Глава 8. Режущее оборудование. Теоретические основы процесса резания

План

1. Общие сведения

2. Виды режущих рабочих инструментов

3. Геометрические параметры режущих инструментов

4. Основные способы резания

8.1. Общие сведения

Режущее оборудование применяется при разрезании пластичных пищевых продуктов на ломтики, брусочки, кубики, кружочками и для шинкования. Разрезание продуктов осуществляется режущими инструментами, посредством которых происходит разделение исходного куска продукта на частицы заданных формы и размеров.

На предприятиях общественного питания резанию на машинах подлежат овощи, мясо, рыба, хлебобулочные изделия, гастрономические товары (колбасы различных сортов, ветчина, буженина, сыр и т.д.).

8.2. Виды режущих инструментов

Продукты измельчают при помощи разнообразных легкосъемных (для облегчения процесса заточки) режущих инструментов (ножей, дисков, решеток и др.), имеющих в своем поперечном сечении по рабочему лезвию форму двухгранного клина, одностороннего или двухстороннего, изображенного на рисунке 8.1. Изредка находят применение в некоторых случаях в качестве режущих инструментов так же струны, имеющие круглое поперечное сечение.

Основные термины и определения частей рабочего инструмента имеют наименования:

Опорная грань О – плоскость, которой клин опирается на продукт и скользит по его массиву (еще не измельченной части);

а) б)

Рис. 8.1. Двухгранный клин

а) - односторонний; б) – двухсторонний.

Рабочая или лицевая грань А – поверхность, составляющая острый угол с опорной гранью, по ней скользят и ею направляются отрезанные частицы продукта;

Угол заточки - острый угол между опорной и рабочей гранями;

Лезвие Л – режущая или рабочая кромка – находящаяся у вершины угла заточки линия пересечения рабочей и опорной граней, практически – поверхность с очень малым радиусом кривизны, имеет множество микрозубцов;

Острота лезвия – удвоенный радиус кривизны.

Ножи с двухсторонней заточкой имеют две рабочих грани. Их можно рассматривать как два односторонних ножа, сложенных опорными гранями вместе.

Для осуществления процесса резания необходимо относительное перемещение ножа и продукта. Подвижным может быть нож или продукт, или оба одновременно. Необходимо устройство для фиксации продукта и подачи его под нож

8.3. Геометрические параметры режущих инструментов

Измельчение продукта происходит с помощью режущей кромки инструмента, путем его вклинивания в массив и разделения на определенные частицы продукта. В процессе резания режущая кромка подвергается наибольшим изменениям: затуплению, изгибанию, выкрашиванию и др., вследствие чего изменяется качество измельчения и возрастают энергетические затраты. Грани инструмента при этом остаются практически нетронутыми. В то же время геометрические параметры инструмента влияют на износ режущей кромки, характер и качество измельчения. Наибольшая величина контактных усилий создается на режущей кромке, где и возникает наибольшая концентрация напряжений в продукте. Поэтому, при резании продукт вначале разрушается под действием режущей кромки инструмента и далее, по мере вклинивания его, в разрушении участвуют и грани инструмента. При свободном резании может образовываться опережающая трещина в массиве продукта (при резании малопластичных, охлажденных продуктов).

Геометрическими параметрами режущей части инструмента являются (рисунок 8.2):

- передний угол; - задний угол; - угол заострения; - угол резания.

Рис. 8.2. Геометрические параметры режущего инструмента

Передний угол может иметь положительное значение при тупом угле резания и отрицательное при остром угле резания. Величина углов определяет эффективность процесса резания. Угол резания заметно влияет на расход энергии, с его увеличением до 50-60^о происходит уменьшение усилий резания большинства продуктов на 20-30 %, при дальнейшем увеличении угла резания происходит и увеличение усилий резания.

8.4. Основные способы резания

Н

V=V_H

аряду с геометрическими параметрами ножа, решающее значение на эффективность процесса резания имеет и кинематика движения. Кинематический угол заострения всегда меньше конструктивного угла заострения инструмента. Экспериментально показано, что при всех углах заострения инструмента наибольшее изменение кинематического угла заострения находится при изменении скорости относительного движения в пределах от 0 до 10. Способы резания, применяемые в предприятиях общественного питания изображены на рисунке 8.3.

а) б)

Рис. 8.3. Способы резания продукта.

Как уже отмечалось, резание может быть осуществлено при относительном движении инструмента и продукта. В зависимости от направления этого перемещения принято различать резание рубящее и скользящее. При рубящем резании относительное перемещение осуществляется перпендикулярно прямолинейному лезвию инструмента, при скользящем – под острым углом к прямолинейному лезвию. При рубящем резании происходит местное сжатие волокон продукта и концентрация напряжений в районе лезвия. Разрушение продукта происходит при превышении возникающих напряжений сжатия над пределом прочности по нормальным напряжениям, поверхность разрушения при этом неровная, потребные усилия относительно велики. При скользящем резании также происходит местное сжатие волокон продукта и концентрация напряжений под лезвием. Но при этом происходит и концентрация касательных напряжений, при превышении величины которых над пределом прочности по касательным напряжениям происходит разрушение продукта.

Предел прочности по касательным напряжениям для большинства пищевых продуктов значительно меньше предела прочности по нормальным напряжениям, поэтому разрушение происходит при меньших усилиях и появляются меньшие деформации частиц отрезанного продукта. При этом поверхность среза гораздо ровнее и чище поверхности, получающейся при рубящем резании, потребная мощность и усилия резания значительно меньше, чем при рубящем резании.

Теоретически способы резания можно различить по характеризующему их коэффициенту скольжения, равному отношению касательной и нормальной составляющей скорости относительного перемещения

= V_k / V_n = tg ,

где - угол между нормальной составляющей скорости и ее общим направлением.

По величине коэффициента принято разделение способов резания на следующие подклассы:

1. = 0, происходит «чистая» рубка;

2. =0 – 0,5 – рубящее резание;

3. =0,5 – 1,5 – переходный процесс;

4. =1,5 – 20 – скользящее резание.

Свыше величины коэффициента скольжения 20 возрастают довольно значительно усилия обработки из-за сил трения, вследствие этого происходит уменьшение параметров качества обработки продукта, поэтому этой величиной ограничено использование лезвий с большим значением коэффициента скольжения.