РЕШЕТКА К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЯСОПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к конструктивным элементам устройств для измельчения мяса.
Известна решетка к измельчителю мясокостного сырья, выполненная в виде диска постоянной величины с плоской рабочей перфорированной поверхностью, с центральным посадочным отверстием и с круглыми отверстиями перфорации, расположенными рядами по концентрическим окружностям, рабочая поверхность диска условно разделена на концентрические кольца, круглые отверстия перфорации расположены на центральных радиусах условных колец, наружный радиус диска решетки равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска условного кольца, количество круглых отверстий перфорации в условных кольцах равно одному из чисел ряда Фибоначчи [1].
Недостатком такой решетки является несогласованность расположения круглых отверстий перфорации (относительно режущей кромки ножа), расположенных на центральных радиусах условных колец, что изменяет количество одновременно осуществляемых резов "m" в зоне отверстий. Как видно на фиг.1 в положении лезвия ножа 1 количество одновременно осуществляемых резов m=12, а в положении лезвия ножа 2 количество одновременно осуществляемых резов m=4. Момент от усилий резания М (при измельчении мышц мяса и диаметре отверстий перфорации 0,004 м) увеличивается с М=2,63 Н·м в положении 2 до М=6,54 Н·м в положении 1. Таким образом, момент создаваемый усилием резания изменяется в 2,5 раза. Пульсация режущих усилий увеличивает энергопотребление.
Техническая задача - снижение энергоемкости процесса измельчения за счет сокращения пульсации режущих усилий.
Поставленная задача решается тем, что в решетке к устройству для измельчения мясокостного сырья, выполненной в виде диска постоянной толщины с плоской рабочей перфорированной поверхностью, с центральным
посадочным отверстием и с круглыми отверстиями перфорации, расположенными рядами по концентрическим окружностям, полярный угол положения центра отверстия перфорации определяется по формуле:
где n - порядковый номер концентрической окружности;
φ - полярный угол положения центра отверстия перфорации;
л
φ - приращение полярного угла, обусловленное кривизной лезвия;
о
φ - полярный угол положения центра предыдущего отверстия перфорации;
n
r - радиус концентрической окружности,
o
d - диаметр отверстия перфорации.
Знак в уравнении (1) зависит от направления вращения ножа.
На фигуре 2 представлена решетка к устройству для измельчения: 1 - диск постоянной толщины, 2 - отверстия перфорации, 3 - центральное посадочное отверстие, 4 - шпоночный паз, 5 - радиус концентрической окружности.
Отверстия перфорации выполнены таким образом (фиг.3), что режущая кромка, прорезав половину отверстия перфорации 1, приближается к началу отверстия перфорации 2, прорезав половину отверстия перфорации 2, приближается к началу отверстия перфорации 3 и так до отверстия перфорации 8. Отверстия перфорации 9, 10, 11 расположены по центру между отверстиями 2, 6; 3, 7; 4, 8; соответственно. Затем отверстия повторяются до заполнения всей поверхности диска.
Такое расположение отверстий перфорации снижает количество одновременно осуществляемых резов и соответственно момент от усилий резания. Это снижает пульсацию режущих усилий и, как следствие, уменьшает энергопотребление.
Пример.
Лезвие ножа выполнено в виде логарифмической спирали.
1
1
2
1
1
2
σ
5
7
7
Феноменологические постоянные E, η и η и период релаксации определяются по экспериментальным данным: E=3,8·10 Па; η=1,7·10 Па·с; η=5,2·10 Па·с; τ=45с.
Зависимости эффективных модулей упругости от напряжения сжатия имеют вид:
I
II
5
5
E(σ)=2,5·10+15σ; Е(σ)=1,25·10+5σ.
6
Эффективная вязкость при фиксированном, единичном, значении скорости деформации, В=3·10 Па·с, Темп разрушения m=-0,659.
-1
o
Частота вращения ножа ω=5 с. Диаметр отверстий перфорации d=0,004M.
n
1
2
3
4
r - радиусы концентрических окружностей; r=0,016M, r=0,022 м, r=0,028, r=0,034 м.
Полярный угол отверстия перфорации, для режущей пары с режущей кромкой выполненной по логарифмической спирали, определяется по формуле:
где β - угол скольжения,
о
r - начальный радиус режущей кромки.
1
2
3
4
1
Координаты отверстий перфорации 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 (Фиг.2): 1) r=0,016 м, φ=6,098°; 2) r=0,022 м, φ=32,497°; 3) r=0,028, φ=52,339°; 4) r=0,034 м, φ=68,237°; 5) r=0,016 м, φ=-20,872°. Δφ=26,97° и т.д.
2
6
3
7
4
8
8) φ=1/2(φ+φ)=19,012, 9) φ=1/2(φ+φ)=38,853, 10) φ=1/2(φ+φ)=54,752.
Усилия резания [2], [3], [4]:
δ - острота лезвия;
ε - относительная деформация;
h - толщина перерезаемого материала;
f - коэффициент трения измельчаемого материала о материал лезвия;
I
II
II
I
Е(σ)=E(σ) Е(σ)/(Е(σ)+E(σ)) - приведенный нелинейный модуль упругости. Па;
σ
1
1
τ=η/E - период релаксации деформации при постоянном напряжении, с;
1
2
1+
2
η=ηη/(ηη) - приведенная вязкость, Па·с;
τ - время деформации, с;
α - угол заточки лезвия.
Момент, создаваемый усилием резания:
М=PΔlr
Δl - длина контакта лезвия и материала.
o
1
1
2
2
3
3
4
4
При Δl=d 1) r=0,016 м, Р=5198 Н/м, M=0,333 H·м; 2) r=0,022 м, Р=5542 Н/м, М=0,488 Н·м; 3) r=0,028, Р=5826 Н/м, М=0,652 Н·м; 4) r=0,034 м, Р=6073 Н/м, М=0,826 Н·м.
Для положения №1 (Фиг.2):
1
2
3
М=M+M+М=1,446 Н·м
Для положения №2
1
2
3
4
М=M+М+М+М=2,272 Н·м
Для положения №3
1
2
3
М=M+M+М=1,446 Н·м
Для положения №4
2
3
4
М=М+М+М=1,966 Н·м
Момент от усилий резания изменяется в 1,5 раза, в тот время как в случае несогласованности отверстий перфорации момент от усилий резания изменяется в 2,5 раза. Таким образом, снижается энергоемкость процесса измельчения.
Литература:
7
1. Пат. 2047368 Российская федерация МПК В02С 18/36. Решетка к устройству для измельчения мясо-костного сырья [Текст] / Груданов В.Я., Манько А.П., Иванцов В.И., Белохвостов Г. И.; заявитель и патентообладатель Груданов В.Я., Манько А.П., Иванцов В.И., Белохвостов Г.И. - №92006177/33; заявл.16.11.1992; опубл. 10.11.1995. - 8 с.: ил.
2. Даурский, А.Н., Мачихин, Ю.А. Резание пищевых материалов [Текст] / А.Н.Даурский, Ю.А.Мачихин - М. Пищевая промышленность. 1980. - 240 с. - Библиогр.: с.40-43.
3. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. [Текст] / Н.Е.Резник - М.: Машиностроение. 1975. - 311 с. - Библиогр.: с.17-18.
4. Горбатов, А.В. Реология мясных и молочных продуктов. [Текст] / А.В.Горбатов. - М.: Пищевая промышленность. 1979. - 384 с..: ил. - Библиогр.: с.17-44, с.216-225, с.240-271. - 2000 экз.