Влияние режимов резания на показатели устойчивости режущей кромки | Статья в журнале «Техника. Технологии. Инженерия»

Библиографическое описание:

Уринов Н. Ф., Саидова М. Х., Уринов Н. Н., Тохиров М. З. Влияние режимов резания на показатели устойчивости режущей кромки // Техника. Технологии. Инженерия. — 2017. — №2. — С. 68-71. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/57/2040/ (дата обращения: 28.05.2018).



Основной особенностью режимов резания пластинчатыми ножами является переменная скорость их движения U1, обусловленная возвратно — поступательным перемещением режущего инструмента, и постоянная скорость подачи полуфабриката U2 (рис.1). Такой технологический процесс резания можно представить состоящим из 2-х движений:

а) поступательного перемещения материала со скоростью подачи:

x = U2  ; (1)

б) возвратно — поступательного движения ножа:

y = r (1-cosa); (2)

где r — радиус кривошипа, a — текущий угол поворота кривошипа.

При этом полагаем, что отношение r к длине шатуна достаточно мало.

Сложение этих двух перемещений в неподвижной системе координат дает сложное результирующее движение по синусоиде с абсолютной скоростью:

; (3)

где –у гловая скорость кривошипа, с-1;

Пренебрегая частью массы шатуна, силу инерции рабочего органа с пластинчатыми ножами можно определить по формуле:

Pu = — ma; (4)

где m — масса возвратно-поступательно движущихся частей резальной машины или устройства;

a — ускорение пластинчатого ножа.

Привод механизмов резания большинства конструкций машин с пластинчатыми ножами выполняется по схеме центрального кривошипно-шатунного механизма. В этом случае величина ускорения определяется по известной формуле:

a = 2r(cos + cos2); (5)

Подставляя (5) в (4) имеем:

Pu = -m2r(cos + cos2); (6)

Если обозначить (-m2r) через C, то формула (6) может быть представлена в виде:

Pu = C(cos + cos2) = Ccos+Ccos2 = PuI+PuII; (7)

32

Рис. 1. Кинематическая схема резания пластинчатым ножом

Таким образом, сила инерции Pu режущего устройства с пластинчатыми ножами может быть представлена в виде суммы сил инерции первого и второго порядков, изменяющихся по гармоническому закону в зависимости от угла поворота a коленчатого вала и в первую очередь определяется скоростью вращения коленчатого вала, массой и величиной хода ножа. Силы инерции достигают максимума в крайних точках перемещения пластинчатых ножей причиной их интенсивных поперечных — изгибно-крутильных колебаний. В этот же момент достигает максимума и нормальная составляющая R2, т. к.  = 0 и R2 = R.

Силы инерции непосредственно не влияют на пластинчатые ножи, т. е. не являются технологическими усилиями, а действуют на узлы их крепления и режущий орган машины в целом. При его недостаточной жесткости под действием сил инерции проявляются динамические деформации крепления, уменьшающие силы натяжения пластинчатых ножей и снижающие тем самым их жесткость. Наибольшие боковые отклонения режущей кромки возможны при наступлении условий резонанса, т. е. в том случае, когда частота собственных колебаний ножа wн совпадает с частотой вынужденных колебаний w или частотой возвратно — поступательного перемещения рабочего органа резальной машины: н = .

Отсюда видно, что способность ножа сопротивляться действию боковых сил, оцениваемая величиной жесткости j, под которой понимаем отношение сосредоточенной боковой силы R3, приложенной к режущей кромки ножа перпендикулярно полотну, к величине отклонения ножа в направлении действия силы, будет существенно отличаться в зависимости от применяемых режимов резания. Таким образом, следует выделять:

‒ начальную жесткость jн, равную жесткости ножа, натянутого в ножевой раме;

‒ рабочую жесткость jp, представляющую собой жесткость ножа в процессе резания.

Рабочая жесткость пластинчатого ножа меньше начальной ввиду действия усилий, зависящих от режимов резания. На основе экспериментальных данных [1,2,3,5] можно предположить, что эта зависимость имеет вид параболы:

jp = jн — AR2; (8)

Когда R=0, jp = jн. Если R= Pкр, то нож теряет устойчивость упругого равновесия и его жесткость равна нулю, т. е. в этом случае jp = 0. Тогда:

; (9)

Подставив значения A в уравнение (8) и введя понятие коэффициента запаса устойчивости n = Pкр/R, после преобразований получим:

; (10)

Низшая частота собственных колебаний пластинчатого ножа равна [4]:

; (11)

Уменьшение жесткости ножа вызывает снижение н. Как отмечалось выше, при jp = 0, н= 0. Это дает основания принять допущение о линейном характере зависимости между jp и н, т. е.

; (12)

Так как  = h/60, то после подстановки (11) в (12) после несложных преобразований получим критическую частоту вращения кривошипа привода механизма резания, вызывающую резонансные колебания тонких пластинчатых ножей:

; (13)

Проведенные расчеты показывают, что в серийных конструкциях резальных машин с пластинчатыми ножами возможны такие режимы работы, когда при соблюдении условия устойчивости по критерию Ркр, образуются клинообразные заготовки по условиям резонанса ножей. Например, изменение структурно — механических свойств сухарных плит за счет разной продолжительности выдержки при определенных характеристиках ножей может приводить к явлению их резонанса, если перерабатывается полуфабрикат в свежем состоянии, и к потере устойчивости — при переработке черствых плит.

Литература:

  1. Даурский А. Н., Мачихин Ю. A. Резание пищевых материалов. –М. Пищевая промышленность. 1991 г.
  2. Показатели безотказной работы пластинчатых ножей в машинах рамного типа. Хромеенков В. М., Сафаров О. Ф., Саидова М. Х., Уринов Н. Ф. Хранения и переработка сельхозсырья. № 7. Вып.7. — с. 58–59.
  3. Терентьев О. М. и др. Жесткость и устойчивость пластинчатых ножей. –М.: Информ.сб. «Хлебпродинформ». Вып. 5–6,1996. –с 14–16.
  4. Тимошенко С. П. Устойчивость упругих систем. –М.: Гостехиздат,1955. –567 с.
  5. Хромеенков В. М., Галин Н. М., Рензяев O. П., Уринов Н. Ф. Рациональная подготовка ножей скользящего резания, — М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов. 1990. Вып. 12. Сер. Хлебопекарная и макаронная промышленность, с. 5–6.
Основные термины (генерируются автоматически): пластинчатых ножей, пластинчатыми ножами, режимов резания, пластинчатого ножа, жесткости ножа, жесткость пластинчатого ножа, резания пластинчатыми ножами, ускорение пластинчатого ножа, жесткость ножа, поступательного движения ножа, ножей скользящего резания, равную жесткости ножа, Уменьшение жесткости ножа, режущей кромки ножа, Силы инерции, сил инерции, колебаний ножа wн, величиной хода ножа, величине отклонения ножа, технологический процесс резания.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос