بخشی از مقاله
چکیده
برای جلوگیری از آسیب پذیری انواع میوهها، ارتفاع سقوط و فشار استاتیک مجاز اهمیت زیادی دارند. ارتفاع سقوط مجاز در برنامه ریزی عملیات برداشت و جابجایی و بار استاتیک مجاز در انتخاب ارتفاع جعبه حمل و نقل و انبارداری مهم هستند. میوهها در جعبه منتقل میشوند و تحت تاثیر نیروهای استاتیک و دینامیک قرار میگیرند و چنانچه مقدار این نیروها از حد معینی تجاوز کند، سبب ایجاد آسیب در آنها میشود. بارهای استاتیک در اثر وزن میوهها و نیروهای دینامیک در اثر ارتعاشات حاصل از حمل و نقل بوجود میآید.
بار استاتیک مجاز برای هر میوه به طور تجربی تعیین میشود. در این تحقیق پس از تعیین برخی ویژگیهای دو زقم میوه توت، به طراحی جعبه با اندازه استاندارد برای نگهداری میوه توت بر اساس بارهای استاتیک و تئوری راس و ایساک - 1961 - پرداخته شده است. عمق متوسط مناسب حدود 54 سانتیمتر بر اساس نیروی شکست 3/1 N برای ذخیره و نگهداری میوه توت به دست آمد.
-1 مقدمه
تیره توت دارای گونههای مختلف از جمله توت - Morus alba - و شاه توت - Morus nigra - میباشد. در طب سنتی از شاه توت به عنوان ضد زخم روده، ضد اسهال و موارد دیگر استفاده میشود . - 1 - میوه توت اکثرا در نواحی آب و هوایی معتدل نیم کره شمالی و نواحی گرمسیری نیم کره جنوبی رشد میکند. سه نوع توت وجود دارد: توت سیاه، توت سفید و توت قرمز. میوه توت دارای مصرف دارویی و غذایی می باشد . - 3 -
کاهش تلفات حاصل از آسیبهای مکانیکی و حفظ کیفیت محصولات در صورتی ممکن است که قوانین مربوط به بارها و ویژگیهای محصولات در نظر گرفته شود. خسارت در محصولات، اغلب هنگام برداشت، جابجایی، طبقه بندی و حمل و نقل آنها ایجاد میشود، همچنین بافت آنها تحت تاثیر نیروهای پیدرپی، نرمتر میشود و مقاومت خود را از دست داده و فاسد میشوند.
محصولات فاسد شده در مدت زمان طولانی نگهداری در انبار، مواد سالمی را که با آنها در تماس هستند به خطر خواهند انداخت. بنابراین تلاش در جهت کاهش آسیبهای مکانیکی دارای اهمیت اقتصادی زیادی است. نتایج حاصل از آزمایشات نشان میدهد که میوه هلو نیروی استاتیک در حدود 15 N را بدون آسیب دیدگی تحمل میکند. این وزن مربوط به ستونی از میوه به ارتفاع 70 سانتیمتر میشود . - 1 -
هرقدر جعبه میوه کم عمقتر باشد نسبت حجم لایههای بالای میوه کمتر میشود. بنابراین میتوان با کاهش عمق جعبه میوه تا یک حد معین، نسبت میوههای آسیب دیده را به طور قابل ملاحظهای کاهش داد. طبق تحقیقات انجام شده، عمق بهینه جعبه تقریبا برابر 60 سانتیمتر است، در جعبههای عمیقتر آسیب به علت فشار زیاد در لایه پایینی پدیدار میشود . - 1 -
نیروهای درون توده ایجاد شده ما بین میوهها در دوره نگهداری و ذخیره میتواند باعث له شدن میوهها در نقطه تماس با یکدیگر شود. در نتیجه به علت آسیب پذیری شدید میوه باید آن را در جعبههای کم عمق بستهبندی نمود. لذا هدف این تحقیق تعیین عمق مناسب جعبه برای حمل و نقل و انبارداری دو رقم میوه توت میباشد.
-2 مواد و روشها
الف- تئوری
میوهها در جعبه منتقل میشوند و تحت تاثیر نیروهای استاتیکی و دینامیکی قرار میگیرند و اگر مقدار این نیروها از حد معینی تجاوز کند، سبب ایجاد آسیب در آنها میشود. نیروهای استاتیکی در اثر وزن آنها و نیروهای دینامیکی در اثر ارتعاشات حاصل از حمل و نقل بوجود میآید. نیروی استاتیکی مجاز در هر میوه به طور تجربی تعیین میشود.
در جعبههای نگهداری میوه تنها یک بخش از میوه در تماس با دیگر میوهها یا دیوارههای جعبه است. اگر نیروها در نقطه تماس و نیز سطح تماس را اندازه گیری نماییم، میتوان حداکثر تنش در سطح تماس را با استفاده از تئوری تنش تماسی تخمین زد. این تئوری که توسط راس و ایساک در سال 1961 ارائه شده است بر چندین اصل زیر استوار میباشد . - 8 -
• ذرات به صورت کرههای با قطر یکنواخت Dg فرض شوند.
• تماس، الاستیک فرض گردد که در نتیجه باید:-1 ذرات تغییر شکل ندهند که در نتیجه آن فاصله میان ذرات تغییر نمیکند.-2 نیروهای داخلی ما بین ذرات در تماس با یکدیگر یا با دیوارههای جعبه اعمال گردند.
• فرض شده است که ذرات نسبت به هم آرایش موازی گونه دارند - شکل . - 1 جعبهای را که در آن n ردیف میوه قرار گرفته است در نظر بگیریم - شکل . - 2 نیمه بالای هر میوه در تماس با چهار میوه لایه بالایی میباشد و نیمه پایینی در تماس با چهار میوه در لایه پایینی خود است. پس بر نیمه بالای ردیف اول هیچ گونه نیرویی وارد نمیشود.
بنابراین هیچگونه عکس العملی بر روی نیمه پایینی نیست و تنها نیروهای وارده بر این نیمه وزن میوهها خواهد بود. از سوی دیگر میوهها در لایه nام در سمت بالای خود در تماس با میوههای لایه بالاتر خود بوده و از طرفین با کف و دیواره جعبه در تماس هستند. در نتیجه کل نیروی وارده از طرف لایههای بالایی بر این لایه طبق رابطه 2 محاسبه میشود . - 8 -
برای طراحی جعبه مناسب بدین گونه عمل میکنیم:
از آنجا که بیشترین نیروی استاتیک بر میوههای لایه آخر وارد میشود، لذا بر اساس این میزان نیرو به طراحی ابعاد جعبه استاندارد برای ذخیره و نگهداری آن میپردازیم. مقدار نیروی وارده بر میوه برابر با حداقل نیروی شکست میوه در نظر گرفته شد. اندازه این نیرو از طریق بارگذاری میوه توسط دستگاه آزمون مواد - H50 K-S, Hounsfield, U.K - در آزمایشات مکانیکی میوه تعیین میشود.
ب- آزمایشها
در این تحقیق از دونوع توت تازه استفاده شده که در اوایل خرداد ماه سال 1387 تهیه شدهاند و مستقیما پس از چیده شدن به آزمایشگاه منتقل گردید. مواد اضافی از قبیل خاک، میوههای نارس و صدمه دیده جدا گردید. محتوی رطوبتی میوهها از روش استاندارد هوای گرم آون با قرار دادن300 گرم از هر نمونه در 50 درجه سلیسیوس برای 36 ساعت محاسبه شد . - 4 - پارامترهای مورد نیاز مربوط به میوه برای محاسبات شامل قطر میانگین هندسی، جرم نمونه، چگالی توده و سختی - نیروی شکست - میوه میباشد.
-3 نتایج و بحث
مقادیر به دست آمده برای دو رقم میوه توت در جدول 1 آورده شدهاند. همانطور که مشاهده میشود سختی میوه توت سفید برابر با 3/1 N و توت سیاه برابر با 3/3 N بدست آمد. این مقدار بار را مبنای طراحی در نظر گرفته و بر این اساس عمق مناسب جعبه را محاسبه می نماییم.
