УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НОЖ-РЕШЕТКА В ВОЛЧКАХ

Полезная модель относится к устройствам для определения износа контактирующих металлических деталей, может найти применение в пищевой, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для анализа металлических частиц износа (Институт механики металлополимерных систем им. В.А.Белого) включающее датчик, устанавливаемый в систему циркуляции масла таким образом, чтобы масло прокачивалось через него, и электронный блок. Электронный блок на основе микроконтроллера осуществляет обработку сигналов датчика, управление анализатором, обеспечивает индикацию и связь с внешним компьютером или автоматической системой управления предприятия через стандартный последовательный интерфейс RS232 или RS485. Анализ металлических частиц работает в режиме реального времени. В электронном блоке накапливаются данные о частицах износа и на базе алгоритма, заложенного в микропроцессор для каждого конкретного механизма, определяется начальный момент отклонения режима работы контролируемого узла трения от нормального и посылается сообщение оператору о возможных предстоящих неполадках в работе оборудования.
Устройство применяется для оценки состояния узлов трения в авиации, горнодобывающей промышленности, в металлургии, тепло- и электростанциях, на морском, автомобильном и железнодорожном транспорте.
Недостатком этого устройства является то, что оно не приспособлено для измерения износа контактирующих металлических деталей на нанотехнологическом уровне. Применительно к контактирующей паре нож-решетка в волчках.
Наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату является универсальная машина ИИ 5018, которая предназначена для испытания на трение и износ металлов и сплавов, жестких конструкционных пластмасс и композитов (Производитель ООО "Точмашприбор" г.Иваново, www.tochmah.ru).
Машина включает корпус, электромеханический привод с плавным регулированием скорости. Измеритель момента трения на вращающемся валу нижнего образца - электромеханический, с бесконтактным токосъемом. Прижим образцов - пружинный с электрическим измерением силы. Машина устанавливается на виброопорах.
В процессе испытаний измеряется момент трения, сила прижатия, температура, частота вращения, путь трения.
Недостатком этого устройства являются сложность конструкции и то, что оно не приспособлено для измерения износа контактирующих металлических деталей на нанотехнологическом уровне, применительно к контактирующей паре нож-решетка в волчке. Однако по совокупности признаков, его можно считать прототипом.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства для определения износа контактирующих металлических деталей на наноуровне.
Это достигается тем, что в предлагаемой модели устройство включает станину с амортизаторами, установленный на ней в вертикальном положении электродвигатель, частотный преобразователь, домкрат для поднятия и опускания стола, емкость для масла представляющая собой металлический цилиндр внутри которого имеются штифты для фиксации решетки, а основанием является четырехугольная пластина, динамометр, помещенный между поверхностью стола и основанием емкости, которые скрепляются шпильками, съемный вал, на котором установлены пружина, прижимная шайба и нож, крепится соосно с валом электродвигателя муфтой и болтами.
Устройство поясняется чертежом и графиком.
На фиг.1. представлена схема полезной модели "Устройство для определения износа режущего инструмента нож-решетка в волчках".
На фиг.2. показаны графики износа контактирующих деталей нож и решетка при различных силах прижатия (50Н, 100Н, 300Н), T=const (10 ч.) и n=const (300 об/мин).
Устройство включает станину 1 с амортизаторами 2 установленный на ней в вертикальном положении электродвигатель 3, частотный преобразователь (на фиг.1. не показ.), домкрат 4 для поднятия и опускания стола 5, емкость 6 для масла представляющая собой металлический цилиндр внутри которого имеются штифты 7 для фиксации решетки 8, а основанием является четырехугольная пластина. Динамометр 9, помещается между поверхностью стола 5 и основанием емкости 6, которые скрепляются шпильками 10. Съемный вал 11, на котором установлены пружина 12, прижимная шайба 13 и нож 14, крепится соосно с валом 15 электродвигателя 3 муфтой 16 и болтами 17.
Устройство работает следующим образом.
Между поверхностью стола 5 и основанием емкости 6 помещают динамометр 9 и с помощью шпилек 10 предварительно закрепляют. На съемный вал 11 устанавливают пружину 12, прижимную шайбу 13 и контактирующие металлические детали нож 14 и решетку 8, которую фиксируют при помощи штифтов 7 в емкости 6. Затем съемный вал 11 соосно с валом 15 электродвигателя 3 закрепляют муфтой 16 и болтами 17.
Путем поднятия вверх стола 5 домкратом 4 достигается сила прижатия контактирующих трущихся деталей ножа 14 и решетки 8 определяемая с помощью динамометра 9. Шпильки 10 подтягивают. После этого в емкость 6 заливают масло до определенного уровня. Устройство приводят в движение включением электродвигателя 3. Эксперимент проводят при различных силах прижатия (50Н, 100Н, 300Н), T=const (10 ч.) и n=const (300 об/мин). Скорость вращения электродвигателя регулируют с помощью частотного преобразователя, а вибрации, возникающие в результате его работы, гасятся амортизаторами 2 станины 1.
После проведения эксперимента электродвигатель 3 выключают. Домкратом 4 опускают стол 5, удаляют шпильки 10, динамометр 9, освобождают емкость 6.
Масло сливают и подвергают центрифугированию. Выделившийся осадок исследуют с помощью микроскопа с высокой разрешающей способностью и строят кривую Гаусса в системе координат по оси ординат количество частиц (г), а по оси абсцисс размер частиц (µм). Анализируя график, определяют степень и характер износа контактирующих трущихся деталей нож-решетка.
В результате проведенных нами экспериментов получены графики износа контактирующих деталей ножа и решетки при различных силах прижатия (50Н, 100Н, 300Н) при T=const (10 часов) и n=const (300 об/мин) фиг.2.
Анализ этих графиков показывает, что чем меньше сила прижатия ножа и решетки, тем больше полученных частиц с меньшей дисперсностью и наоборот при увеличении силы прижатия размер стружки увеличивается. Так при силе прижатия 50Н max значение массы частиц размером 20 µм составляет 0,45 г, при силе прижатия 100Н max значение массы частиц размером 40 µм составляет 0,55 г, а при силе прижатия 300Н max значение массы частиц размером 83 µм составляет 0,65 г. Отсюда следует вывод, что для уменьшения износа необходимо уменьшить силу прижатия контактирующих металлических деталей, а чтобы не уменьшалась производительность измельчителя, чаще производить заточку.
Предлагаемое устройство позволит оптимизировать время между перезаточками и уменьшить попадание частиц стали в пищевой продукт.