Если скорость направлена вдоль режущей кромки, то процесса резания не произой­дет

В зависимости от направления относительного пере­мещения рабочего инструмента и продукта резание при­нято подразделять на рубящее и скользящее. При рубя­щем резании режущий инструмент перемещается отно­сительно продукта перпендикулярно режущей кромке лезвия (рис. 33 б), при скользящем резании - под острым углом к режущей кромке лезвия (рис. 33 а).

При рубящем резании лезвие ножа деформи­рует продукт и уплотняет его поверхностный слой, в ко­тором возникают местные контактные напряжения сжа­тия, имеющие максимальное значение в зоне контакта с острой кромкой лезвия ножа. По мере возрастания силы воздействия ножа на продукт увеличивается де­формирование последнего, и возрастают контактные на­пряжения. Как только контактные напряжения дости­гают предельной величины, происходит разрушение про­дукта под острой кромкой лезвия ножа. Характер раз­рушения зависит от структурно–механических свойств продукта: у пластичных продуктов имеет место срез уплотненных частиц продукта, у твердых хрупких, пластичных волокнистых, разрезаемых поперек волокон, – твердых волокнистых и неволокнистых продуктов – скалывание.

При срезе отрезаемый слой плавно отгибается рабо­чей гранью клина и отделяется от основной части про­дукта, которая остается за опорной гранью ножа. Поверхности срезанных кусочков получаются достаточно ровными и гладкими (рис. 34 а).

Рис. 34. Схема деформации различных продуктов при рубящем резании: а – пластичных продуктов; б – волокнистых пластичных продуктов – клин направлен поперек волокон; в – неволокнистых твердых продуктов; е – твердых хрупких продуктов

При скалывании происходит разрушение материала под действием касательных напряжений, при котором одна часть продукта смещается относительно другой по какой-либо поверхности.

Так, у волокнистых пластичных продуктов (мясо, рыба), если клин направлен поперек волокон, а также у не волокнистых твердых продуктов (черствый хлеб, ва­реная печень) скалывание происходит под острым углом к плоскости среза (рис. 34 б,в). При этом поверхности срезанных кусочков имеют неровности (зазубрины), а сам отрезанный кусочек не сохраняется целиком и чаще всего распадается на отдельные части.

При резании твердых хрупких продуктов, например костей, даже при незначительных углах заточки клина, происходит двойное скалывание: в направлении движе­ния ножа и под некоторым углом к плоскости среза (рис. 34 г). Часто поверхности скалывания у таких про­дуктов располагаются ниже опорной грани клина. По­верхности кусочков получаются неровными, ломаными, со значительной шероховатостью.

При скользящем резании в результате движения ножей перпендикулярно режущей кромке происходит проникновение его в толщу продукта, а при движении ножа вдоль режущей кромки – перепиливание мельчай­шими микрозубчиками лезвия волокон и стенок клеток продукта.

В отличие от рубящего резания при скользящем ре­зании для разрезания продукта требуются меньшие уплотнение и усилие, так как продукт перерезается от­дельными микрозубчиками, причем суммарная длина микрозубчиков, одновременно участвующих в разреза­нии продукта, всегда меньше длины режущей кромки лезвия (рис. 35).

Рис.35. Схема скользящего резания

Поэтому при скользящем резании ве­личина контактных напряжений, необходимая для раз­резания продукта, а следовательно, и требуемое усилие значительно меньше, чем при рубящем резании. При скользящем резании для осуществления разрезания про­дукта не требуется, чтобы все зубчики лезвия на полную глубину проникали в продукт. Поверхности среза при скользящем резании получаются более гладкими и ров­ными, чем при рубящем резании.

Скользящее резание применяют для разрезания пластичных продуктов с невысокой механической прочностью. Для разрезания твердых продуктов, имеющих значительную механическую прочность, применяют зубчатые режущие инструменты (пилы).

Применение рубящего или скользящего резания опре­деляется физико-механическими свойствами продукта, требованиями, предъявляемыми к качеству поверхности отрезаемых кусочков, а также энергетическими пока­зателями.

Рубящее резание рекомендуется использовать для тех продуктов, у которых разрушающие контактные на­пряжения невелики и разрезание происходит без значи­тельного уплотнения. Вследствие этого поверхность среза получается достаточно ровной и продукт не де­формируется. К таким про­дуктам можно отнести сыры, масло сливочное. Для тех продуктов, у которых разру­шающие контактные напря­жения достигаются только после того, как продукт пре­терпел наряду с упругой и пластическую деформацию, рубящее резание не реко­мендуется. У таких продуктов отрезанные кусочка остаются в деформированном состоянии. Например, по­ристые продукты (хлеб мягкий ржаной и пшеничный, бисквиты) утрачивают частично свою пористость, ухуд­шается их товарный вид. Такие продукты, как помидоры, лимоны, огурцы свежие, сырое мясо, рыба и фрукты, вследствие деформации теряют часть сока и становятся малопригодными к употреблению.

При скользящем резании продукт значительно мень­ше деформируется. Поэтому на предприятиях обществен­ного питания, где широко используются сочные пористые продукты и изделия из них, наибольшее распростране­ние получило скользящее резание.

Форма и характер движения режущих инструментов. Основные формы ножей, применяемых для разрезания продуктов, следующие: прямолинейные, криволинейные, дисковые, дисковые зубчатые (рис. 36 а,б,в,г).

Рис. 36.Формы ножей: а – прямолинейный; б – криволинейные; в – дисковый; г – дисковые зубчатые

Прямолинейные ножи используются при рубящем резании. Данные ножи перемещаются относительно про­дукта в направлении, перпендикулярном режущей кромке лезвия. Такое движение можно получить при поступательном движении ножа или продукта (рис. 37);

Рис. 37.Схема перемещения ножа относительно продукта при рубящем резании: а – с кривошипно–шатунным приводом ножа; б – с не­подвижной ножевой решеткой

при вращательном движении ножа, когда режущая кромка располагается на прямой, проходящей через ось вращения, т. е. по радиусу вращения (рис. 38).

Рис. 38. Схема рубящего резания вращающимся прямолинейным ножом

Поступательное движение ножа или продукта отно­сительно друг друга может осуществляться с помощью кривошипно-шатунного механизма или толкателя, про­давливающего продукт через неподвижные ножи. В пер­вом случае (рис. 37 а) движение от кривошипа 1 пере­дается через шатун 2 режущему инструменту 3, который совершает возвратно-поступа­тельное движение. Отрезание ку­сочков производится от неподвиж­ного закрепленного продукта при прямом ходе ножа. При этом ско­рость движения ножа во всех его точках одинакова и изменяется за один оборот кривошипа от V = 0 до V = V_max. Последняя ско­рость тем больше, чем больше угловая скорость кривошипа и его радиус. Во втором случае (рис. 37 б) разрезание продукта 1 осуществляется путем продавливания его толкателем 2 через неподвижно закрепленные ножи 3. Толка­тель может приводиться в движение кривошипно-шатунным или кривошипно-кулисным механизмом, а также вручную.

При вращательном движении ножа (рис. 38), режу­щая кромка которого располагается по радиусу враще­ния, скорость v произвольной точки С ножа направлена перпендикулярно режущей кромке лезвия и прямо про­порциональна угловой скорости ножа и расстоянию от этой точки до оси вращения.

Рис. 39. Схема скользящего резания при поступательном движении прямолинейного ножа	Рис.40. Схема скользящего резания при вращательном движении прямолинейного ножа

В некоторых случаях для рубящего резания продуктов используют режущие инструменты в виде проволоки. Разрезание продуктов происходит при относительном поступательном перемещении режущего инструмента и продукта.

При выборе скорости режущих инструментов следует учитывать, что с увеличением скорости пропорционально возрастают производительность машины и потребляемая ею мощность.

Криволинейные, дисковые, дисковые зубчатые и пря­молинейные ножи используются при сколь­зящем резании. При этом способе резания скорость движения ножа относительно продукта направлена под острым углом к режущей кромке лезвия и ее можно разложить по двум направлениям: по нормали к режу­щей кромке ножа и по касательной к режущей кромке. Такое относительное движение ножа и продукта можно получить тремя способами: движением режущего инструмента в направлении неподвижного продукта, движением продукта в направлении неподвижного ножа и одновременным движением режущего инструмента и продукта.

Скользящее резание прямолинейным ножом при не­подвижном продукте происходит при поступательном перемещении ножа под острым углом φ к режущей кромке лезвия (рис. 39). Скорость произвольной точ­ки С, лежащей на режущей кромке лезвия, равна ско­рости движения ножа по величине и направлению и об­разует острый угол φ с режущей кромкой. Эту скорость v_р можно разложить относительно режущей кромки лез­вия на два направления: по нормали к ней v_n и вдоль нее v_τ . Скользящее резание прямолинейным ножом при неподвижном продукте можно также осуществлять пу­тем вращательного движения ножа, когда его режущая кромка не совпадает с радиусом, проведенным через ось вращения и произвольную точку на режущей кромке (рис. 40). Скорость произвольной точки С направ­лена перпендикулярно радиусу АС, при этом режущая кромка не совпадает с радиусом вращения. Эту скорость можно разложить относительно режущей кромки лезвия на две составляющие: нормальную v_n и каса­тельную v_τ.

Скользящее резание прямолинейным ножом при од­новременном перемещении ножа и продукта произво­дится путем поступательного перемещения продукта при поступательном (рис. 41) и возвратно–поступательном движении (рис. 42) режущего инструмента.

Рис. 41. Схема скользящего резания при поступательном движении продукта и ножа	Рис. 42. Схема скользящего резания при поступательном движении продукта и ножа и возвратно–поступа­тельном движении ножа

В этом случае нормальная составляющая скорости резания v_n является следствием движения продукта, а касательная составляющая является следствием движения ножа и равна v_пр скорости движения ножа v_н. Скорость резания v_p в произвольной точке С равна векторной сумме v_n и v_τ

Скользящее резание криволинейным ножом происхо­дит независимо от характера движения ножа и про­дукта.

При вращательном движении криволинейного ножа (рис. 42) скорость v_p в произвольной точке С направлена перпендикулярно радиусу АС и v_p = ωr. Эту ско­рость v_p можно разложить относительно режущей кромки лезвия на v_τ и v_n. При этом v_τ направлена по касательной к криволинейной режущей кромке ножа, проведенной через точку С, a v_n направлена перпендику­лярно v_τ.

Рис. 42. Схема сколь зящего резания при вра щательном движении криволинейного ножа	Рис. 43. Схема скользящего резания при посту нательном движении продукта и неподвижном криволинейном ноже

При неподвижном кри­волинейном ноже и поступательном движении про­дукта (рис. 43) скорость v_p равна и противополож­но направлена скорости движения продукта v_np и ее можно разложить относительно режущей кромки лезвия на v_τ и v_n. В точке А касательная составляющая v_τ скорости резания равна 0 и в этой точке имеет место рубящее резание. Во всех других точках резание сколь­зящее.

Дисковым ножом скользящее резание производится путем вращения ножа и возвратно-поступательного дви­жения продукта (рис. 44), вращения ножа и

Рис. 44. Схема скользящего резания при возвратно–поступательном движении продукта и вращательном движении дискового ножа

качатель­ного движения продукта, вращения ножа и вращения продукта (рис. 45), планетарного движе­ния ножа при неподвижном продукте (рис. 46).

Рис. 45. Схема скользящего резания при качательном движении продукта и вращательном движении дискового ножа	Рис. 46. Схема скользящего резания при вращательном движении продукта и дискового ножа

При вращательном движении дискового ножа и возвратно-поступательном движении продукта (рис. 44) скорость резания v_p в произвольной точке С, лежащей на режущей кромке ножа, равна векторной сумме скорости точки С относительно условно неподвижного продукта и скорости точки С относительно продукта, если нож рассматривать условно неподвижным. Скорость точки С относительно условно неподвижного продукта равна скорости этой точки относительно оси вращения А (v_н) и направлена перпендикулярно радиусу СА в сторону вращения дискового ножа.

Скорость точки С относительно продукта при услов­но неподвижном ноже равна по величине скорости продукта v_np и направлена в противоположную сто­рону. Складывая эти скорости (v_н и – v_np) по правилу параллелограмма, получим скорость резания v_p, т. е. ско­рость точки С вращающегося дискового ножа относи­тельно поступательно движущегося продукта. Спроекти­ровав скорость v_p на касательную и нормаль к режущей кромке ножа, проведенные через точку С, получим v_τ и v_n – составляющие скорости резания v_p. При этом v_τ со­впадает по направлению с v_н, a v_n ей перпендику­лярна.

При вращательном движении дискового ножа и качательном или вращательном движении продукта (рис. 45 и 46) скорость резания v_p равна векторной сумме двух скоростей: скорости точки С, лежащей на режущей кромке ножа относительно оси вращения А, v_н и скорости точки С, принадлежащей продукту, относительно оси вращения В, взятой с обратным знаком – v_np.

Скорость v_н направлена перпендикулярно радиусу СА в сторону вращения дискового ножа. Скорость – v_пp направлена перпендикулярно радиусу СВ в сторону, об­ратную движению продукта. Складывая эти скорости (v_н и – v_np) по правилу параллелограмма, получим ско­рость резания v_p. Касательную v_τ и нормальную v_n составляющие скорости резания v_p получим, спроектиро­вав последнюю на соответственно касательную и нор­маль к режущей кромке ножа, проведенные через точку С.

При планетарном движении дискового ножа и не­подвижном продукте (рис. 47) скорость резания v_p в точке С равна векторной сумме двух скоростей: ско­рости точки С относительно оси вращения А дискового ножа v_ca и скорости точки А относительно точки В v_ab. Скорость v_ca направлена перпендикулярно радиусу СА в сторону вращения дискового ножа, а скорость v_ab на­правлена перпендикулярно водилу АВ в сторону его вращения.

Рис. 47. Схема скользящего резания при планетарном движении дискового ножа	Рис. 418. Схема скользящего резания при вращательном движении зубчатого дискового но­жа и поступательном движении продукта

Складывая эти скорости v_ca и v_ab по правилу па­раллелограмма, получим скорость резания v_p. Спроек­тировав v_p на касательную и нормаль к режущей кромке дискового ножа, проведенные через точку С, получим составляющие скорости v_τ и v_n. По направлению v_τ сов­падает со скоростью v_ca. В точке М, лежащей на пер­пендикуляре МА к водилу АВ, составляющие v_τ и v_n совпадают соответственно по величине и направлению со скоростями v_ca и v_ab.

Дисковые зубчатые ножи производят скользящее ре­зание при их вращательном движении и поступательном движении продукта (рис.48). Скорость резания v_p равна векторной сумме скорости точки С относительно оси вращения A v_h и скорости продукта, взятой с об­ратным знаком – v_np. Скорость v_h направлена перпен­дикулярно радиусу СА в сторону вращения дискового ножа-фрезы. Складывая скорости v_h и – v_np по правилу параллелограмма, получим скорость резания v_p. Каса­тельную v_τ и – нормальную v_n составляющие скорости резания v_p получим, спроектировав v_p на касательную и нормаль, проведенные в точке С к режущей кромке зубца ножа.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 1132; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!