CC BY
82
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.331:635.61
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛОДОВ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF BAHCHEVAL CROPS FRUITS
А.Н. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.Ю. Китов, кандидат технических наук, доцент
A.N. Tseplyaev, A.Yu. Kitov
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Нижнее Поволжье, Кубань и Северный Кавказ являются основными зонами возделывания бахчевых культур. Получение высоких урожаев в значительной мере зависит от качества семенного материала. Обозначена проблема дефицита высококачественного семенного материала для получения высоких и устойчивых урожаев бахчевых культур. Технология производства семян бахчевых культур является очень трудоёмкой и требует применения специальных машин, выпуск которых производится в ограниченном количестве с низкими технико-экономическими показателями. Семена, полученные в результате использования таких машин, имеют низкое качество и недостаточную всхожесть. Для повышения всхожести выделенных семян, экономии и увеличения урожайности нами были исследованы физико-механические свойства плодов бахчевых культур. В статье приведены результаты практических исследований по исследованию физико-механических свойств бахчевых культур, экспериментально измерены углы естественного откоса и коэффициенты трения по различным поверхностям, а также коэффициенты внутреннего трения, результаты которых были обработаны и представлены в виде таблиц и сделаны обобщающие выводы. В ходе исследований было выявлено: значения статических коэффициентов трения мякоти находятся в пределах для стали обработанной 0,114...0,344; стали необработанной -0,88...0,356. Коэффициенты трения движения для различных сортов находятся в пределах мякоти - 0,32...0,367, семян - 0,127...0,343, плаценты с семенами - 0,270...0,434. Модуль упругости и разрушающие напряжения равны соответственно: для цветоложе-плодоножковых частей Ем = 27Дх105н/м2, Ср= (8Д...8,9)х105н/м2, для периферийных: Ем = 21Дх105 н/м2, Ср= (6,2...6,7)х105 н/м2 для семян: Ec = (14,9. 15,3)х107 н/м2, ср= (10,3. 10,7)х10б н/м2. Плотность мякоти тыквы и коры равны рмк = (0,87.0,88) х103 кг/м3, у семенной полости рмс = (0,74...0,75)х103 кг/м3. Плотность семян тыквы находится в пределах рст= (0,70...0,72)х 103 кг/м3. Средние размеры плодов колеблются от 200 до 280 мм, а по массе - от 3,5 до 5,3 кг. Коэффициент восстановления для плодов арбузов колеблется от 0,35 до 0,39, а коэффициент трения скольжения по различным материалам - от 0,213 до 0,5.
Lower Volga, Kuban and Northern Caucasus are the main zones of cultivation of melons and gourds. The production of high yields depends to a large extent on the quality of the seed material. The problem of deficiency of high-quality seed material for obtaining high and stable yields of melons is indicated. The technology of producing melon seeds is very time consuming and requires the use of special machines, the production of which is produced in limited quantities with low technical and economic indicators. The seeds obtained from the use of such machines are of poor quality and insufficient germination. To improve the germination of isolated seeds, to save and increase yields, we have studied the physical and mechanical properties of fruits of melons and gourds. The article presents the results of practical studies on the study of the physical and mechanical properties of melons and gourds, experimentally measured angles of natural slope and friction coefficients for various surfaces, as well as coefficients of internal friction, the results of which were processed and presented in tabular form and summarized conclusions. In the course of the research it was revealed: the values of the static coefficients of friction of pulp are within the limits of steel
1
treated - 0,114...0,344; steel untreated - 0,88...0,356. The coefficients of friction of movement for different varieties are within the flesh - 0,32...0,367, seeds - 0,127...0,343, placentas with seeds -0,270...0,434. The modulus of elasticity and destructive stresses are equal, respectively: for the pe-diculate-pediculate parts Em = 27,1 x 105 n/m2, Op= (8,1. 8,9) x 105 n/m2, for peripheral: Em = 21,1 x 105 n/m2, Op = (6,2 ... 6,7) x 105 n/m2 for seeds: Ec = (14,9 .15,3) x 107 n/m2, Op = (10,3...10,7) x 106 n/m2. The density of pulp and cortex pulp is equal to p мк = (0,87 ... 0,88) x 103 kg/m3, in the seminal cavity pMC = (0,74 ... 0,75) x 103 kg/m3. The density of the pumpkin seeds is within the limits of рст = (0,70...0,72) x 103kg / m3 The average size of the fruit fluctuates from 200 to 280mm, and by weight from 3,5 to 5,3kg. The recovery factor for fruits of watermelon ranges from 0,35 to 0,39, and the coefficient of sliding friction for different materials from 0,213 to 0,5.
Ключевые слова: угол естественного откоса, коэффициенты трения покоя и трения движения, коэффициенты внутреннего трения, физико-механические свойства плодов бахчевых культур.
Key words: angle of natural slope, coefficients offriction of rest and friction of motion, coefficients of internal friction, physical and mechanical properties of fruits of melons.
Введение. Технология производства семян бахчевых культур является очень трудоёмкой и требует применения специальных машин [4], выпуск которых производится в ограниченном количестве с низкими технико -экономическими показателями [8]. Анализом технологии производства семян бахчевых культур установлено, что всхожесть семян не отвечает агротехническим требованиям и требует совершенствования технологии [2, 7]. Качество выделения семян из плодов бахчевых культур зависит от таких важных значений, как угол естественного откоса, коэффициенты трения покоя и движения коры, мякоти и семян бахчевых культур, а также их размерно-весовых характеристик. Не учитывая их значений нельзя приступать к разработке выделителя семян, который бы соответствовал всем существующим агротехническим требованиям [1].
Материалы и методы. Исследования физико-механических свойств плодов бахчевых культур нами проводились по общепринятым методикам [6, 10], на стандартном оборудовании.
Результаты и обсуждение. Нами приведены практические результаты исследований физико-механических свойств бахчевых культур, результаты которых были обработаны и представлены в виде таблиц и сделаны обобщающие выводы.
Таблица 1 - Результаты измерений угла естественного откоса и коэффициентов внутреннего трения семян бахчевых культур
Культура, сорт Влаж- Среднее значение угла есте- Среднее значение коэффициен-
ность, % ственного откоса, ф' (рад) та внутреннего трения, f (рад)
Арбуз
Астраханский 6,83 0,62 0,72
Бомба F1 6,92 0,63 0,73
Холодок 7,00 0,64 0,74
Тыква
Волжская серая-92 6,95 0,55 0,61
Крупноплодная-1 6,87 0,56 0,62
Таблица 2 - Результаты измерений коэффициентов трения покоя семян _по различным поверхностям трения._
Культура, сорт
Поверхность трения
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Алюминий необработанный (литьё) Алюминий крашеный Алюминий шлифованный Сталь крашеная Сталь шлифованная Резина
фп фп фп фп фп фп
Арбуз
Астраханский 0,56 0,51 0,49 0,46 0,49 0,45 0,44 0,42 0,41 0,39 0,87 0,72
Бомба 0,57 0,52 0,52 0,47 0,49 0,45 0,44 0,42 0,44 0,41 0,85 0,70
Холодок 0,56 0,51 0,48 0,45 0,45 0,42 0,40 0,38 0,44 0,42 0,77 0,66
Тыква
Волжская серая-92 0,53 0,49 0,44 0,41 0,41 0,39 0,39 0,37 0,39 0,37 0,63 0,56
Крупноплодная-1 0,49 0,45 0,40 0,38 0,39 0,37 0,33 0,36 0,36 0,35 0,60 0,54
Таблица 3 - Результаты измерений коэффициентов трения движения семян _по различным поверхностям трения_
Культура, сорт Поверхность трения
Алюминий необработанный (литьё) Алюминий крашеный Алюминий шлифованный Сталь крашеная Сталь шлифованная Резина
фп фп фп фп фп фп
Арбуз
Астраханский 0,38 0,36 0,36 0,35 0,36 0,34 0,33 0,32 0,31 0,31 0,76 0,65
Бомба 0,39 0,37 0,37 0,35 0,37 0,35 0,34 0,33 0,31 0,30 0,74 0,64
Холодок 0,38 0,36 0,37 0,35 0,36 0,34 0,34 0,33 0,33 0,32 0,67 0,59
Тыква
Волжская серая-92 0,40 0,38 0,39 0,38 0,35 0,34 0,34 0,33 0,32 0,31 0,56 0,51
Крупноплодная-1 0,38 0,36 0,34 0,33 0,34 0,33 0,32 0,31 0,31 0,30 0,51 0,47
Из таблиц 2, 3 следует, что коэффициенты трения покоя наибольшие значения имеют по шероховатым поверхностям. Например, коэффициент трения покоя для семян арбуза сорта Астраханский по алюминию необработанному - 0,56; по алюминию шлифованному - 0,49. Коэффициенты трения покоя для семян тыквы сорта Крупно-плодная-1 по алюминию необработанному - 0,49; по алюминию шлифованному - 0,39. Уменьшение шероховатости трущихся поверхностей приводит к уменьшению колебания значений коэффициентов трения. Так, для семян арбуза сорта Астраханский интервал варьирования коэффициентов трения покоя по алюминию необработанному составляет + 0,23; а по стали шлифованной + 0,07.
Интервал варьирования коэффициента трения движения для семян тыкв сорта Крупноплодная-1 соответственно по алюминию необработанному + 0,18; а по стали шлифованной + 0,04. Сравнивая значения 1 и 1д, особенно по шероховатым поверхностям, находим, что 1 значительно меньше 1п, в общем случае 1п = (1,17.. .1,51) 1д.
Для обработанной стальной поверхности и площади контакта Ьк = 9,6 см2 были получены следующие значения коэффициента трения: для сухой поверхности 1с= 0,22.0,25; для смоченной - 1м= 0,21.0,23. Сравнение этих значений методом проверки статических гипотез показало, что разница незначительна при 95 % уровне доверительной вероятности [5]. Существенно влияет на коэффициент трения мякоти тыквы по различным поверхностям площадь взаимного контакта [10]. Зависимость коэффициента трения от площади контакта весьма сложна, однако явна тенденция к его увеличению до определенных значений с увеличением площади контакта для всех изучаемых поверхностей трения.
Анализ полученных данных показывает, что коэффициент трения имеет сложную зависимость от удельного давления. В ряде случаев при работе сельскохозяйственных машин, применяемых в процессах переработки тыквенных культур на семена, наблюдается трение отдельных частей плода по слою вороха измельченных плодов (например, мякоти тыквы по мякоти). Нами были проведены опыты по определению коэффициентов трения для этих условий при площадях взаимного контакта Ьк = 9,4 см2 и Ьк = 19,2 см , а также удельных давлениях:
Р = 0,3 х 105 н/м2, 1,5 х 105 н/м2, 2,0 х 105 н/м2 и 2,5 х 105 н/м2.
Коэффициенты трения покоя тыквы по тыкве возрастают с увеличением удельного давления, в целом его среднее значение изменяется в пределах £=0,07.. .0,12.
Нами были проведены опыты по нахождению коэффициентов трения у образцов плодов арбузов следующих размеров: до 20 мм, свыше 20 мл, до 35 мм, свыше 35 мм, до 60 мм. Величину { определяли на наклонной плоскости по общепринятой методике [6]. Коэффициент трения рассчитывали по углу а-отклонения наклонной плоскости от горизонтали по формуле: { = tqа. При нахождении коэффициентов трения с помощью наклонной плоскости определялись по её шкале и фиксировались следующие углы:
1) угол, при котором начинается сползание вниз образца, лежащего на рабочей поверхности наклонной плоскости, при постепенном отклонении её из горизонтального положения фд;
2) угол, соответствующий моменту остановки образца, движущегося под собственным весом вниз, при постепенном уменьшении угла наклона плоскости.
Угол, зафиксированный по пункту 2, определяет собой коэффициент трения покоя; угол, найденный по пункту 1, определяет соответственно коэффициент трения движения. В результате статистической обработки опытных данных были найдены значения, приведенные в таблице 4. Анализируя полученные результаты, можно отметить: наибольшие по величине значения коэффициентов наблюдаются у образцов размером свыше 20х35 мм, (средний угол трения движения 40°40'; средний угол трения покоя 40°32'), наименьший - у образцов 35х60 мм (средний угол трения движения 34° 10'; средний угол трения покоя 40°12). Во всех случаях коэффициент трения покоя больше коэффициента трения движения.
Таблица 4 - Результаты значения углов трения коры арбузов
Фактор Размеры образцов плодов арбузов (мм)
35 х 60 20 х 35 20 х 20
Среднее значение угла трения движения, фд 34°10 40°40 35°
Среднее квадратичное отклонение трения движения, с 2°20 2°6 2°55
Интервал варьирования х± tс 27°10,.41°10' 34°28\..46°52' 27°55'...42°'
Коэффициент вариации для трения движения, V 0,11 0,13 0,13
Среднее значение угла трения покоя, фп 40°12 49°32 52°36
Среднее квадратичное отклонение трения покоя, с 1°46 2°48 2°15
Интервал варьирования х± tс 35°34\..44°50' 41°28\..57°6' 5°51\.59°2Г
Коэффициент вариации для трения покоя, V 0,09 0,12 0,14
Полученные данные по размерно-массовой характеристике плодов бахчевых культур обработаны (в таблицах 2, 3, 4, 5) и сведены в таблицу 5. Анализ полученных данных в таблице 6 показал, что даже в пределах одного сорта наблюдаются колебания размера се-
мян, наиболее сильно они варьируются по длине и в меньшей степени по толщине. Из анализа соотношений размеров семян различных сортов и культур, представленных в таблице, следует, что они имеют три ярко выраженные показатели (длина, ширина, толщина), значительно отличающиеся между собой даже в пределах одного сорта.
Наибольшее численное выражение имеет отношение длины семян к ширине, а наименьшее - к толщине. Поскольку толщина семян изменяется незначительно, а в плоскости длина - ширина они имеют чётко выраженную форму эллипса, их форма может быть названа плоскоэллептической.
Наибольшая относительная изменчивость отмечена по длине семян у всех сортов исследуемых культур, данные по которой представлены в таблице 6. В таблицах 5, 6, 7, 8 приведены обработанные данные по массовой и размерной характеристикам плодов тыквы сорта Крупноплодная-1 и арбузов сорта Роза Юго-востока.
Индекс формы арбузов сорта Холодок колеблется 1 = 1,0...1,7. Индекс формы тыкв сорта Крупноплодная-1 - i = 0,8...0,9. Коэффициенты вариации по размеру плодов соответственно равны: для тыквы V = 14,1, для арбузов V = 11,9. В таблице 7 приведены результаты исследования весовых характеристик сырых семян тыквы сорта Круп-ноплодная-1, в таблице 8 приведены результаты исследований весовых характеристик семян арбузов сорта Астраханский.
Таблица 5 - Размерная характеристика семян различных бахчевых культур
№ п/п Показатель семян, мм Размер Культура, сорт
Арбуз Тыква
Астраханский Бомба Холодок Волжская серая-92 Крупноплодная-1
1. Среднее-арифме тическое х длина 12,4 11,7 9,2 18,9 19,7
ширина 8,4 7,7 6,0 12,4 11,1
толщина 2,4 2,1 2,0 4,7 3,8
2. Среднее квадратиче-ское откло-неннес длина 0,73 0,77 0,53 1,48 1,69
ширина 0,43 0,52 0,40 0,52 0,49
толщина 0,25 0,25 0,21 0,52 0,49
3. Коэффициент вариации V длина 5,89 6,58 5,76 7,83 8,58
ширина 5,12 6,75 6,67 7,58 11,53
толщина 10,41 11,9 10,5 11,06 12,89
4. Средняя ошибка опытов Дср длина 0,042 0,044 0,031 0,085 0,098
ширина 0,025 0,030 0,023 0,054 0,074
толщина 0,014 0,014 0,012 0,03 0,028
5. Интервал варьирования х± С длина 10,21____14,59 9,39....14,01 7,61....10,79 14,46....23,34 14,63....24,77
ширина 7,11....9,69 6,14....9,26 4,8....7,2 9,58....15,22 7,26....14,94
толщина 1,65____3,15 1,35____2,85 1,37....2,63 3,14....6,26 2,33....5,27
Благоприятное биологическое развитие арбуза сорта Астраханский наблюдается при интервале варьирования массовой доли семян в нём 25...50 г, что позволяет наиболее равномерно распределить семечки в мякоти плода, что ведёт к их качественному вызреванию. С увеличением массы плода наблюдается в среднем от 10 до 21 % в семенной выборке плода недозрелых семян. Данная функция описывается следующими уравнениями: для тыквы: У = 0,005х + 0,13; для арбуза: У = 0,01х - 0,02.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 6 - Размерно-массовая характеристика плодов бахчевых культур
Сорта Размеры плодов, мм Отношение Вес плода, кг
Диаметр средний Диаметр наименьший Диаметр наибольший Дысота средняя Высота наименьшая Дысота наибольшая Высоты к диаметру Средний Наименьший Наибольший
Арбуз
Астраханский 194,1 130 260 207,3 120 275 1,06 5,08 0,80 10,0
Бомба 197,0 144 274 204 143 289 1,04 4,55 1,72 10,7
Холодок 202,9 150 270 213 151 270 1,05 4,60 1,80 9,50
Тыква
Волжская серая-92 299,8 140 400 210,8 100 280 0,70 7,10 1,50 17,00
Крупноплодная-1 276,3 150 350 230,3 105 290 0,80 8,11 1,30 16,00
Таблица 7 - Зависимость распределения сырых семян от массы плода тыквы _сорта Крупноплодная-1_
№ п/п Интервалы варьирования массы плодов Середина интервала варьирования массы плодов Количество плодов в интервале Суммарная масса семян в интервале, г Средняя масса семян в плоде, г
1 5,0 - 7,1 16 2640 165 6,05
2 7,1 - 9,0 15 2625 175 8,05
3 9,1 -11,0 17 3145 185 10,05
4 11,1- 13,0 14 2730 195 12,05
5 13,1-15,0 16 3280 205 14,05
6 15,1-17,0 17 3655 215 16,05
7 17,1-19,0 5 1125 225 18,05
Таблица 8 - Зависимость распределения сырых семян от массы плода арбуза _сорта Астраханский_
№ п/п Интервалы варьирования массы плодов Середина интервала варьирования массы плодов Количество плодов в интервале Суммарная масса семян в интервале, гр Средняя масса семян в плоде, гр
1 5,0 - 7,1 300 810 27 6,05
2 7,1 - 9,0 24 936 39 8,05
3 9,1 -11,0 22 946 43 10,05
4 11,1- 13,0 10 700 70 12,05
5 13,1-15,0 9 756 84 14,05
6 15,1-17,0 5 555 111 16,05
Прочность коры характеризует способность плодов сопротивляться сосредоточенным нагрузкам [3]. Оценивают её обычно величиной усилия, необходимого для вдавливания в поверхностный слой плунжера-шарика. Удельное значение этого усилия называется твердостью плода [9]. Опыты показали, что усилия прокола коры плодов одной культуры близки по величине, но существенно отличаются для различных культур. Полученные значения усилий прокола коры плодов бахчевых культур отражены в таблице 9.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 9 - Усилия прокола коры бахчевых культур _(диаметр плунжера 4 мм)_
Показатель Сорта
Астраханский Бомба F1 Холодок Волжская серая-92 Крупноплодная-1
Влажность 92,2 92,0 92,6 91,3 91,1
Средняя толщина коры, мм 5,4 5,6 5,5 6,6 6,7
Усилие среднее, кг 3,8 4,5 3,5 4,9 6,16
Усилие максимальное, кг 5,2 6,0 4,8 6,16 3,4
Усилие минимальное, кг 2,3 2,9 2,1 3,4 3,7
Результаты экспериментов по исследованию упругих свойств мякоти тыквы показали, что при нагружении деформация образцов возрастает до некоторого предельного значения, после чего наступает почти мгновенное разрушение. Закон сжатия исследуемых образцов имеет явно выраженный линейный участок, площадка текучести материалов отсутствует. Таким образом, мякоть тыквы под нагружением ведет себя как хрупкий материал. Очевидно также, что в пределах упругих её свойств может быть применен закон Гука. ЕМ = a/s; где ЕМ-модуль упругости (Юнга), Н/м2.
Полученные результаты подтверждают гипотезу о применении закона Гука к сжатию мякоти тыквы. Анализ законов нагружения показал, что мякоть изучаемых частей плода имеет разную прочность, хотя разрушение образцов происходило при одном значении относительной деформации: ар = 0,30.. .0,33Н/м2. Предельные разрушающие напряжения сжатия коры для основной и цветоложе-плодоножковой части плода имеют соответ-
5 2 5 2
ственно следующие значения: ар1 = (6,0...6,5)*10 н/м; ар2 = (8,0.8,8) *10 н/м.
В ходе дальнейших исследований было выявлено, что напряжения в материале зависят при постоянной деформации от времени приложения нагрузки, то есть они релакси-руют. Следовательно, модуль упругости зависит от характера нагрузки. Мы обнаружили, что при мгновенном нагружении значение модуля упругости в 1,5. 2,5 раза меньше, чем при медленном нагружении. Поскольку в машинах имеет место мгновенное нагружение, то определены модули упругости Е для последнего в течение 1 с (таблица 10). Результаты подсчетов показали, что модуль упругости зависит от деформации образца. С увеличением деформации модуль Юнга падает по линейному закону и описывается уравнениями соответственно для цветоложе-плодоножковой части плода: У = -0,6х+46; для основной части плода: У = -0,1х+24. Опираясь на экспериментальные данные, можно отметить, что минимальные модули упругости для периферийной и цветоложе-плодоножковой части равны соответственно: Ем1.= 20,0 х 105 н/м ; Ем2 = 26,8* 105 н/м2.
Таблица 10 - Значение модулей упругости при мгновенном нагружении Е (105 н/м2)
Часть плода Величина деформации (s) % Среднее значение
8% 10% 24% 32%
Цветковая, плодоножковая 40,3 33,9 31,5 27,1 33,2
Периферийная 25,2 24,3 23,3 21,0 23,5
На основании этого можно сделать вывод, что прочностные характеристики мякоти изучаемых частей плода тыквы различны: мякоть цветоложе-плодоножковых частей намного прочнее мякоти периферийной части. Это может указать на рациональный с энергетической точки зрения способ резания плодов.
Результаты эксперимента показали также, что сжатие оболочки сырых семян тоже подчиняется закону Гука. При этом модуль упругости семян равен:
Ес = (14,7.15,2) х107 н/м2, предельные разрушающие напряжения равны:
о о о о
Рмк = (0,86.0,89) х103 кг/м3; а у семенной полости: рмс = (0,72.0,75) х103 кг/м3. Таким образом, эти части мякоти более плотные и, значит, более прочные. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе скоростей истирания. Плотность семян тыквы находится в пределах: Рст = (0,69.0,72) х10 кг/м .
Важное значение при изучении физико-механических свойств плодов бахчевых культур приобретает показатель срока хранения плодов Т, приводимый обычно в литературных источниках в сутках. Он численно равен промежутку времени от уборки до изменения внешнего вида или внутренней структуры плодов условиях хранения при комнатной температуре. Проведенные нами исследования показали, что срок хранения при сборе вручную составляет не более двух недель. За это время плоды теряют свои вкусовые качества. Поэтому срок хранения арбузов в 15 дней будем считать контрольным. В данном опыте необходимо было установить
зависимость сроков хранения сортов арбузов от статической силы. Результаты опыта, представленные в таблице 11.
Таблица - 11 Сроки хранения арбузов в зависимости от силы сжатия
№ п\п Астраханский Холодок Средняя температура при хранении Срок хранения (суток)
¿ср Сжимающая сила ¿ср Сжимающая сила Холодок Астраханский
1 230 500 225 200 23,5 15 15
2 270 600 230 300 15 15
3 240 700 200 400 15 15
4 270 800 208 500 13 10
5 257 900 211 600 9 3
6 258 1000 205 700 4 0
Хо=10,75; Со=2,39; ш0= ± 0,3; У=22,2%; Р=2.8%
Анализируя данные таблицы 11, приходим к следующим выводам: более чувствительны к статическому воздействию арбузы ранних сортов; максимальная допустимая нагрузка для ранних сортов арбузов Р = 400Н, для поздних Р = 700Н; увеличение нагрузки сверх допустимой оказывает более интенсивное воздействие на плоды арбузов поздних сортов. Так, приращение АР = 100Н вызывает снижение периода хранения для поздних сортов на 5 суток, а для ранних вдвое. Это объясняется тем, что у поздних сортов больший объём подвергается пластической деформации.
Анализ приведенных данных показывает, что плотность мякоти и семян значительно меньше единицы, при этом они отличаются несущественно. Поэтому разделение вороха измельченных плодов «сухих» тыквенных культур на «семена» и «кору» и очистка фракции «семена» от мелкой крошки флотационными методами невозможны. Другие способы очистки сложны, дорогостоящи и мало эффективны. В этой связи исследуемый технологический процесс должен обеспечивать рациональный состав вороха с минимальным содержанием мелких фракций. Этому способствует применение истирающих рабочих органов для отделения семян от мякоти.
Заключение. Проведенные экспериментальные исследования показали, что фрикционные свойства мякоти и семян тыквы зависят от вида поверхности трения, площади контакта, удельного давления в зоне трения и не зависят от смоченности поверхностей соком плодов. Значения статических коэффициентов трения мякоти нахо-
дятся в пределах для стали обработанной 0,114...0,344; стали необработанной -0,88...0,37. Коэффициенты трения движения для различных сортов находятся в пределах мякоти 0,32...0,367, семян - 0,127...0,343, плаценты с семенами - 0,270..0,43.
Сжатие мякоти тыквы и семян в пределах упругих деформаций подчиняется закону Гука. При этом, плоды тыквы по своим прочностным свойствам анизотропны: мякоть цве-толоже-плодоножковых частей прочнее мякоти периферийных. Модуль упругости и разрушающие напряжения равны соответственно: для цветоложе-плодоножковых частей Ем = 27,1х105 н/м2, ар = (8,1.8,9)х105 н/м2 для периферийных: Ем = 21,1х105 н/м2, ар = (6,2. 6,7)х 105 н/м2; для семян: Ec = (14,9.15,3)х107 н/м2, ар = (10,3.10,7)х106 н/м2.
Плотность мякоти тыквы и коры равна рм = (0,87.0,88)х103 кг/м3 у семенной полости рмс = (0,74..0,75)х103 кг/м3. Плотность семян тыквы находится в пределах рст = (0,70...0,72)х103 кг/м3. Плотность семян и мякоти тыквы близки по своим значениям и меньше плотности воды, поэтому очистка выхода «семена» от мелкой крошки флотационными способами невозможна.
Совокупность арбузов по размерам и массе подчиняется нормальному закону распределения. Средние размеры плодов колеблятся от 200 до 280 мм, а по массе - от 3,5 до 5,3 кг. Коэффициент восстановления для плодов арбузов колеблется от 0,35 до 0,39, а коэффициент трения скольжения по различным материалам от 0,213 до 0,5.
Библиографический список
1. Белик, В.Ф. Бахчевые культуры [Текст] / В.Ф. Белик. - М.: Колос, 1975. - 270 с.
2. Китов, А.Ю. Выделители семян из плодов бахчевых культур истирающего типа [Текст]/ А.Ю. Китов, М.Н. Шапров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2007. - №8. - С. 14-16.
3. Китов, А.Ю. Оптимизация параметров выделителя семян из плодов бахчевых культур [Текст] /А.Ю. Китов, Н.И. Кульченко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - №1. - С. 125-228.
4. Комплексная механизация бахчеводства на основе инновационных технологий [Текст] / М.Н. Шапров, А.Н. Цепляев, В.Г. Абезин, В.А. Цепляев// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2008. - №4 - С. 172-178.
5. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур [Текст]: патент на изобретение RUS 2055494 /А.Ю. Китов, А.Н. Цепляев, М.Н. Шапров, Л.Н. Чабан.
6. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях с.-х. процессов [Текст] / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. - Л.: Колос, 1990. - 93 с.
7. Пановко, Я.Г. Введение в теорию механического удара [Текст] /Я.Г. Панавко. - М.: Наука, 1977. - 232 с.
8. Технология и технические средства производства и подготовки к посеву семян бахчевых культур [Текст] /В.Г. Абезин, М.Н. Шапров, В.А. Моторин, О.Н. Беспалова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2017. - №1(45). - С. 181-187.
9. Цепляев, А.Н. Уборка плодов бахчевых культур [Текст] / А.Н. Цепляев, В.Г. Абез-ин,// Известия Нижневолжского агроуниверситет-ского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - №2(22). - С. 110.
10.Юдин, М.И. Планирование эксперимента и обработка его результатов [Текст] : монография / М.И. Юдин. - Краснодар: КГАУ, 2004. - 124 с.
Reference
1. Belik, V. F. Bahchevye kul'tury [Tekst] / V. F. Belik. - M.: Kolos, 1975. - 270 s.
2. Kitov, A. Yu. Vydeliteli semyan iz plodov bahchevyh kul'tur istirayuschego tipa [Tekst]/ A. Yu. Kitov, M. N. Shaprov // Mehanizaciya i jelektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - 2007. - №8. -S. 14-16.
3. Kitov, A. Yu. Optimizaciya parametrov vydelitelya semyan iz plodov bahchevyh kul'tur [Tekst] /A. Yu. Kitov, N. I. Kul'chenko // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kom-pleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2015. - №1. - S. 125-228.
4. Kompleksnaya mehanizaciya bahchevodstva na osnove innovacionnyh tehnologij [Tekst] / M. N. Shaprov, A. N. Ceplyaev, V. G. Abezin, V. A. Ceplyaev// Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2008. - №4 - S. 172-178.
5. Mashina dlya vydeleniya semyan iz plodov bahchevyh kul'tur [Tekst]: patent na izobreten-ie RUS 2055494 /A. Yu. Kitov, A. N. Ceplyaev, M. N. Shaprov, L. N. Chaban.
6. Mel'nikov, S. V. Planirovanie jeksperimenta v issledovaniyah s.-h. processov [Tekst] / S. V. Mel'nikov, V. R. Aleshkin, P. M. Roschin. - L.: Kolos, 1990. - 93 s.
7. Panovko, Ya. G. Vvedenie v teoriyu mehanicheskogo udara [Tekst] /Ya. G. Panavko. - M.: Nauka, 1977. - 232 s.
8. Tehnologiya i tehnicheskie sredstva proizvodstva i podgotovki k posevu semyan bahchevyh kul'tur [Tekst] /V. G. Abezin, M. N. Shaprov, V. A. Motorin, O. N. Bespalova // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. -2017. - №1(45). - S. 181-187.
9. Ceplyaev, A. N. Uborka plodov bahchevyh kul'tur [Tekst] / A. N. Ceplyaev, V. G. Abezin,// Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitet-skogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2011. - №2(22). - S. 110.
10.Yudin, M. I. Planirovanie jeksperimenta i obrabotka ego rezul'tatov [Tekst] : monografiya / M. I. Yudin. - Krasnodar: KGAU, 2004. - 124 s.
E-mail: [email protected]
