Теория резания ножом

Сила R приложена к обуху ножа; она движущая, т. е. преодолевает силу полезного сопротивления и все силы вредных сопротивлений.

Влияние сил вредных сопротивлений на величину R учитывают коэффи­циентом полезного действия ножа :

(VI – 3)

Вычислив силу , легко определить движущую силу резания

(VI - 4)

КПД гильотинного ножа 0,9—0,92, при больших углублениях (до 10 см) до 0,8; у дисковых ножей на режущей кромке 0,94—0,98.

Теория резания показывает, что КПД ножа снижается с увеличени­ем толщины ножа, глубины проникновения ножа в материал, скорости резания и увеличения угла заточки ножа.

На рис. 34, а показан нож, внедрившийся в рыбу на глубину . В этом положении мясо перерезается активной режущей кромкой дли­ной , кость - , кожа - Скорость ножа и (в м/с).

Суммарная сила, приложенная к режущей кромке ножа,

(VI - 5)

- удельные силы резания кости, мяса и кожи.

Движущую силу резания определяют по формуле (VI – 4).

При расчете сил, когда материал перерезается гильотинным ножом с наклонной режущей кромкой, следует пользоваться следующим прави­лом: сила, приложенная к режущей кромке ножа, направленная против скорости движения ножа, равна произведению удельной силы резания и проекции режущей кромки на направление, нормальное к вектору скорости ножа.

На рис. 34, б показан нож с наклонной режущей кромкой, внед­рившийся в материал. Сила , направленная вверх против скорости ножа ,

. (VI - 6)

В формуле (VI - 6) . и т. д. есть проекции активных (т. е. соприкасающихся с разрезаемыми тканями рыбы) участков режущей кромки АВ на нормаль NN к вектору скорости ножа .

Движущую силу, приложенную к ножу, вычисляют по формуле (VI - 4).

Если произвести сравнительные расчеты процессов резания одного и того же материала гильотинными ножами с нормальной и наклонной режущей кромкой, можно сделать следующие выводы:

1. При резании материала ножом с нормальной режущей кромкой сила резания мгновенно возрастает от нуля до максимального значения; воздействие силы на нож носит характер удара, что отрицательно ска­зывается на механизме ножа, поэтому такие ножи применяют при пру­жинном приводе.

2. Если для резания материала применить нож с наклонной режущей кромкой, силы резания плавно, в соответствии с формой режущей 56

кромки, возрастают от нуля до максимального значения и также плав­но уменьшаются. Поэтому резательная машина работает более мягко, чем машина с ножом, имеющим нормальную режущую кромку.

Резание материала цилиндрическим ножом рассмотрим с помощью рис. 28, б. Из ножа вырежем участок шириной и рассмотрим движе­ние этого участка (АВ - режущая кромка участка; О - ее центр). Раз­мер АВ настолько мал, что дугу АВ можно принять за хорду АВ. Режу­щая кромка участвует в двух движениях: одно со скоростью , дру­гое со скоростью подачи ножа , Суммируя эти скорости, находим суммарную скорость движения режущей кромки:

(VI - 7)

Видно, что режущая кромка АВ не образует прямой угол с вектором скорости . Следовательно, элемент ножа, а значит, и весь нож работает как гильотинный нож с наклонной режущей кромкой. Поэтому си­ла , противоположная скорости и приложенная к режущей кром­ке АВ,

(VI - 8)

где - проекция режущей кромки на нормаль к вектору скорости .

Если угол между нормалью NN и режущей кромкой АВ равен , то

. (VI - 9)

Длину активной режущей кромки цилиндрического ножа всегда надо принимать как длину дуги, по которой нож соприкасается с раз­резаемым материалом.

При резании ножами с нормальной и наклонной режущей кромкой угол заточки ножей измеряется величиной двугранного угла, образован­ного плоскостями, проходящими через режущую кромку. Однако если нож с наклонной режущей кромкой внедряется в материал, он раздви­гает материал не углом 2 (или ), а углом 2 (или ), меньшим, чем угол 2 . Между углами и существует следующая зависимость:

(VI - 10)

При большом угле наклона режущей кромки получается очень малый угол ; нож становится острым как бритва.

Резание дисковым ножом — наиболее распространенный способ ре­зания рыб. При этом возможны два случая относительного перемеще­ния разрезаемого материала и оси ножа>

1) ось ножа неподвижна, перемещается материал;

2) материал неподвижен, перемещается ось ножа.

С точки зрения механики оба варианта движений равнозначны. Кроме того, скорость материала может быть направлена в ту же сторо­ну, что и окружная скорость кромки ножа в месте контакта кромки с материалом. Это попутное движение материала и режущей кромки, при­меняемое практически во всех машинах. Однако бывает и встречное движение материала и режущей кромки, когда скорость ее противопо­ложна скорости подачи материала.