कृषि यंत्र: जुताई बल व अड़ान, खेत उपकरण, निष्पादन प्राचल तथा लागत विश्लेषण
2. अड़ान तंत्र व जुताई उपकरणों की अड़ान
उपकरण को या तो ड्रॉबार (खींचा गया), त्रि-बिंदु लिंकेज (आरोहित), या आंशिक रूप से वहन कर व आंशिक रूप से खींचकर (अर्ध-आरोहित) चलाया जाता है। खींचे गए उपकरण हेतु नियम ज्यामितीय है: खिंचाव-रेखा को उपकरण के प्रतिरोध केंद्र — वह बिंदु जहाँ परिणामी मृदा बल को कार्यरत माना जा सकता है — तथा ट्रैक्टर के अड़ान बिंदु से गुज़रना चाहिए। यदि यह प्रतिरोध केंद्र के ऊपर से जाए तो उपकरण मृदा में नाक गड़ाता है और अधिक गहरा चलता है; यदि नीचे से, तो ऊपर उठता है और उथला चलता है। योजना में प्रतिरोध केंद्र से हटी खिंचाव-रेखा उपकरण को तिरछा खिसकाती है, जो अड़ान बिंदु को पार्श्व में खिसकाकर ठीक किया जाता है, संचालन से नहीं।
अड़ान भार भी खिसकाती है। ऊँची अड़ान ट्रैक्टर की अगली धुरी से पिछली धुरी पर अधिक भार स्थानांतरित करती है, जिससे कर्षण सुधरता है परंतु वह बिंदु निकट आता है जहाँ अगले पहिये उठते हैं और ट्रैक्टर पीछे की ओर पलट सकता है — भार स्थानांतरण की ज्यामिति ट्रैक्टर अध्याय में हल की गई है। त्रि-बिंदु लिंकेज पर वहन किए आरोहित उपकरण अपने भार व ऊर्ध्वाधर मृदा बल से भार स्थानांतरण बढ़ाते हैं, यह एक कारण है कि आरोहित हल को समान चौड़ाई के खींचे गए हल से हल्का ट्रैक्टर चाहिए।
3. बुवाई, उर्वरक, अंतर-कर्षण, छिड़काव, घास कटाई, चारा कटाई, कटाई व गहाई के उपकरण
बुवाई व रोपण। बीज ड्रिल बीज को पंक्तियों में सतत मापती है — खाँचेदार रोलर (fluted roller) से (दर खाँचों की खुली लंबाई से तय) या कप फ़ीड से — और उसे कूँड़-खोलकों (फावड़ा, शू, डिस्क) से नियंत्रित गहराई पर रखकर ढक देती है। प्लांटर एक-एक बीज को निर्धारित दूरी पर रखता है, झुकी प्लेट, ऊर्ध्वाधर प्लेट, कोष्ठ-प्रकार या वायवीय (निर्वात) मापक से। प्रतिरोपक पौध (धान, सब्ज़ियाँ) लगाते हैं। मापक युक्ति भू-पहिये से चलाई जाती है ताकि दर गति के साथ चले, और ड्रिल का अंशांकन उस पहिये को उतनी बार घुमाकर होता है जितना किसी ज्ञात क्षेत्रफल के संगत हो: 1.2 m पहिये पर 2.0 m चौड़ी ड्रिल हेतु 1/25 ha (400 m²) के लिए 400/(π × 1.2 × 2.0) = 53.1 चक्कर चाहिए, और एकत्र बीज को 25 से गुणा कर kg/ha मिलता है।
उर्वरक प्रयोग में छिटकाव यंत्र (घूमती डिस्क), अलग उर्वरक पेटी व तारा-चक्र या बरमा मापक वाली ड्रिल, और पट्टी स्थापन प्रयुक्त होते हैं। अंतर-कर्षण — पंक्तियों के बीच निराई व गुड़ाई — में हाथ के पहिया-खुरपे, पशु-चालित ब्लेड हैरो और स्वीप या घूर्णी फालों वाले ट्रैक्टर कल्टीवेटर लगते हैं। छिड़काव यंत्र द्रव को द्रवचालित नोज़लों से (पत्तियों को ढकने वाले कीटनाशकों व कवकनाशकों हेतु खोखला-शंकु, समान पट्टी चाहने वाले खरपतवारनाशकों हेतु सपाट-पंखा) या वायु-धारा से कणित करते हैं; प्रकार हाथ से चलने वाले नैपसैक व पैर स्प्रेयर से लेकर ट्रैक्टर बूम स्प्रेयर तथा सौर या बैटरी चालित नैपसैक तक हैं। प्रयोग दर एक इकाई-रूपांतरण सर्वसमिका से निकलती है: Q (L/ha) = 600 q/(w v), q कुल नोज़ल निस्सरण L/min में, w पट्टी चौड़ाई m में और v चाल km/h में। q = 12 L/min, w = 10 m व v = 4.8 km/h पर Q = 150 L/ha।
घास कटाई में प्रत्यावर्ती कटर बार (स्थिर गार्डों के विरुद्ध अपरूपण करते चाकू-खंड, क्रैंक से पिटमैन द्वारा चालित) या आघात से काटने वाले घूर्णी ड्रम व डिस्क मोवर लगते हैं। चारा कटर (कुट्टी मशीन) चारे को घूमते चाकू (फ़्लाईव्हील या बेलन प्रकार) व अपरूपण प्लेट के बीच काटता है, रोलरों से भरण के साथ जिनकी चाल कटाई-लंबाई तय करती है। कटाई: रीपर व रीपर-बाइंडर काटकर पंक्ति में डालते या बाँधते हैं; कंबाइन एक ही बार में काटता (रील व कटर बार वाला हेडर), गहाई करता (बेलन व कनकेव), पृथक करता (स्ट्रॉ वॉकर या घूर्णी पृथक्कारक) और सफ़ाई करता (छलनियाँ व पंखा) है। थ्रेशर आघात व रगड़ से दाना अलग करते हैं: कील-दाँत बेलन (गेहूँ, ज्वार), रैस्प-बार (सामान्य कंबाइन बेलन), तार-फंदा (wire-loop) (धान, जिसका दाना आसानी से झड़ता है) तथा अक्षीय-प्रवाह अभिकल्प। हानियाँ प्रत्येक चरण पर गिनी जाती हैं — हेडर, गहाई (अगाहा दाना), पृथक्करण (भूसे के साथ बाहर गया दाना), सफ़ाई (उड़ा दिया गया दाना) — तथा दाना क्षति; गहाई दक्षता 100 घटा अगाहे दाने का प्रतिशत है।
4. निष्पादन प्राचल: क्षेत्र क्षमता, दक्षता, निष्पादन सूचकांक, प्रयोग दर व हानियाँ
सैद्धांतिक क्षेत्र क्षमता कार्य-दर है यदि मशीन हर समय अपनी पूरी चौड़ाई प्रयोग करे: TFC (ha/h) = w (m) × v (km/h)/10। प्रभावी क्षेत्र क्षमता EFC वास्तव में ढके क्षेत्रफल को कुल व्यय समय से भाग देने पर मिलती है, जिसमें मेड़ों पर मुड़ना, बीज या रसायन भरना, अवरोध हटाना व समायोजन सम्मिलित हैं। क्षेत्र दक्षता उनका अनुपात है, η_f = EFC/TFC, अथवा समतुल्य रूप से सैद्धांतिक समय बटा वास्तविक समय। 4 km/h पर 3 m कल्टीवेटर की TFC = 1.2 ha/h; 80 प्रतिशत क्षेत्र दक्षता पर उसकी EFC 0.96 ha/h है।
| प्राचल | परिभाषा | टिप्पणी |
|---|---|---|
| सैद्धांतिक क्षेत्र क्षमता | w·v/10 (ha/h) | w m में, v km/h में |
| प्रभावी क्षेत्र क्षमता | ढका क्षेत्रफल / कुल समय | सारा अनुत्पादक समय सम्मिलित |
| क्षेत्र दक्षता | EFC/TFC × 100 | लंबे खेतों व कम मोड़ों से बढ़ती है |
| प्रयोग दर | प्रति हेक्टेयर प्रयुक्त मात्रा, जैसे स्प्रेयर हेतु 600q/(wv) L/ha | अंशांकन से निर्धारित |
| हानियाँ | प्रत्येक चरण पर खोया दाना या पदार्थ, कुल के प्रतिशत में | हेडर, गहाई, पृथक्करण, सफ़ाई |
| निष्पादन सूचकांक | कार्य-गुणवत्ता से भारित निर्गम, प्रति इकाई शक्ति | प्रश्न में दी गई परिभाषा पढ़ें |
निष्पादन सूचकांक कार्य-दर, कार्य-गुणवत्ता व प्रयुक्त शक्ति को एक गुण-संख्या में जोड़ता है, ताकि दो मशीनों को क्रमित किया जा सके: यह क्षेत्र क्षमता व किसी गुणवत्ता माप (रोटरी टिलर हेतु वास्तव में जोते गए क्षेत्रफल का अंश और बचाई गई पहिया फिसलन) के साथ बढ़ता है और व्यय शक्ति के साथ घटता है। इसका ठीक रूप मशीन व परीक्षण विधि पर निर्भर है, अतः उस पर GATE प्रश्न सूत्र स्वयं देता है; परखा जाने वाला कौशल संगत इकाइयों में सही राशियाँ रखना है।
5. उपकरणों व ट्रैक्टरों का लागत विश्लेषण; परिशुद्ध कृषि के उपकरण
किसी मशीन के स्वामित्व व संचालन की लागत स्थिर लागतों में बँटती है, जो वह काम करे या न करे लगती हैं, और परिवर्ती (संचालन) लागतों में, जो प्रति घंटा उपयोग लगती हैं। स्थिर लागतें अवमूल्यन, निवेश पर ब्याज, तथा आवास, बीमा व कर हैं; परिवर्ती लागतें ईंधन, स्नेहक, मरम्मत व रखरखाव, और चालक की मज़दूरी हैं। सीधी-रेखा विधि से वार्षिक अवमूल्यन D = (P − S)/L है, क्रय मूल्य P, निस्तारण मूल्य S व आयु L वर्ष हेतु, और ब्याज औसत निवेश (P + S)/2 पर लगता है। प्रति घंटा लागत वार्षिक स्थिर लागत बटा प्रति वर्ष उपयोग के घंटे, जोड़ प्रति घंटा परिवर्ती लागत है — अतः वार्षिक उपयोग बढ़ने पर प्रति घंटा स्थिर लागत घटती है, जो किराये पर लेने (custom hiring) और मशीनें साझा करने का सम्पूर्ण आर्थिक तर्क है।
हल किया उदाहरण: एक ट्रैक्टर ₹6,00,000 का है, 10 वर्ष बाद उसका निस्तारण मूल्य ₹60,000 है, और वह वर्ष में 1000 h चलता है। अवमूल्यन 5,40,000/10 = ₹54,000 प्रति वर्ष; (6,00,000 + 60,000)/2 पर 10 प्रतिशत ब्याज ₹33,000; मूल्य के 2 प्रतिशत पर आवास, बीमा व कर ₹12,000। स्थिर लागत ₹99,000 प्रति वर्ष, अर्थात् ₹99 प्रति घंटा उपयोग है। स्वामित्व व किराये के बीच सम-विच्छेद उपयोग वह वार्षिक क्षेत्रफल है जिस पर लागतें बराबर हों: ₹45,000 वार्षिक स्थिर लागत, ₹600/ha परिवर्ती लागत व ₹1500/ha किराये पर यह 45,000/(1500 − 600) = 50 ha प्रति वर्ष है — उससे कम पर किराया सस्ता है।
परिशुद्ध कृषि खेत को एकसमान मानने के बजाय उसके भीतर की भिन्नता का प्रबंधन करती है। इसके उपकरण एक शृंखला हैं: GNSS/GPS अभिग्राही (सेंटीमीटर यथार्थता हेतु अवकलीय या RTK संशोधन सहित) मशीन की स्थिति बताते हैं; संवेदक मृदा (विद्युत चालकता, नमी, पोषक तत्व) व फ़सल (NDVI जैसे वितान परावर्तन सूचकांक) मापते हैं; कंबाइन पर उपज मॉनिटर निर्गम का मानचित्र बनाते हैं; GIS सॉफ़्टवेयर आँकड़ों को निर्देश-मानचित्रों में बदलता है; और परिवर्ती-दर प्रौद्योगिकी (VRT) प्रयोजक चलते-चलते बीज, उर्वरक या रसायन दर बदलते हैं, जबकि स्वतः-संचालन व खंड नियंत्रण अतिव्यापन व छूट रोकते हैं।
मुख्य बिंदु
- कर्षण गति के अनुदिश क्षैतिज मृदा बल है; इकाई कर्षण उसे कूँड़ अनुप्रस्थ-काट से भाग देता है, और कर्षण शक्ति कर्षण × चाल है।
- खींचे गए उपकरण हेतु खिंचाव-रेखा प्रतिरोध केंद्र व अड़ान बिंदु से गुज़रनी चाहिए।
- TFC = w·v/10 ha/h; क्षेत्र दक्षता = EFC/TFC = सैद्धांतिक समय/वास्तविक समय।
- स्प्रेयर दर Q = 600q/(wv) L/ha; ड्रिल अंशांकन भू-पहिये को हेक्टेयर के ज्ञात अंश हेतु घुमाता है।
- स्थिर लागत = अवमूल्यन (P − S)/L + (P + S)/2 पर ब्याज + आवास, बीमा व कर; सम-विच्छेद क्षेत्रफल = स्थिर लागत/(किराया दर − प्रति ha परिवर्ती लागत)।
अभ्यास प्रश्न (13)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
5 km/h पर चलाए गए 2.4 m चौड़े हैरो की सैद्धांतिक क्षेत्र क्षमता, ha/h में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 1.2
TFC = w·v/10 = 2.4 × 5/10 = 1.2 ha/h, क्योंकि 2.4 m × 5000 m/h = 12 000 m²/h = 1.2 ha/h। 3.6 से भाग देने पर 3.33 आता है, जो चाल-रूपांतरण है, क्षेत्र-दर नहीं।3 m चौड़ा कल्टीवेटर 4 km/h पर 80 प्रतिशत क्षेत्र दक्षता से कार्य करता है। 9.6 ha ढकने में उसे कितने घंटे लगेंगे?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 10
TFC = 3 × 4/10 = 1.2 ha/h; EFC = 0.8 × 1.2 = 0.96 ha/h; समय = 9.6/0.96 = 10 h। केवल TFC लेने पर 8 h आता है, जो मुड़ने व भरने का वह समय छोड़ देता है जिसे क्षेत्र दक्षता गिनती है।जिस खेत में उपकरण की पूरी चौड़ाई पर 5 h का प्रभावी कार्य लगना चाहिए, वह मुड़ने व समायोजनों के कारण वास्तव में 6.25 h लेता है। क्षेत्र दक्षता, प्रतिशत में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 80
क्षेत्र दक्षता = सैद्धांतिक समय/वास्तविक समय = 5/6.25 = 0.80 = 80 प्रतिशत। अनुपात उलटने पर 125 प्रतिशत आता है, जो दक्षता हेतु असंभव है, और 1.25/6.25 = 20 प्रतिशत खोए समय का अंश है, दक्षता नहीं।10 m पट्टी वाला बूम स्प्रेयर 4.8 km/h पर चलता है, और उसके नोज़ल मिलकर 12 L/min निस्सरण करते हैं। प्रयोग दर, L/ha में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 150
प्रति मिनट क्षेत्रफल = 10 m × 4800 m/60 min = 800 m²/min = 0.08 ha/min, अतः Q = 12/0.08 = 150 L/ha; सर्वसमिका 600q/(wv) = 600 × 12/(10 × 4.8) वही देती है। मिनट-से-घंटा गुणक छोड़ने पर 2.5 L/ha आता है, बहुत कम।2.0 m चौड़ी बीज ड्रिल 1.2 m व्यास के भू-पहिये से चलती है। अंशांकन में 1/25 ha के संगत पहिये के कितने चक्कर होंगे (एक दशमलव स्थान तक)?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 53.1
1/25 ha = 400 m²। एक चक्कर π × 1.2 × 2.0 = 7.540 m² ढकता है, अतः N = 400/7.540 = 53.05 ≈ 53.1 चक्कर। व्यास के स्थान पर त्रिज्या लेने पर 106.1 आता है, सही का दोगुना।एक मोल्डबोर्ड हल 3150 N कर्षण के विरुद्ध 30 cm चौड़ी व 15 cm गहरी कूँड़ पलटता है। इकाई कर्षण, N/cm² में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 7
इकाई कर्षण = कर्षण/(चौड़ाई × गहराई) = 3150/(30 × 15) = 3150/450 = 7 N/cm²। केवल चौड़ाई से भाग देने पर 105 N/cm आता है, जो प्रति इकाई चौड़ाई विशिष्ट कर्षण है, भिन्न राशि।10 kN कर्षण वाला उपकरण 5 km/h पर खींचा जाता है। कर्षण शक्ति, kW में (एक दशमलव स्थान तक), क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 13.9
शक्ति = बल × चाल = 10 kN × (5/3.6) m/s = 10 × 1.389 = 13.9 kW। सीधे 10 × 5 गुणा करने पर 50 आता है, जो 3.6 रूपांतरण के बिना kN व km/h मिलाना है।एक ट्रैक्टर ₹6,00,000 का है, 10 वर्ष की आयु के बाद उसका निस्तारण मूल्य ₹60,000 है और वह प्रति वर्ष 1000 h चलता है। सीधी-रेखा अवमूल्यन, औसत निवेश पर 10 प्रतिशत ब्याज, तथा क्रय मूल्य के 2 प्रतिशत पर आवास, बीमा व कर लेते हुए, प्रति घंटा उपयोग स्थिर लागत, रुपयों में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 99
अवमूल्यन = (6,00,000 − 60,000)/10 = ₹54,000; ब्याज = 0.10 × (6,00,000 + 60,000)/2 = ₹33,000; आवास, बीमा व कर = 0.02 × 6,00,000 = ₹12,000। कुल ₹99,000 प्रति वर्ष, 1000 h पर = ₹99/h। औसत निवेश के बजाय पूरे मूल्य पर ब्याज (₹60,000) लगाने पर ₹126/h आता है।एक मशीन की वार्षिक स्थिर लागत ₹45,000 और परिवर्ती लागत ₹600 प्रति हेक्टेयर है। वही काम किराये पर ₹1500 प्रति हेक्टेयर में होता है। किस वार्षिक क्षेत्रफल, हेक्टेयर में, से ऊपर स्वामित्व किराये से सस्ता हो जाता है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 50
सम-विच्छेद पर 45,000 + 600A = 1500A, अतः A = 45,000/900 = 50 ha। स्थिर लागत को केवल किराये से भाग देना (30 ha) भूल जाता है कि स्वामी को प्रत्येक हेक्टेयर पर परिवर्ती लागत भी देनी होती है।डिस्क हल का डिस्क कोण किनके बीच का कोण है?
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उत्तर: A — डिस्क-किनारे का तल व गति की दिशा
डिस्क कोण योजना में, डिस्क के कटाई-किनारे के तल व गति-रेखा के बीच मापा जाता है; डिस्क तल व ऊर्ध्वाधर के बीच का कोण झुकाव कोण है। दोनों को भ्रमित करना मानक जाल है, क्योंकि दोनों प्रवेश नियंत्रण हेतु समायोजित होते हैं।निम्न में से कौन-से द्वितीयक जुताई उपकरण हैं?
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उत्तर: A — डिस्क हैरो; B — कील-दाँत हैरो; D — कल्टीवेटर
हैरो व कल्टीवेटर पहले से खुली मृदा पर कार्य करते हैं, ढेले तोड़ते व बीज-शय्या तैयार करते हैं, अतः द्वितीयक हैं। अवमृदा हल अबाधित मृदा में सामान्य जुताई गहराई से नीचे कठोर परत तोड़ता है — प्राथमिक संक्रिया, और भारी।धान हेतु, जिसका दाना आसानी से अलग होता है और टूटना नहीं चाहिए, सबसे उपयुक्त गहाई बेलन है:
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उत्तर: A — तार-फंदा प्रकार
तार-फंदे बालियों पर प्रहार कर कम रगड़ के साथ दाना उतारते हैं, जो आसानी से गहाई होने वाली और भारी आघात से चटकने वाली फ़सल हेतु उपयुक्त है। कील-दाँत बेलन पीटते व फाड़ते हैं, गेहूँ व ज्वार हेतु उपयुक्त जहाँ भूसा भी टूटता है; हैमर मिल पीसने की मशीन है, थ्रेशर नहीं।परिशुद्ध कृषि में उर्वरक के परिवर्ती-दर प्रयोग हेतु न्यूनतम आवश्यक है:
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उत्तर: A — स्थिति अभिग्राही और दर-नियंत्रक से जुड़ा निर्देश-मानचित्र
VRT को जानना होता है कि मशीन कहाँ है (GNSS) और उस स्थान को कौन-सी दर मिलनी चाहिए (निर्देश-मानचित्र), और चलते-चलते दर बदलने हेतु नियंत्रक। उपज मॉनिटर भविष्य के मानचित्र बनाने में सहायक है परंतु किसी मानचित्र को लागू करने हेतु आवश्यक नहीं, और एकसमान दर ठीक वही है जिसे VRT प्रतिस्थापित करती है।