CC BY
12
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив Серия В. Техника и технологии, том XIII., Съюз на учените, сесия 5 - 6 ноември 2015 Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIII., Union of Scientists, ISSN 1311-9419, Session 5 - 6 November 2015.
ВЛИЯНИЕ НА СКОРОСТНИЯ КОЕФИЦИЕНТ ВЪРХУ ГОЛЕМИНАТА НА СЪСТАВНИТЕ НА СИЛАТА НА РЯЗАНЕ Мариана Ботева,Симеон Василев, Иван Михайлов Катедра „Техническа механикаи машинознание" Университет по хранител ни технологии - Пловдив
EFFECT OF VELOCITY COEFICIENT ON THE COMPONENTS OF THE CUTTING FORCE Mariana Boteva, Simeon Vasilev,Ivan Mihaylov Department of technical mechanics and mechanical engineering, University of food technology', Plovdiv, Bulgaria
Abstract. This paper presentsthe effectof velocity coefficient X on the components of the cutting force - Fx and Fy when cutting frozen to -18°C pork meat and bacon. The experiments were carried out with speed velocity of the food sample the value of 0,125 m/s and frequency speeds of the disc knife in a range from 110min-1to 414 min-1. It was found that when the velocity coefficient grows, the components of the cutting force increase.
Key words: velocity coefficient, disc knife, frozen meat, frozen bacon, horizontal cutting force, vertical cutting force.
Резюме.Представената разработка разглежда влиянието на скоростния коефициент X върху съставните на силата на рязане - Fxи Fy при рязане на замразени до -18°С свинско месо - шол и сланина. Експериментите са извършени при подавателна скорост на опитния образец 0,125 m^ седем стойности на честотата на въртене на дисковия нож в интервала от 110 до 420 min-1. С увеличаване големината на скоростния коефициент е установено намаляване на съставните на силата на рязане, като най-малки сили са отчетени при най-голямата стойност на X.
Ключови думи:скоростен коефициент, дисков нож, хоризонтална сила на рязане, вертикална сила на рязане, замразено месо.
Въведение.
Рязането с дисков нож на месо и месни продукти намира широко приложение в месната индустрия и общественото хранене за разфасоване, предварително нарязване на месото на малки късове преди смилане, нарязване на колбаси, порциониране.
Интерес за практиката представлява нарязването при различни температури на месните продукти [5]. Разфасоването на месото се извършва в месонарезни машини, работещи при температура на продукта -30°4- -5°С. Сланината участва като съставка в
пълнежната маса за производство на сурово-сушени и сурово-пушени трайни колбаси. За осигуряването на правилни частици, избягване на деформацията и разтопяването й тя се нарязва в машините замразена до - 5°4- - 10°С [2]
Като основен кинематичен фактор при рязането с дискови ножове се въвежда т. н. скоростен коефициент X, представляващ отношението между скоростта на рязане и скоростта на подаване: X = Vp/Vn. Влиянието му върху параметрите на процеса рязане на месо са изследвани от редица автори. Обикновено стойностите на X са в границите от 20 до 100, т. е. рязането протича при сравнително малки подавателни скорости [2,4].
Резултатите от изследването на влиянието на скоростния коефициент върху усилиетона рязане с дисков нож могат да послужат за усъвършенстване на режещите устройства и за избиране на подходящ режим на рязане на замразени месни продукти.
Материали и методи.
Експериментите за определяне влиянието на скоростния коефициент X върху съставляващите на силата на рязане се извършват с два продукта: свинско месо шол и сланина, доставени от фирма от Пловдивски регион. Продуктите са съхранявани при температура +1°^ +4°С, 48 часа след добиването им. Опитните образци са с размери: дължина 100mm, ширина 60 mm и дебелина 10mm. Престояли са във фризер три денонощия при температура -18°С. Преди провеждането на всеки опит температурата на опитния образец се контролира с електронен термометър. Опитният образец се закрепва неподвижно върху носеща платформа, която се подава в зоната на рязане със скорост 0,125 m/s. Използвани са седем честоти на въртене на дисковия нож в диапазона 110 - 420 min-1[1]
Резултати и обсъждане.
На фиг.1 и фиг.2 са представени получените графични зависимости на съставните на силата на рязане Гхи Fy съответно при рязане на замразено до -18°С свинско месо шол и замразена до -18°С сланина.
Получените графични зависимости са прави линии. При рязането и на двата продукта с дисков нож с увеличаване големината на скоростния коефициент съставляващите на силата на рязане намаляват.
■ISO -400 -sso -
300 250 -200 150 -100 ЬО -0
0
Фиг.1. Графични зависимости на съставящите на силата на рязане Fxи Fy от скоростния коефициент X при рязане на замразено до -18°С свинско месо шол
При рязане на замразено до -18°С замразено свинско месо най-голямата хоризонтална сила на рязане (442.2 N) и най-голямата вертикална сила на рязане (110 N)
178
са отчетени за най-малката стойност на скоростния коефициент 9,8. Най-малка хоризонтална сила на рязане (316,4 N) и най-малка вертикална сила на рязане (60,6 N) са отчетени за най-голямата стойност на скоростния коефициент 36,4.
Показаните на фиг. 1 графични зависимости могат да се опишат с уравненията (1)
и (2):
Fx = -4.55А + 486 (1)
R2 = 0.98
Fy = -1.96Л + 127 (2) R2 = 0.96,
където:
Fx - хоризонталната съставна на силата на рязане на замразено до -180С свинско месо шол;
Fy - вертикалната съставна на силата на рязане на замразено до -180С свинско месо шол;
X - скоростей коефициент.
Fx = f(X); Fy = f(X)
100 50 О
О 10 20 30 40 А
Фиг.2. Графични зависимости на съставящите на силата на рязане Fxи Fy от скоростния коефициент X при рязане на замразена до -180С сланина
Резултатите от рязането на замразена до -180С сланина показват най-голяма стойност на хоризонталната сила на рязане 413,5 N и най-голяма вертикална сла на рязане 151,4 N при най-малката стойност на скоростния коефициент 9,8. Най-малката стойност на хоризонталната сила на рязане 33Ши най-малката вертикална сила на рязане 130,8N са получени при най-голямия скоростен коефициент 36,4.
Показаните на фиг. 2 графични зависимости могат да се опишат с уравненията (3)
и (4):
Fx = -З.166Л + 446.7 (3) R2 = 0.99 Fy = -0.76Я + 157 (4)
R2 = 0.96,
кадетов - хоризонталната съставна на силата на рязане на замразена до -180С сланина;
Fy - вертикалната съставна на силата на рязане на замразена до -180С сланина;
X - скоростен коефициент.
Анализът на графиките, показващи връзката между съставните на силата на рязане и скоростния коефициент при рязане на замразени месо и сланина показва намаляването на хоризонталната съставяща на силата на рязане и за двата изследвани продукта в значителна степен с увеличаване на скоростта на рязане, т. е. с увеличаването на скоростния коефициент. Намаляването на вертикалната съставяща е в много по-малка
степен, като за изследвания диапазон на промяна на скоростния коефициент за свинското месо тя се намалява с 49 N, а за сланината - с 20 N. За същия режим на рязане хоризонталната сила Fx намалява със 125 №ри рязане на замразено свинско месо и с 82,4N при рязане на замразена сланина.
Различията в степента на намаляване на големините на съставните на силата на рязане за двата хранителни продукта се дължи на различията в техните структурно-механични свойства.
Получените резултати потвърждават предимствата на рязането с дисков нож: намаляване на хоризонталната съставяща на усилието на рязане, която основно предизвиква деформацията и разделянето на хранителния продукт, постоянство на скоростния коефициент по цялата дължина на режещия ръб, възможност за получаване на големи стойности на скоростния коефициент и оттам - качествен и гладък срез.
Изводи.
1. Получени са коефициентите на регресия и регресионните уравнения, описващи влиянието на скоростния коефициент X върху съставящите на силата на рязане Fxи Fy при рязане на замразени до -18°С свинско месо шол и сланина.
2. За изследвания диапазон на честотите на въртене на дисковия нож от 110 min-1 до 420 min-1 и подавателна скорост на опитния образец 0,125т^са установени линейни графични зависимости на съставящите на силата на рязане Fxи Fy от скоростния коефициент X при рязане на замразени до -18°С свинско месо шол и сланина.
3. С нарастване на скоростния коефициент компонентите на силата на рязане Fxи Fy намаляват, като силата Fx намалява в много по-голяма степен от силата Fy. При рязане на замразено до -18°С свинско месо шолсъставната Fx намалява 2,5 пъти повече, отколкото съставнатаFy, а при рязане на замразена до -18°С сланина - 4 пъти повече. Получените резултати съответстват на особеностите на процеса рязане с дисков нож.
Литература.
1. Ботева М., Изследване на процеса рязане на хранителни продукти с дисков нож на базата на динамично моделиране, дисертационен труд, УХТ - Пловдив, 2015, 166 стр.
2. Василев С., Моделиране и динамичен анализ на механичните процеси и системи в хранително-вкусовата промишленост, Хабилитационен труд, 2010, 324 стр.
3.Вълкова-Йоргова К., Технология на месните продукти, Академично издателство на УХТ - Пловдив, 2005
4. Резник Н. Е., Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов, Москва, Машиностроение, 1975, стр. 166-172
5.Hagg G. M., Vogel K., Karltun J., McGorry R. W., Knife force differences when cutting meat at different temperatures, NES 212 Proceedings, SaltsjDbaden, Sweden, August 19-20, 2012.
