Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных данных 7
1.1. Технологическая операция процесса скользящего резания пищевых полуфабрикатов 7
1.2. Классификация ножей скользящего резания. Область применения тонких пластинчатых ножей 9
1.3. Анализ результатов исследований характеристик режущего инструмента 14
1.4. Систематизация параметров, влияющих на выходные показатели процесса скользящего резания 24
1.5. Краткие выводы и постановка задач исследования 29
Глава 2. Основные закономерности формирования режущей кромки тонких пластинчатых ножей 32
2.1. Особенности заточки и физико-механические свойства поверхностных слоев 32
2.2. Выбор и обоснование параметров, характеризующих режущую кромку ножей 40
2.3. Методики контроля параметров микрогеометрии режущей кромки и проведение операций заточки и доводки ножей 43
2.4. Исследование зависимости микрогеометрии лезвий от режимов заточки и характеристик абразивного инструмента 47
2.5. Краткие выводы 59
Глава 3. Исследование влияния микрогеометрических характеристик ножей на их режущую способность и стойкость 61
3.1. Аналитическое определение режущей способности 62
3.2. Описание экспериментальной установки и методики определения режущей способности 72
3.3. Изменение параметров микрогеометрии за период стойкости ножей 77
3.4. Зависимость режущей способности от основных характеристик микрогеометрии лезвий 87
3.5. Краткие выводы 95
Глава 4. Исследование устойчивости режущей кромки 97
4.1. Схемы силового нагружения тонкого пластинчатого ножа 97
4.2. Влияние режимов резания на показатели устойчивости режущей кромки 101
4.3. Структурная схема взаимодействия факторов, обуславливающих устойчивость режущей кромки 104
4.4. Описание стенда и методики измерения устойчивости пластинчатых ножей 109
4.5. Результаты экспериментального исследования показателей устойчивости 113
4.6.Краткие выводы 120
Глава 5. Практическое использование основных результатов исследования 122
5.1. Опытная установка и технологический регламент для подготовки к работе ножей высокой технологической надежности 122
5.2. Производственные испытания разработанного режущего инструмента 128
Основные выводы 135
Список использованной литературы 136
Приложение 149
- Классификация ножей скользящего резания. Область применения тонких пластинчатых ножей
- Выбор и обоснование параметров, характеризующих режущую кромку ножей
- Описание экспериментальной установки и методики определения режущей способности
- Структурная схема взаимодействия факторов, обуславливающих устойчивость режущей кромки
Введение к работе
В условиях глубокой структурной переориентации экономики особенно большое значение имеет развитие пищевой промышленности. Приоритетными направлениями увеличения производства продуктов питания становятся эффективное использование перерабатывающей промышленностью сельскохозяйственного сырья, совершенствование способов его обработки, хранения и транспортирования.
Пищевая промышленность должна развиваться на основе ускорения научно-технического прогресса в отрасли, оптимизации потребления и производства пищевой продукции, усиления взаимодействия пищевых и сельскохозяйственных предприятий, организация повышения эффективности производства в условиях рыночных отношений, совершенствования структурной и инвестиционной политики [89, 96, ПО]. В противном случае в силу технологически отсталого производства предприятия пищевой промышленности РФ будут не в состоянии конкурировать с более развитыми производителями, что может привести к вытеснению (в сочетании с поглощением) отечественной пищевой промышленности зарубежными фирмами.
Влияние объемов выпуска продукции хлебопекарного предприятия на уровень прибыли, а так же исследования в области оптимизации этих объемов с критерием оптимальности в виде минимизации потерь на производстве на основе прогнозирования объемов выпуска продукции приведены в приложении. Проведение прогнозного исследования позволяет обосновать актуальность проблемы увеличения срока службы ножей и повышения эффективности самого процесса скользящего резания.
При обработке пищевого сырья и полуфабрикатов одной из наиболее распространенных технологических операций является резание. Пищевые материалы отличаются сложным комплексом технологических, структурно-механических и адгезионных характеристик, поэтому степень технического совершенства используемого в процессе скользящего резания оборудования и ин-
струмента во многом предопределяет качество, внешний вид и выход готовой продукции. В настоящее время для резания пищевых продуктов и полуфабрикатов используются разнообразные конструкции машин, отличающихся структурой рабочего цикла, видом и траекторией движения ножей, способом подачи сырья и другими признаками.
В ряде отраслей пищевой промышленности широкое распространение получили резальные машины и устройства, реализующие процесс скользящего резания, в которых режущий инструмент в виде пластинчатых ножей работает в режиме скользящего резания, перемещаясь по двум взаимно перпендикулярным направлениям - по нормали и по касательной к режущей кромке. Их основные достоинства в высокой производительности, сравнительной простоте режущего инструмента, удобстве его заточки и санитарной обработки [30, 52, 86, 126, 136]. Тонкие пластинчатые ножи по сравнению с массивным режущим инструментом способствуют экономии ценного инструментального материала, уменьшают количество отходов, брака и энергоемкость процесса резания при использовании в многоножевых резальных машинах.
Тем не менее, по такому важнейшему показателю, как технологическая надежность, режущий инструмент в виде тонких пластинчатых ножей пока не в полной мере отвечает требованиям производства. На практике нередки случаи невысокого качества поверхности среза, нестабильности толщины нарезаемых заготовок, параметрических отказов режущего инструмента в связи с его недостаточной стойкостью. При этом нужно учитывать то, что резальные машины и устройства с тонкими пластинчатыми ножами используются в составе высокопроизводительных поточных линий, простой которых или выпуск нестандартной продукции, могут приводить к значительному ущербу.
Специалисты также отмечают, что недостаточная режущая способность тонких пластинчатых ножей не дает возможности перерабатывать пищевые полуфабрикаты непосредственно после предыдущей технологической операции и требует их выдержки (охлаждения) [4, 71, 125]. Это вызывает необходимость установки дополнительного оборудования и увеличения затрат ручного труда.
Учитывая вышеизложенное, целью настоящей диссертации является повышение технологической надежности тонких пластинчатых ножей скользящего резания пищевых полуфабрикатов на основе изучения таких комплексных характеристик их работы, как режущая способность, стойкость и устойчивость лезвий.
К практической ценности работы можно отнести возможность осуществления эффективного резания пищевых полуфабрикатов пластинчатыми ножами повышенной технологической надежности. Разработку рекомендаций по изготовлению тонких пластинчатых ножей способствующих значительному повышению стойкости режущего инструмента, снижению количества отходов и брака. Разработку конструкторской документации и изготовление опытного образца устройства для заточки тонких пластинчатых ножей.
Классификация ножей скользящего резания. Область применения тонких пластинчатых ножей
Актуальность совершенствования резальных машин и их рабочих органов для различных видов пищевого сырья постоянно повышается. Основные причины этого заключаются в ужесточении условий эксплуатации, необходимости снижения энергоемкости и материалоемкости технологических процессов и новой техники, появлении новых прогрессивных материалов и методов упрочнении рабочих поверхностей.
В последнее десятилетие наряду с совершенствованием традиционных способов резания в различных отраслях народного хозяйства для резания продуктов и полуфабрикатов получили развитие и использование новые способы резания, к которым относятся виброрезание, ультразвуковое резание, импульсная резка, разнообразные способы термофизического резания, гидро- и гидроабразивная резка [30, 58, 67, 83, 106, 118, 129, 135]. Однако сейчас можно уверенно сказать, что основными видами режущего инструмента для пищевых продуктов и полуфабрикатов на ближайшие десятилетия останутся лезвийные инструменты в виде пластинчатых, дисковых и ленточных ножей.
Вопросы классификации режущего инструмента для пищевых материалов рассмотрены в работах ряда авторов [49, 86, 94, 136, 146], из которых наиболее полной является классификация способов резания и режущего инструмента, разработанная Калачевым М.В. [49]. В данном разделе автор ставит перед собой ограниченную задачу нахождения области использования пластинчатых ножей среди других видов ножей, а также определение термина - тонкий пластинчатый нож.
Ножи скользящего резания могут быть классифицированы по следующим признакам: вид режущего инструмента, форма лезвия, характеристики макро- и микрогеометрии (рис 1.1).
Схема классификации ножей скользящего резания. Пластинчатые ножи широко используются практически для всех видов пищевого сырья и полуфабрикатов. Режим скользящего резания обеспечива ется, как правило, за счет их возвратно-поступательного перемещения при подаче заготовок с постоянной скоростью в направлении, нормальном к лезвию [24, 40]. Конструкция рабочего органа резальной машины или устройства может содержать один или несколько одновременно работающих пластинчатых ножей. В последнем случае за счет значительного сжатия материала в межножевом пространстве могут возникать повышенные деформации заготовок и трение сторон среза о боковые поверхности ножей. Указанное обстоятельство заметно снижает качественные показатели технологического процесса. Поэтому весьма перспективно использование тонких пластинчатых ножей при соблюдении условий их устойчивой и стабильной работы.
Дисковые ножи, несмотря на более сложную заточку лезвия по окружности, получили распространение в машинах для резания рыбы и мяса [18, 90, 91, 145, 148], на предприятиях торговли и общественного питания для нарезки гастрономических продуктов [52, 80, 84, 94], для формирования корпусов конфет [21, 49, 71], халвичных брикетов [68], заготовок тортов и пирожных [8, 35, 71], в кондитерской промышленности, для обрезки высушенной продукции на макаронных предприятиях [30, 75, 144]. Рабочие органы с ножами такого вида достаточно хорошо уравновешены и поэтому допускают работу с высоким коэффициентом скольжения Кс, что положительно сказывается на гладкости поверхности среза. Многодисковые резальные машины практического применения не получили в связи с низкой технологической надежностью и значительной энергоемкостью [30].
Ленточные ножи сочетаются в себе известные преимущества пластинчатых и дисковых ножей, т.к. имеют высокую скорость резания и возможность обеспечения стабильной, устойчивой работы за счет натяжения тонкой ножевой ленты. Машины ленточного типа используются для резания как вязко пластинчатых, так и жестких пищевых материалов [141, 146]. Серьезным недостатком этих машин является трудность обеспечения в условиях пищевого предприятия надежного соединения «встык» ножевой ленты. Эта трудность многократно возрастает при использовании многоножевых резальных машин ленточного типа. Сюда нужно также добавить и такой недостаток, как потребность в специальной заточке оборудовании для восстановления режущих свойств ленточных ножей.
Учитывая, что показатели процесса резания в большей степени зависят от конфигурации режущей кромки ножей, в качестве одного из классификационных признаков была использована форма лезвия (см. рис 1.1) и выделены следующие разновидности - гладкая, зубчатая, волнистая и комбинированная. Форма лезвия определяется режимами резания и свойствами перерабатываемого материала. В частности, при высоких коэффициентах скольжения рекомендуется использовать гладкие лезвия [141], которые значительно проще при восстановлении режущих свойств инструмента.
Если объект обработки имеет прочные корки или отличается повышенной жесткостью, то считается целесообразным применять ножи с зубчатой кромкой. При этом установлено, что высота зубцов влияет двояким образом на процесс резания [116, 119]. При большой высоте зубцов процесс резания осуществляется с меньшими усилиями, снижается также и количество крошки.
Однако в то же самое время поверхность среза не отличается ровностью и необходимой гладкостью. Волнистая режущая кромка может иметь разнообразные значения шага и высоты (глубины) выступов и впадин и представляет собой определенный компромисс между гладкой и зубчатой формой лезвия. Отсутствие выраженных зубцов способствует уменьшению количества образующейся при резании крошки [18].
Выбор и обоснование параметров, характеризующих режущую кромку ножей
Как отмечалось в разделе 2.1, режущая кромка ножа формируется в условиях пластической деформации, высоких температур, окислительных процессов и других воздействий. Параметры, применяемые для оценки геометрии режущих лезвий должны удовлетворять следующим основным требованиям: 1. Всесторонне и достаточно точно оценивать геометрические свойства режущей поверхности; 2. Быть взаимосвязанными с эксплуатационными свойствами ножа; 3. Иметь возможность технологического обеспечения; 4. Контролироваться приборами в лабораториях и производственных условиях. Микрогеометрия режущего инструмента — это совокупность параметров, характеризующих форму, размеры и шероховатость рабочей части инструмента. Можно выделить продольную поперечную микрогеометрию. К продольной микрогеометрии (вдоль лезвия) относятся высотные и шаговые параметры микрозубцов, структурные характеристики. К поперечной микрогеометрии соответственно относят ширина режущей кромки и поперечный шаг микрозубцов. Под режущей кромкой (лезвием) в соответствии с ГОСТ 25751-83, ГОСТ 25762-83 и терминам, принятым в научной и технической литературе в области резания металлов и неметаллических материалов [2, 27, 51 и др.], понимали микроповерхность, форма и рельеф которой первоначально возникают в результате взаимного пересечения микронеровностей образующих ее граней, зависящих от физико-механических показателей материала ножа и режимов процесса заточки (доводки), а в дальнейшем определяются износом при взаимодействии с обрабатываемым материалом.
При описании параметров поперечного и продольного микрорельефа лез вий использовали СТ СЭВ 638—77, СТ СЭВ 1166—78 и ГОСТ 2789—73. В соответствии с этими нормативными материалами к высотным параметрам относили (рис 2.4): Ra- среднее арифметическое отклонение профиля где п - число ординат неровностей; Yi - единичные значения ординат неровностей; Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам, т.е. среднее расстояние между пятью высшими и пятью низшими точками измеряемого профиля в пределах базовой длины: где Himax - ординаты пяти высших точек; НШп - ординаты пяти низших точек профиля; Rmax- наибольшую высоту неровностей профиля, т.е. расстояние между линиями выступов и линиями впадин профиля в пределах базовой длины: где Нтах - расстояние от средней линии до линии выступов профиля; К шаговым параметрам относили: S- средний шаг неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины: где п - число единичных шагов; S— единичные значения шага по вершинам; Sm-средний шаг неровностей профиля по средней линии, т.е. среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины: Кривая опорной поверхности показывает относительное изменение фактической площади контакта микрозубцов лезвия в зависимости от их рабочей высоты при различных режимах резания. Первый участок кривой соответствует более выступающим микрозубцам и может быть описан кривой вида: rj=b 6v. Второй - характеризует наиболее многочисленную группу микрозубцов и показывает наличие линейной зависимости rj=K(l-s)+c между основными характеристиками при достижении определенной рабочей высоты микрозубцов.
Можно предположить, что микрозубцы второго участка опорной кривой выполняют основную работу скользящего резания, в то время как участок III характеризует небольшую часть наиболее глубоких впадин и при больших значсениях коэф фициента скольжения Кс практически не участвует в образовании новой поверхности. Для изготовления ножей использовались углеродистые и низколегированные стали эвтектоидного и заэвтектоидного класса (содержание углерода 0,8-1,2%) с легирующими добавками хрома (1,0%) и ванадия (1,0%). Такие ножи имеют, как показывает опыт работы пищевых предприятий, достаточную стойкость при сравнительно невысокой стоимости материала заготовки. В качестве основного исходного сортамента для изготовления тонких пластинчатых ножей использовалась холоднокатаная стальная лента марки 85ХФ (ГОСТ 5524-75). В соответствии с применяемой в настоящее время на заводе специальных сталей и сплавов (г. Нижний Новгород) технологией, закалка и отпуск ленты производятся из рулона. Рулон «сырой» ленточной стали разматывается и подается в муфельную электронагревательную печь. Благодаря поддержанию восстановительной атмосферы в муфельных каналах электронагревательной печи удается избежать обезуглероживания поверхностного слоя и сохранить и необходимую твердость холодно катаного металла. Температура нагрева ленты определяется маркой стали и составляет, например, для стали 85ХФ 830-850С, а скорость ее непрерывного движения 1,3 1,5 м/мин. Далее лента поступает в закалочную ванну с расплавом, состоящим из 13%) сурьмы и 87% свинца, с температурой 280-300С. Отпуск ленты и ее правка (выглаживание) производятся в электропрессе при температуре 530-560С. В процессе термообработки ленты происходит ряд фазовых превращений материала, из которого она изготовлена. После нагревания в муфельной печи лента в закалочную ванну (ванну переохлаждения) поступает в аусте-нитном состоянии. В период протяжки ленты на открытом воздухе от ванны до пресса переохлажденный аустенит превращается в мартенсит, а после отпуска в прессе - в троостит или троостосорбит с мелкими равномерно распределенными карбидами.
Отпущенная лента вновь сматывается в рулон и подается на следующие операции механической обработки. Все последующие операции: раскрой ленты по длине, насечка зубьев, пробивка крепежных отверстий - производятся индивидуально. Перед заточкой выполняется закалка ножей по обычной схеме [51]. Заточка лезвия пластинчатых ножей осуществлялась на заточном станке марки ЗГ71 шлифовально-фрезерного участка Опытного механического завода хлебопекарного оборудования, а также на специально разработанном устройстве, предназначенном для заточки и доводки тонких пластинчатых ножей в производственных условиях пищевого предприятия. Устройство позволяет проводить обработку шлифованием фасок пластинчатых ножей со следующими параметрами: длина заготовки - до 330мм, ширина полотна - от 10 до 25мм, толщина - 0,2-1,6мм, угол заточки - 15-30 , продольная подача 10"4-10"3 м/об.
Описание экспериментальной установки и методики определения режущей способности
В соответствии с разработками раздела 3.1. под режущей способностью будем понимать способность ножа внедряться в разрезаемый материал при фикси рованных кинематических и силовых параметрах. Для количественной оценки величины режущей способности используем формулы (3.4) и (3.5) при постоянном усилии подачи R2=const.
Экспериментальная установка выполнена по принципу действия резальных машин рамного типа и состоит из 2-х основных механизмов - резания и подачи, которые смонтированы на сварной станине из уголкового проката. Установка оснащена средствами электроуправления и блокировки и комплектом современной измерительной и записывающей аппаратуры. Учитывая результаты, полученные в разделе 3.1, в установке предусмотрена подача образцов в зону резания в режиме R.2 = const.
Принципиальная схема установки показана на рис 3.4 а, б, в, имеющими общую нумерацию позиций. Общие виды узлов экспериментального стенда представлены на рис 3.5.
Привод механизма резания (рис 3.4а) производится от электродвигателя постоянного тока 3, снабженного блоком питания 2 и регулятором, стабилизирующими крутящий момент. Через клиноременную передачу 4 движение передается кривошипно-шатунному механизму, шатун 5 которого шарнирно связан с серьгой ножевой рамы 6, совершающей возвратно-поступательное движение в ползунах - (смотри рис 3.46) по неподвижным вертикальным направляющим 8. Тонкие пластинчатые ножи 9 установлены в раме с постоянным шагом и снабжены индивидуальным натяжением 10. Для фиксации образца 11 в зоне резания на станине закреплены пластинчатые стабилизаторы 12, имеющие прямоугольные прорези для прохода ножей. Каждый стабилизатор является динамометром усилия Rj расстояние между ними по вертикали может регулироваться в зависимости от высоты образца.
Для предотвращения возможной передачи вибраций от движущихся деталей на измерительную систему установки привод механизма резания смонтирован на виброизолирующих опорах.
Подача образца (рис 3.4в) осуществляется под действием силы тяжести противовеса 14, закрепленного с кареткой держателя 13 нитью 15, перекину той через блок 16. С кареткой связан упор (на рис. не показан), воздействующий на штоки 2-х микропереключателей, установленных на станине стенда в крайних точках перемещения толкателя. Первый по ходу движения каретки микропереключатель обеспечивает включение механизма резания и лентопротяжного механизма осциллографа, а второй - их отключение при полном перерезании образца. Повторение измерительного цикла на новом образце осуществлялось с помощью кнопочной станции, смонтированной на каркасе установки. В каждой серии экспериментов предварительно определялась и учитывалась при последующих расчетах величина потерь на трение в осях колес каретки и трение по горизонтальным направляющим.
Для измерения усилий резания Rjna нижний стабилизатор 12 наклеивались по обычной технологии тензоизмерений [55], по четыре тензопреобразователя, соединенные попарно в полумост. Тарирование тензобалки проводилось непосредственно на стенде (без ее демонтажа) с помощью специального рычажно-грузового приспособления. Блок-схема цепи измерения сил резания показана на рис. 3.5 Напряжение от сети переменного тока через стабилизатор напряжения подается на блок питания генератора звуковой частоты тензометрическо-го усилителя 8АНЧ-7М и на блок питания осциллографа Н-700. Высокочастотный генератор питает тензорезисторы упругого элемента. В установке использовались тензорезисторы с базой 20мм и активным электрическим сопротивлением 198 Ом. Усиленный генератором сигнал с измерительного моста подается на шлейф (гальванометр) осциллографа и записывается на диаграммной ленте.
При выборе кинематических режимов резания исходили из необходимости реализации тех параметров, которые в целом характерны для серийных машин и устройств с пластинчатыми ножами. На основе изучения их технических характеристик в экспериментальной установке были приняты: величина перемещения ножа по вертикали - 40мм, частота двойных ходов ножа - 520мин"\ Геометрические параметры ножей составляли: длина между точками крепления - 200мм, ширина полотна - 10мм, толщина - 0,4мм, угол заточки - 16.
В качестве объектов резания использовались образцы с размерами (мм) 40x40x40, вырезанные из сухарных плит сорта «Сливочные», основные технологические показатели которых соответствовали ГОСТ 8494-57. Этот опытный материал, на наш взгляд, полностью проявляет все специфические свойства других пищевых полуфабрикатов, подвергаемых скользящему резанию при выработке продукции. Сухарные плиты по своей природе и фазовому состоянию являются крахмально-белковым высококонцентрированным ксероге-лем [4] обладающим не только, выраженными упругими и эластичными свойствами, но и значительной пластичностью [74, 105]. Наличие в структуре сухарных плит открытых воздушных пор различного размера, неоднородная толщина их стенок, значительная структурная вязкость, делают их сложным объектом для резания, особенно при наложении жестких ограничений по качеству поверхности среза. Отобранные на производственных линиях для опытов партии полуфабрика тов хранились на стеллажах в помещении лаборатории при температуре 18-20С. При варьировании продолжительности выдержки контролировали величину усушки.
Построение и оформление программ метрологической аттестации узлов экспериментальной установки, относящихся к не стандартизированным средствам измерения, соответствовало ГОСТ 8326-78, а методика поверки ГОСТ 8042-83. Органолептическая оценка качества среза проводилась по трех бальной системе, разработанной Соловьевым Н.Н. [116].
Для проведения экспериментов были изготовлены пластинчатые ножи, отличающиеся друг от друга параметрами микрогеометрии. Заточку и доводку лезвий, а также контроль их показателей, проводили на оборудовании и по методикам, описанным в главе 2. В опытах также использовались пластинчатые ножи аналогичной геометрии, проработавшие фиксированное время в машине типа ХРП, установленной в поточной линии сухарной фабрики.
Предварительно на измерительном комплексе «РЭМ-ЭВМ» фиксировались показатели микрогеометрии их режущей кромки.
Сохранение исходной формы и структуры полуфабриката, точность размеров получаемых заготовок, ровность и гладкость поверхности среза, минимальное количество отходов и брака являются основными показателями технологической надежности пластинчатых ножей, зависящими от режущей способности инструмента.
Структурная схема взаимодействия факторов, обуславливающих устойчивость режущей кромки
Таким образом, сила инерции Ри режущего устройства с пластинчатыми ножами может быть представлена в виде суммы сил инерции первого и второго порядков, изменяющихся по гармоническому закону в зависимости от угла поворота аи коленчатого вала и в первую очередь определяется скоростью вращения коленчатого вала, массой и величиной хода ножа. Силы инерции достигают максимума в крайних точках перемещения пластинчатых ножей и могут стать причиной их интенсивных поперечных изгибно-крутильных колебаний. В этот же момент достигает максимума и нормальная составляющая R2, т.к. H=0HR2=R.
Силы инерции непосредственно не влияют на пластинчатые ножи, т.е. не являются технологическими усилиями, а действуют на узлы их крепления и режущий орган машин в целом. При его недостаточной жесткости под действием сил инерции проявляются динамические деформации крепления, уменьшающие силы натяжения пластинчатых ножей и снижающие тем самым их жесткость. Наибольшие боковые отклонения режущей кромки возможны при наступлении условий резонанса, т.е. в том случае, когда частота собственных колебаний ножа со,, совпадает с частотой вынужденных колебаний со или частотой возвратно-поступательного перемещения рабочего органа резальной машины: со„=со
Отсюда видно, что способность ножа сопротивляться действию боковых сил, оцениваемая величиной жесткости], под которой понимаем отношение сосредоточенной боковой силы R3, приложенной к режущей кромке ножа перпендикулярно полотну, к величине отклонения ножа в направлении действия силы, будет существенно отличаться в зависимости от применяемых режимов резания. Таким образом, следует выделять: начальную жесткость ju, равную жесткости ножа натянутого в ножевой раме; рабочую жесткость jp, представляющую собой жесткость ножа в процессе резания.
Рабочая жесткость пластинчатого ножа меньше начальной ввиду действия усилий, зависящих от режимов резания. На основе экспериментальных данных [123, 128] можно предположить, что эта зависимость имеет вид параболы:
Когда R=0, jp=jH- Если R=PKP, ТО нож теряет устойчивость упругого равновесия и его жесткость равна нулю, т.е. в этом случае jp=0. Тогда
Подставив значение А в уравнение (4.16) и введя понятие коэффициента запаса устойчивости К= Ркр/R, после преобразования получим:
Уменьшение жесткости ножа вызывает снижение со,,. Как отмечалось выше, при jp=0, сон=0. Это дает основания принять допущение о линейном характере зависимости между jp и сон, т.е. Так как co=h/60, то после подстановки (4.18) в (4.19) после несложных преобразований получим критическую частоту вращения кривошипа привода механизма резания, вызывающую резонансные колебания тонких пластинчатых ножей:
Проведенные расчеты показывают, что в серийных конструкциях резальных машин с пластинчатыми ножами возможны такие режимы работы, когда при соблюдении условия устойчивости по критерию Ркр, образуются клинообразные заготовки по условиям резонанса ножей. Например, изменение структурно-механических свойств сухарных плит за счет разной продолжительности выдержки при определенных характеристиках ножей может приводить к явлению их резонанса, если перерабатывается полуфабрикат в свежем состоянии, и к потере устойчивости - при переработке черствых плит.
