Ножи корнерезок и анализ процесса резания

В процессе работы корнерезки каждый нож за время оборота диска часть описываемой им траектории совершает вхолостую. Отношение рабочего хода ко всему ходу ножа за один полный оборот диска называется конструктивным коэффициентом использования ножей, который равен для

вертикально-дисковых корнерезок К₀ = 0,3-0,4;

горизонтально-дисковых корнерезок К₀ = 0,8-0,9;

барабанных конических корнерезок К₀ = 0,3-0,35. Независимо от типа корнерезок, в каждой из них могут применяться ножи следующих основных видов:

плоский с прямолинейным лезвием;

плоский с гребенчатым лезвием;

плоский с криволинейным лезвием или совочкообразный. Ножи изготавливают из листовой инструментальной углеродистой или из марганцовистой стали толщиной от 2 до 5 мм, с закаленной режущей кромкой, имеющей одностороннюю заточку лезвия с углом заточки в пределах от 18 до 25°.

Рис. 10. Типы ножей корнерезок и характер их работы а - прямой нож со сплошным лезвием, б - прямой нож с гребенчатым лезвием, в – совочкообразный нож

В ГОСТе 441-58 для корнерезок предусмотрен плоский двусторонний нож, который имеет с одной стороны сплошное прямолинейное лезвие, а с другой - с зубцами прямоугольной формы (гребенчатое). Этот нож поочередно может устанавливаться для работы сплошным или гребенчатым лезвием. Угол заточки с обеих сторон принят равным 18°.

Характер работы каждого известного вида ножей имеет свои особенности.

Плоский нож со сплошным лезвием (рис. 40., а) способен давать стружку в виде широких ломтей толщиной h, зависящей от установки ножа относительно плоскости, диска или барабана, шириной b, равной ширине продукта, и длиной l, достигающей длины частиц продукта. Такая форма и размеры стружки соответствуют требованиям кормления крупного рогатого скота.

Гребенчатый нож (рис. 40., б) отрезает стружку в виде узких полосок шириной b₁ , равной ширине гребня, толщиной h, равной высоте установки, и длиной l, равной длине частиц продукта. Такая стружка соответствует требованиям кормления молодняка крупного рогатого скота и свиней.

Гребенчатые ножи закрепляются на диске или барабане со смещением по длине относительно друг друга на величину, равную ширине b₁ гребня. При такой установке гребни первого ножа снимают стружки сечением abcd, а гребни второго ножа срезают по линии bсе остающиеся выступы.

Таким образом, характер работы гребней первого и второго ножей различен. Гребни первого ножа отрезают стружку по линии bс и отрывают ее по линиям ab и cd, а гребни второго ножа только подрезают ее по линии се, т. е. ножи выполняют различную по величине работу.

Совочкообразные ножи (рис. 5.3., в) отрезают стружку в виде узких полосок полуовального сечения. Высота и ширина стружки здесь зависят от размеров совочков и установки ножей, а длина равна длине частиц продукта. Ножи этого типа закрепляются на диске или барабане, так же как и гребенчатые, со смещением по длине один относительно другого, но величина этого смещения должна составлять , где - расстояние между осями соседних совочков. Такие ножи дают две различные по размерам и форме сечения стружки и несут различную по величине нагрузку.

Качество работы совочкообразных ножей выше, нежели у гребенчатых, так как здесь лезвия и первого и второго ножей только отрезают стружку, а не отрывают. К недостаткам их следует отнести сложность заточки.

В отличие от соломосилосорезок, в которых перерезание стебельных кормов производится лезвием, действие ножей корнерезок принято рассматривать как действие острых клиньев, перемещающихся в толще перерезаемого материала. При этом в зависимости от расположения лезвия клина (перпендикулярно или под углом к направлению движения) различают два способа резания: рубящее и скользящее. В существующих конструкциях корнерезок применяется, главным образом, рубящее резание.

В соответствии с теорией клина, разработанной применительно к резанию сельскохозяйственных материалов (почва, корнеплоды и др.) академиком В. П. Горячкиным, процесс образования стружки при резании корнеклубнеплодов протекает следующим образом. В первый момент нож (клин) с углом заточки (рис11..), внедряясь в материал, под действием силы Р сжимает стружку на пути а. Затем, когда сила Р достигает определенной величины, происходит скалывание элемента стружки длиной l, которая всегда больше пути сжатия а. После этого процесс повторяется. Исследованиями установлено, что линии скалывания элементов стружки опережают лезвие клина и сначала углубляются в толщу материала, а затем направляются вверх. В результате того, что линии скалывания не доходят до наружной поверхности, стружка остается связанной. Длина элементов стружки увеличивается с увеличением толщины стружки h и угла заточки ножа сх и почти не зависит от скорости резания и толщины лезвия ножа.

Рис. 11. Схема внедрения клина и образования стружки

При резании корнеклубнеплодов ножом, как клином, усилие резания изменяется: вначале, перед резанием, т. е. до начала внедрения ножа в материал, оно равно нулю, а по мере продвижения ножа на пути сжатия стружки усилие достигает максимума и в момент скалывания падает до нуля, после чего процесс повторяется.

Величина общего усилия резания (сопротивления резанию) определяется на основе рациональной формулы В. П. Горячкина.

Применительно к случаю резания корнеклубнеплодов первый член рациональной формулы отражает сопротивление резанию лезвием P₀, второй член - сопротивление деформации отрезаемого слоя, а также трения на передней и задней гранях ножа Р_Д, третий член - усилие, затраченное на отбрасывание стружки Р_V, т. е.

(6)

Сопротивление резанию Р₀ зависит, главным образом, от механической прочности материала, толщины лезвия ножа, толщины отрезаемой стружки и в небольшой степени от угла заточки (угла резания )

Второй член Р_Д зависит от физико - механических свойств измельчаемого материала и качества рабочих поверхностей ножа.

Усилие Р_V повышается с увеличением скорости резания.

Для определения численных значений всех трех членов рациональной формулы Г. И. Новиков [9] на основании результатов экспериментальных исследований предложил эмпирические формулы, но они очень громоздкие. Поэтому при расчетах величину удельного сопротивления резанию принимают для корнеклубнеплодов в пределах 1480-1960 Н на 1 м длины разреза.