Исследование процесса резания травяного растительного сырья и разработка специализированного оборудования

• Автор: Чертилин, Николай Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОБЩАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Характеристика перерабатываемого сырья

1.2 Основные направления в исследованиях процесса

резания растительных материалов

1.2.1 Резание материалов органического происхождения

1.2.2 Основные тенденции развития оборудования и инструмента для скользящего резания пищевых материалов

1.3 Основные конструкции измельчителей

Выводы по главе

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПРОЦЕССУ

СКОЛЬЗЯЩЕГО РЕЗАНИЯ ТРАВЯНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
2.1 Математическая модель скользящего резания
2.2 Физическая картина деформации травяного материала при
нормальном резании
2.2.1 Резание травяного материала сплошного поперечного сечения
2.2.2 Резание травяного материала полого (трубчатого) поперечного сечения
2.3 Значение касательной составляющей движения инструмента на
эффект скользящего резания
Выводы по главе
ГЛАВА 3 АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Аппаратурное обеспечение экспериментальных
исследований
3.1.1 Описание лабораторно-исследовательского стенда
3.1.2 Описание экспериментального прибора для определения вязкоупругих свойств сырья
3.1.3 Описание экспериментальной установки, предназначенной для изучения процесса резания
3.1.4 Описание дозировочного оборудования использованного в экспериментальных исследованиях
3.1.5 Растительное сырье, использованное в экспериментальных
исследованиях
3.2 Методики проведения исследований по получению
зависимостей удельного усилия резания
3.2.1 Методика определения зависимости удельного усилия
резания от геометрических параметров инструмента
3.2.2 Методика определения зависимости удельного усилия резания от влажности измельчаемого материала
3.2.3 Методика определения зависимости удельного усилия резания от угла резания
3.2.4 Методика определения зависимости напряжения растяжения от относительного удлинения стеблей травяного сырья
3.3 Описание новой конструкции измельчителя
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
РЕЗАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
4.1 Исследование физико-механических свойств травяного
растительного сырья
4.2 Исследование влияния различных факторов на удельные
энергозатраты процесса резания

( 4.2.1 Предварительное исследование зависимости удельного
усилия резания от влажности материала
4.2.2 Исследование зависимости удельного усилия резания от углов заточки лезвия режущего инструмента и скольжения

4.2.3 Уточнённое исследование зависимости удельного усилия резания от влажности материала
4.3 Машинно-аппаратурная схема получения высушенного и
измельчённого растительного сырья
4.3.1 Дозировочное оборудование
4.3.2 Сушильное оборудование
4.4 Инженерная методика расчёта измельчителей для
растительного сырья
4.4.1 Конструктивный расчёт рабочей камеры измельчителя
4.4.2 Расчёт электропривода для измельчителя на основе результатов обработки экспериментальных данных
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
* ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Перепишем (2.2) с учётом (2.3) и (2.4), а также приняв Н, равной своей максимальной величине - г:
Pi = 2 ■ Оср- 5, • г, (2.5)
Сила Р2 взаимодействия наклонной грани ножа с материалом, Н, равна:
Р2 = т •(!+?)■ Si, (2.6)
где т - касательное напряжение, Па; у - угол E2B3D2 (рисунок 2.4), рад; Si -площадь наклонной грани ножа, м2.
Напряжения т определяются согласно модели ОЛТ из уравнения:
X + ц • x//(G, + G2) =у0 ■ G, • G2 /(G, + G2 ) + p • Gj • y(//(G, + G2 ), (2.7)
где x/ - скорость изменения касательных напряжений, Па/ с; р - коэффициент
динамической вязкости межволоконной жидкости, Па ■ с; Gj и G2 - модули сдвига, характеризующие жёсткость стебля вдоль волокон на первом этапе нагружения (тело Гука), когда материал испытывает только упругие деформации, и на втором этапе (тело Кельвина), когда материал проявляет вязко-упругие свойства, с'1; уо - величина относительной деформации материала; у(/ - скорость сдвига, с*1.
Угол E2B3D2 равен:
у = 0,5 • arcsin f + а, (2.8)
где f — коэффициент трения материала о нож.
Определим площадь наклонной грани ножа Si. Как видно из рисунка
2.6 (сделано допущение: сечение стебля в плоскости реза, представляющее собой приплюснутый эллипс, изображено кругом), площадь Si лежит в плоскости, составляющей с вертикальный сечением стебля угол, равный углу заточки ножа а. Площадь Sj связана с SJ соотношением:

Площадь S' определяем как разность между сегментами ADm и ВСт (рисунок 2.6). Введя величину h = г - Н + 5 • ctg а, получим выражение для определения S(: