- •Раздел 1 характеристика сырья и технологического оборудования рыбообрабатывающих предприятий Глава I. Сырье и материалы рыбной промышленности § 1. Рыба и другие морепродукты
- •Длина и масса тела некоторых видов рыб
- •Массовый состав рыб (в %)
- •Общий химический состав мяса рыб (в %)
- •Энтальпии (в кДж/кг) некоторых видов рыб и рыбного фарша
- •§ 2. Вспомогательные материалы
- •Глава II. Технологическое оборудование § 3. Классификация
- •§ 4, Характеристика оборудования
- •§ 5 Производительность технологических линий промыслового судна
- •Раздел 2 механическое оборудование Глава III. Оборудование для мойки рыбы и тары § 6. Моечные машины для рыбы
- •5. Удельные характеристики и коэффициент Кб моечных машин
- •§ 7. Машины для мойки банок и ящиков
- •§ 8. Охрана труда при эксплуатации моечных машин
- •Глава IV. Оборудование для сортирования рыбы § 9. Способы сортирования
- •§ 10. Сортировочные машины
- •Глава V. Оборудование для ориентации и загрузки рыб § 11, Способы ориентирования рыб
- •§ 12. Производительность колеблющейся плоскости и средняя скорость скольжения рыбы
- •§ 13. Силы инерции колеблющейся плоскости, их уравновешивание и компенсация
- •§ 14. Загрузочные машины
- •Глава VI. Рыборазделочные машины § 15. Машинные технологические процессы и рабочие органы
- •§ 16. Основы теории резания материалов
- •§ 17. Исполнительные механизмы
- •§ 18. Механизмы управления
§ 16. Основы теории резания материалов
На нож, внедряющийся в материал, действует система сил (рис. 33). К режущей кромке ножа прикладывается полезная сила — сила резания, которую вычисляют по формуле
(VI - 2)
где - удельная сила резания, Н/м; - длина режущей кромки, м.
Сила R приложена к обуху ножа; она движущая, т. е. преодолевает силу полезного сопротивления и все силы вредных сопротивлений. Влияние сил вредных сопротивлений на величину R учитывают коэффициентом полезного действия ножа :
(VI – 3)
Вычислив силу , легко определить движущую силу резания
(VI - 4)
КПД гильотинного ножа 0,9—0,92, при больших углублениях (до 10 см) до 0,8; у дисковых ножей на режущей кромке 0,94—0,98.
Теория резания показывает, что КПД ножа снижается с увеличением толщины ножа, глубины проникновения ножа в материал, скорости резания и увеличения угла заточки ножа.
На рис. 34, а показан нож, внедрившийся в рыбу на глубину . В этом положении мясо перерезается активной режущей кромкой длиной , кость - , кожа - Скорость ножа и (в м/с).
Суммарная сила, приложенная к режущей кромке ножа,
(VI - 5)
- удельные силы резания кости, мяса и кожи.
Движущую силу резания определяют по формуле (VI – 4).
При расчете сил, когда материал перерезается гильотинным ножом с наклонной режущей кромкой, следует пользоваться следующим правилом: сила, приложенная к режущей кромке ножа, направленная против скорости движения ножа, равна произведению удельной силы резания и проекции режущей кромки на направление, нормальное к вектору скорости ножа.
На рис. 34, б показан нож с наклонной режущей кромкой, внедрившийся в материал. Сила , направленная вверх против скорости ножа ,
. (VI - 6)
В формуле (VI - 6) . и т. д. есть проекции активных (т. е. соприкасающихся с разрезаемыми тканями рыбы) участков режущей кромки АВ на нормаль NN к вектору скорости ножа .
Движущую силу, приложенную к ножу, вычисляют по формуле (VI - 4).
Если произвести сравнительные расчеты процессов резания одного и того же материала гильотинными ножами с нормальной и наклонной режущей кромкой, можно сделать следующие выводы:
1. При резании материала ножом с нормальной режущей кромкой сила резания мгновенно возрастает от нуля до максимального значения; воздействие силы на нож носит характер удара, что отрицательно сказывается на механизме ножа, поэтому такие ножи применяют при пружинном приводе.
2. Если для резания материала применить нож с наклонной режущей кромкой, силы резания плавно, в соответствии с формой режущей 56
кромки, возрастают от нуля до максимального значения и также плавно уменьшаются. Поэтому резательная машина работает более мягко, чем машина с ножом, имеющим нормальную режущую кромку.
Резание материала цилиндрическим ножом рассмотрим с помощью рис. 28, б. Из ножа вырежем участок шириной и рассмотрим движение этого участка (АВ - режущая кромка участка; О - ее центр). Размер АВ настолько мал, что дугу АВ можно принять за хорду АВ. Режущая кромка участвует в двух движениях: одно со скоростью , другое со скоростью подачи ножа , Суммируя эти скорости, находим суммарную скорость движения режущей кромки:
(VI - 7)
Видно, что режущая кромка АВ не образует прямой угол с вектором скорости . Следовательно, элемент ножа, а значит, и весь нож работает как гильотинный нож с наклонной режущей кромкой. Поэтому сила , противоположная скорости и приложенная к режущей кромке АВ,
(VI - 8)
где - проекция режущей кромки на нормаль к вектору скорости .
Если угол между нормалью NN и режущей кромкой АВ равен , то
. (VI - 9)
Длину активной режущей кромки цилиндрического ножа всегда надо принимать как длину дуги, по которой нож соприкасается с разрезаемым материалом.
При резании ножами с нормальной и наклонной режущей кромкой угол заточки ножей измеряется величиной двугранного угла, образованного плоскостями, проходящими через режущую кромку. Однако если нож с наклонной режущей кромкой внедряется в материал, он раздвигает материал не углом 2 (или ), а углом 2 (или ), меньшим, чем угол 2. Между углами и существует следующая зависимость:
(VI - 10)
При большом угле наклона режущей кромки получается очень малый угол ; нож становится острым как бритва.
Резание дисковым ножом — наиболее распространенный способ резания рыб. При этом возможны два случая относительного перемещения разрезаемого материала и оси ножа>
1) ось ножа неподвижна, перемещается материал;
2) материал неподвижен, перемещается ось ножа.
С точки зрения механики оба варианта движений равнозначны. Кроме того, скорость материала может быть направлена в ту же сторону, что и окружная скорость кромки ножа в месте контакта кромки с материалом. Это попутное движение материала и режущей кромки, применяемое практически во всех машинах. Однако бывает и встречное движение материала и режущей кромки, когда скорость ее противоположна скорости подачи материала.
Принцип резания дисковым ножом нетрудно понять, если рассмотреть движение элемента режущей кромки. Пусть дуга ММ настолько мала, что замена ее хордой — прямой линией — не изменит движение выделенного элемента режущей кромки.
Итак, материал подается вправо (рис. 35) со скоростью . Нож, имеющий радиус , вращается с угловой скоростью . Окружная скорость режущей кромки
. (VI - 11)
Следует определить направление, по которому элементарная кромка ММ врезается в материал. Для этого на систему нож — материал наложим общее, противоположное движению материала, движение со скоростью . Материал остановится, а нож, вращаясь, двинется на материал со скоростью . В итоге элементарная режущая кромка будет участвовать в двух движениях: в одном — поступательном - со скоростью и во втором — вращательном - с окружной скоростью . Таким образом, элемент ММ режущей кромки будет внедряться в материал со скоростью
(VI – 12)
Построив параллелограмм скоростей, находим направление результирующей скорости . Сопоставив положение режущей кромки с направлением , видим, что кромка ММ внедряется в материал как нож с наклонной режущей кромкой. Проведя нормаль к вектору скорости , найдем угол наклона режущей кромки :
, (VI - 13)
где - угол, определяющий положение элемента режущей кромки; - отношение скоростей и , которое вычисляют так:
(VI-14)
Это отношение имеет большое значение в теории резания дисковым ножом.
Отметим, что угол фактического раздвижения материала дисковым ножом очень мал: не превышает 1,5-2,0 град. Поэтому дисковые ножи очень остры при работе, и надо быть очень осторожными с этими ножами. КПД на кромке дискового ножа высок, достигает 99 %.
Силы и моменты, приложенные к кромочной части дискового ножа, можно определить двумя методами: графоаналитическим и аналитическим.
Рассмотрим графоаналитический метод. Пусть под дисковый нож подается материал толщиной В (рис. 36). Необходимо найти силы и моменты сил, приложенных к кромке ножа. Для решения задачи заменим, как показано на рис. 36, окружность вписанным многоугольником; каждая сторона многоугольника будет представлять режущую кромку малого ножа; назовем его элементарным. Мы уже знаем, что каждый элементарный нож дискового ножа работает как гильотинный нож с наклонной режущей кромкой. Поэтому сила, приложенная к режущей кромке элементарного ножа, например опирающегося на кромку 2-3, будет равна [см. формулу (VI - 8)]
(VI-15)
Для определения направления скорости и, естественно, необходимо построить параллелограмм скоростей. Момент силы относительно оси вращения дискового ножа
Чтобы найти суммарную силу, приложенную к режущей кромке ножа. надо суммировать геометрически силы, приложенные ко всем элементарным ножам:
. (VI – 17)
Моменты сил вычисляются, как и момент силы по формуле (VI - 16). Суммарный момент сил, приложенных к кромочной части ножа,
. (VI – 18)
Для расчета ножевого вала на прочность суммарную силу, приложенную к кромочной части ножа, следует разложить на горизонтальную и вертикальную составляющие силы ,
Горизонтальная составляющая направлена параллельно скорости подачи материала . Это силы полезных сопротивлений, действующих на кромочную часть ножа. Движущую силу, точнее ее составляющие, определим так:
(VI – 19)
где - КПД ножа; = 0,97-0,99.
Для аналитического расчета силы и моментов сил, действующих на кромочную часть ножа, необходимо пользоваться формулами:
; (VI – 20)
; (VI – 21)
; (VI – 22)
В этих формулах угол определяется углом между перпендикуляром ОА (см, рис. 36) и радиусом, проведенным в конец рассматриваемого участка: для участка А-5 это угол , для участка А-1 - угол ; - радиус ножа Формула применима для расчетов резания однородного .материала.
Рассмотренные рабочие органы соединяются с ведомыми звеньями исполнительных механизмов. Ведущими звеньями этих механизмов могут быть как кривошипы, так и кулачки. Для управления работой исполнительных механизмов (рабочих органов) служат механизмы управления или механизмы автоматической настройки рабочих органов.