تنش مقدار نيروي وارد بر سطح اجسام است و به صورت يك كميت اسكالر مي باشد كه در سيستم اندازه گيريSI با واحد پاسكال تعريف مي‌شود. در اين طرح، يك دستگاه اندازه‌گيري جهت بدست آوردن تنش عمودي در خاك معرفي شده است. اين دستگاه داراي توانايي سنجش مقدار تنش در راستاي عمودي و قابليت قرارگيري در وضعيت‌هاي مختلف را دارا مي باشد. در همين راستا، يك پروفيل به نحوي طراحي شد كه توانايي نصب چندين عدد بار سنج را درون خود دارا باشد كه هركدام از آنها به يك ميله با سطح مقطع مسطح دايروي متصل بوده و توسط يك سيستم داده برداري تعبيه شده اندازه‌گيري تنش در نقاط مختلفي انجام شود. طراحي اين دستگاه به گونه‌اي بوده است كه تا حد امكان، انعطاف پذيري بهره‌گيري در شرايط مختلف مزرعه، داخل انباره خاك و نيز در هر نياز براي بدست آوردن تنش‌هاي عمودي در حوزه هاي مختلف مهندسي را دارا باشد. از ويژگيهاي برجسته طرح حاضر توانايي اندازه‌گيري و ثبت تنش به صورت بلادرنگ و تغييرات تنش نسبت به زمان و نيز تغييرات پارامترهاي ايجاد كننده‌ي تنش مي‌باشد. علاوه بر اين امكان رد يابي چگونگي انتشار تنش در پروفيل خاك از مزاياي سيستم كنوني مي‌باشد. شايان ذكر است كه تنش هاي ايجاد شده در خاك عامل اصلي ايجاد فشردگي مي باشد كه به نوبه‌ي خود باعث كاهش چشمگير محصول، عدم نفوذ آب و جاري شدن سيلاب ها و جابجايي لايه خاك حاصلخيز سطحي، كاهش تهويه خاك، آب، تشكيل زود هنگام و سطحي لايه سخت، مشكلات زهكشي و شوري خاك، فرسايش شديد ابزار خاكورز به ويژه در خاك‌ورزي اوليه، افزايش مصرف ويژه‌ي سوخت عمليات خاك‌ورزي، فرسايش آبي و خاك مي باشد.آزمونهايي جهت بررسي عملكرد دستگاه در شرايط كنترل شده‌ي محيط سويل بين انجام شد. جهت فرآوري خاك سويل بين، دنباله بندهاي خاصي از قبيل كولتيواتور و غلتك ساخته شده است كه براي ايجاد شرايط مختلف سختي خاك درنظر گرفته شد. در پاين قابل ذكر است كه دستگاه ساخته شده توانايي سنجش فشار تماسي بين اجسام را نيز دارا مي‌باشد و قابليت به‌كارگيري در حوزه‌هاي ديگر كه به سنجش تنش عمودي بوجود آمده در مواد گرانوله و توده ذرات نياز دارند (از قبيل غلات، كارخانجات سيمان سازي، سيلوها و غيره) و نيز اندازه‌گيري فشار تماسي بين اجسام صلب-صلب را نيز دارا مي‌باشد.

زمينه فني اختراع، مشكل فني و خلاصه اختراع: اين اختراع در رمينه ديناميك خودرو و در مجموعه اصلي مهندسي مكانيك قسمت مهندسي خودرو قابل گروه بندي مي باشد. به دليل سامانه تست و اندازه گيري پارامترهاي كششي چرخ، نيروهاي وارده به آن (سينتيك) و جابجايي سنجي و شتاب سنجي مجموعه (سينماتيك)، اين مجموعه به همراه سيستم هاي نوين داده برداري داراي توانايي سنجش و ثبت پاسخ سيستم به شرايط مختلف عملكردي خودرو در شرايط برون جاده اي مي باشد. مشكلات مهم موجود در عرصه ديناميك خودرو از منظرهاي هدررفت انرژي، پايداري ديناميكي خودرو، كنترل پذيري، نيروهاي وارده به هنگام شرايط مختلف عملكردي از جمله به هنگام برخورد با موانع، راحتي سرنشينان و بازده عملكردي خودرو قابل بررسي مي باشند. شرايط آفرود يا برون جاده اي داراي پيچيدگي بيشتري بوده و مشكلات ذكر شده در شرايط جاده آفرود داراي پيچيدگي بيشتري مي گردند. متاسفانه در كشور ما با توجه به اينكه سهم قابل ملاحظه اي از كشور به جاده هاي آفرود تعلق دارد، سامانه بررسي ديناميك چرخ با توانايي مرتفع ساختن مشكلات ذكر شده وجود ندارد. سيستم مذكور با داشتن يك حامل چرخ مجهز به لودسل هاي در راستاهاي افقي و عمودي، سيستم ثبت ارتعاشات، سيستم تصوير برداري آنلاين از تماس چرخ-بستر، سامانه هاي كنترلي سرعت و بار روي چرخ، سيستم سنجش تنش تماسي در بستر داراي ويژگي مهمي براي انواع سنجش و ارزيابي هاي مرتبط با اين زمينه براي اولين بار در كشور مي باشد.

خلاصه طرح باتوجه به اينكه سامانه تست چرخها دركشور ايران وجود ندارد ،دراين طرح سعي برارائه طرحي شده است كه قابليت نصب چرخهاي با سايزهاي مختلف را دارا بوده وعلاوه براين بتواند با شبيه سازي حركت بابارهاي مختلف وهمچنين سرعتهاي قابل تغيير ، پارامترهاي نظير نيروهاي وارده برچرخ ومقاومت خاك دربرابر چرخ رااندازه گيري وتوسط يك سيستم داده برداري ثبت نمايد شبيه سازي بارهاي ديناميكي ونزديكتر به طبيعت چرخهاي واقعي هم هدف ديگري بوده است كه دراين طرح درنظر گرفته شده است اولا اين طرح درحال حاضر دركشور ايران با وجود اهميت بالاي آن به انجام نرسيده است از طرفي ديگر نسبت به طرحهاي مشابه خارجي هم اين طرح مزاياي را دارا مي باشد از جمله اينكه سيستم بكار گرفته شده دراين طرح امكان ايجاد سطوح نامحدودي از بار ديناميكي وسرعت پيشروي راامكانپذير نموده است مزيت ديگر طرح عبارت است از استفاده از يك سامانه كامل واتوماتيك داده برداري كه داده هاي آزمون را به صورت آنلاين بواسطه يك اينتر فيس وديتالاگر به كامپيوتر منتقل مي نمايد كه درنمونه هاي خارجي هم به صورت كامل گزارش نشده است اين طرح قابليت ارائه به كارخانه هاي سازنده تايرهاي مختلف رادارا مي باشد بگونه اي كه براي طراحي اوليه وهمچنين تست تايرهاي ساخته شده ازنظر عملكرد تايرها مورداستفاده قرار گيرد كاربرد ديگر اين طرح رامي توان درمراكز تحقيقاتي ودانشگاهها جهت انجام پژوهشهاي بنيادي وكاربردي دررابطه با تقابل چرخ وخاك برشمرد طراحي وانتخاب چرخ مناسب براي ماشين هاي كشاورزي وماشين هاي راه سازي بطور حتم بخشي از يك فرايند صنعتي مربوط به طراحي ماشين است كه به توجه خود وابسته وبه دردست داشتن يك سامانه تست وارزيابي چرخ خواهد بود

خلاصه طرح : خاك ورزي جزء عملياتي زير بنايي دركشاورزي مي باشد كه مصرف انرژي آن از ديگر عملياتها بيشتر مي باشد تحقيقات متواتر توسط دانشمندان درسراسر جهان نشان داده است كه بيش از 60% از قدرت مورد استفاده درمزرعه صرف عمليات شخم مي شود گاوآهن برگرداندار مهمترين ومتداول ترين وسيله خاك ورزي دركشاورزي است كه دربيش از 90% ازاراضي زيركشت كشور به كار مي رود طبق آمار سازمان جهاد كشاورزي درسال 82 تعداد230 هزار دستگاه ازاين گاوآهن دركشور موجود ومورد استفاده بوده است مزاياي شخم با گاوآهن برگرداندار به اين شرح است كه اين وسيله رديفهاي خاك را بصورت افقي از كف وعمودي از ديواره بريده واززمين جدا مي كند وسپس روي سطح خود بلند كرده وبرمي گرداند بدين ترتيب بقاياي گياهي وخاشاك را مدفون مي نمايد گاوآهن برگرداندار خاك را بطور كامل زير ورو كرده خاك سطحي را به زير وخاك عمي را به سطح مي آورد و بهترين وسيله براي دفن بقاياي گياهي وتهويه خاك محسوب مي گردد به طور كلي از گاوآهن برگرداندار هنگامي استفاده مي شود كه نرم كردن خاك تا عمق حدود 30 سانتيمتر ضروري بوده واختلاط كامل بقاياي گياهي كشت سال قبل وهمچنين علف هاي هرز با خاك لازم باشد بزرگترين ومهمترين ايرادگاوآهن برگرداندار ايجاد كف شخم (plow pan )است كه بر نفوذ عمودي اب به داخل خاك اثر منفي گداشته ومانع از توسعه ريشه محصولات زراعي مي شود سخت لايه (hard pan) لايه ي سختي از خاك است درعمق بيش از 30 سانتيمتري خاك ايجاد مي شود وعلت ايجاد آن كفه شخم حاصل ازگاوآهن برگرداندار وتردد تراكتور وماشينهاي كشاورزي درسطح مزرعه حين عمليات زراعي مي باشد از آنجائيكه گاو اهن برگرداندار تاعمق 30 سانتيمتري را شخم ميزند لذا لازم است تاهر چندسال يكبار توسط زير شكن اقدام به شكستن وخرد نمودن سخت لايه نمود كه بسيار پرهزينه وزمانبر مي باشد درطرحهاي پيشين جهت جلوگيري ازايجاد كفه شخم از ماشين مركب گاو اهن برگرداندار – چيزل استفاده مي نمايد كه علاوه برسنگيني ، گراني قيمت مشكلات اتصلات ، حمل ونقل وبكارگيري ونيز نياز به نيروي كششي بيشتر ودرنتيجه تراكتور بزرگتر ، داراي دوايراد بزرگ مي باشد كه عبارتنداز: 1-دوباره كاري تا عمق اثر 30سانتيمتري درمحدوده كاري گاوآهن برگرداندار 2-بالااوردن بقاياي گياهي وخاك سطحي كه توسط گاوآهن برگرداندار مدفون شده اند

پارامترهاي خاك يكي از مهم‌ترين و بنيادي‌ترين مسئله در علم مكانيك خاك درزمينه كشاورزي دقيق و مديريت عبور و مرور ادوات و ماشين‌ها بر روي خاك است. زمين شامل، مواد(خاك، آب و پوشش گياهي) و همچنين هندسه سطح(topography) است. و توانايي زمين براي حمايت و ارائه كشش براي عمليات خودرو را توانايي ترافيك(trafcability )گويند.در مطالعات توانايي ترافيك رابطه بين وسيله نقليه و مواد سطح خاك را بر اساس خواص مكانيكي خاك را برسي مي‌كند. كه در اينجا ضرايب خواص مكانيكي براي پيش‌بيني عملكرد جاده‌اي،تواني ترافيكي و تغير شكل خاك (تراكم،فحليت) كه ناشي از حركت و عبور وسيله نقليه موردنياز است.كه زمينه مكانيك كشش خودرو و پتانسيل مزرعه‌اي علاقه زيادي را براي توصيف مطالعات و توسعه ابزاري‌هاي خوب و دقيق را ايجاد كرده است. پارامترهاي مقاومت برش خاك به‌عنوان اساس توسعه مكانيك خاك كه برگرفته از كارCoulomb 1973))است. ماشين‌آلات غير جاده‌اي (اسفالت نشده) باعث ايجاد تنش ديناميكي(پويايي) نسبتاً بالاي به خاك‌هاي سست و فشرده مي‌شود Reece 1977)). كه اين فشار (تنش‌ها) در نرخ بالايي صورت مي‌گيرد. و پيش‌بيني حالت‌هاي فشار براي هر يك از ماشين‌هاي غير جاده‌اي توسط نظريه‌هاي سنتي مكانيكي خاك به‌اندازه كافي قابل پيش‌بيني نيست،بنابراين براي مطالعه هر سيستم ماشين غير جاده‌اي مقدار پارامترهاي مكانيك خاك ضروري است. مقاومت به نفوذ خاك و تنش برشي در بين پارامترهاي خاك پارامتري هستند،كه از طرفي با محدود كردن پتانسيل مزرعه‌اي بر رشد گياه و از طرف ديگر با محدود كردن پتانسيل كششي بر قابليت حركت وسيله نقليه اثر مي‌گذارد(Bowen, ARKIN et al. 1981). در اين تحقيق هدف به طراحي و ساخت اين سامانه پرداختيم كه اساس كار با اين سامانه بر اين است، از طريق روابط فشار- نشست كه يكي از شناخته‌شده‌ترين روش‌ها براي تعيين پارامترهاي خاك و سنجش قابليت حركتي وسيله نقليه توسط بكر ارائه‌شده است ،پارامترهاي مكانيكي خاك kc، kφ و n به كمك اين دستگاه اندازه‌گيري مي‌شوند.و همچنين دستگاه قابليت اندازه‌گيري شاخص مخروطيCI را دارا است. سامانه اندازه‌گيري خواص مكانيكي شامل بخشهاي مكانيكي والكتريكي و الكترونيكي است. بخش‌ مكانيكي: متشكل از شاسي، گيربكس، چرخ‌دنده شانه‌اي، پوسته و شفت جك يك‌طرفه و قاب چرخ‌دنده شانه‌اي و پروب‌هاي آزمايش است. نحوه عمل كرد دستگاه به اين صورت است، كه توسط مكانيسم چرخ‌دنده شانه‌اي حركت دوراني از گيربكس را به حركت خطي مي‌كند. از اين حركت عمودي براي اعمال بار بر روي پروب‌هاي آزمايشي انجام مي‌شود.از گيربكس و الكتروموتور مورداستفاده جهت ايجاد سرعت‌هاي مختلف استفاده مي‌شود. بخش الكتريكي و الكترونيكي: اين بخش شامل الكتروموتور، ديتالاگر، لودسل، اينورتور، خط‌كش ديجيتال كه براي كنترل ابزار الكترونيكي، سنجش داده‌ها، پردازش و ثبت داده‌هاي اندازه‌گيري به كار مي‌روند. همچنين براي ارزيابي كار دستگاه و شكل و طرح صفحات برگزاري مورداستفاده از استانداردهاي ، آزمايش‌هاي عملي و مقالات در اين زمينه استفاده ‌شود، تا مقدار درستي و صحت اندازه‌گيري آن برسي شود. دستگاه ارائه‌شده داراي تفاوتهاي زيادي نسبت به طرح‌هاي داخلي و خارجي دارد. سامانه اندازه‌گيري پيش‌بيني‌شده دو كار اصلي را انجام مي‌دهد، 1-اندازه‌گيري نسبت جابه‌جايي نسبت به زمان،2- اندازه‌گيري نسبت نيروي عمودي نسبت به زمان،درواقع اين سامانه براي رصد كردن اتفاقات عمودي ابزارهاي درگير با خاك مورداستفاده قرار مي‌گيرد..بيشتر كارهاي نظري انجام‌شده در مكانيك خاك‌هاي كشاورزي اغلب با آزمودن‌هاي آزمايشگاهي و انبار خاك انجام مي‌شود، و اين دستگاه قابليت را براي محققين و دانشجوها در اين زمينه فراهم مي‌سازد كه كارهاي تحقيقات خود را به‌طور عملي و با كمترين زمان و هزينه انجام دهند. اين دستگاه براي مطالعات در مكانيك خاك خودرو توسعه داده شد. سيستم طراحي‌شده براي اندازه‌گيري خواص مكانيكي خاك به‌طور كه در تعداد داده‌برداري محدوديتي نداشته باشد، داده‌ها را براي تحليل بازيابي كرد و قابليت اتصال پروب‌هاي مختلف باشد. ويكي از علت‌هاي استفاده از الكتروموتور اين است امكان ايجاد سطوحي مختلفي از بار و سرعت نفوذ را ايجاد كه در كارهاي تحقيقاتي كه قابل تغير بودن اين پارامترها مهم و تأثير آن‌ها را برسي كرد.

اين اختراع يك تجهيز كاربردي چرخ‌شني مربوط به زمينه ماشين آلات كشاورزي به ويژه مربوط به دستگاه تراكتور را افشا مي‌كند. سيستم چرخ شني طراحي شده در اين اختراع شامل اجزايي چون: شاسي اصلي، شني لاستيكي درگير با خاك، چرخ محرك، چرخ حامل و متحرك، چرخ‌هاي حامل و هدايت كننده، مكانيسم كشش و تثبيت كشش شني لاستيكي، مكانيسم و چرخ‌هاي هدايت كننده اسبكي، مكانيسم ضد گشتاور، پين و رول‌ها اتصالات، بلبرينگ چرخ‌ها، پيچ و مهره اتصلات است. نكته مهم مدل چرخ‌شني در اين اختراع با چرخ‌هاي بادي حال حاظر بر روي تراكتور‌ها، اصلاح سيستم چرخ‌هاي تراكتور معمول با چرخ‌هاي بادي است. مدل طراحي شده با هدف افزايش حدودا دو برابري عملكرد و پتانسيل كشش تراكتور طراحي شده است. همچين نكته مهم ديگر براي توجيه كارآمدي اين سيستم كاهش عرض تماس مسير چرخ با زمين و افزايش طول تماس چرخ با زمين كه در نهايت منجر به كاش حدودا چندبرابري فشار بر روي خاك، مقاومت در مقابل حركت، بكسوات و گيركردن چرخ در خاك مي‌شود. سيستم چرخ‌شني در اين اختراع مناسب كار در شرايط وسيعي از زمين به ويژه مناسب براي عمليات خاكورزي در كشاورزي است كه از سله‌بندي و ايجاد لايه سخت در خاك و فرسايش خاك جلوگيري مي‌كند.