Влияние угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение

Карпин Владимир Юрьевич — Sat, 07 Mar 2015 18:30:52 +0000

Операция измельчение листостебельных кормов по своей роли в технологии приготовления кормов для сельскохозяйственных животных, а также по доли затрат энергии является одной из наиболее значимых. На эту операцию во всем мире расходуется до 50 % электроэнергии, затрачиваемой на приготовление кормов, причем большая часть электроэнергии расходуется непроизвольно и нерационально: превращается в тепло и другие виды энергии [1–4]. Вследствие этого весьма актуальным становится изучение наиболее значимых параметров операции измельчения листостебельных кормов. Одним из таких параметров является угол заточки лезвия ножа β.
Угол заточки лезвия ножа – угол, образованный фасками лезвия у его режущей кромки, измеряемый в плоскости, перпендикулярной кромке [3]. Основой для выбора угла заточки лезвия ножа являются эмпирические данные.
Вопросам влияния угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение посвящены работы Н. Е. Резника, А. И. Бекенева, Ш. Н. Нуртаева, Н. А. Барсова, Г. И. Малинова, В. А. Зяблова, А. Н. Познышева, И. Ф. Василенко, Т. А. Гаврилова и других ученых [3, 5–8].
Анализ работ приведенных авторов позволяет сделать следующий вывод: с уменьшением угла заточки лезвия ножа уменьшаются и энергозатраты операции измельчение, вследствие чего угол заточки лезвия ножа должен быть минимально возможным для конкретного вида измельчаемого сырья. Но при этом необходимо отметить, что чем меньше угол заточки лезвия ножа, тем меньшую прочность и износостойкость он имеет [3].
Целью исследования, результаты которого отражены в данной статье, является снижение энергозатрат операции измельчения листостебельных кормов.
Исследования влияния угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение листостебельных кормов проводились на стенде для исследования параметров процесса резания лезвием (рис. 1) [3, 9].

Рисунок 1 – Стенд для исследования параметров процесса резания лезвием

С целью выявления влияния угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение листостебельных кормов во время проведения опытов на стенд устанавливали ножи с разными углами заточки лезвия в пределах от 20 ° до 60 ° с шагом 10 °.
Методика проведения исследования была следующей. На стенд крепили ножи, в тиски устанавливали листостебельную массу и запускали электродвигатель стенда. Плавно опуская рукоятку с нажимным переключателем стойки стенда, на которой крепится диск с ножами, вниз, производили перерезание листостебельной массы. Энергозатраты (мощность N) фиксировали посредством счетчика электрической энергии.
В ходе исследования осуществлялась пятикратная повторность опытов.
По окончании исследований была получена выборка данных мощности, затраченной на процесс измельчения. Статистическая обработка полученных данных произведена общепринятыми методами математической статистики [10–12] для 5%-го уровня значимости (табл. 1).

Таблица 1 – Результаты исследования по определению мощности, затрачиваемой на измельчение листостебельной массы

Параметры	Угол заточки лезвия ножа β, °
Параметры	10	20	30	40	50	60
Мощность N, Вт	25,9	26,1	28,2	31,1	34,5	38,9

Для наглядности полученные результаты представлены в виде графика (рис. 2).

Рисунок 2 – График изменения мощности от угла заточки лезвия ножа

Анализ табл. 1 и рис. 2 позволил установить следующее: между мощности, затрачиваемой на измельчение листостебельной массы, и углом заточки лезвия ножа существует сложная зависимость. Наиболее близко (R² = 0,998) описывает полученную на рис. 2 кривую уравнение

N = 0,005·β² – 0,062·β + 25,840.

Результаты исследования влияния угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение листостебельных кормов позволяют сделать вывод, что для снижения энергозатрат операции измельчения листостебельных кормов необходимо, чтобы величина угла заточки лезвия ножа находилась в интервале 20…30 °.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » chopping

Влияние угла заточки лезвия ножа на энергозатраты операции измельчение