ЭлБиб

18 / 58

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 2, 2017
18
УДК 664.9.022
Моделирование процесса погружения дискового ножа в пищевойматериал при резании
Д-р техн. наук В.А. Наумов,
канд. техн. наук О.В. Агеев,
д-р техн. наук Ю.А. Фатыхов,
Калининградский государственный технический университет
236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1
Проанализированы известные математические модели процесса резания рыбы лезвием, выявлены
их достоинства и недостатки. Рассмотрен процесс попутного резания рыбы дисковым ножом.
Сформулирована математическая модель процесса погружения элементарного ножа в материал в виде
дифференциального уравнения линии погружения в полярных координатах. Уравнение в полярных
координатах решено численным методом, в результате чего построены линии погружения
элементарного ножа в материал при различной окружной скорости ножа. Исследована зависимость
угла фактического раздвижения материала от окружной скорости ножа, которая имеет явно
выраженные максимумы при различной окружной скорости. Установлено, что с увеличением окружной
скорости глубина погружения элементарного ножа в материал возрастает, а линия погружения
стремится к кромке дискового ножа, что приводит к снижению КПД элементарного ножа. Это
обусловлено увеличением длины силовой линии, вдоль которой действуют силы трения ножа
о разрезаемый материал, в связи с чем больше энергии расходуется на преодоление сил трения.
С ростом угла поворота дискового ножа угол фактического раздвижения материала увеличивается,
а КПД элементарного ножа падает, что означает кинематическое затупление элементарного ножа.
Элементарный нож при углах поворота от 65º и более кинематически трансформируется и снова
заостряется. Это позволяет рекомендовать резание дисковымножомне только в диапазоне углов от 0 до 45º,
но и в диапазоне от 70 до 90º. Рекомендуется повышать эффективность резания рыбы путем увеличения
окружной скорости дискового ножа. Также рекомендуется, задавая толщину материала и взаимное
положение ножа относительно материала, осуществлять резание при минимальном угле фактического
раздвижения материала.
Ключевые слова: производство пищевых продуктов; математические модели резания; дисковый нож; элементарный
нож; глубина погружения; угол заточки; угол раздвижения материала; эффективность резания рыбы.
DOI: 10.17586/2310-1164-2017-10-2-18-28
Simulation of an elementary knife immersion depth into a material at cutting of fish
. Vladimir А. Naumov,
Ph.D. Оleg V. Ageev ,
. Yuri А. Fatykhov,
Kaliningrad State Technical University,
1, Sovietsky ave., Kaliningrad, 236022, Russia
Existing mathematical models of fish cutting with a blade have been analyzed, their advantages and
disadvantages having been revealed. The tail cutting of fish by disk knife has been investigated. A mathematical
model of an elementary knife immersion into а material in the form of differential equation of the immersion
line has been formulated in polar coordinates. The equation in polar coordinates has been solved by
a numerical method that allowed constructing the lines of elementary knife immersion into the material for
different knife circumferential speeds. The dependence of the actual cutting angle on the knife circumferential
speed, which has pronounced maxima at different circumferential speeds, has been investigated. It is shown
that, with increasing circumferential speed, the depth of elementary knife immersion into the material
increases, and the immersion line tends to be near the disk knife edge, which results in a decrease
in elementary knife efficiency. This results from the increase in the length of the force line along which the knife
frictional forces act on the material being cut and, therefore, more energy is expended to overcome frictional
forces. As the angle of rotation of the disk knife increases, the actual cutting angle increases also, and the
elementary knife efficiency falls, meaning a kinematic blunting of the elementary knife. At rotation angles
of from 65º and more, elementary knife is cinematically transformed and again sharpened, that allows
to recommend cutting with a knife not only in the range of angles of from 0 to 45º, but also in the range of from
70 to 90º. It is recommended to increase the efficiency of fish cutting by increasing the circumferential speed
of the disk knife. It is also recommended to cut еру the material at the minimum actual cutting angle while
setting the material thickness and the relative position of the knife against the material.
Keywords: food production; mathematical models of cutting; disk knife; elementary knife; depth of immersion; angle
of sharpening; angle of material expansion; cutting efficiency of fish.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека