بخشی از مقاله
چکیده
به منظور طراحی محفظه فشردهساز یک دستگاه بسته بند استوانه ای برای جمع آوری بقایای به جای مانده پس از برداشت غلات، تعیین ر فتار ویسکوالاستیک مواد ضروری می باشد. در پژوهش حاضر، آزمایش آسایش تنش پس از اعمال کرنش محوری در سه سطح 0/35 - ،0/45 و /65 درصد طول اولیه - بر چهار نمونه کاه گندم - نرمه، کلش، مخلوط کلش و نرمه و خرمنکوبی شده - در حالت محصور و در سه تکرار انجام گردید .
در این آزمایش نمودار لگاریتمی تنش نسبت به زمان ترسیم گردید و مقادیر ضرایب مدل سه المانی ماکسول با استفاده از رو ش باقیماندههای متوالی برای هر سطح کرنش به دست آمد . رفتار مدل بدست آمده بسیار نزدیک به رفتار نمونه تحت آزمایش بود. نتایج نشان داد اندازه قطعات و سطح کرنش، اثر معنی-داری بر ضرایب مدل داشت . با افزایش سطح کرنش، ضرایب الاستیسیته مربوط به المان های مدل ماکسول ا فزایش یافت. با ترسیم نمودار نرمالیته میانگین تکرارها در سه سطح کرنش، نشان داد ، رفتار کاهش تنش در دو سطح کرنش 0/45 و0/65 درصدتقریباً یکسان بود.
مقدمه
به منظور کاهش فضای انبار داری و هزینه حمل و نقل ، تدابیری از جمله حبه کردنٌ یا فشردهکردن بقایا در بسته-هایی با اندازه کوچکتر صورت گرفته است . یکی از خاصیت های مهم رئولوژیکی م واد کشاورزی این است که تنش در هنگام اعمال تغییر شکل ثابت با گذشت زمان به طور پیوسته کاهش می یابد که به آن کاهش تنش می-گویند
نرخ کاهش تنش به ساختمان و مقدار تغییر شکل اعمال شده بستگی دارد. کاهش تنش محصولات کشاورزی را می توان با مدل عمومی ماکسول مدلسازی کرد. مدل عمومی ماکسول از چند المان ساده ماکسولی تشکیل شده است.
با توجه به موارد ذکر شده اهداف این پژوهش عبارتند از:
1 - تعیین زمان کاهش تنش بقایا که زمان باز شدن درب بسته بند را دیکته میکند. با انتخاب زمان مناسب از بازگشت سریع حجم بسته های فشرده شده جلوگیری و مانع پارگی تور بسته بندی میشود.
2 - تعیین مدول الاستیسیته نمونههای مورد آزمایش در حین کاهش تنش.
مواد و روشها
انتخاب نمونهها چهار نمونه کاه گندم - نرمه، کلش، مخلوط کلش و نرمه و خرمنکوبی شده - توسط پارچه هایی که پشت کمباین بسته شده بود به صورت دست نخورده از مزرعه ای در شهرستان فریدن تهیه شد . بعد از جمع آوری بقایا، چهار نمونه بالا تفکیک شدند. تاحد امکان سعی شد نمونهها از مزرعهای که عاری از علفهای هرز است جمعآوری شوند. رطوبت بقایا برابر با رطوبت در حین برداشت %7/4 - بر مبنای تر - در نظر گرفته شد.
آزمایش کاهش تنش برای فشردهسازی نمونهها از یک دستگاه آزمون جامع کشش- فشار - ساخت شرکت هانسفیلدٍ انگلستان - موجود در دانشکده مواد دانشگاه صنعتی اصفهان با ظرفیت 5 تن نیرو و حداکثر سرعت 200 mm.min-1 استفاده شد. کانالی از جنس آهن به ابعاد 35× 45×85 cm که دو انتها آن باز بود تهیه شد. به دلیل محدودیت سرعت دستگاه، از حداکثر سرعت آن - 200 mm.min-1 - استفاده شد .
فشرده سازی در سه سطح کرنش طولی 35 ، 45 و 65 درصد انجام شد. با رسیدن به کرنش های مورد نظر حرکت دستگاه متوقف شده و با ثابت نگه داشتن کرنش، تغییرات نیرو به صورت پیوسته با زمان به مدت 3 دقیقه ثبت شد. با تقسیم نیرو های بدست آمده بر سطح مقطع کانال فشرده سازی تنش محاسبه شد.
نمودار تنش بر حسب زمان رسم گردید. اگر این نمودار در مقیاس نیمه لگاریتمی به صورت خطی باشد، معادله تنش تنها از یک جمله نمایی تشکیل شده است . اگر نمودار رسم شده به صورت منحنی باشد، معادله تنش از چندین جمله نمایی تشکیل شده است که با استفاده از روش باقیمانده های متوالی ضرایب آن محاسبه میشوند. شکل 1 مدل عمومی ماکسول را نشان میدهد. همچنین با تقسیم تنش بر کرنش اعمال شده ضریب الاستیسیته بدست آمد رابطه 1 مدول الاستیسیته را بر اساس مدل عمومی ماکسول نشان میدهد
شکل -1 دستگاه ماکسول همگانی
رابطه 2، معادله عمومی مدل ماکسول رانشان میدهد.
نتایج و بحث
کاهش تنش شکل 2 مقادیر کاهش تنش نمونهی کاه خرمنکوبی شده در 3 سطح کرنش 35، 45، 65 درصد را نشان میدهد. با رسم نمودار تنش، مشاهده شد با گذشت زمان 200 ثانیه از زمان آزمایش 10-25 درصد مقدار تنش کاهش یافت. در رفتار ویسکوالاستیک نمونه ها مشاهده شد، کاه نرمه دارای چهار عنصر ماکسول و سایر نمونهها دارای سه عنصر ماکسول بودند و عنصر الاستیک به تنهایی در موازات مدل ماکسول برای مدل سازی مورد نیاز نمی باشد. همانطور که از نتایج شکل 2 مشاهده میشود، نتایج حاصل از مدلسازی و آزمایش ها مطابقت خوبی دارند.
شکل -2 نمودار کاهش تنش در 3 سطح کرنش 35 - ، 45، 65 درصد - الف - کاه خرمنکوبی شده، ب - کلش، ج - کاه نرمه و د - مخلوط نرمه و کلش.
جدول 1 زمانهای کاهش تنش نمونهها را نشان می دهد. همانطور که از نتایج جدول 1 مشاهده میشود کاه نرمه با توجه به شکل هندسی قطعات دارای چهار و سایر نمونهها دارای سه مکانیزم ماکسول میباشند. به دلیل شکل قطعات کاه نرمه که به صورت نیمکره توخالی می باشد، با افزا یش سطح کرنش، در هم فرو رفته ، برگشت آنها سختتر شده و نرخ زمان کاهش تنش آن کاهش یافت.
در نمونه کلش با افزایش سطح کرنش از 35 به 45 درصد به دلیل شکسته شدن ساقهها نرخ زمان کاهش تنش افزایش پیدا کرد. و با افزایش سطح کرنش از 45 به 65 درصد به دلیل خارج شدن هوای بین قطعات و پر شدن فضای خالی بین آنها، توده مواد به یک ماده یک پارچه تبدیل شده و رفتار آن تغییر کرده و نرخ زمان کاهش تنش نسبت به سطح کرنش 45 درصد کاهش پیدا کرد.
