Основные направления совершенствования резальных машин рамного типа Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

.4.,п,>; ^ 637.43:672.7.002.237

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ . , РЕЗАЛЬНЫХ МАШИН РАМНОГО ТИПА

В.М. ХРОМЕЕНКОВ, В.М.НОВИКОВ г

Московский государственный университет пищевых производств

Устойчивая работа технологических линий производства пищевых продуктов зависит от стабильного и надежного функционирования машин и устройств для резания сырья и полуфабрикатов. При этом на первом месте находятся технологические показатели работы резального оборудования [1-3].

Под эффективностью технологической машины понимают степень соответствия ее выходных параметров тем задачам, которые она должна выполнять в процессе функционирования [4, 5]. При работе резальных машин необходимо обеспечить постоянную толщину получаемых заготовок, ровность поверхности среза, минимальное количество отходов и брака. Различная толщина вызывает неравномерную окраску заготовок при сушке, нестабильную влажность готового продукта, затрудняет работу упаковочной и фасовочной техники. Переработка возвратных отходов и брака связана с существенными затратами труда и энергии. Шероховатая поверхность среза ухудшает надежность работы фасовочных автоматов, механизмов ориентации и раскладки, что проявляется в снижении производительности линий и увеличении брака на последующих операциях.

Основными факторами, способствующими повышению качественных показателей работы резальных машин, являются оптимальные режимы резания и геометрия ножей, их высокая режущая способность, точность положения и движения режущих и падающих рабочих органов в процессе работы, регулировки и заточки, а также специальная подготовка полуфабриката, обеспечивающая снижение усилий резания, кроши-мости и деформации полуфабриката.

Актуальность совершенствования резальных машин и их рабочих органов для различных видов пищевого сырья постоянно повышается. Основные причины этого - ужесточение условий эксплуатации, необходимость снижения энерго- и материалоемкости технологических процессов и новой техники, появление новых прогрессивных материалов и методов упрочнения рабочих поверхностей.

Машины рамного типа имеют значительные резервы повышения эффективности. Анализ литературных данных и опыт работы промышленности показывают, что основными вопросами при совершенствовании резальных машин для пищевых полуфабрикатов в настоящее время являются:

повышение производительности путем создания многооперационных рабочих органов, увеличения ко-

личества параллельных потоков подачи полуфабриката;

реализация в кинематике рабочих органов оптимальных режимов резания, характеризующихся высокими значениями коэффициентов скольжения;

повышение эксплуатационной надежности и долговечности рабочих органов, снижение их массы за счет применения высокопрочных конструкционных материалов;

использование рациональных геометрических параметров режущего инструмента, способствующих уменьшению механического воздействия на полуфабрикат;

снижение энергоемкости, уровня вибраций и шума на основе учета особенностей динамики механизмов резания и подачи.

Спектр указанных вопросов можно разделить на три основных направления развития изучаемой функциональной группы технологического оборудования: совершенствование процесса резания, режущего инструмента и конструкции машины. Каждое направление представляет собой комплексную проблему, находящуюся в непрерывной связи с соседними направлениями.

Совершенствование процесса резания основано на изучении таких вопросов, как кинематика и динамика резания пластинчатыми ножами, деформационное поведение материала в процессе обработки, особенности образования новых поверхностей при возвратно-поступательном движении ножевой рамы, трение материала в межножевом пространстве.

Совершенствование режущего инструмента должно быть направлено на повышение эксплуатационных качеств пластинчатых ножей по основным показателям: режущая способность, стойкость и устойчивость. Перспективна также рационализация способов и режимов подготовки режущего инструмента к работе.

Проблема совершенствования конструкции машин рамного типа представляет собой область реализации результатов исследований по первым двум направлениям, а также вопросов повышения надежности работы ножевых рам и машины в целом, рациональной компоновки механизмов резания и подачи, обеспечения точности позиционирования и движения рабочих органов, повышения виброустойчивости и надежности фиксации обрабатываемых заготовок в процессе подачи и резания и др.

Взаимовлияние основных направлений совершенствования резальных машин рамного типа можно показать на следующем примере. Как известно [2, 6], одним из основных недостатков этих машин является наличие крайних точек в движении ножевых рам, в кото-

рых возникает так называемое рубящее резание [4], приводящее к нежелательному деформированию обрабатываемых заготовок. Устранение этого недостатка можно вести по каждому из трех направлений:

изменение кинематики резания за счет применения более сложных законов движения и траекторий ножевой рамы;

повышение эксплуатационных характеристик режущего инструмента (прежде всего его режущей способности), обеспечивающих приемлемое качество среза при минимальных коэффициентах скольжения и даже при рубящем резании;

модернизация механизма подачи путем перехода на «мягкие» схемы, приводящие к уменьшению скорости подачи при крайних положениях ножевой рамы за счет проскальзывания заготовки.

Причина указанного недостатка - особенности кинематики резания в машинах рамного типа. С точки зрения динамики следует учитывать, что возвратно-поступательное движение ножевых рам вызывает силы инерции, действующие на рабочие органы и элементы привода машины. Ввиду этого в машинах рамного типа не удается повысить коэффициенты скольжения до рекомендуемых в ряде исследований [4, 6] значений и улучшить качество среза. Величина сил инерции в основном определяется ускорением ножевой рамы и ее массой. Последняя зависит от сечений поперечин и стоек, обеспечивающих жесткость и прочность конструкции рабочего органа.

Наличие нескольких одновременно работающих пластинчатых ножей является характерной особенностью машин рамного типа и причиной значительного сжатия и трения заготовок в межножевом пространстве. Попытки снижения этого нежелательного явления за счет применения более тонких ножей в большинстве случаев не приводят к нужному результату, так как ножи теряют устойчивость плоской формы изгиба (начинают «блуждать»), что вызывает необходимость их большего натяжения в ножевой раме. Увеличенная статическая нагрузка от натяжения ножей ведет к необратимым деформациям и разрушению пластинчатых ножей и рам. Поэтому снижение сжимающих и фрикционных нагрузок в зоне резания за счет использования сравнительно тонких ножей возможно лишь

при более прочных и жестких рамах, т. е., как правило, при более массивных конструкциях рабочих органов. Это, как было показано выше, отрицательно сказыва-стся На динамических режимах работы резальной ма-шины и качестве среза. Таким образом, преодоление рассмотренной системы противоречий возможно лишь на основе выполнения комплексных исследований влияния указанных факторов на основные показатели работы резальной машины.

ВЫВОД .

Основные направления повышения эффективности работы резальных машин рамного типа заключаются в совершенствовании процесса резания и режущего инструмента, реализуемых в конструкции машины. Параметры, характеризующие кинематику и динамику резальных машин, особенности работы пластинчатых ножей и ножевых рам, стойкость и устойчивость режущего инструмента находятся в тесной взаимосвязи. Дальнейшее развитие конструкций и повышение технологической надежности резальных машин рамного типа возможно на основе комплексного исследования всех указанных факторов.

ЛИТЕРАТУРА "

1. Даурский А.Н., Мачихин Ю.А., Хамитов Р.И. Обработка пищевых продуктов резанием. - М.: Пищевая пром-сть, 1994. -216с.

2. Хромеенков В.М. Современное оборудование для резания продуктов и полуфабрикатов хлебопекарного и макаронного производства.-М.: ЦНИИТЭИ ВНПО«Зернопродукт», 1991.-48 с.

3. Чижикова Т.В. Машины для измельчения мяса и мясных продуктов. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 302 с.

4. Ильичев А.В. Эффективность проектируемой техники: Основы анализа. -М.: Машиностроение, 1991. - 516 с.

5. Панфилов В.А. Технологические линии пищевых производств. - М.: Колос, 1993. - 288 с.

4. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. - М.: Машиностроение, 1975. - 511 с.

6. Хромеенков В.М., Батушкин В.А., Уринов Н.Ф. Повышение надежности резальных машин // Хлебопродукты. - 1991-№ 10.-С. 20-21.

Кафедра технологического оборудования '■

пищевых производств

Поступила 28.07.2000 г.

а'ЭС < ' 1

■ г^она»;"

;г .'Т < ос .'9-