влияние геометрических параметров режущего инструмента на

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖУЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА НА ОБРАБОТКУ СЫРЬЯ
А.В. Сбоев
Государственное бюджетное образовательное учреждение Республики
Мордовия среднего профессионального образования (ССУЗ) «Торбеевский колледж мясной и молочной промышленности»
п. Торбеево, Россия
При измельчении мяса и мясных продуктов самым распространенным является инструмент, режущая часть которого представляет собой симметричный
или несимметричный двусторонний клин. В режущей части инструмента различают две наклонные плоскости-грани (фаски) и режущую кромку. С помощью режущей кромки происходит непосредственное разрушение мясной ткани
путем вклинивания и разделения ее на части. Режущая кромка практически не
представляет собой строго геометрической линии, а имеет микронеровности с
закруглениями, величина радиуса которых оказывает существенное влияние на
режущие свойства инструмента. В процессе измельчения режущая кромка подвергается наибольшим изменениям: затуплению, изгибанию, выкрашиванию и
др., вследствие чего меняется качество измельчения и возрастают энергетические затраты. Грани инструмента при этом остаются практически нетронутыми.
В то же время геометрические параметры инструментов влияют на износ режущей кромки, характер и качество измельчения. Схема распределения контактных усилий режущей части инструмента на продукт показана на рисунке 1.
Наибольшая концентрации напряжений создается у вершины режущей кромки.
Поэтому при измельчении материал первоначально разрушается под действием
режущей кромки инструмента, а далее по мере вклинивания его, разрушение
участвуют грани и возникающие при этом силовые факторы. При свободном
резании может образоваться опережающая трещина (рисунок 1б), например,
при резании мороженого мяса вдоль волокон, мороженого шпика вдоль пласта.
При резании мяса и мясных продуктов в парном или охлажденном состоянии
опережающая трещина не возникает. Это объясняется особенностями структуры мяса и мясных продуктов, а также их физико-механическими свойствами.
а
б
в
а - распределение контактных усилий; б - геометрические параметры
инструмента; в - трансформация геометрического инструмента
Рисунок 1 - Схема взаимодействия режущего инструмента с продуктом
Геометрическими параметрами режущей части инструмента являются: γ передний угол; α - задний угол; β - угол заострения.
Величина углов определяет эффективность процесса измельчения. Отечественная промышленность изготавливает ножи к волчкам с γ = 0 - 3°. Исследования показали, что при больших положительных значениях γ угол β уменьша-
ется, так как облегчается процесс измельчения, уменьшается отжатие жидкой
фракции мяса, улучшается качество фарша, но ослабляется прочность и износостойкость режущей кромки (рекомендован γ < 25°). Увеличение α также
ослабляет режущую кромку, по способствует большей стабилизации ширины
ленточки износа инструмента по задней грани (рекомендован α = 10°).
С увеличением γ у ножей волчков облегчаются перерезание соединительной ткани, уменьшается перетирание и смятие жира, снижается количество выдавливемого жирового сока и падает потребляемая волчком мощность.
Рекомендуется наиболее рациональная конструкция ножей для волчков с
γ = 15 - 25°, α = 8 - 10° .
Угол резания заметно влияет на расход энергии. При резании говяжьего
мяса удельный расход энергии при увеличении β до 50 - 60° снижается на 2030%. Дальнейшее увеличение угла резания приводит к возрастанию расхода
энергии.
При резании мяса и мясных продуктов для улучшения качества среза
большое значение имеет кинематический угол заострения β'.
Кинематический угол заострения всегда меньше конструктивного угла
заострения инструмента. При всех углах заострения инструмента наибольшее
изменение β' наблюдается при изменении отношения скоростей в интервале от
0 до 10.
По мере резания режущая кромка ножа затупляется и его угол заострения
увеличивается. Для восстановления режущей способности ножа помимо заточки можно увеличить скорость ножа, оставляя прежней скорость подачи. При
этом β' уменьшается.
Наиболее рациональными углами заострения с учетом величины усилия
резания и расхода энергии (рисунок 2) являются р = 12 - 18° .
При β' < 12° повышается сопротивление резанию, происходит смятие режущей кромки, что приводит к быстрому затуплению режущей части инструмента.
Рисунок 2 - Зависимость сопротивления резанию мяса лезвиями
с различным углом заострения.