بخشی از مقاله
چکیده
تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی به عنوان مبنایی برای طراحی و ساخت ماشین های کشاورزی همیشه مورد توّجه بوده است . مدل سازی جرمی محصولات کشاورزی برای ایجاد یک سیستم درجه بندی بر اساس جرم ضروری به نظر میرسد .
این تحقیق در آبان ماه سال 1390 در آزمایشگاه گروه مکانیک ماشینهای کشاورزی پردیس کشاورزی دانشگاه رازی کرمانشاه انجام شد . در این تحقیق برخی خواص فیزیکی از قبیل طول، عرض و ضخامت، قطر متوسط هندسی، قطر متوسط حسابی، مساحت سطح رویه ، جرم و درصدکرویت تعیین شد که مقدار میانگین بر ای آنها به ترتیب برابر با 9/70، 6/17، 5/65، 6/96، 7/17 میلیمتر، 153/58میلیمتر مربع ، 0/167 گرم، 71/78 درصد بدست آمد.
براساس نتایج، مشخص گردید که بهترین مدل سازی بین جرم و قطر متوسط حسابی و با R2 = 0 /824 می باشد. در این تحقیق برخی خواص مکانیکی شامل ضریب اصطکاک استاتیکی و زاویه غلتش روی سه سطح شیشه، چوب و گالوانیزه ارزیابی شد. نتایج نشان داد بیشترین مقدار ضریب اصطکاک استاتیکی برروی سطح چوبی و برابر با 0/98 و کمترین مقدار آن برروی سطح گالوانیزه و برابر با 0/41 میباشد.
حداکثر مقدار زاویه غلتش بر روی سطح شیشه و برابر با 26/29 درجه و حداقل مقدار آن بر روی سطح چوبی و برابر با 5/22 درجه بدست آمد. همچنین محصولات تحت بارگذاری در سه سرعت 5 و 10 و 20 میلیمتر بر دقیقه قرار گرفتند . نیروی بیشینه و نیز مدول الاستیسیته تا نقطه شکست بدست آمد. بیشترین مقدار میانگین نیروی ماکزیمم در سرعت 5 میلیمتر بر دقیقه و برابر با 4/45 نیوتن بدست آمد. بیشترین مقدار میانگین مدول الاستیسیته در سرعت 5 میلیمتر بر دقیقه و برابر با 0/0032 گیگا پاسکال دبست آمد.
-1 مقدمه
زرشک بومی مناطق معتدل و نیمه استوایی اروپا، آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی می باشند. کشور ایران بزرگترین تولیدکننده زرشک در دنیا می باشد که در این میان استان خراسان جنوبی و شهرستان قائنات با در اختیار داشتن نزدیک به 97 درصد از اراضی زیرکشت این محصول، تولید 95 درصد از زرشک دنیا را در اختیار دارد .
اهمیت تولید اقتصادی محصولات کشاورزی، به همراه فنون فرآوری آنها هر روز افزایش می یابد. فرآوری این محصولات، شامل عملیاتی است که به منظور حفظ یا بهبود کیفیت، تغییر شکل و تغییر خصوصیات آنها انجام می شود و در نهایت مواد پس از تبدیل و فرآوری، ارزش افزوده پیدا میکنند..اصولاً طراحی ماشینهای کشاورزی بدون توّجه به این پارامترها ناقص و منجر به نتایج ضعیف خواهد گردید . تحقیقات زیادی در دنیا در زمینه تعیین خواص بیومکانیک محصولات مختلف کشاورزی صورت گرفته است . از جمله این محصولات میتوان به دانه کلزا ، دانه انار ، دانه سورگوم ، پسته و مغزش ، میوه درخت بلوط و باقلا اشاره نمود.
- 2 مواد و روش ها
1- 2 آماده سازی نمونه ها
میوه زرشک همراه با شاخه و برگ از بازار تهیه و به مدت دو روز در دمای 3 درجه سانتیگراد در یخچال آزمایشگاهی نگهداری شد . مقدار محصول مورد نظر برای آزمایش به صورت دستی جدا و از مواد خارجی جدا شد . برای انجام آزمایش نمونه ها یک ساعت زودتر از یخچال آز مایشگاه خارج و در دمای 25 درجه سانتیگراد نگهداری شد . 120 عدد نمونه جهت آزمایش انتخاب شد بطوری که نمونه ها فاقد دانه های له شده و آسیب دیده بود.
2-2 تعیین خواص فیزیکی
برای تعیین ابعاد زرشک سه محور عمود بر هم تعریف شد که بزرگترین بعد به عنوان طول در نظر گرفته شد. بزرگترین بعد عمود بر محور طول، به عنوان عرض نمونه ها و بزرگترین بعد عمود بر طول و عرض، به عنوان ضخامت تعریف شدن. ابعاد سه گانه - طول، عرض، ضخامت - به وسیله یک کولیس دیجیتال با دقت 0/01 میلیمتر اندازه گیری شد.
همچنین جرم میوه ها توسط ترازوی دیجیتال با دقت 0/001 گرم محاسبه گردید. قطرمتوسط حسابی ، قطر متوسط هندسی ، مساحت سطح رویه و درصد کرویت به ترتیب از روابط زیر بدست آمد:
3-2 تعیین خواص مکانیکی
1-3-2 تعیین ضرایب اصطکاک و غلتش
برای محاسبه ضریب اصطکاک استاتیکی دو به دو نمونه ها را توسط چسب نواری به یکدیگر چسبانده، به گونه ای که سطح زیرین میوه ها در تماس مستقیم با سطوح باشد . سپس نمونه های دو تایی را روی سطوح مختلف شامل چوب، شیشه، گالوانیزه قرار داده و با استفاده از اصطکاک سنج الکتریکی مقدار ضریب اصطکاک و همچنین زاویه آستانه حرکت آنها بدست آمد . در هر آزمایش دو عدد زرشک طی 10 تکرار روی سطوح مختلف قرار گرفت و سطح زیرین به آرامی بالا رفت تا زمانی که دانه در آستانه حرکت قرار گیرد . دستگاه بطور اتوماتیک اندازه ضریب اصطکاک استاتیکی و زاویه ی آستانه حرکت را روی صفحه مانیتور نمایش می داد . برای محاسبه ی زاویه ی غلتش نیز نمونه ها ی انتخاب شده بر روی سطح شیبدار قرار گرفتند و بروی سطوح مختلف چوب و شیشه و گالوانیزه قرار داده شد ند و زاویه غلتش برای نمونه ها بدست آمد.
2-3-2 تعیین نیروی حداکثر، تغییر شکل و مدول الاستیسیته تا نقطه شکست
آزمایشها به وسیله ماشین آزمون مواد ، ساخت آلمان انجام شد. این ماشین به یک دستگاه رایانه متصل است و از طریق نرم افزار مربوطه تنظیمات آزمایش اعمال شده و نمودار نیرو تغییرشکل برای هر آزمایش ثبت می گردد. آزمون مکانیکی فشاری برای زرشک در 3 سرعت 5 و10 و 20 میلیمتر بر دقیقه و 15 تکرار انجام شد .دقت اندازه گیری دستگاه 0/001 نیوتن بود. نیروی بیشینه که میوه میتواند تحمل کند، مدول الاستیسیته تا نقطه شکست بدست آمد. میوه های انتخاب شده بین دو صفحه موازی دستگاه تحت بارگذاری و فشار قرار گرفته و تا زمان گسیختگی میوه که بوسیله نقطه تسلیم در منحنی تغییرشکل-نیرو مشخص میشد، میوه تحت بارگذاری بود.
- 3 نتایج و بحث
کلیه داده ها بوسیله نرم افزار Excel 2007 مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفتند. مقادیر میانگین, ماکزیمم, مینیمم و انحراف معیار خصوصیات فیزیکی و مکانیکی زرشک و مدل سازی جرمی زرشک هک در این تحقیق به دست آمده اند در جداول - 1 - ، - 2 - ، - 3 - ، - 4 - و - 5 - آورده شده است.
1-3 خواص فیزیکی
همان گونه که در جدول - 1 - مشاهده می شود، مقادیر ماکزیمم برای طول - - A ، عرض - B - ، ضخامت - - C ، جرم - M - ، قطرمتوسط هندسی - - Dg ، قطرمتوسط حسابی - - Da ، درصد کرویت - - و مساحت سطح رویه - S - به ترتیب برابر با 9/70، 6/18 ، 5/65 میلیمتر، 0/18 گرم، 6/97، 7/18 میلیمتر ، 71/79 درصد و 153/58 میلیمترمربع است. میانگین درصد کرویت نشان میدهد که میوه ها بطور معمول بیشتر شکل کروی دارند. بیشترین مقدار سطح رویه ها برابر با 215/71 میلیمتر مربع بود. جرم میوه ها نیز بین 0/08 تا 0/29 گرم بود.
