2.4 Расчетные и опытные данные для определения основных параметров корнерезок с движущимися ножами

Исследования вертикально-дисковых, горизонтально дисковых и барабанных корнерезок показывают, что основными факторами, обусловливающими рабочий процесс этих машин, являются частота вращения режущего аппарата, площадь, описываемая ножами за один оборот, количество ножей, угол наклона и форма питательной воронки.

Взаимосвязь между основными параметрами корнерезок с движущимися ножами выражается уравнением производительности, которое в общем виде выглядит так:

(7)

где Q - производительность корнерезки, кг/ч; V - объем продукта, срезаемого ножами за один оборот диска или барабана, м³; п - частота вращения ножевого аппарата, об/мин; - насыпная масса корнеклубнеплодов, кг/м³.

Значение V для каждого типа корнерезок и вида применяемых ножей различно.

Так, объем продукта, отрезаемого за один оборот режущего аппарата дисковой корнерезки, имеющей ножи со сплошным лезвием, будет

(8)

а теоретическая производительность

где V - объем продукта, отрезаемого за один оборот, м³, Q – теоретическая производительность корнерезки, кг/ч, R - радиус круга, описываемого внешним концом лезвия ножа, м; r - радиус круга, описываемого внутренним концом лезвия ножа, м; h - толщина отрезаемой стружки, м; z - число ножей; п - частота вращения диска, об/мин; - плотность корнеклубнеплодов, равная: для свеклы - 570 670, картофеля - 650 730, моркови - 560 575 кг/м³; - конструктивный коэффициент использования ножей, равный: для вертикально - дисковых корнерезок 0,3 - 0,4, для горизонтально – дисковых - 0,8 0,9; - коэффициент, учитывающий пустоту между частицами продукта, равный 0,6 0,7.

Для конических барабанных корнерезок, имеющих ножи со сплошными лезвиями, объем продукта, отрезаемого за один оборот режущего аппарата, составит

(9)

а производительность

(10)

где r_ср - средний радиус усеченного конуса, описываемого ножами конической барабанной корнерезки, м; L - длина образующей усеченного конуса (ножа), м; k₀ - конструктивный коэффициент использования ножей, равный 0,3 0,35.

В том случае, когда диск или барабан корнерезки снабжены ножами с гребенчатым или совочкообразным лезвием, при которых, как известно, стружка толщиной h снимается лишь проходом двух ножей, в формулы объема и производительности вместо z подставляют .

При проектировании корнерезок уравнения производительности могут быть использованы для определения по заданной Q основных конструктивных размеров рабочего органа корнерезки R, r, r_ср , L.

Мощность, потребная для работы корнерезки, расходуется на преодоление сил сопротивления резанию корнеклубнеплодов, сил трения, возникающих при соприкосновении продукта с движущимися частями машины (барабаном или диском) и сил сопротивления в передаточном механизме.

Мощность, затрачиваемая на резание, определяется по формуле:

(11)

где N₁ - мощность, затрачиваемая на резание, Вт; - удельное сопротивление резанию, равное 1500 - 2000 Н/м; L - длина ножа, м; Z - число ножей; - средняя скорость резания, м/с; - конструктивный коэффициент использования ножей; k' - коэффициент, учитывающий пустоты между частицами продукта, равный 0,6 - 0,7.

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения корнеклубнеплодов о диск радиусом R при условии приложения силы трения на плече, равном R, будет:

(12)

где - мощность, затрачиваемая на преодоление трения корнеклубнеплодов о диск, Вт; R - радиус, описываемый внешним концом лезвия ножа; f - коэффициент трения продукта о диск; - угловая скорость диска, рад/с; - коэффициент, учитывающий уменьшение силы нормального давления продукта на диск за счет срезания стружки ножами, равный 0,6-0,7; Т - сила нормального давления, Н, которая зависит от количества продукта G, находящегося в воронке (рис. 42) и угла наклона плоскости воронки, и определяется формулой

Количество продукта в воронке будет

где - объем воронки, м³; - плотность корнеклубнеплодов, кг/м³.

Рис. 12. Действие силы давления на наклонную поверхность воронки

Следовательно,

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления в передаточном механизме, учитывается к. п. д. передачи.

Таким образом, мощность, потребная на привод корнерезки, будет

где N - мощность, потребная на привод корнерезки, Вт; - к. п. д. подшипников, равный 0,97 - 0,99 (большее значение для подшипников качения, меньшее - для подшипников скольжения); - к. п. д. трансмиссии.