CC BY
9
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии, т. XIV, ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIV., ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017.
ВЛИЯНИЕ НА ДЕБЕЛИНАТА НА РАЗРЯЗВАНИЯ ПРОДУКТ ВЪРХУ ВЪРТЯЩИЯ МОМЕНТ ПРИ РЯЗАНЕ НА ХРАНИТЕЛНИ ПРОДУКТЕ С РИЕКОВЕЕЖ Симеон Василев - УХТ - Пловдив ИлианаИлиева - УХТ - Пловдив
INFLUENCE OFTHETHICKNESS OF THE PRODUCTGETTINGCUT ON THE MOMENH OT FORCE TO CUTTING FDUD PGODUNGS BY
DIS С KNIFE Simeon Vasilev - UFT - Plovdiv Ilianallieva - UFT - Plovdiv
Abstract. Subject of the present theoretical study is the cutting process, which is one of the most common processes in the different sectors of the food industry. Cutting devices using disc knives are discussed. A study is proposed on the influence of the geometrical parameter B , representing the thickness of the product getting cut, on the moment of force. Keywords:moment of force, disc knife, food, friction, relative deviation, linearity
Въведение. Технологичните процеси за производство на храни оказват съществено влияние върху качеството, себестойността и естетичния външен вид на продукцията в хранително-вкусовата промишленост. Важен етап от тези технологични процеси е рязането. То е механичен процес съпроводен от локално деформиране и разрушаване на хранителния продукт с помощта на режещ инструмент, притежаващ определена геометрия на режещата част. Механиката на процеса рязане в голяма степен зависи от физико-механичните свойства и структура на обработваните продукти, както и от конструктивните и геометрични параметри на режещия инструмент. Широко приложение в различни отрасли на хранителната промишленост имат режещите устройства с дисков нож или пакет (набор) дискови ножове. Техни предимства са сравнително простата им конструкция и лесна кинематика, качествена обработка на хранителните продукти вследствие прилагането на високи скорости на рязане, удобно презаточване и лесна санитарна обработка.Процесът рязане на хранителни продукти с дисков нож е обект на различни теоретични(Daurskii, 1980, 1994) и експериментални анализи(Boteva, 2016; Karpov, 1971).
В предишни изследвания (Vasilev, 2010) подробно е разгледан динамичен модел при рязане с дисков нож с попътно подаване. Ръбът на режещия инструмент е гладък и двустранно заточен. На базата на този модел са определени резултантната триеща сила ивъртящият момент, като е отчетено триенето между разрязвания продукт и страничните стени на дисковия нож. За триещият момент е получен израза:
Ытр = 2^J -(-A-B)3J + 3B(r-A)(r-Д-B)],
където
/ - коефициент на триене между разрязвания продукт и ножа;
Е - модул на еластичност на разрязвания продукт, Ра ; а - половината от ширината на ножа, т ;
I - едностранна деформационна област, мерена по направление, перпендикулярно на дължината на режещия ръб, т ; г - радиус на дисковия нож, т ; В - дебелина на разрязвания продукт, т ; Д - височина на врязания в плота дисков нож, т ;
Параметрите J6 и J7 се наричат съответно трета и четвърта съпротивителна характеристика (Ilieva, 2016) и представляват следните елиптични интеграли:
Я- СОБ< < Я- СОБ<
J 6 =
£, Я — СОБ< , Т <г Я
I ■ < Л =1 -3-Т
+ Я2 — 2Я СОБ < < СОБ3 <1
I + ЯЯ — 2Я соб <
=й< ■
Тук Я = — е скоростен коефициент, който представлява отношението на периферната
скорост на ножа V към скоростта на подаване на материала vп, а границите на
интегралите J6 и J7 са определени от изразите:
г — Д г — Д — В
<д = агссоБ-, <г = агссоБ-■
г г
Параметрите /, Е, а и I, зависят от естеството на разрязвания продукт и са изведени експериментално. Стойностите на величините г , В, Д иЯса обект както на теоретични, така и на експериментални изследвания.
Настоящият труд предлага изследване на влиянието на геометричния параметър В върху триещия момент.
Изходни данни. Проведен е числен анализ за суровина месо, като са разгледани следните изходни данни:
радиус на диска г = 0.105 т ; скоростен коефициент Я = 10. От инженерната практика е известно, че
2
В <-г; Д < 0.1 В ■ 3
На базата на тези зависимости са разгледани следните стойности за дебелината на разрязвания продукт
В = 0.01,0.02,0.03,0.05,0.07, т
и височината на врязания в плота дисков нож съответно
Д = 0.001,0.002,0.003,0.005,0.007, т Получени резултати. Влиянието на дебелината на разрязвания продукт върху Мтр , отчетено чрез стойностите на J 6 и J 7 за различни стойности на В, са изложени в таблица 1 и на фигури1, 2 и 3.
таблица 1. Стойности на резултантни съпротивления при различни стойности на дебелината
В ,т 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07
J 6 0,3235 0,4632 0,5747 0,7628 0,9308
J 7 0,3779 0,6465 0,9876 2,2928 7,35
М т,р , *т 0,0026 0,0087 0,018 0,0475 0,0926
0.03 0.04 0.05 0.05 0.07
фиг. 1 Трета съпротивителна характеристика,в зависимост от В
фиг. 2 Четвърта съпротивителна характеристика, в зависимост от В
1Иф
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
фиг. 3 Резултантен момент с отчитане на фиг. 4 Отклонение от линейност на трета
триенето, в зависимост от В съпротивителна характеристика,
в зависимост от В
Тъй като на пръв поглед зависимостта между трета съпротивителна характеристика J6 и дебелината на разрязвания продукт В, има вид, близък до линеен, се налага
допълнително проучване.
Количествена оценка на степента на товаотносително отклонение от линейност 3 се определя от условията:
• при 3 < 5% функцията се приема за линейна;
• при 3 > 5% функцията не може да се приеме за линейна.
Прекарва се права L през точките явяващи се начало и край на графиката на J 6 = J 6 (В) в интервала от стойности, за който В е [0.01,0.07] (фиг.4).
Разглеждания интервал се дели на 11 подинтервала със стъпка 0.006. Генерира се код, който пресмята координатите на J6 и L, във всяка деляща точка на зададените
подинтервали, а също така и евклидовото разстояние между съответните точки от графиките на съпротивителна характеристика J6 и правата L. Получени са следните данни:
- координати на точките от графиката на J 6
;0.023, 0.553742;, ;0.034, 0.615076;-, ;0.04, 0.672638;., ;0.046, 0.727445;, ■;о.о52, о.7зо:о2;, -;о.о58, 0.331423;, -;о.об4, 0.331523;, -;о.о7, о.эзоз2э;;.
- координати на точките от графиката на L :
0.01, О.323522>, ;0.016, 0.384253;-, ;0.022, 0.4443-34;-,
0.028, 0.505714;, ; 0.034, 0.5 5 6445;, ;0.04, 0.62 717 6;, ; 0.046, 0.637307;,
0.052, 0.74-3637;, .;o.o55, о.-зоэзб-з;, ;о.об4, о.57ооээ;, -;o.o7, о.эзо-згэ;;
- разстояние между съответните точки от графиките на двете функции:
d=o.
d=0.0279873 d=0.042068 d=0.0480273 d=0.0486304 d=0.045462 d=0.0395382 d=0.0315643 d=0.0220603 d=0.0114297
Най-голямото разстояние dmax = 0.0486304 се достига в третата позиция, за която координатите на точката от графиката на J6 са (0.034,0.615076). Означава се с max J6 = 0.615076 стойността на трета съпротивителна характеристика, където е най-голямото разстояние dmax и с SJ относителното отклонение от линейност. Тогава
SJ % = - ^ma^i00 = 0 0486304 100 « 7.9%. J6 max J6 0.615076
Тъй като относителното отклонение от линейност
SJ % » 7.9% > 5%,
то кривата на изменение на функцията J6 = J6 (ß) не може да се приеме за линейна.
Зависимостта между триещия момент и дебелината на разрязвания продукт е съществено нелинейна. Градиентът на нарастване при функцията M тр = М тр (ß)
значително нараства с нарастване на дебелината на разрязвания продукт.
Установените зависимости могат да бъдат приложени припроектиране на различни конструкции режещи устройства, динамично оразмеряване (избор на задвижване), якостни и деформационни анализи, и др.
Литература
VasilevS.,
Modeliraneidinamichenanaliznamehanichniprotsesiisistemivhranitelnovkusovatapromishlenost, Habilitatsionentrud, Plovdiv, 2010
DaurskiiA. N.., Y. A. Machihin, RezaniePishtevaihmaterialov, Moskva, Pishtevaiapromyishlenost, 1980
DaurskiiA. N.., Y. A. Machihin, R. I. Hamitov, Obrabotkapishtevyihproduktovrezaniem, Moskva, Pishtevaiapromyishlenost,1994, str. 216
KarpovV. I., Silyipoleznyihsoprotivlenii, voznikaiushieprirezaniiryibnogosyigria, KTIRPH, Kaliningrad, 1971, str.
Boteva M., I. Mihaylov, I. Shopov (2016). Research of the effect of the velocity coefficient on the cutting force of vegetables. International scientific and practical conference "World science (The goals of the WorldScience 2016 (January 27 - 28, 2016, Dubai, UAE)"),2(6), Vol. 1, 19-21 Ilieva I., Mehano-matematichnomodeliranenaprocesitenariazanenahranitelniproducti s diskovnoj, Disertacionentrud, Plovdiv, 2016г
