Определение коэффициента Пуассона и модуля Юнга внешней плодовой оболочки зерна кукурузы

Отметили необходимость снижения травмирования зерна кукурузы при обмолоте початков. Показали, что можно ввести ограничивающие условия и обеспечить рациональные параметры при работе молотильно-сепарирующих устройств, исключающие повреждение внешней плодовой оболочки зерна. Подтвердили, что закономерности обмолота початков кукурузы адекватно описываются посредством применения контактной задачи теории упругости Г. Герца. (Цель исследования) Определить коэффициент Пуассона и модуль Юнга плодовой оболочки зерна кукурузы, поверхность которой непосредственно контактирует с рабочими органами молотильного устройства. (Материалы и методы) Использовали методы однофакторного экспериментального исследования с последующей статистической обработкой массива данных. Экспериментально изучили коэффициент Пуассона для внешней плодовой оболочки зубовидной кукурузы и модуль Юнга применительно к зерну кремнистой, зубовидной, сахарной и лопающейся кукурузы. (Результаты и обсуждение) Разработали методики исследования и экспериментальные установки для определения коэффициента Пуассона и модуля Юнга плодовой оболочки зерна кукурузы. Установили, что с доверительной вероятностью 0,95 среднее значение коэффициента Пуассона плодовой оболочки зерна зубовидной кукурузы составляет 0,356. Определили модуль Юнга применительно к нескольким разновидностям кукурузы: кремнистой – 98-125 мегапаскалей, зубовидной кукурузы – 78-127, сахарной – 97-124, лопающейся – 127-169 мегапаскалей. Выявили, что максимально допустимый скоростной режим обмолота обеспечивается при скорости контактного взаимодействия зерна и шипа молотильного устройства не более 1,6 метра в секунду. (Выводы) Доказали, что для более полного прикладного применения контактной задачи теории упругости Г. Герца при моделировании процессов обмолота початков кукурузы необходимо знать коэффициент Пуассона и модуль Юнга внешней плодовой оболочки зерна. Рекомендовали использовать полученные численные значения данных механико-технологических характеристик при моделировании деформационных процессов, регламентирующих скоростные режимы обмолота.

1. Santolini E., Bovo M., Barbaresi A., Torreggiani D., Tassinari P. Turning Agricultural Wastes into Biomaterials: Assessing the Sustainability of Scenarios of Circular Valorization of Corn Cob in a Life-Cycle Perspective. MDPI. Applied Sciences. 2021 Vol. 11. 6281.

2. Voća N., Krička T., Janušić V., Matin A. Bioethanol production from corn kernel grown with different cropping intensities. Proceedings of the VI. Alps-Adria Scientific Workshop. 2007. Vol. 35(2). 1309-1312.

3. Шекихачев Ю.А Технические средства для обмолота початков кукурузы // NovaInfo. 2016. N45. С. 28-35.

4. Тронев С.В., Ряднов А.И., Федорова О.А. Повышение производительности зерноуборочного комбайна // Научное обозрение. 2017. N21. С. 37-43.

5. Пастухов А.Г., Бахарев Д.Н., Вольвак С.Ф., Черников Р.В. Пневматическая система дифференцированного обмолота кукурузы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2019. Т. 13. N4. С. 42-47.

6. Пастухов, А.Г., Бахарев Д.Н. Молотильно-сепарирующее устройство для первичного семеноводства кукурузы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. N1. С. 34-39.

7. Курасов В.С., Куцеев В.В., Самурганов Е.Е. Механизация работ в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве кукурузы: Монография. Краснодар: КубГАУ. 2013. 151 с.

8. Труфляк Е.В., Кравченко В.С., Гончарова И.А. Изучение механического повреждения початка кукурузы при его отрыве в кукурузоуборочной жатке // Научный журнал КубГАУ. 2008. N38(4). С. 1-11.

9. Петунина И.А. Обмолот початков кукурузы: Монография. Краснодар: КубГАУ. 2006. 200 с.

10. Zukas J. A., Nicholas T., Hallock F. Swift H.F. Impact dynamics: Monograph. New York: John Wiley and sons. 1982. 296.

11. Лейбович М.В. Теория удара в задачах и примерах. Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет. 2016. 236 с.

12. Burubai1 W., Amula1 E., Davies R.M., Etekpe G.W.W., Daworiye S.P. Determination of Poisson’s ratio and elastic modulus of African nutmeg (Monodora myristica). International Agrophysics. 2008. Vol. 22(2). 99-102.

13. Dai F., Zhao W., Han Z., Zhang F. Experiment on Poisson's ratio determination about corn kernel. Proceedings of 3rd International Conference on Chemical Engineering and Advanced. 2013. Vol. 781-784. 799-802.

14. Shelef L., Mohsenin N.N. Evaluation of the modulus of elasticity of wheat grain. Cereal Chemistry. 1967. Vol. 44(4). 392-402.

15. Калашникова Н.В. Модуль упругости семян зерновых и зернобобовых культур // Механизация и электрификация сельского хозяйства, Вып. 12, 1975. С. 51-52.

16. Bakharev D., Pastukhov A., Volvak S., Dobrickiy A. Methodology and results of experimental determination of corn grain elasticity modulus. Proceedings of 20th International Scientific Conference «Engineering for Rural Development ». 2021. Vol. 20. 92-97.

17. Бахарев Д.Н., Вольвак С.Ф., Пастухов А.Г. Бионические основы конструирования молотильно-сепарирующих систем для початков кукурузы: Монография. п. Майский: Белгородский ГАУ. 2018. 168 с.

18. Бахарев Д.Н., Пастухов А.Г., Вольвак С.Ф., Бурнукин А.Е. Научные основы совершенствования технологии поточной обработки кукурузы в початках: Монография. п. Майский: Белгородский ГАУ. 2021. 188 с.

19. Рожковський М.Ф. До визначення механізму деформації і руйнування зернових матеріалів. Вісник аграрної науки. 2000. Вип. 7. С. 50-53.