعين لزيادة معارفهم ومهاراتهم من حيث طرق التشغيل والصيانة والإصلاح الذاتي .

ومن إيماننا العميق بدور الأكاديميين تخصص المكننة أو الهندسة الزراعية في زيادة الوعي بأهمية اختبارات آلات الحراثة ، كان لزاما علينا المشاركة بجهد متواضع يساهم في إثراء مكتبتنا الإرشادية خاصة ، والزراعية على وجه العموم ببعض النشرات نبرز فيها أهمية اختبار الآلات الزراعية. وإن توضيح طرق اختبار وأساليب تقييم الآلات الزراعية أصبح أمرا ضروريا للمشتغلين في مجال الهندسة الزراعية ، سواء أكانت هذه المعدات نماذج أو آلات مشتراة حديثاً ويراد تسويقها تجارياً بغرض معرفة كفاءة أدائها وإمكانية تشغيلها تحت ظروف عمل معينة.

وتستهدف تلك النشرة الإرشادية التعريف والتأكيد على أهمية اختبار الآلات الزراعية عامة وآلات الحراثة بوجه خاص وذلك من خلال التعرف على بعض المتطلبات والمهارات الأساسية اللازمة عند إجراء مثل هذه الاختبارات ، مما يتيح الفرصة للعاملين في مجال اختبارات الآلات الزراعية أو إرشاد المكننة الزراعية لنشر تلك المعارف والمهارات.
المعارف والمهارات في مجال اختبارات الآلات الزراعية.

إن المعارف والمهارات الأساسية للعاملين في مجال اختبارات الآلات الزراعية أو إرشاد المكننة الزراعية عبارة عن توضيح طريقة اختبار الآلات الزراعية وكيفية عمل التعديلات اللازمة للآلات الزراعية لرفع كفاءتها الحقلية في حدود الإمكان لكي تلائم الظروف المحلية وأيضا تدريب بعض الفنيين اللازمين لعمل هذه الاختبارات على كيفية استخدام الأجهزة الخاصة بالاختبارات وتحليل النتائج المتحصل عليها . ومن أساسيات إرشاد المكننة الزراعية تقديم النصح والإرشاد لمستوردي وصانعي الآلات الزراعية بالنسبة للتعديل والمواصفات المناسبة لهذه الآلات لكي تلائم ظروفهم المحلية أيضا تقديم النصح والإرشاد للمزارعين عن الطريقة المثلى لاستخدام الآلات الزراعية استخداماً عملياً واقتصادياً ومساعدة المزارعين في اختيار أنسب الآلات الزراعية بعد اختبارها ونشر هذه الاختبارات بالنسبة لأنواع التربة المختلفة.

وتؤدي اختبارات الآلات الزراعية إلى حل المشاكل الخاصة باستخدامها وذلك بإجراء دراسات بحثية على تأثيرها على التربة والمحاصيل وذلك عن طريق وضع برنامج بحوث ونشر هذه البحوث كما تتيح الاختبارات إلى دراسة طرق جديدة وإيجاد أنسبها لاستخدام الآلات الزراعية بدلاً من الطرق القديمة وتأثير هذه الطرق على زيادة الانتاج

مفاهيم أساسية عند اختبار آلات الحراثة
توجد مجموعة من المفاهيم الأساسية للمساعدة في فهم وإدراك طرق اختبار آلات الحراثة وهذه المفاهيم تشمل عدة أشياء منها :

القياس:
وهو أبسط المفاهيم وأكثرها استخداما 0 وهو عبارة عن الاستخدام المباشر لجهاز القياس في تحديد الأطوال والأوزان والأزمنة وغيرها مباشرة بغض النظر عن نوعية جهاز القياس المستخدم 0فعند تصميم بوابة لمخزن الآلات والجرارات الزراعية فمن المهم التأكد من أن ارتفاع البوابة وعرضها مناسبين لحجم الآلات والجرارات الزراعية المستخدمة فبالتالي نجد أن القياس يستخدم لتحديد مدى مطابقة الأجزاء المراد قياسها للمواصفات المطلوبة.

[عارف محمد]

الطريقه العلميه لاختبار الالات الزراعيه (2)

المعايرة:
تصمم أجهزة القياس لتعطي قراءات محددة ولكن نتيجة الاستخدام المتكرر والحركة وغيرها من العوامل الطبيعية فان قراءة الجهاز تبتعد عن القراءة الصحيحة فبالتالي تحتاج هذه الأجهزة إلى ما يسمى بالمعايرة حيث يستخدم جهاز القياس لقياس قيمة معرفة أو محددة سلفاً ومن ثم يتم تصحيح قراءة الجهاز بناءاً على الفرق بين قراءة الجهاز والوحدة المقاسة0 ويمكن تعريف المعايرة على أنها دراسة الآلة لتحديد الوضع المناسب لها0 فآلة البذر مثلاً تكون مصممة لاستخدامها مع مدى واسع من أنواع الحبوب التي تختلف في الشكل والحجم ونسبة الرطوبة وغيرها مما يجعل معدل الزراعة يختلف بنوع البذور المستخدمة 0 لذا تعاير الآلة لكي تتناسب مع نوع البذور المستخدمة.
الاختبار:
وهو أهم المفاهيم ويستخدم لتحديد ثلاثة نقاط أساسية :
أ. تحديد مدى مطابقة الآلة للمواصفات.
ب. تحديد ملائمة الآلة للظروف البيئية في المنطقة.
ج. مقارنة أداء مجموعة من الآلات لتحديد أنسب الآلات.

المفاهيم الضرورية في اختيار أجهزة القياس
لا يخلو أي اختبار من استخدام أجهزة قياس مختلفة في حجمها ودقتها لذا يمكن توضيح بعض التعاريف اللازمة عند اختيار أجهزة القياس:
جهاز القياس :
وهو الأداة المستخدمة لتحديد قيمة أو كمية المتغير المراد قياسه فقد يكون جهاز القياس عبارة عن وحدة بسيطة مثل المسطرة أو قد يكون ذو وحدة مركبة مثل قياس الضغوط أو قياس أول أكسيد الكربون في الهواء.
الدقـة:
وهو مقدار تغير قراءة الجهاز عن القيمة الحقيقية للمادة المراد قياسها ، فعند قياس وزن قدره 1 كجم ويظهر جهاز القياس أن الكمية المقاسة عبارة عن 980 جرام ، فان دقة الجهاز تكون منخفضة بمقدار 20 جرام.
الحساسية:
وهي النسبة بين القيمة المقرؤة من الجهاز والقيمة الحقيقية للمادة المراد قياسها ويعبر عنها بميل منحنى المعايرة.
وحدة القراءة (الدرجة):
وهي تمثل أقل كمية مضافة يمكن لجهاز القياس تحديدها بحيث لا تبدأ من الصفر في
حالة قياس سرعة الترس فتكون الحساسية هي الفترة الزمنية بين سني الترس.
وحدة القراءة الصفرية (الابتدائية):
وهي نفس قيمة وحدة القراءة (الدرجة) ولكن تبدأ من الصفر.
التخلف:
وهي مقدار التغير في قراءة الجهاز عند إضافة الكميات تصاعدياً منها في حالة تناقص الكمية .
الخطأ:
وهو مقدار التغير بين القيمة الحقيقية المراد قياسها والكمية المقاسة.



المعايير القياسية لتقييم معدات تهيئة التربة (المحاريث بأنواعها)

لتقييم وتحديد مدى ملائمة آلات الحرث يتم ذلك من خلال المعايير القياسية التالية:
1.تحديد المواصفات الفنية المرتبطة بالمواصفات التصميمية لآلات الحرث وظروف تشغيلها.
2. المعايير القياسية الثابتة للقياسات الحقلية لتجارب الحرث.
3. المعايير القياسية الثابتة لقياسات الطاقة لآلات الحرث.
4. اختبارات الوثوق لجميع أجزاء وأعضاء آلات الحرث.
5. المعايير القياسية لأسلوب الاستغلال وتشغيل آلات الحرث من الناحية الهندسية الفنية.
6. اقتصاديات التشغيل المناسبة لآلات الحرث تبعاً لظروف تشغيلها.

طرق قياس المتغيرات اللازمة للتقييم الحقلي للمحاريث
لتقييم المحاريث بمعني الحكم علي كفاءة عمل المحراث بالنسبة لتمهيد مرقد البذرة يتم ذلك عن طريق قياس بعض المتغيرات أثناء إجراء الاختبار ثم بعد إنهائه تجرى الحسابات اللازمة والتي توضح مدى كفاءة هذا المحراث . ويجب قبل ذلك تحديد ظروف التشغيل للاختبار في الحقل ويجب إجراء الاختبار على الأقل 5 مرات في مناطق مختلفة لها نفس الظروف المتشابهة أيضا قياس المتغيرات لا يتم مرة واحدة ولكن على الأقل يجرى إعادة قياس نفس المتغير 3 مرات حتى يمكن الوثوق في البيانات المتحصل عليها.
سرعة التشغيل : لإيجاد سرعة التشغيل هناك الطريقة التقليدية وهي أن يتم تحديد نقطتين خارج حدود أرض التجربة ولتكن (أ ، ب) المسافة بينهم 20 متر وفي الجهة المقابلة توقع نقطتين آخرين في نفس الوضع ولتكن (ج ، د) المسافة بينهم 20 متر بحيث تكون الأربعة نقاط أركان مستطيل وتحسب السرعة من الزمن اللازم للآلة لقطع المسافة 20 متر بين الخطين (أج ، ب د ) وهناك طرق حديثة يتم عن طريقها حساب السرعة مباشرة أثناء الاختبار وذلك عن طريق العجلة الخامسة وهي عجلة أصغر حجماً من عجلات الجرار وتلحق به ومركب عليها عجلة مسننة وجزء لاقط مغناطيسي وعن طريق عدد أسنان العجلة والزمن الذي قطعته العجلة أثناء الاختبار يمكن حساب متوسط السرعة أثناء التشغيل 0أو استخدام الرادار حيث فكرة عمل الرادار تعتمد على اختلاف الأسطح التي يسير عليها الجرار وعن طريق أشعة يمكن حساب المسافة المقطوعة بواسطة الآلة وبمعرفة الزمن يمكن الحصول على السرعة مباشرة .
عمق الحرث :لتحديد كفاءة عمل المحراث لابد من معرفة عمق الحرث بطريقة دقيقة حيث أن العمق له تأثير مباشر على قوة الشد اللازمة للمحراث ومن ثم استهلاكه للوقود ويتم عن طريق تحديد درجة انتظام العمق وعرض شريحة التربة ولإيجاد مدى الانتظام في العمق يقاس عمق الحرث في عدة قطاعات طولها 50 متر وعلى فترات 2 متر على طول الأخدود ولهذا الغرض يستخدم مقياس لقياس العمق وتدون قياسات العمق المتحصل عليها حوالي 25 قراءة في كل قطاع ويحسب متوسط العمق .ثم تحسب نسبة الخطأ في عمق الحرث وذلك بمعرفة العمق المضبوط عليه المحراث من قبل وتجرى الحسابات الإحصائية (الانحراف القياسي ، معامل الاختلاف).
الانزلاق في العجل : يحدث انزلاق لعجلات القدرة في الجرار أثناء العمل بالحقل ، حيث تقل المسافة التي يتحركها الجرار للأمام لعدد معين من لفات عجلات القدرة عند حدوث انزلاق لهذه العجلات والنسبة المئوية للانزلاق تسمى أيضاً الانخفاض في السرعة إلا انه في بعض الحالات القليلة تزداد مسافة تقدم العجلات مثال ذلك عند استخدام آلات معلقة تقوم بدفع الجرار للأمام كما في حالة المحاريث الدورانية ويأخذ الانزلاق في هذه الحالة قيمة سالبة .ويمكن تعيين انزلاق العجل بطريقة بسيطة تتمثل في عمل علامة واضحة على عجل القدرة (الدافع) للجرار بلون واضح وتقاس المسافة التي يتقدمها الجرار للأمام بعد عدد معين من اللفات وليكن 10 لفات بدون تحميل الجرار وهذه المسافة تكون (A) وعلى نفس أرض التجربة ونفس عدد اللفات تقاس المسافة بعد تحميل الجرار وهذه المسافة تكون (B) ويمكن حساب نسبة الانزلاق من المعادلة التالية :
حيث :
A = المسافة بدون تحميل الجرار (متر).
B = المسافة بعد تحميل الجرار (متر).
Sl = نسبة الانزلاق (%).
قوة الشد :من الأهمية للمحراث معرفة قوة الشد اللازمة حيث يمكن عن طريقها حساب الطاقة اللازمة لإثارة التربة وحيث أن الآلات الزراعية تختلف من يدوية إلى معلقة خلف وأمام الجرار ومقطورة لذا يتم قياس قوة الشد على حسب نوع الآلة الموجودة 0فلآلات اليدوية حيث لا يتوفر في الوقت الحاضر أجهزة لقياس قوة الشد للآلات اليدوية فانه يمكن صنع جهاز لقياس قوة الشد عن طريق اسطوانة هيدروليكية ومبين لضغط الزيت أو عن طريق زنبرك مزود بعداد لبيان قوة الشد أو وضع مقاييس الانفعال على بعض أجزاء الآلة لقياس قوة الشد ولكن ذلك يتطلب مهارة خاصة في العمل به.أما للآلات المقطورة يمكن استخدام ثلاثة أنواع من أجهزة قياس الشد هي الدينامومتر الزنبركي ، الدينامومتر الهيدروليكي أو دينامومتر مقاييس الانفعال وبعضها مزود ببيان لقراءة قوة الشد مباشرة وفي بعض الأحيان متصلة بجهاز لتسجيل قراءات الشد 0 ويجب أثناء الاختبار أن يكون خط الشد أفقيا تماماً . أما للآلات المعلقة خلف الجرار يمكن قياس قوة الشد بواسطة أي من الدينامومترات السابق ذكرها وفي هذه الحالة يجب شبك الدينامومتر أمام الجرار المعلق خلفه الآلة ويقوم جرار أخر بشد الجرار الأول (المعلق خلفه الآلة) عن طريق الدينامومتر. ويراعى أن تكون تروس الجرار المعلق عليه الآلة في وضع التعادل وأن تكون الآلة في وضع التشغيل وتسجل قراءات الدينامومتر في مسافة 20 متر كما يسجل في نفس الوقت الزمن الذي يستغرقه الجرار في قطع هذه المسافة الفرق بين قراءة الدينامومتر في وضع تشغيل الآلة ووضعها وهي مرفوعة يعطي قوة الشد اللازمة وهناك طرق حديثة لقياس قوة الشد مباشرة وهى عن طريق تركيب مقاييس الانفعال على أذرع الشبك الهيدروليكية للجرار مباشرة ومن ثم قياس الشد اللازم .
استهلاك الوقود: لحساب استهلاك الوقود تستخدم عادة طريقة مبسطة وسهلة ، ويتم ذلك عن طريق ملء خزان الوقود حتى نهايته قبل إجراء الاختبار ، وبعد الانتهاء من الاختبار يزود الخزان بالوقود حتى امتلاءه كاملاً وعلى ذلك تكون الكمية المضافة هي مقدار استهلاك الوقود أثناء الاختبار ويراعى عند إعادة تزويد الخزان بالوقود أن يكون الخزان أفقياً تماماً حتى لا يترك جزء فراغ وعدم ملاحظة ذلك يؤدي إلى خطأ في قياس استهلاك الوقود وهناك طرق أخرى حديثة يمكن عن طريق تركيب مقياس علي خط الوقود الواصل إلى اسطوانات المحرك يمكن قياس الحجم المستهلك مباشرة في الزمن المحدد (هذه الأجهزة أما آلية أو يدوية ويتم حساب الزمن آليا أو يدوياً وبقسمة الحجم المستهلك على الزمن يعطي قيمة استهلاك الوقود.
السعة الحقلية النظرية : وتوجد عن طريق المعادلة التالية:
حيث :
F = السعة الحقلية النظرية (هكتار/ساعة).
W = عرض الآلة النظري (متر).
S = سرعة التشغيل (كم/ساعة).
السعة الحقلية الفعلية : أثناء إجراء الاختبار يجب تسجيل الوقت المستهلك في جميع مراحل الاختبار مثل زمن الدوران في نهاية الحقل ، زمن تحميل الآلة بالبذور ، زمن تفريغ الآلة ، زمن الضبط ، زمن التزود بالوقود ، زمن الإصلاح والأعطال ولحساب السعة الحقلية الفعلية للآلة فانه يجب تسجيل الزمن المستهلك في إجراء العمل الفعلي وكذلك الزمن المستهلك في العمليات الأخرى (مثل زمن الدوران في نهاية الحقل ، زمن تحميل الآلة بالبذور ، زمن تفريغ الآلة ، زمن الضبط ، زمن التزود بالوقود ، زمن الإصلاح والأعطال) وهما يعتمدان على ظروف الحقل والمحصول ولحساب السعة الحقلية الفعلية للآلة تستخدم المعادلة التالية:
حيث :
Fact = السعة الحقلية الفعلية (هكتار/ساعة)
At = المساحة المغطاة (هكتار)
TP = الزمن الفعلي للعملية (ساعة)
TL = الزمن المستهلك في الدوران في نهاية الحقل ، زمن تحميل الآلة بالبذور ، زمن تفريغ الآلة ، زمن الضبط ، زمن التزود بالوقود ، زمن الإصلاح والأعطال (ساعة).
الكفاءة الحقلية : تعطي الكفاءة الحقلية مؤشراً عن مقدار الوقت في الحقل وكذلك مدى الاستفادة من عرض الآلة ويمكن حسابها من المعادلة التالية :

المحتوى الرطوبي للتربة: تقاس النسبة المئوية لرطوبة التربة على أساس الوزن الجاف ولحساب النسبة المئوية لرطوبة التربة تؤخذ عينة من التربة الرطبة من 3 أماكن مختلفة على الأقل من حقل التجربة على أن تختار هذه الأماكن بطريقة عشوائية0
1. توزن العينات بميزان حساس وتدون قيم هذه الأوزان.
2. توضع العينات في الفرن درجة حرارته 105 م° لمدة لا تقل عن 8 ساعات.
وتستخدم المعادلة التالية لحساب المحتوى الرطوبي للتربة :



حيث :
M.C = المحتوي الرطوبى للتربة على أساس جاف (%).
W1 = وزن العينة الرطبة (جرام).
W2 = وزن العينة الجافة (جرام).
الكثافة الظاهرية للتربة : تؤخذ عينة من التربة بواسطة اسطوانة مفرغة (التربة الرطبة) من 3 أماكن مختلفة على الأقل من حقل التجربة على أن تختار هذه الأماكن بطريقة عشوائية . ويقاس قطر وارتفاع الاسطوانة التي أخذت بها العينة ثم توزن العينات بميزان حساس وتدون قيم هذه الأوزان 0ثم توضع العينات في الفرن درجة حرارته 105 م° لمدة لا تقل عن 8 ساعات .وتستخدم المعادلة التالية لحساب الكثافة الظاهرية للتربة :
حيث :
BD = الكثافة الظاهرية للتربة (جرام /سم3)0
M = وزن العينة الجافة (جرام)0
D = قطر الاسطوانة (سم)0
L = طول الاسطوانة (سم)0
دليل المخروط : يستخدم لذلك أجهزة خاصة تسمى أجهزة اختراق التربة (Penterometers) وهي مكونة من جزء لقياس القوة ومخروط لاختراق التربة والمخروط يستخدم على حسب نوع أرض التجربة ويتم الحصول علي قيمة دليل المخروط بقسمة القوة اللازمة لاختراق التربة على مساحة المخروط وهناك أجهزة يدوية أي تسجل قيمة القوة يدوياً أو يتم تسجيلها مباشرة عن طريق جهاز تخزين ملحق ويجب إيجاد قيمة دليل المخروط على أعماق مختلفة تمثل عمق الحرث 0
السرعة الدورانية (عدد اللفات): عند إجراء اختبارات الآلات التي يستخدم فيها طارات وسيور نقل حركة يجب أن يرفق بالتقرير مقدار السرعات الدورانية التي عملت عليها أجزاء الآلة المختلفة ويتم قياس السرعة الدورانية مباشرة عن طريق عداد السرعة الرقمي ويتم ذلك بملامسة العداد للطارة حيث يتم عدد اللفات في زمن محدد أو عن طريق أجهزة ضوئية وفيها لا يتم التلامس ولكن يتم قياس السرعة عن طريق أشعة وأجزاء عاكسة وأحيانا يتم تجهيز لاقط مغناطيسي وعجلة مسننة لقياس السرعة الدورانية ولكن هذا الأسلوب يلزم تكراره إذا كان هناك أكثر من طارة 0
العزم الدوراني : لإجراء الاختبارات الحقلية للآلات الزراعية التي تستمد حركتها من عمود مأخذ القدرة للجرار يلزم معرف القدرة اللازمة لذلك ويتم ذلك بقياس العزم الناشئ نتيجة تشغيل الآلة ويتم القياس عن طريق وضع جهاز لقياس العزم الدوراني بين عمود الإدارة الخلفي للجرار وعمود الآلة هذا الجهاز يسمى (Torque Transducer) هذا الجهاز يعتمد على مقاييس الانفعال وأحيانا كثيرة يتم تركيب معه عجلة مسننة ولاقط مغناطيسي لقياس السرعة الدورانية في نفس اللحظة التي يتم فيها قياس العزم ومن ثم نستطيع حساب القدرة على الأعمدة الدورانية 0 ويتم تسجيل القراءات على أجهزة خاصة تسمي Data Acquisition System 0
الشكل الظاهري للتربة (خشونة التربة) : يستخدم لذلك جهاز يسمى البر وفيل حيث يتم ذلك من خلال إطار مرتكز على حاملين ويمكن ضبط الإطار بميزان أفقيا ويتم قياس ارتفاع التربة قبل وبعد الحرث ومن ثم إيجاد الفرق بين القراءتين حيث أن هذا الفرق يوضح ارتفاع التربة نتيجة استخدام المحاريث ويجب تكرار العمل 3 مرات على الأقل أيضا يتم وضع الجهاز في نفس المكان الذي وضع فيه قبل الحرث.
التوزيع الحجمي لحبيبات التربة : تستخدم لذلك مناخل خاصة معروف أقطارها مسبقاً ويتم إمرار العينة من خلال تلك المناخل حيث يمكن رسم منحني التوزيع الحجمى لحبيبات التربة والحكم على قوام التربة وأيضا حساب القطر المتوسط لحبيبات التربة والذي يعكس جودة الحرث.