СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ Советский патент 1970 года по МПК G01N3/58 

11

Изобретение относится IK област-и исследований динамических и техиологических параметров процесса резания корнеклубнеплодов. Кроме того, оно может быть использова но при иссяедованиях лроцесса резаиня мяса и других пищевых гпродуктав.

Для получения изкорнеклубнеплодов стружки определенной формы на тар е д при яти я х пищевой, в частности, сахарной промышленности, а также общественного питания при(меняют резательные машины, режущим инструментом в которых являются ножи различной конструкции.

Качество получаемой стружки зависит от режимов резания:

при неоправданно больших усилиях прижатия карнеклубнеплодов к рабочим органам машины происходит их значительное ИстираНие;

при недостаточных усил-иЯХ прижатия снижается проийводительность машины пз-за эффекта отталкиваиия корнеклубнеплодов от режущего инструмента. Для выбора оптимальных режимов резания и параметров режущего инструмента необходимо исследовать процесс резания.

Известны стенды для исследованИя процесса резавия «орнеклубвеплодов, включающие смонтированный на станине корпус с режущими и динамометрическими устройствами.

лоток для 0 бразца корнеклубнеплода и привод.

Эти стеиды не обеспечивают имитации условий резания корнеклубнеплодов на машинах

центробежного типа, применяемых для измельчения сахарной свеклы и не позволяют проводить на одном образце сравнительные исследования в широком диапазоне измелешт технологических параметров « условий взаимодействия корнеклубнеплодов с режущими и опорными устройствами.

Для имитации условий резания на машинах центробеЖНОго типа и проведения .комплекса исследований на од-ном образце корпус предлагаемого «стенда выполнен IB виде цилиндрической обечайки С окнами для установки режущих и динамо.метрических устройств, сгруппированных в измерительные комплексы, каждый из которых состоит из подготовительного

ножа, исследуемого режущего устройства и тензоклавиши, а лоток закреплен на центрально расположенно.м в корпусе роторе, несущем каретку-толкатель со сменными грузами. В процессе резания происходит изменение

массы исследуемого образца и смещения центра тяжести :СИСтемы образец-каретка. Чтобы компенсировать влияние этих явлений на силу прижатия образца -к рабочим органаМ стенда и тем самым стабилизировать эту силу на

ио снабдить каретку-толкатель сосудом переменного сечения, а над ротором -расположить расходный pesepiByap с жидкостью или сыпучим мате|риалом, сообщениый с сосудом через автоматически регулируемый вентиль.

В момент подхода исследуемого образца к очередному рабочему -органу каретка-толкатель под действием удара может переместиться к центру ротора, при этом образец выйдет из контакта с рабочим органом.

Для обеспечения лостоянного щрижатия исследуемого образца к рабочим органаэд и внутренней иоверхности корлуса .каретка может быть снабжена фиксатором, выполневным в виде рейки, над которой закреплен набор храповых сОбачек различной длины.

Тензоклавишу целесообразно выполнить в виде вогнутой платформы, укрепленной на тонкостенной 11рубке с кольцевым тензорезистором для регистрации радиальных сил и снабженной сменной накладкой. Последнюю следует устаиовить .на платфор-ме с помощью плоских иружин с зазором, поместив в последнем шариковый сепаратор и тонкую пластину, закрепленную яа центрально расположенном стержне с тензорезистаром для регистрации тангенциальных сил, при этом поверхность сменной накладки следует расположить заподлицо с внутренней (поверхностью корпуса.

Для обеспечения регулир01вки взаиморасположения режущих и динамометрических устройств они могут быть закреплены на подвижных относительно корпуса стойках.

Динамометрический нож следует выполнить в виде лезвия, |форма которого на его рабочем участке аналогична фор-ме лезвия плоских ножей, используемых в резальных машинах, и соединить лезвие с держателем посредством упругих элементов с наклеенными на них тензорезисторами.

На фкг. 1 схематично изображен предлагаемый стенд, продольный разрез; на фиг. 2-. разрез то А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -динамометрический нож; на фиг. 4 - тензоклавиша; на фиг. 5 - вид ио стрелке Б на фиг. 4.

Стенд смонтирован на цилиндрической обечайке 1 и имеет корпус 2, состоящий из верхнего и нижнего фланцев, связанных -между собой -.передвижны-ми вертикальными -стойками 3. К стойкам с внутренней стороны ирикреплены стальные листы 4, образующие внутре.:ннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Между стойками имеются с.квозные проемы-окна, в которых установлены исследуемые режущие устройства 5 и 6, динамомегрвческие устройства-тензо-клавиши 7, 5 и подготовительные ножи 9, 10 и 11. При необходимости BiMecTO любого из устройств быть поставлены заглушк-и.

В корпусе на подшипниках качения установлен ротор 12 с вертикальным валом 13. К ротору прикреплена пространственная рама 14, изготовленная из углового .проката. К ipa-ме прикреплены четы-ре кронштейна с составными -ж-елобчатыми роликами 15, служащими направляющими га-одвижной кареткитолкателя 16. Перед толкателем расположен корытообразный лоток 17, куда, закладывают образец 18 корнеклубнеплода, подготовленный для резания. Подвижная каретка-толкатель -снабжена сменными грузами 19, позволяющим-и -изменять усилие прижатия образца к внутренней поверхности корпуса и к режущим устройствам. На подвижной каретке-толкателе укреплена зубчатая рейка 20 и набор храповых собачек 21, предназначенный для фиксации положения -корня свеклы при резании. Пе редняя часть толкателя имеет шипы 22 для ф-иксации образца. На роторе закреплены

также четыре вертикальные стойки, несущие бандаж 23, -обод с четырьмя -спицами 24 и ступицей 25. Р-отор центр-ируется тремя роли.ками 26, уста-новленньгми на верхн-ем |фланце корпуса. Через ступи-цу 25 бандажа проходит

трубопровод 27 для подачи воды в сосуд 28 подвижной каретки-толкателя. На трубопроводе, соединяющем бачок 29 по-стоянного уровня воды с сосудом подвижной карет1ки имеется вентиль 30 с дистанционным упращлением от тензоклавиши. Вертикальный вал ротора -соединен кулачковой муфтой 31 с червячным редуктором 32. Ч.ерез упругую муфту 33 редуктор связан с валом эл-ектродвигателя 34 постоя-нного тока.

.На злектродвигателе см-онтирован тахогеве-ратор 35, соединенный с самопишущими -и показывающ-ими приборами 36 1пульта управления 37 стенда. Для -исследования ножей с раздельной непрерывнодействующей реж-ущей кр-омк-ой используют режущее устройство 5, со-стоящее из вертикально установленных в дроеме ко-рпуса и -скрепленных между собой клиновидных держателей 38 с продольным СК1ВОЗНЫМ пазом и

набора плоских ножей 39, установленных в последнем. Плоские ножи автоматичеоки с помощью (не изображенных на чертеже) гидроцилиндров подаются из кассеты и пер-едвигаются вдоль паза прижима. Скорость передв. плоских ножей может меняться в широких пределах и задается установкой реле -времени -на пульте управления 37. Плоские ножи предназначены для отрезания О1т вращающегося образца корнеклубнеплода пластов, толщина .которых определяется положением поворотной лопасти 40, установленной перед кромкой плоских ножей. Лопасть позволяет -отключать данное режущее -устройство в любой требуемый момент.

Для разделения пластов, образованных плоскими ножами, на пластинчатую стружку предусмотрен механизм дисковых но.жей. Механизм состо-ит .из оправки 41 с дисковыми ножами. Вращение «а оправку передается от

верхнего -бандажа 23 ч-ерез сменный ролик 42 мультипли-катора 43. Подготовительный плоский но-ж 11, установленный в -клиновидных держаггеллх 44, предназначен для отрезания с поверхности корнеклубнеплода сдеформировием, определяется шоложением поворотной лоласти 45, установленной 1перед режущей кромкой ножа.

Режущее устройство 6 состоит из типового фр|езеро1ва;нного овеклорезного ножа, iHai6paHного в яожевую раму. Перед режущим устройс-лвом смонтирован подготовительный нож 9, имеющий .конструкцию, аналогичную режущему устройству 6. Рамы рел ущего устройст:ва 6 и ножа 9 для получения желобчатой или пластинчатой стружки можно фвксировать по вертикали в требуемом положении. Исследуемое р ежущее устройство 5 может быть заменено динамол1етрическим, состоящим из лезвия 46, упругих элементов 47 и держателя 48. Нож с ПОМОЩЬЮ |бслтов 49 прикреплен к клиновидному держателю 50, который устаиавли1вается на кориусе стенда. В качестве упругих элементов динамометрического ножа использованы трубки с калиброванной толщиной стенок. С ПОМОЩЬЮ тензорезисторов 51 и 52 регистрируются деформации сжатия и изпйба трубок, ЧТО позволяет определять усилия, действующие на нол.

|Сило1вое воздействие образца «а внутреенюю поверхность корпуса стенда определяется с пОМощью динамометрических устройствтензоклавиш 7 и 5. Тензоклавища состоит из двух упругих элементов-тонкостенной трубки 55 с кольцевым тензорезистором 54 для регистр ации «ормальной составляющей силы прижатия и цилиндрического стержня 55 с кремниевьг.ги тензорезисторамИ 56 для регистрации тангенциального усилия.

Корнеклубнеплод действует на вогнутую пластину 57 с облицовкой 58, образующую часть внутренней поверхности корпуса 2. Через шарики 59 усилие прижатия а орнеклуб:неплода к цилиндрической поверхности тензоклави Н и передается верхней платформе 60 тензошгавиши и затем упругому элементу - тонкостенной трубке 53, выполненной заодно целое с верхней 60 и нижней 61 .платформами тензо«лави1ши. Тангенциальное усилие передается через тонкую пластилу 62 на стержень 55, вызывая его изгиб.

Пласти1на 62 имеет в направлении оси стержня значительно меньшую Жесткость, чем в направлении, перпендякулярнам оси. Изтибные деформации пластины 57 передаются платформе 60. Стержень 55 и нижняя платформа 61 тензоклавищи прикреплены к основанию 63. Пластина 57 прикреплена к верхней платформе тензоклавиши пружинами 64, жесткость которых в направлении действия тангенциального усилия значительно меньше жесткости системы стержень 55 - пластина 62. Это приводит к тому, что пружины практически 1не влияют па передачу тангенциального усилия стержню, но удерживают пластину 57 в контакте с шариками. Шарики позволяют обеспечить весьма малое трение между пластиной и верхней платформой тензоклавиши, благодаря чему тангенциальное усилие

практически полностью передается стержню 55.

При проведении исследоваНИЙ на стенде образец /5 заданного размера закладывают в лоток 17, а упор выдвижной каретки подводят к заднему торцу образца. Шипы 22 фиксируют образец в каретке. При этом храповые собачки 21 входят в заценленне с зубчатой рейкой 20. На каретку-толкатель 16 устанавливают сменные грузы 19, а рукоятку регулятора числа оборотов электродвигателя устанайливают по лимбу на заданную скорость резания. Исследуемые режущие устройства выставляют в требуемом полол ении (задаются углы резания, толщина срезаемого слоя, расстояние от лопастей до лезвий и т. п.), после чего включают привод.

При достилсении требуемой окружной скорости вращения ротора автоматически открываются лапасти исследуемых устройств и однавременпо включается подача воды из бачка 29. Расход воды, поступающей в сосуд 28 под1вижной каретки, устанавливается с помощью вентиля 30, управляемого дистанционно по уровню сигнала тензоклавиши. Вода, накапливающаяся в сосуде подвижной каретки, компенсирует изменение усилия прил атня каретки при резании образца, что регламентирует и стабилизирует величину силы прил атия образца к внутренней поверхности корпуса на всем диапазоне резания.

В процессе резания посредством тензометрических измерений определяются усилия прижатия образца корнеклубнеплода к внутренней поверхности корпуса И сила трения образца по этой поверхности, а также составляющие силы, возникающие на режущей кромке динамометрического ножа с заданнылги параметрами кромки. На самопишущих приборах фиксируются скорость резания и мощность, расходуемая на резание. Качество стружки, получаемой с помощью ножей разной Конструкции при резании одного образца

корнеклубнеплода в строго одинаковых условиях, позволяет выбрать наиболее перспективную конструкцию рел ущего устройства и устанавливать оптимальный режим паредвил ения ножей при резании.

Предмет изобретения

1. Стенд для исследования процесса резания корнеклубнеплодов, преимущественно сахарной свеклы, включающий смонтированный на станине корпус с режущими и динамометрическими устройствами, лоток для образца корнеклубнеплода и привод, отличающийся тем, что, с целью имитации условий резания

корнеклубнеплодов на ма1шипах центробежного типа и проведения сравнительных исследований на одном образце в .широком диапазоне изменений технологических параметров и условий взаимодействия корнеклубнеплодов с стенда выполнен и виде цилнядричеокой обечайки с овна ми для устаиавки режущих и динамометрических устройств, 1сгруп.пир0ван ных в измерительные -комплексы, -каждый из которых состоит из лодготовительного ножа, исследуемого режущего устройства и тензоклаВИ1Ши, а лоток за1крепл0н «а центрально расположенном в корпусе ipOTope, 1несущем 1каретку-толкатель :со сменными грузами. 2.Стенд по 1П. 1, отличающийся тем, что, с целью «оатенсации изменения маосы исследуемого образца и смещения центра тяжести системы образец-каретка для стабилизации силы :прижатия о бразца IK рабочим органам стенда иа протяжении цикла исследования, каретка-толкатель снабжена СО-судом nepeaienно-го сечения, а над ротором раоположе расходный резервуар с жидкостью или сыпучим материалом, сообщенный с сосудом через автоматически регулируемый вентиль. 3.Стенд по п. 1, отличающийся тем, что, с целью лостоянного -нрижатия исследуе-мого образца -к рабочи.м оргалам и онутреяней лоBepxiHocTH -карпуса, каретка сиабжела фиксатором, выполневньш iB виде рейки, щад которой закреплен лабор храповьгх собачек различной длины, 4. Стенд 1ПО л. 1, отличающийся .тем, что тензоклавища вькполнена в виде вогнутой ллатформы, укрелленлой «а тоикостемлой трубке с кольцевым тензорезнстаром для регистрации радиальных сил, и снабженный сменной Накладкой, устандаленлой на 1платф|0(рме с помощью ллооких нружин с зазором, в который помещены щариковый сепаратор и тонкая лластила, закрепленная па центрально расположенном стержне с тензорезистором для регистрации тангенциальных сил, (причем ловерхность сменной «а1кладки расположена заподлицо с виутревней ловерхлостью корпуса. 5. Стенд 1ПО п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения (регулировки взаимололожения режущих и динамометрических устройств, они закреплены ла лодвижных относителыно корлуса стойках. 6. Стенд по л. 1, отличающийся тем, что дина-мометрическИЙ лож состоит из лезвия, форма которого ла его рабочем участке аналогична форме лезвия плоских ложей, используемых в резальных машинах, и держателя, соединелного с лезвием лосредотвом упругих элементов с иаклеенньши на «их тензорезисторами,

3

Фиг. 1

45

36,

31 47

5/

52

5

3

55 58 5