CC BY
1TEXNOLOGIYA
УДК 664.3.032
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗАНИЮ ПЛАСТИЧНОГО МЫЛЬНОГО БРУСА
Рузиев Исламбай Самандарович Ургенчский государственный университет, к.т.н., доцент, islambay6 8 @mail.ru
Самандаров Гиесбек Исламбай угли Магистр Ташкентского государственного технического университета, [email protected]
Annotatsiya. Maqolada uzluksiz plastik sovun brusini avtomatik kesish jarayonida qarshiligini aniqlash uchun o'tkazilgan tajriba haqida ma'lumotlar keltirilgan. Sovun plastik brusining keshishga qarshiligi kesish qurilmasining loyihalash jarayonida e'tiborga olnishi zarur bo'lgan asosiy omillardan biri hisoblanadi. Bu holatni aniqlash uchun eksperimental sinovlarni o'tkazish uchun maxsus stend ishlab chiqildi, hamda kesish jarayornida sovun plastik brusini qarshilgini anilqash metodikasi ishlab chiqildi.O'tkazilgan tadqiqotlar natijasida kesuvchi pichoqining balandligini kesish tezligiga ta'siri hamda jarayon uzluksiz davom etishi uchun kesuvchi pishoqlar soni birdan kam bo'lmasligi aniqlandi.
Аннотация. В статье приведены сведения об эксперименте, проведенном по определению сопротивлении непрерывного пластичного бруса мыла в процессе автоматической резки. Сопротивление мыльного бруса при резке является одним из основных факторов, который необходимо учитывать в процессе проектирования режущего устройства. Для определении сопротивления пластичного мыльного бруса был разработан специальный стенд для проведения экспериментальных испытаний и разработана методика определения сопротивления пластичного мыльного бруса в процессе резки. В результате исследований установлено, что высота режущего ножа влияет на скорость резания и для непрерывного процесса количество режущих лезвий должно быть не менее одного.
Abstract. The article provides information about an experiment conducted to determine the resistance of a continuous plastic bar of soap in the process of automatic cutting. The resistance of the soap bar during cutting is one of the main factors that must be taken into account during the design of the cutting device. To determine the resistance of a plastic soap bar, a special stand was developed for conducting experimental tests and a method for determining the resistance of a plastic soap bar during the cutting process was developed. As a result of the research, it was found that the height of the cutting knife affects the cutting speed and for a continuous process, the number of cutting blades should be at least one
Tayanch so'zlar: kesuvchi element, richag, baraban, kopir, kopir profili, kesish burchagi, baraban radiusi, kesish aniqligi, kesish perpendikulyarligi, brus qarshiligi.
Ключевые слова: режущий элемент, рычаг, барабан, копир, профиль копира, угол реза, радиус барабана, точность резки, перпендикулярность реза, сопротивление бруса
Key words: a cutting element, lever, drum, copir, structure copir, corner cutting, radius of a drum, factor of overlapping of knives, perpendicular cutting, accuracy sharp.
Введение. Резание как один из технологических процессов обработки пищевых материалов широко применяется в различных отраслях пищевой , мясной, рыбной, комбикормовой промышленности: разрезание пластов и жгутов конфетных масс на отдельные корпуса; отделение куска от тестовой массы; резание туши или большого куска мяса на части; отделение головы и плавников рыбы; порционирование рыбы и
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
мяса; резание мыла; резание овощей и фруктов; отделение гранул при выпрессовывании и.т.п. Резание очень часто осуществляется в сфере общественного питания при разделении на части различных продуктов: хлеба, колбасы, рыбы, мяса, сыра, овощей.
Материалы, подвергаемые резанию, имеют разнообразные физико- механические свойства (хрупкая конфетная масса, упруго-пластичное волокнистое мясо, вязко-пластичное мыло). Они могут быть однородными (тесто, конфетная масса) или неоднородными (рыба, хлеб, табак), изотропными (мыло, тесто) или анизотропными (мясо, рыба), иметь в своем составе более прочные элементы по сравнению с основной массой (волокна, кости, орехи в конфетной массе). Способ резания, вид режущего инструмента, скорости-резания и подачи продукции в общем случае выбираются в зависимости от конкретных производственных условий и свойств материала. На качество среза и конечную форму продукта могут оказывать влияние тип ножа, характер заточки режущей кромки, соотношение скоростей резания и подачи[1].
Резание производят разными по виду ножами, лезвия которых имеют гладкую или фигурную режущую кромку, внедряющуюся в материал и создающую в местах контакта разрушающие напряжения.
Анализ литературы показал, что в работах большое внимание уделено исследованию геометрии режущего инструмента, скоростей резания и подачи, влияния трения материала о поверхности ножа на силу резания, а также на качество поверхности среза. Значительное место в исследованиях отведено изучению физико-механических свойств материалов и их влиянию на процесс резания. Изложены современные взгляды на физическую сущность процесса резания пищевых материалов, обладающих разными физико-механическими свойствами, освещены основные закономерности резания пластинчатыми и дисковыми ножами, струной, а также рассмотрены вопросы виброрезания. Проведен анализ конструкций резательных машин, устройств и механизмов различного назначения. Приведены методы расчета производительности резательных машин, усилий и работы резания[2,3].
При разрезании мыла плоским ножом, независимо от заточки режущего лезвия, усилия, требуемые для разрезки бруса, увеличиваются в связи с трением боковых поверхностей ножа о плоскости реза. Однако использование режущего элемента в виде плоского ножа позволяет напрямую передавать усилие пластичного бруса устройству и использовать его в целях обеспечения синхронизации скоростей реза и технологического перемещения бруса. Кроме этого плоский нож позволяет обеспечить высокое качество плоскости реза[4,10].
Объекты и методы исследований.
Исследования по определению сопротивления пластичного бруса резанию проводились также М.А.Рабиль и А.Г.Вигандтом. В методике определения сопротивления, описанной в данной работе, есть некоторые недостатки Так, по известной методике используется режущая рамка, установленная в одной короткой направляющей. При движении такой рамки, за счет ее перекоса в пределах зазоров в направляющей, возникают дополнительные касательные силы, искажающие точность результатов при определении сопротивления резанию (рис.1) [5,6].
В связи с этим, в используемой нами экспериментальной установке подвижная рамка, с закрепленным на ней плоским ножом, перемещается в двух вертикальных направляющих на роликах. Таким образом, за счет увеличения общей длины направляющей поверхности, а также замены трения скольжения рамки на трение качения, исключается влияние посторонних сил на результаты эксперимента.
Для непрерывного протекания процесса резания за счет вертикального
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
перемещения рамки, необходимо выполнение условия (1 )
P - Fconp = ma > 0
(1)
где
здесь
где,
P - вес рамки и груза F - сопротивление резания m - масса рамки с грузом a - ускорение Р
т = — g
g - ускорение силы тяжести
P
F =P-—a=P
сопр
g
( а Л 1 - a
g J
(2)
1- подвижная рамка; 2-направляющие; 3-режущая струна; 4-пластичный брус; 5-неподвижный стол; 6-бесконечный тросик; 7-шкивы; 8-зубчатый диск; 9-индуктивный
датчик
Рис.1. Известная методика определения сопротивления пластичного бруса резанию
Для определения сопротивления пластичного мыльного бруса, являющегося одним из основных факторов при проектировании резательных автоматов, проведены экспериментальные исследования на базе мыльного цеха ОАО "Ургенч-ег" на специальном разработанном стенде (рис.2). На стенде проводились эксперименты с различными высотами ножей.
Для определения сопротивления резанию для каждой высоты ножа на грузовую площадку экспериментальной установки устанавливался груз, величина которого изменялась ступенчато, и определялось минимальное усилие резания.
При этом установлено, что высота ножа не оказывает влияния на минимальное усилие резания, соответствующее началу движения резания рамки. Однако, также определено, что уменьшение высоты ножа приводит к увеличению скорости реза.
Полученные результаты. В результате проведенных исследований построена зависимость скорости реза от силы резания. Из зависимости видно, что при увеличении силы резания, увеличивается скорость резания пластичного бруса(рис.3.).
Скорость резания, является одним из основных параметров при резке
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
непрерывного пластичного бруса мыла. Нарушение соответствия между скоростью резания и скоростью перемещения пластичного бруса может привести к снижению производительности устройства, которое в каждый момент времени должно соответствовать производительности шнек пресса.
Высота ножа оказывает существенное влияние на общее усилие сопротивления резанию. С одной стороны, высоту ножа следует минимизировать, так как в связи с увеличением площади контакта ножа с боковыми поверхностями бруса увеличиваются силы трения и адгезии, что в свою очередь существенно влияет на работоспособность устройства. С другой стороны, с целью использования большей части площади сечения бруса при передаче усилия режущему элементу устройства для исключения продольной пластической деформации бруса, высота ножа должна быть максимальной[7,8,9].
Рис.2. Методика определения сопротивления пластичного мыльного бруса резанию.
F, Н
8 7,5 7 6,5 6 5,5 5
1
6
7
t, с
2 3 4 5
▲ - высота ножа h=20мм ■- высота ножа h=30мм ♦ - высота ножа h=50мм Рис.3. Зависимость силы резания от времени реза на различных высотах ножа
В процессе работы устройства общая высота ножей, участвующих в передаче усилия бруса барабанам является переменной. Исходя из вышеприведенной схемы (рис.4) изменение этой высоты происходит по линейной функции
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
m -1
Кбщ h + mx
(3)
где h общ -общая высота ножей, участвующих в передаче усилия бруса барабанам;
m - коэффициент перекрытия ножей в устройстве; h - высота разрезаемого бруса;
х-координата внедрения в брус последнего, из участвующих в резании, ножа, с пределами изменения (0; И т)
Рис.4. Схема распределения ножей по высоте бруса.
Анализ вышеприведенной зависимости показывает, что при коэффициентах перекрытия менее 3 минимальная общая высота ножей будет менее 1h.
Для обеспечения непрерывности процесса резания число одновременно работающих ножей должно быть более одного. С другой стороны, из условия минимального усилия сопротивления резанию, число одновременно работающих ножей должно быть минимальным. Из этого следует, что значение коэффициента m не следует принимать более 2. Из схемы видно, что в таком случае минимальная общая высота ,
которая может быть определена при значении х=0, равна
h
общ шт
m -1 2
h
Значение h обЩммин определяет, до какой высоты нож устройства передает усилие
мыльного бруса барабанам в единственном числе. После достижения этой высоты к передаче усилия бруса подключаются и последующие ножи.
При значении m=2, например, hобЩммин составляет 0,5h. Из представленной схемы
видно, что в то время когда первый нож устройства заканчивает процесс резки, второй нож находится в пластичном мыльном брусе на высоте 0,5к В таком случае, очевидно, что и высоту ножа устройства не следует принимать более 0,5h, поскольку в противном случае будет увеличиваться усилие сопротивления резанию, что снижает работоспособность устройства.
Заключение. Из вышеизложенного можно заключить, что для обеспечения высокой скорости резания высоту ножа устройства следует принимать минимальной. Из условий же обеспечения достаточной жесткости ножа и качественных показателей плоскости реза высота ножа должна быть не менее значения h общ мин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Даурский А.Н., Мачихин Ю.А. Резание пищевых материалов. - М: Пищевая промышленность,1980. - 206с.
Meхanika va Teхnologiya ilmiy jumaU 5-рИ, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
2.Искалиев К.З. Рабиль М.А. Терво Н.Б. К вопросу исследования динамики элементов резательного автомата ротационного типа// Труды ВНИИстроммаша. - Гатчина ,1971. - № 11. - С.152-163.
3. Рузиев И.С. Методика проектирования устройства для резки непрерывного пластичного бруса // Проблемы механики. - Ташкент, 2007. - №3. - С. 63-64.
4. Рузиев И.С. Совершенствование непрерывного процесса автоматической резки пластичного бруса мыла. //Монография - Ургенч, 2023. -105 стр.
5. Рабиль М.А. Определение погрешности резания автоматов резки глиняного бруса // Труды ВНИИстроммаша. - Гатчина, 1976. - №16. - С. 28-34.
6. Рабиль М.А. Повышение качества резки глиняного бруса однострун-ными резательными автоматами // Труды ВНИИстроммаша.- Гатчина, 1978. - №19. -С. 77-78.
7. Сабиров Б.А., Рузиев И.С., Бабаев З.К., Матчанов Ш.,Самандаров А.И. Динамические условия работоспособности устройства для резки непрерывного пластичного бруса// Горный Вестник №2(35)2016г.Научно-технический и производственный журнал.С.82-84
8. Сабиров Б.А., Рузиев И.С., Герасимов М. Д. Исключение отрицательного влияния профиля копира на динамические характеристики устройства для резки мыла// Международная научно-практическая конференция. - Сборник докладов. Белгород 20-21 сентября 2018г. Россия. С.204-210
9. Сабиров Б.А., Рузиев И.С., Герасимов М. Д. Расчет конструктивных параметров устройства для резки непрерывного пластичного бруса// Международная научно-практическая конференция. Сборник докладов. Белгород 15-17 октября 2020г. Россия.С.362-366.
10.Товбин ИМ. Производство мыла. - М: YOYO media, 2013. - 205с.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
