Стенд для исследования процесса резания корнеклубнеплодов

 

ГС:= . С?О .3!%Я

11 т1." ". .. -: .. Йт ".. CA Ч би ог И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.Ч11.1969 (№ 1350500/28-13) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06.Х,1970. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 5.1.1971

Кл. 42k, 26

МПК G 01n 3/58

УДК 531.784(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения Н. И. Губанов, И. И. Левин, Э. В. Островский, М. У, Кацнельсои, М. P. Азрилевич, В. А. Карелин, М. А. Павловской и В. В. Цимбалов

Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-конструкторский институт продовольственного машиностроения

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ

if

Изобретение относится 1к области исследований динамических и технологических параметров процесса резания корнеклубнеплодов.

Кроме того, оно может быть использовано при исследованиях процесса резания мяса и других пищевых продуктов.

Для получения из корнеклубнеплодов струж.ки определенной формы на предприятиях пищевой, в частности, сахарной промышленности, а также общественного питания применяют резательные ма шины, режущим инструментом в которых являются ножи различной конструкц ии.

Качество получаемой стружки зависит от режимов резания: при неоправданно больших усилиях прижатия кор неклубнеплодов к рабочим органам машины, происходит их значительное истирание; при недостаточных усилиях прижатия снижается:протсзводительность машины из-за эффекта отталкива ния корнеклубнеплодо в от режущего инструмента. Для выбора о птимальных режимов резания и парахгетро в режущего инструмента необходимо исследовать процесс резания.

Известны стенды для исследования процесса резания корнеклубнеплодов, включающие омонтированный гна станине корпус с режущими и динамометричеекими устройствами, лоток для образца корнеклубне плода и привод.

Эти стенды не обеспечивают имитации условий,резания корнеклубнеплодов на машинах

5 центробежного типа, применяемых для измельчения сахар ной свеклы и не позволяют проводить на од ном образце сравнительные исследования в широком диапазоне изменений технологических, параметров и условий взаи10 модействия корнеклубнеплодов с режущими и опорными устройствами.

Для имитации условий резания на машинах центробежного типа и проведения комплекса исследований на одном образце корпус пред15 лагаемого стенда выполнен в виде цилиндрической обечайки с окнами для установки режущих и динамомет рических устройств, сгруппированных в измерительные комплексы, каждый из которых состоит из подготовительного

20 ножа, исследуемого режущего устройства и тензокла виши, а лоток закреплен на центрально расположенном в корпусе роторе, несущем каретку-толкатель со сменными грузами.

В процессе резания происходит изменение

25 массы исследуемого образца и смещения цент.ра тяжести системы образец-каретка. Чтобы компенсировать влияние этих явлений на силу прижатия образца к рабочим органам стенда и тем самым стабилизировать эту силу на

30 протяжении цикла исследования, целесообраз283644 но снабдить каретку-толкатель сосудом .переменного сечения, а над ротором расположить расходный резервуар с жидкостью или сыпучим материалом, сообщенный с сосудом через а втоматически регулируемый вентиль.

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

Для обеспечения постоянного п рижатия исследуемого образца к рабочим ор ганам и внутренней поверхности корпуса каретка может быть снабжена фиксатором, выполненным в виде рейки, над которой, закреплен набор храповых собачек различной длины.

Тензоклавишу целесообразно выполнить в в иде вогнутой платформы, укрепленной на тонкостенной трубке с кольцевым тензорезистором для регистрации радиальных сил и снабженной сменной накладкой. Последнюю следует уcTaiHoBHTb .на платформе с помощью плоских |пружин с зазором, помести в IB последнем шариковый сепаратор и тонкую пластину, закрепленную на центрально расположенном стержне с тензорезистсром для регистрации тангенциальных сил,,при этом поверхность сменной накладки следует расположить заподлицо с внутренней поверхностью корпуса.

Для обеспечения регулировки взаиморасположения режущих и динамометрических устройств они могут быть закреплены на подвижных относительно ко рпуса стойках.

Динамометрический нож следует выполнить в виде лезвия, форма которого на,его ipaбочем участке а налогична форме лезвия плосКНх ножей, используемых IB резальHbIx машинах, и соединить лез вне с держателем посредством упругих элементов с наклеенными,на них тензорезисторами.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый стенд, продольный разрез; на фиг. 2— разерев по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — динамометрический нож; на фиг. 4 — тензокла|виша; на фит. 5 — вид по стрелке Б на фиг. 4.

Стенд смонтирован .на цили|ндрической обечайке 1 и имеет корпус 2, состоящий из верхнего и нижнего фланцев, связанных между собой передвижными вертикальными стойками 8. К стойкам с внутренней стороны прикреплены стальные листы 4, образующие внутреннюю цилиндр|ическую поверхность корпуса. Между стойками имеются сквозные проемы-окна, в которых устанавлены исследуемые режущие устройства 5и6, динамомегрические устройства-тензокла виши 7, 8 и подгото вительные ножи 9, 10 и 11. При необходимости вместо любого из устройств могут быть постановлены заглушки.

В корпусе на подшипниках качения установлен ротор 12 с вертикальным валом 18.

К .ротору прикреплена .пространственная рама 14, изготовленная из углового, проката.

К ipaMe прикреплены четыре кронштейна с соста|вными желобчатыми роликами 15, служа5

1О

65 щими направляющими подвижной кар TIKHтолкателя 16.,Перед толкателем расположен

:корытообраз ный лоток 17, куда, закладывают образец 18 корнеклубнсплода, подготовленный для резания. Под виж ная каретка-толкатель снабжена сменными грузами 19, позволяющими изменять усилие прижатия образца к внутренней поверхности корпуса и к режущим устр ойствам. На подвижной каретке-толкателе укреплена зубчатая рейка 20 и набор храповых собачек 21, предназначенный для фиксации положения корня свеклы при резании. Передняя часть толкателя имеет шипы 22 для фиксации образца. На роторе закреплвны также четыре вертикальные стойки, несущие бандаж 28, обод с четырьмя спицами 24 и ступицей 25. Ротор центрируется тремя роли,ками 26, установленным и на верх нем фланце корпуса. Через ступицу 25 бандажа проходит трубопровод 27 для подачи воды в сосуд 28 подвижной каретки-толкателя. На трубопроводе, соединяющем бачок 29,постоянного уровня воды с сосудом .подвижной каретки имеется вентиль 80 с дистанционным упра влением on тензокла виши. Вертикальный вал ротора соединен кулачковой муфтой 31 с чер,вячным редуктором 82. Через упругую муфту

88 редуктор связан с валам электродвигателя 84,постоянного тока.

На электродвигателе смонтирован тахотенератор 85, соединенный с самопишущими и показывающими приборам и 86 пульта управления 87 стенда.

Для исследования ножей с раздельной непрерыв нодейспвующей режущей кромкой используют режущее устройство 5, состоящее из вертикально установленных в цроеме,корпуса и скрепленных между собой клиновидных держателей 88 с продольным сквозным пазом и набо ра,плоских ножей 89, установленных в последнем. Плоские ножи автоматически с помощью (не |изображенных на чертеже) гидроцили|ндров подаются из кассеты и перед вигаются вдоль паза, прижима. Скорость передвижения плоских ножей может меняться в широких пределах и задается установкой реле времени на пульте управления 37. Плоские ножи предназначены для отреза|ния orr вращающегося образца ко р неклубнеплода:пластов, толщина .которых о пределяется |положением поворотной лопасти 40, установленной перед кромкой плоских ножей. Лопасть поз воляет отключать данное режущее устройство в любой требуемый момент.

Для разделения пластов, образованных плоскими ножами,,на .пластинчатую стружку п|редусмотрен меха н изм дисковых ножей. Механизм состоит из оправки 41 с дисковыми ножами. Вращение ma опра вку передается от верхнего бандажа 23 через сменный poem 42 мультипликатора 48. Подготовительный плоский нож 11, установленный в клиновидных держателях 44, предназначен для отрезания с поверхности кор неклубнеплода сдеформированного слоя. Толщина слоя, орезаемого лез2S3644

65 вием, определяется положением по воротной лопасти 45, установленной перед режущей кромкой ножа.

Режущее устройство б состоит из типового фрезеро ванного овеклорезного ножа, набранного в ножевую раму. Перед режущим устройством смонтирован,подготов|ительный нож

9, имеющий .конструкцию, аналогичную режущему уст|ройству б. Рамы режущего устройства б и ножа 9 для получения желобчатой или пластинчатой CTpyFKKiH можно фи ксиро вать по вертикали в требуемом положении. Исследуемое режущее устройство 5 .может быть замекено динамометрическим, состоящим из лезвия 46, упругих элементов 47 и держателя 48.

Нож с помощью бслтов 49 прикр плен к клино видному держателю 50, кэторый уста на вливается на корпусе стенда. В качестве упругих зле ментов динамометрического ножа использо ваны трубки с калиброванной толщиной стенок. С помощью тензорезисто ров 51 и

52 регистрируются деформации сжатия н изгиба трубо|к, что позволяет о пределять усилия, дейспвующие на нож. Силовое воздействие образца на внутреннюю поверх ность корпуса стенда определяется с помощью динамометрических устройствтензоклавиш 7 и 8. Тензокла|виша состоит из двух упругих элементов-тонlкостеннoй трубки

58 с кольцевым тензорезистором 54 для регистрации нормальной составляющей силы прижатия и цилиндрического стержня 55 с кремниевыми TBнзорезисторами 56 для регистрации тангенциального усилия.

Корнеклубнеплод действует на вогнутую пластину 57 с облицовкой 58, образующую часть внутренней по верхности корпуса 2. Через шарики 59 усилие прижатия корнеклубнеплода к цилиндрической поверхности тензокла виши передается верхней платформе 60 твнзокпавиши и затем упругому элементу— тонкостенной трубке 58, выполненной заодно целое с верхней 60 и нижней 61,платформами тензоклавиши. Тангенциальное усилие передается через тонкую пластину 62 на стержень

55, вызывая его изгиб.

Пластина 62 имеет в направлении оси стержня значительHO меньшую жесткость, чем в напра влении, перпендикулярном оси. Изтибные деформации пластины 57 передаются платформе 60. Стержень 55 и нижняя платфор ма 61 TBнзокла виши прикреплены к основанию 68. Пластина 57 прикреплена к верхней 1платформе тензокла виши пружинами 64, жесткость которых в направлении действия тангенциального усилия з начительHQ меньше жесткости системы стержень 55 — пластина

62. Это,приводит к тому, что пружины практически не влияют на передачу тангенциального усилия стержню, но удерживают пластину 57 в IKQHTBKTB с шариками. Шарик и поз воляют обеспечить весьма малое трение между пластиной и верх ней платформой тензоклавиши, благодаря чему тангенциальное усилие

Зо

50 пр актически полностью передается стержню 55.

При проведении исследо|ваний на стенде образец 18 за данного размера закладывают в лоток 17, а упор:выдвижной каретки iIIo iaoдят к заднему торцу образца. Шипы 22 фиксируют образец в каретке. При этом храповые собачки 21 входят в зацепление с зубчатой рейкой 20. На каретку-толкатель 16 устанавливают сменные грузы 19, а рукоятку регулятора числа оборотов электродвигателя устана вливают по лимбу на заданную око рость резания.

Исследуемые режущие устройства выставляют в требуемом положении (задаются углы резания, толщина срезаемого слоя, расстояние от лопастей до лезвий и т. п.), после чего включают iIIpивод.

При достижении требуемой окружной скорости вращения ротора автоматически открываются лопасти исследуемых режущих устройств и одновременно включается подача воды из бачка 29, Расход воды, поступающей в сосуд 28 под вижной каретки, vcTBHBiBJIHBBется с помощью вентиля 80, у п ра вляемого дистанционно по уровню сигнала тензоклавиши.

Вода, накапливающаяся IB сосуде по движной каретки, компенсирует изменение усилия прижатия каретки при резании образца, HTQ регламентирует и стабилизирует величину силы прижатия образца к внутренней поверхности корпуса на всем дна назоне резания.

В процессе резания посредством тензометрическ их 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 заданными параметрами режущей кромки. На самопиш щих приборах фикси рчются скорость резания и мощность, расходуемая на резание. Качество стружки, получаемой с помощью ножей разной конструкции при резании одного образца корнеклубнеплода в строго одинаковых условиях, поз валяет выбрать наиболее перопе ктивную конструкцию режущего устройства и устанавлHtBBTb оптимальный режим передвижения ножей при резании.

Предмет изооретения

1. Стенд для исследова ния процесса резания корнеклчбнеплодов, преим щественно сахарной свеклы, включающий смонтированный на станине KopIIvc с режущими и динамометрическими устройствами, лоток для образца корнеклубнепло|да и при вод, отличающийся тем, что, с целью имитации условий резания корнеклубнеплодов на ма шинах центробежного типа и праведения сравнительных исследований на одном образце в,широком диа пазоне изменений технологических параметров и условий взаимодействия корнеклуонеплодов с режущими и опорными устройствами, xopiIIyc

283644 стенда выполнен в виде цилиндричеакой обечайки с окнами для установки режущих и динамометрических устройств, сгруппированных в измерительные комплексы, каждый из которых состоит из .подготовительного ножа, исследуемого, режущего устройства и тензоклавиши, а лоток за креплен на центрально расположенном в,корпусе роторе, несущем каретку-толкатель со сменньгми грузами.

2. Стенд по ill. 1, отличающийся тем, что, с целью компенсации изменения массы исследуемого образца и смещения центра тяжести системы образец-zaipema для стабилизации силы,.прижатия образца,к рабочим органам стенда на протяжении цикла исследования, каретка-толкатель снабже на сосудом переменного сечения, а над ротором,рааположен ipacходный резервуар с жидкостью или сыпучим материалом, сообщенный с сосудом через автоматически регулируемый вентиль.

3. Стенд по .п. 1, отличающийся тем, что, с целью постоянного прижатия исследуемого образца .к рабочим органам:и |внутренней поверхности корпуса, каретка снабжена фиксатором, выполненны м iH виде рейки, над,которой закреплен набор х ра по вых собачек различной длинны, 4. Стенд iHo п, 1, отличающийся тем, что тензоклавиша выполнена в виде вотнутой платформы, укрепленной нà TQIHкостенной трубке с кольцевым те нзорезистором для реги5 страции,радиальных сил, и снабженный сменной накладкой, установленной на платформе с помощью .плоаких пружин с зазором, в который помещены шариковый сепаратор и тонкая,пластична, закрепленная на центрально

10 расположенном стержне с тензорезистором для регистрации тан генциальных сил, (причем

;поверхность сменной на|кладки расположена за подлицо с в нутре н ней поверхностью корпуса.

15 5. Стенд iHo п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения регулировки взаимоположения режущих и динамометричеаких устройств, они закреплены на подвижных oTHQOHòåëûío корпуса стойках.

20 б. Стенд по,п. 1, отличающийся тем, что динамометрический вож состоит из лезвия, форма которо го на его рабочем |участке аналогична форме лезвия плоских:ножей, иапользуемых iB резальных машинах, и держателя, сое25 диненного с лез вием посредством упругих элементов с наклеенными на них тензорезисторами,