Виявлення закономірностей руйнування шкаралупи волоського горіха при комбінованому навантаженні в системі із зворотно-поворотним жорном
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358671Ключові слова:
волоський горіх, руйнування шкаралупи, розподіл Вейбулла, міцність, установка для очищення волоського горіхаАнотація
Об’єктом дослідження є процес руйнування шкаралупи волоського горіха місцевого культивованого різновиду в установці із зворотно-поворотним жорном, що реалізує комбіноване навантаження стисканням, зсувом і крученням. Вирішувалася проблема забезпечення розколювання по всій поверхні шкаралупи зі збереженням цілісності ядра, що визначає вихід товарної продукції.
На першому етапі експериментально визначено зусилля руйнування шкаралупи при локальному навантаженні з боку природної тріщини та суцільної оболонки з подальшою статистичною обробкою за двопараметричним розподілом Вейбулла. Встановлено, що руйнування з боку тріщини відбувається при менших навантаженнях, ніж із боку суцільної оболонки, що підтверджує анізотропію механічних властивостей шкаралупи.
На другому етапі досліджено вплив кроку шорсткостей 10, 13 і 16 мм на зусилля руйнування. Експериментально доведено, що при кроці 10 мм руйнування настає при найменших зусиллях, а збільшення кроку до 13 і 16 мм супроводжується зростанням сили руйнування внаслідок зменшення локальної концентрації напружень.
Порівняння двох етапів експерименту показало, що геометрія робочих поверхонь визначає умови реалізації руйнування, не змінюючи загальної закономірності: при навантаженні з боку природної тріщини потрібні менші зусилля. Для ймовірності руйнування не нижче 0,95 при довільній орієнтації горіха необхідне навантаження близько 350 Н.
Додатково на структурометрі СТ-2 визначено міцнісні характеристики ядра; середнє зусилля його руйнування при прямому навантаженні становить близько 1200 г (≈120 Н). Отримані результати створюють механічно обґрунтовану основу для вибору параметрів робочих органів горіхоколювальної машини та безпечного діапазону робочих навантажень.
Посилання
- Bao, X., Chen, B., Dai, P., Li, Y., Mao, J. (2022). Construction and Verification of Spherical Thin Shell Model for Revealing Walnut Shell Crack Initiation and Expansion Mechanism. Agriculture, 12 (9), 1446. https://doi.org/10.3390/agriculture12091446
- Zhang, H., Shen, L., Lan, H., Li, Y., Liu, Y., Tang, Y. et al. (2018). Mechanical properties and finite element analysis of walnut under different cracking parts. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 11 (6), 81–88. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181106.3309
- Koyuncu, M. A., Ekinci, K., Savran, E. (2004). Cracking Characteristics of Walnut. Biosystems Engineering, 87 (3), 305–311. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2003.11.001
- Altuntas, E., Erkol, M. (2009). The Effects of Moisture Content, Compression Speeds, and Axes on Mechanical Properties of Walnut Cultivars. Food and Bioprocess Technology, 4 (7), 1288–1295. https://doi.org/10.1007/s11947-009-0283-y
- Shahbazi, F. (2013). Effective conditions for extracting higher quality kernels from walnuts. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 5 (3), 199–206. https://doi.org/10.3920/qas2011.0105
- Han, B., Su, G., Zeng, Y., Yang, J., Fan, X., Zhang, Y. et al. (2023). FDEM investigation on the crack propagation characteristics of walnut shell under multi-contact loadings. Frontiers in Materials, 10. https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1293683
- Zhang, H., Liu, H., Zeng, Y., Tang, Y., Zhang, Z., Che, J. (2022). Design and Performance Evaluation of a Multi-Point Extrusion Walnut Cracking Device. Agriculture, 12 (9), 1494. https://doi.org/10.3390/agriculture12091494
- Chengmao, C., Si, S., Ran, D., Bing, L., Shuo, W. (2017). Experimental study on mechanical characteristics of nut rupturing under impact loading. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 10 (1), 53–60. https://doi.org/10.3965/j.ijabe.20171001.2331
- Zhang, H., Ji, S., Shao, M., Pu, H., Zhang, L. (2023). Non-Destructive Internal Defect Detection of In-Shell Walnuts by X-ray Technology Based on Improved Faster R-CNN. Applied Sciences, 13 (12), 7311. https://doi.org/10.3390/app13127311
- Chen, S., Dai, D., Zheng, J., Kang, H., Wang, D., Zheng, X. et al. (2023). Intelligent grading method for walnut kernels based on deep learning and physiological indicators. Frontiers in Nutrition, 9. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.1075781
- Temov, B. M., Shalbaev, K. K., Askarov, A. D. (2022). Pat. na poleznuyu model No. 10179 RK. Ustanovka dlya ochistki greckih orehov ot skorlupy. published: 14.02.2022, Bul. No. 7.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Baurzhan Temov, Baurzhan Nurakhmetov, Ardak Askarov, Ilyas Nurakhmetov, Galymzhan Nasrullin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
