Розроблення статистичної моделі очищення волоського горіха в установці зі зворотно-поворотним жорновом
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.365478Ключові слова:
зворотно-поворотний жорнов, комбіноване навантаженняАнотація
Об’єктом дослідження є процес очищення волоського горіха від шкаралупи в установці зі зворотно-поворотним жорновом, що реалізує комбіноване навантаження стисканням, зсувом і крученням. Розв’язувана проблема пов’язана з відсутністю обґрунтованих режимів, які одночасно забезпечують повне руйнування шкаралупи та високий вихід цілого ядра, тобто двох вимог, що суперечать одна одній під час переробки. Дослідження є продовженням попередньої роботи, у якій було визначено сили руйнування шкаралупи та ймовірнісний характер її руйнування; у цій роботі здійснено перехід від міцнісних характеристик об’єкта до показників роботи машини.
Реалізовано трифакторний ротатабельний план центрального композиційного експерименту (план Бокса), що включав двадцять дослідів. Як фактори прийнято кутову швидкість рухомого верхнього жорнова (1,38–4,90 рад/с), кількість обертів горіха в робочому каналі (0,33–1,17 оберту) та крок шорсткості робочих поверхонь (7,95–18,05 мм). Реєструвалися два відгуки: ступінь руйнування шкаралупи та вихід цілого ядра. Отримано регресійні моделі другого порядку, перевірені методом дисперсійного аналізу.
Установлено, що ступінь руйнування шкаралупи зростає зі збільшенням кутової швидкості та кількості обертів і зменшується зі збільшенням кроку шорсткості, тоді як вихід цілого ядра знижується зі зростанням кутової швидкості та має внутрішні максимуми за кількістю обертів і кроком шорсткості. Кутова швидкість є домінуючим фактором для обох відгуків і слугує основним джерелом суперечності між ефективністю розколювання та збереженням цілісності ядра. Визначено компромісний режим: кутова швидкість близько 2,09 рад/с, близько 1,0 оберту горіха та крок шорсткості близько 10 мм, що забезпечує ступінь руйнування шкаралупи близько 94,5 % при виході цілого ядра близько 88,9 %. Отримані результати є основою для вибору параметрів машин для очищення волоського горіха
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., Li, W. (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
- Karimi, N., Minaei, S., Hasani, D., Eyvani, A. (2008). Parameters Involved in Walnut Peeling Process. Journal of Agricultural Machinery Science, 4 (4), 389–393. Available at: https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/119118
- Altuntas, E., Özkan, Y. (2008). Physical and Mechanical Properties of Some Walnut (Juglans regia L.) Cultivars. International Journal of Food Engineering, 4 (4). https://doi.org/10.2202/1556-3758.1349
- Aviara, N. A., Ajikashile, J. O., Lawal, A. A. (2012). Effect of moisture content and impact energy on the cracking of conophor nut. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 14 (2), 68–76. Available at: https://cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/2008
- Ojolo, S. J., Damisa, O., Orisaleye, J. I., Ogbonnaya, C. (2010). Design and development of cashew nut shelling machine. Journal of Engineering, Design and Technology, 8 (2), 146–157. https://doi.org/10.1108/17260531011062528
- Olaoye, J. O., Adekanye, T. A. (2018). Properties influencing cracking and separation of palm nuts in a mechanical cracker cum separator. Croatian Journal of Food Science and Technology, 10 (1), 42–50. https://doi.org/10.17508/cjfst.2018.10.1.07
- Opobiyi, A. T., Ishola, T. A., Ariyo, E. O., Abioye, K. J. (2019). Development of a Walnut (Tetracarpidium conophorum) Cracker. KMUTNB International Journal of Applied Science and Technology, 12 (1). https://doi.org/10.14416/j.ijast.2019.01.003
- Iyilade, I. J., Aviara, N. A., Oyeniyi, S. K., Aremu, A. K. (2019). Performance Evaluation of a Bush Mango (Irvingia gabonensis) Nut Cracking Machine. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 21 (1), 156–162. Available at: https://cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/download/5093/2923/22955
- Ibiyeye, D., Olunloyo, O., Aderemi, A., Emmanuel, I.-O., Akala, A., Owolola, O. (2022). Design and development of a palm kernel nut cracking unit. Technology Audit and Production Reserves, 1 (3 (63)), 30–44. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.253931
- Sam, E. O., Ndirika, V. I. O., Umoh, A. T., Usoh, G. A., Umoh, E. O. (2024). Determination of the Optimum Moisture Content for the Whole Kernel Recovery During the Cracking Process of Oil Palm Nuts. Advanced Journal of Science, Technology and Engineering, 4 (4), 125–138. https://doi.org/10.52589/ajste-cwcbfgjp
- Maghsoudi, H., Khoshtaghaza, M. H., Minaei, S., Zaki Dizaji, H. (2012). Fracture Resistance of Unsplit Pistachio (Pistacia vera L.) Nuts against Splitting Force, under Compressive Loading. Journal of Agricultural Science and Technology, 14, 299–310. Available at: https://www.cabidigitallibrary.org/doi/pdf/10.5555/20123079723
- Valentini, N., Rolle, L., Stévigny, C., Zeppa, G. (2006). Mechanical behaviour of hazelnuts used for table consumption under compression loading. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86 (8), 1257–1262. https://doi.org/10.1002/jsfa.2486
- Temov, B. M., Shalbaev, K. K., Askarov, A. D. (2022). Pat. No. 10179 RK. Ustanovka dlya ochistki greckih orehov ot skorlupy.
- Temov, B., Nurakhmetov, B., Askarov, A., Nurakhmetov, I., Nasrullin, G. (2026). Identifying patterns of walnut shell fracture under combined loading in a reciprocating millstone system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (140)), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358671
##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.
