ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕГО КОНКРЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ УПРУГО-ВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Физика»

www.in-academy.uz

''-У Т'Л Щ

52S3 :

m

qJRASIAN journal of

T&CHNOl.OGY AND INNOVATION

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕГО КОНКРЕТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ УПРУГО-ВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ С.С. Тухтамишев Г.К.Тухтамишова Старший преподаватель, Гулистанский государственный

университет M.У.Рахмонкулов Cтудент, Гулистанский государственный университет

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 16th January 2024 Accepted: 21th January 2024 Online: 22th January 2024 KEY WORDS

Установка, безфасковое лезвие, контактное

напряжение, усилие, груз, динамометр, лента,

деформация.

В статье рассматривается методика экспериментального определения величины

контактного напряжения °р, входящего наряду с модулем деформации Е, коэффициентом Пуассона

^ коэффициентом трения материала о лезвие ?, в выражение, определяющее величину критического усилия Ркр. резания лезвием. Приводится краткое описание экспериментальной установки,

постановка лабораторных исследований и анализ полученных данных по исследованию некоторых материалов растительного происхождения.

Введение

В настоящее время во многих отраслях народного хозяйства, будь это консервная или мясо- молочная промышленность, сельское хозяйство и коже перерабатывающее производство и даже в повседневном быту, широко используются машины и аппараты, основанные на резании материалов лезвием.

Многие сельхозпродукты, с некоторыми допущениями, можно отнести к упруго-вязким материалам. К таковым относятся, например: мякоть дыни, картофель, свекла, морковь и другие, при обработке которых необходимо располагать сведениями об их технологических свойствах, т.е. о свойствах , содействующих или противодействующих данному виду обработки. Для количественной оценки технологических свойств этих материалов пользуются экспериментальными методами и приборами, которые позволяют получить некоторые относительные индексы.

Технологическим свойством материала при резании лезвием в соответствии с сущностью этого процесса является степень его податливости разделению под воздействием силового взаимодействия лезвия с материалом, определяемым величиной критического усилия резания Ркр[1].

www.in-academy.uz

P

кр

Е h

ô(Tn + ■

р 2 h

2

сж

[ tgß + f sin2 ß + rf (1 + cos2 ß)}

(1)

где 5 - толщина лезвия, м; ~р - разрушающее контактное напряжение на кромке лезвия, Па; Н и Нсж- соответственно толщина перерезаемого слоя материала и слоя сжатого лезвием до момента начала резания, м ; в - угол заточки лезвия, град; Е-модуль упругости, Па; ц - коэффициент Пуассона;

/ - коэффициент трения материала о лезвия.

Последние являются определяющими технологическими свойствами материала.

Цель исследования

Целью настоящих исследований является разработка методики и экспериментальное определение разрушающего контактного напряжения некоторых упруго-вязких материалов растительного происхождения, включающих мякоть дыни, морковь, картофель и свекла.

Для этого нами разработана лабораторная установка, изображенная на рис.1,которая включает, установленные на столе 1 расположенные зеркально, два пилона 2 коробчатого сечения и тумбу 3, на которой установлена матрица 4 с образной прорезью 5, расположенной посередине.

1-стол; 2 - пилоны; 3 - тумба; 4 - матрица; 5 - прорезь; 6 - прорезь для хода; 7 -блоки; 8 - тяга; 9 - динамометр; 10 - пригруз; 11- бесфасковое лезвие.

Рис.1. Схема лабораторной установки для определения разрушающего контактного напряжения

www.in-academy.uz

Верхняя часть пилонов выполнена с прорезями 6, в которых свободно перемещается блоки 7 и тяги 8, на одном конце которых закреплены динамометры 9 с грузовыми емкостями 10, а вторым концом к бесфасковому лезвию 11[2].

Действие предлагаемой установки основано на применении бесфаскового лезвия, кромкой которого, равной толщине $ полотна ножа, производится сжатие перерезаемого материала, при этом с достаточной точностью можно определить

/ к

сгв = Р/Ш , £ = к

напряжение р , относительную деформацию

деформации Е.

Сущность реализации методики

Разрушающее контактное напряжение

материала и модуль

зависит от свойств материала и р г

определяется как частное от создаваемого давления рез на площадь кр кромки лезвия, находящуюся в контакте с материалом. В процессе резания разрушающее

напряжение в значительной мере зависит от ширины режущей кромки, лезвия [3]

S

т.е. остроты

Р

ре

а'= т

кр

р

ре

~öKl

(2)

A l

где - принятая длина лезвия.

Сказанное хорошо подтверждается бытовыми примерами из повседневной нашей жизни, например, при чистке картофеля и резке хлеба, чем острее лезвие ножа, тем менее мы прикладываем усилие к ножу и наоборот, при тупом лезвии прикладываемое усилие возрастает. Это объясняется тем, что при прочих равных

условиях величина контактного напряжения р зависит, прежде всего, от свойств самого материала, определяющего его технологические свойства. Поэтому методика сравнительного определения величины контактного напряжения для сопоставляемых материалов должна предусматривать применение лезвий одинаковой остроты и углом

заточки

Практические результаты

Для экспериментов были выбраны: морковь, картофель, свекла и мякоть дыни (пять сортов). В качестве бесфаскового лезвия 11 использовали стандартное полотно

-1 Р

для резки по металлу, толщиной & ~ 1мм. Усилие сжатия на кромке полотна рез создавали пригрузом, закладываемым в емкость 10. Для более точного измерения веса пригруза была использована вода, наливаемая в емкости малыми порциями.

Опыты проводили в следующем порядке. После закладки образца в матрицу 4, устанавливали полотно 11 нижней кромкой на поверхность образца и создавали усилие сжатия образца, путем заливки воды в грузовые емкости 10 и по динамометру 9 фиксировали величину пригруза. При этом, по мере увеличения нагрузки, кромка полотна будет внедрятся в массу образца и при достижении критического значения

Р

рез образец разделится на две части. Для достоверности показания динамометра в

www.in-academy.uz

момент разрезки, его сравнивают с весом воды в емкостях. Опыты проводят с каждым образцом в пятикратном повторении, данные заносятся в журнал регистрации и обрабатываются.

Анализ результатов экспериментов

В процессе эксперимента было замечено, что в начальный момент образец сжимается и после этого начинается процесс внедрения полотна в его массу.

На таком теоретическом суждении, обоснованно будет представить выражение (1) в виде

Р = Р + Р

кр рез пред

(3)

где

Р™ =àv

Р =

пред

рез

Е h

первое слагаемое

2

сж

2h

[ig ß + f s in 2(1 + cos ß)

(4)

Р.

Величина ' пред обуславливает непроизводительные деформации материала, незначительно содействующими процессу резания. Поэтому для упрощения задачи

определения Ркр упростим выражение (4), приняв угол заточки лезвия @ ~ 0. Тогда выражение (4) принимает вид

Р =

пред

EhL Mf

ы . (5)

Таким образом, применение бесфаскового лезвия упрощает экспериментальную

задачу, в связи с тем, что при этом случае относительную деформация ^ в направление, перпендикулярном направлению резания, равна ориентировочно нуля,

£ « 0

т.е. 1 ' Отсюда вытекает, что коэффициент Пуассона ц тоже равен нулю.

Тогда с учетом этих условий и, приняв (З)перепишется как

P

пред

равным нулю, выражение

P « Р

кр рез

(6)

Практическая погрешность от изложенных допущений несущественна и, таким образом, экспериментально разрушающее контактное напряжение можно определить на основании выражения (2).

Нами по этой методике были определены разрушающее напряжение четырех сельхозпродуктов: дыни, моркови, картофеля и свеклы. Результаты экспериментальных данных сведены на таблице и показаны на рис. 2.

Таблица

Экспериментальные данные усилия резания мякоти дыни и некоторых корнеклубнеплодов

üb»

www.in-academy.uz

Материал Усилие резания Удельное усилие Разрушающее контакт

мякоти Ркр, Па резания Руд, Па ное напряжение ар, Па

Ич-кизил 6,1-6,3 214-220 1,22-1,26

Амери 6,4-6,6 228-230 1,28-1,32

Ак-уруг 5,8-6,2 210-212 1,16-1,24

Нон-гушт 5,9-6,1 218-220 1,18-1,22

Шакар-пара 6,6-6,7 232-234 1,32-1,34

Свекла 10,2-12,4 358-433 2,04-2,48

Картофель 9,6-11,2 337-392 1,92-2,24

Морковь 12,1-13,6 425-475 2,42-2,72

Рис. 2. График зависимости модуля деформации от напряжения сжатия

В процессе эксперимента было визуально замечено, что в начальный момент

образец сжимается на величину, ксж / к' которое определяется экспериментально.

Таким образом, быстро и упрошено, можно определить расчетно-графическим методам модуль упругости упруго-вязких материалов.

References:

1. Рахматов, О. О., Рахматов, О., Нуриев, К. К., & Тухтамишев, С. С. (2019). МИНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО БЕЗОТХОДНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ ДЫНИ. In ВКЛАД УНИВЕРСИТЕТСКОЙ АГРАРНОЙ НАУКИ В ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА (pp. 332-337).

2. To'xtamishev, S. S. (2023). MEVA O 'SIMLIKLARINING INDIVIDUAL RIVOJLANISHI. RESEARCH AND EDUCATION, 2(4), 51-56.

Open access journal

www.in-academy.uz

3. Tukhtamishev, S. (2023). WEIGHT-DIMENSIONAL AND VOLUMERIAN INDICATORS AND PHYSICAL AND MATHEMATICAL PROPERTIES CHARACTERISTIC FOR CENTRAL ASIAN VARIETIES OF MELONS. Journal of Agriculture & Horticulture, 3(11), 9-12.

4. Тухтамишев, С. С., Рахматов, О., & Давлатов, П. (2020). ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ДЛЯ ОВОЩЕ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР. Журнал Технических исследований, 3(3).

5. Тухтамишев, С. С., Рахматов, О., Нуриев, К. К., & Жайнаков, Б. (2019). Установка для разрезания плодов дыни на кольцевые дольки. In Научные основы развития АПК (pp. 293-295).

6. Чимпайизов, Ф. Н., Тухтамишев, С. С., & Адилов, А. У. О. (2023). НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ. Universum: технические науки, (2-4 (107)), 19-21.

7. Рахматов, О., & Тухтамишев, С. С. (2022). Математическая импретация процесса резания плода дыни лезвием.

8. Рахматов, О. О., Тухтамишев, С. С., Нуриев, К. К., & Рахматов, О. (2019). Разработка мини-технологической линии по безотходной переработке плодов. In Научные основы развития АПК (pp. 286-289).

9. Тухтамишов, С. С., Рахматов, О. О., Янгибаева, Г., & Худайбердиев, Р. (2019). Разработка конструктивной схемы выделелителя семян. In Научные основы развития АПК: Сб. науч. тр. по материалам XXI Всерос.(нац.) научн.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (19 апреля-10 июня 2019г.)-Томск-Новосибирск: ИЦ Золотой колос, 2019.-491 с. (p. 296).

10. Мухтаров, З., Тухтамишев, С. С., Рахматуллаев, Р. К., & Холматова, З. (2019). Машина для очистки плода дыни от кожуры. In Научные основы развития АПК (pp. 274-278).

11. Нуриев, К. К., Рахматов, О., & Тухтамишев, С. С. (2019). Устройство для извлечения семян дыни из плаценты. In Научные основы развития АПК (pp. 281-283).

12. Рахматов, О. О., Рахматов, Ф. О., Тухтамишев, С., & Равшанов, Ж. Н. (2017). ПРОИЗВОДСТВО ВЫСОКОКАЛОРИЙНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ УЗБЕКСКИХ СОРТОВ ДЫНЬ. In Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства (pp. 1312-1316).

13. Shaidullayeva, S. B., Mirzakulova, G. S., & Tukhtаmishоvа, G. K. (2023). CLASSIFICATION OF FOOD ADDITIVES AND BAKING IMPROVERS. RESEARCH AND EDUCATION, 2(2), 85-87.

14. Саттаров, К. К., Тухтамишева, Г. К., & Нуриддинов, Б. Р. (2021). Совершенствование технологии получения муки из зерна пшеницы. Образование и право, (7), 236-241.

15. Тухтамишева, Г. К., & Саттаров, К. К. (2021). Махалий бугдой донидан юцори сифатли унларни олиш технологияси. Scientific progress, 2(4), 1003-1101.

16. Tukhtаmishеv, S., Xudаybеrdiyеv, R., & Tukhtаmishоvа, G. (2023). MЕCHАNIZЕD АPPАRАTUS FОR CUTTING MЕLОN FRUIT INTO АNNULАR SL^S. Science and innovation, 2(A1), 252-255.

17. Рахматов, О. О., Рахматов, Ф. О., Тухтамишев, С. С., & Худойбердиев, Р. (2019). Дыня древнейшая культурацентральной Азии. In Научные основы развития АПК (pp. 166168).

Open access journal

www.in-academy.uz

18. Рахматов, О. О., Рахматов, Ф. О., & Тухтамишев, С. (2017). ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВЯЛЕНОЙ ДЫНИ. In Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства (pp. 1317-1320).

19. Углы, Ф. О., Каримкулов, А. Т., & Базарова, Р. Ш. (2014). Инновационный подход к развитию тутового шелкопряда в червоводне замкнутого типа. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, (9 (119)), 122-125.

20. Rakhmatov, O., Rakhmatov, F., Kurbanov, E., Rakhmatullaev, R., Kasimov, A., & Musayeva, N. (2023). The methodological foundations of the thermal efficiency in a convective drying unit of the chamber type. In E3S Web of Conferences (Vol. 390). EDP Sciences.