Установка для измерения усилий резания мясопродуктов

 

ИзО.)ретение относится к устройствам для измерения усилий резания твердообразных мясопродуктов при .динамических режимах резания; Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении режимов резания и характеристик режущего органа . Установка содержит станину 1, платформу 2 и стойку 3, при этом на платформе расположен электродвигатель 4 с регулируемым числом оборотов и приводной вал 5 со съемной головкой 6 и сменными режущими ножами. На подвижной каретке 9 стойки смонтирован датчик сил 11, состоящий из двух фланцев с расположенными между ними четырьмя упругими стальными пластинами , имеющих наклеенные на них тензодатчики. К наружному фланцу датчика прикреплена втулка приспособления для ввода образца в зону резания . Движение штока приспособления согласовано с положением вращающегося ножа относительно оси датчика сил. Каретка 9 с датчиком сил 11, платформа 2 и стойка 3 могут смещаться по соответствующим направляющим, что позволяет изменять угол встречи лезвия ножа с образцом мясопродукта в широких пределах. Возникающие при резании мяса усилия воспринимаются датчиком сил и через усилитель фиксируются на регистрирующем приборе. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

16 А1 (l9) (1l) др 4 В 02 С 18/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- 2108 2N8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4036638/31-33 (22) 17.03.86 (46) 15. 03.89. Вюп, И - 10 (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности (72) М.Н.Клименко, К.H.Êóþìäæèåâ, С.В.Соломаха и И.В.Балык (53) 621.926.7(088,8) (56) Даурский А.Н. и др. Резание пищевых материалов. M.: Пищевая промышленность, 1980, с. 16 ° (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

РЕЗАНИЯ МЯСОПРОДУКТОВ . (57) Изобретение относится к устройствам для измерения усилий резания твердообразных мясопродуктов при,динамических режимах резания. Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении режимов резания и характеристик режущего органа. Установка содержит станину 1, платформу 2 и стойку 3, при этом на платформе расположен электродвигатель

4 с регулируемым числом оборотов и приводной вал 5 со съемной головкой

6 и сменными режущими ножами. На подвижной каретке 9 стойки смонтирован датчик сил 11, состоящий из двух фланцев с расположенными между ними четырьмя упругими стальными пластинами, имеющих наклеенные на них тенэодатчики. К наружному фланцу датчика прикреплена втулка прнспособле" ния для ввода образца в зону резания. Движение штока приспособления согласовано с положением вращающегося ножа относительно оси датчика сил.

Каретка 9 с датчиком сил 11, платформа 2 и стойка 3 могут смещаться по соответствующим направляющим, что позволяет изменять угол встречи лезвия ножа с образцом мясопродукта в широких пределах. Возникающие при резании мяса усилия воспринимаются датчиком сил н через усилитель фиксируются на регистрирующем приборе.

1 э п. ф лы, 7 ил.

t465106

t0

20

Изобретение относится к устройствам для измерения усилий резания твердообразных мясопродуктов при динамических режимах резания и предназначено для использования в мясной пр омьпиле н нос ти, Целью изобретения является повышение точности измерений при изменении режимов резания и характеристик режущего органа.

На фиг. 1 показана схема установки, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — схема датчика сил и устройства для подачи образца в зону резания„ на фиг. 4 — сечение

А-А на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение

Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — схема синхронизации работы приспособления ввода образца в зону резания с вращением ножей; на фиг. 7 — схема системы запуска устройства для ввода образца в зону резания.

Установка для измерения веЛичины усилий резания мясопродуктов включает в себя станину I, на которой расположены наклонная платформа 2 и стойка 3. На платформе смонтирован электродвигатель 4 и приводной вал

5 с блоком подшипников.

На приводном валу установлена сменная головка 6, которая состоит из втулки с закрепленным на ней с помощью накидной гайки режущим ножом и центральным отверстием для посадки головки на приводной вал.

Головка 6 сбалансирована с помощью балансировочных грузов, Режущая кромка ножа выбирается с учетом условий проведения эксперимента и может иметь форму прямой линии, логарифмической спирали, эвольвенты, ломаной линии и др.

Число оборотов электродвигателя привода изменяется плавно в широких пределах. Движение от электродвигателя к приводному валу передается через клиноременную передачу 7.

Тахометр 8 предназначен для контроля частоты оборотов приводного вала со сменной головкбй.

На стойке 3 установлена подвижная каретка 9 с приспособлением 10 для подачи образца продукта в зону резания и датчиком сил 11. Винтовой механизм 12 предназначен для смещения каретки с датчиком сил по вертикальным направляющим стойки 3.

Платформа ? и стойка 3 имеют воэможность смещаться по направляющим

13 станины и фиксироваться на них.

Датчик сил 11 состоит из наружного фланца 14 и внутреннего фланца 15 с расположенными между ними четырьмя дугообразными упругими элементами 16.

При этом упругие элементы закреплены о на фланцах под углом 90 один .относительно другого симметрично относительно оси датчика и выпуклой стороной внутрь (по тороидальной поверхности). В местах перегиба на упругие элементы с обеих сторон наклеены в направлении продольной оси приспособленин тензодатчика 17.

Приспособление 10 для ввода образца в зону резания состоит из втулки 18, закрепленной на наружном фланце датчика сил и предназначенной для направления движения образца и передачи усилия от образца на датчик сил, и штока 19, шарнирно соединенного с поршнем и предназначенного для передачи усилия от пружин ?О на поршень 10.

Гайка 21 предназначена для ограничения хода штока, крепления пружин. и передачи усилия на шток 19. Вторые концы пружин 20 закреплены на каретке 9. Направляющие 22 и 23 установлены на каретке и служат для уравновешивания тяжести приспособления, гашения ударной нагрузки, ориентации движения штока 19 со шпонкой 24.

Фиксатор 25 подпружинен и приводится в действие от электромагнита 26, закрепленного на корпусе направляющей 23, и предназначен для фиксации (расфиксацин) штока t9 в крайнем левом (взведенном) положении.

Система запуска приспособления для ввода образца в зону резания состоит из путевого бесконтактного переключателя 27 серии БВК, промежуточных реле К, и К> электромагнита 26 серии ЗВ концевого выключателя 28 типа ВК и двух кнопочных выключателей 29 и 30. Балансировочные грузы

31 закреплены на хвостовиках режущих ножей сменной головки 6.

Кроме того, на чертеже Ьбозначены следующие узлы установки: узел тиристорного преобразователя устройства

32 с непосредственной связью, пульт управления 33 системы пуска приспособления для подачи образца в зону резания, тенэоусилитель 34 и регистрирующий прибор (осциллограф) 35, 14651 соединенные соответствуюпдми связями с узлами установки.

Для регулирования скорости вращения электродвигателя 4 предусмотре5 но тиристорное преобразовательное устройство 32 с непосредственной свяЪ зью. С помощью электрокабеля 36 оно связано с двигателем 4 привода установки. На внешней панели устройства

32 предусмотрены выключатели и ручки регулирования.

Установка работает следующим образом.

На приводном валу 5 установки закрепляется сменная головка 6 с ножом и балансировочным грузом 31. При этом нож должен обладать необходимыми для исследований конфигурацией лезвия, углом заточки и толщиной. 20

Затем платформа 2 и стойка 3 смещаются в направляющих 13 станины и фиксируется так,чтобы расстояние между торцовыми поверхностями ножа и датчика сил было равным 0,002 м. 25

Если нож имеет переменное значение угла скольжения по длине лезвия, то установка позволяет выбрать необходимый угол встречи лезвия с продуктом

1 исходя из параметров ножа и за счет 30 изменения расстояния между осями приводного вала и датчика сил путем смещения наклонной платформы 2 в направляющих 13 станины относительно стойки 3, подъема (опускания) подвижной каретки 9 с датчиком сил по вертикальным направляющим стойки 3 с помощью винтовой пары 12 и измене" ния угла наклона платформы.

Шток 19 приспособления для ввода 4п продукта в зону резания вручную за гайку 2 1 оттягивается в левое крайнее положение до щелчка пружинного фиксатора 25. Контакт концевого выключателя 28 закрывается при крайнем. 45 левом положении штока 19.

Затем вырезанный IIo форме сечения втулки 18 и термостатированный образец мясопродукта (диаметр 0,025 м и высота 0,05 м) устанавливается в приспособлении для ввода продукта в зону резания так чтобы он полностью вошел во втулку и зафиксировался на крючьях поршня приспособления.

Включается привод и устанавливается необходимая для опыта частота оборотов ножевой головки. При этом частота вращения приводного вала контролируется тахометром. На пульте

06 4 управления нажимается кнопочный вы— ключатель 30. При этом замыкается катушка реле К „и питание подается на путевой бесконтактный переключатель серии БВК. При очередном прохождении ножа через щель якоря переключатель замыкает катушку реле К, которое подает питание на электромагнит 26 серии ЭМ-36. Сердечник электромагнита соединен с подпружиненным фиксатором ?.5 и утапливает фиксатор. Шпонка 24 штока 19 освобождается и под действием усилия растянутых пружин ?0 шток 19 выталкивает образец продукта на 0,02 м в зону резания. При этом выход образца в зону резания должен быть осуществлен за время одного оборота ножа.

С этой целью, учитывая время срабатывания электромагнита и механической системы, путевой бесконтактный переключатель ?7 крепится к стойке

3 так, чтобы угол опережения (угол между радиусом точки лезвия, проходящей через центр образца и горизонтально) составил 45 . Схема синхронизации подачи образца в зону резания и вращения ножа работает до скорости резания 50 м/с при ножах с радиусом 0,20 м.

При увеличении радиуса ножей можно повысить диапазон скоростей резания при исследовании усилий резания.

При рабочем ходе штока 19 поршень

10 выталкивает часть образца на

0,02 м за наружную торцовую плоскость фланца втулки 18. Крючки на поршне

10 удерживают остальную часть образца внутри втулки. Энергия удара и вибрации штока при его движении га.сятся с помощью втулки на направляющих 22. Поскольку шток 10 выполнен с зазором во втулке, то его энергия не передается на датчик сил и не вызывает в нем никаких возмущений. Время выброса образца должно быть меньше интервала полного оборота ножа и регулируется количеством пружин 20 и натяжением их с помощью гайки-барабана 21.

Нож, вращающийся с заданной скоростью, отсекает выдвинутую часть образца. Усилие резания воспринимается жестко закрепленной на датчике сил втулкой 18 и передается на упругие органы. Они прогибаются пропорционально силе резания. Величина деформации

5 14651 наружных слоев упругих элементов воспринимается тензодатчиками. При этом сопротивление тензоцатчиков электрическому току изменяется и в диагона5 ли измерительного моста Уитстона появляется сигнал . Этот сигнал через тензометрический усилитель подается на регистрирующий прибор, например фиксирующий осциллограф, и записывается. По тарировочным прямым эти значения сил расшифровываются и определяется общая величина силы резания. Сравнивая их значения при различных параметрах режущих органов, скорости резания и температуры образца, можно определить оптимальные параметры процесса резания и конструировать соответственно режущие органы машин. 20

Для предотвращения перерезания ножом образца, не вышедшего на заданную длину из приспособления подачи образца в зону резания, путевой бесконтактный переключатель 17 уста- 25 навливается на направляющей приводной платформы 2 с определенным углом опережения с тем, чтобы время, за которое нож повернется на угол опережения, было меньше времени срабаты- 30 вания системы привода приспособления для ввода образца. Для обеспечения измерения усилий резания при скорости резания 40 м/с путевой бесконтакт ный переключатель 29 устанавливается о под углом 45 к вертикали в сторону опережения относительно направления ,вращения ножа. На приводном валу закреплен стальной пластинчатый сектор

28 так, чтобы его плоскость вращения 4О равномерно отстояла от боковых по-, верхностей паза переключателя 29.

Угол наклона центральной оси сектора

28 и угол наклона радиуса резания— ножа к плоскости платформы 2 обычно 45 должен совпадать.

Для проведения нового опыта необходимо остановить привод, отвести в крайнее левое положение шток 19, вставить во втулку приспособления 10 5р образец продукта и включить привод ножевой головки. Далее цикл работы на установке повторяется.

Применение s предлагаемой установ ке сменной головки с ножами позволяет проводить исследования сил резания в широком диапазоне изменения характеристик режущих органов, таких как угол встречи лезвия с продуктом, 06 угол заточки, шероховатость поверхностей граней клина, толщина лезвия и т.д.

Более жесткие пластинчатые ножи при вращении не вибрируют по длине, как гибкая стальная лента в установке-аналоге.

Возможность исследования процесса резания мясопродуктов сменными ножами позволяет приблизить измерение усилий резания к условиям рабо ты режущих органов реальных машин.

Использование приспособления для ввода образца в зону резания позволяет проводить измерения усилий резания при постоянных скоростях резания в диапазоне величин скоростей до

5 м/с с синхронизацией вращения режущего органа и ввода продукта в зону резания.

Использование комбинированного датчика сил позволяет исключить ошибки в определении составляющих сил резания и проводить замеры усилий, возникающих непосредственно в зоне резания, в то время как тангенциальная составляющая силы резания вызывает частичный перенос каретки в установке-аналоге, а следовательно, оказывает влияние на определение величины нормальной составляющей силы резания.

Кроме того, на усилие смещения подающей каретки в аналоге оказывают влияние такие случайные факторы, как перенос каретки под действием силы тяги, состояние трущихся поверхностей в направляющих каретки и блока упругого элемента, количество движения каретки и т.д..

Число опытов по измерению усилий резания мясопродуктов на опытном образце предлагаемой установки при подготовленных трафаретках на экран осциллографа, образцах продукта и режущих ножей равно 30 измерений в час. При использовании электромагнита для отвода штока приспособления подачи образца в крайнее левое поло кение и применении фотоприставки для фиксации опытных данных с экрана ос- циллографа число измерений можно довести до 50-60 в час.

Формула изобретения

Установка для измерения усилий резания мясопродуктов, содержащая . станину с закрепленными на ней режущим органом с приводом, датчик сил и

7 14651 блок измерения и регистрации усилий резания, отличающаяся тем, что,,с целью повышения точности измерений при изменении режимов ре5 эания и характеристик режущего органа, она снабжена установленной на станине стойкой; на которой смонтированы режущий орган, датчик сил и дополнительно приспособление для ввода в зону резания исследуемого образца, при этом режущий орган выполнен в виде съемной головки со сменными ножами различного профиля, датчик сил .в виде четырех дугообразных упругих металлических пластин, имеющих на обеих сторонах каждой из них тензодатчики, попарно обращенных одна к другой выпуклыми поверхностями и соединенных по концам посредством флан- 2д . цев во взаимно перпендикулярных плос= костях, при этом один из фланцев по06 средством подвижной каретки соединен со стойкой, а другой обращен к режущему органу.

2. Установка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что приспособление для ввода в зону резания исследуемого образца выполнено в виде направляющей втулки, торцом прикрепленной к фланцу датчика сил, обращенного к режущему органу, и в полости которой смонтирован толкающий исследуемый образец поршень с шарнирно закрепленным подпружиненным штоком, имеющим ограничитель хода и фиксатор его исходного положения.

3. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что привод режущего органа выполнен в виде асинхронного электродвигателя с тиристорным регулятором частоты вращения выходного вала.

1465i06

Составитель В.Губарев

Редактор Н.Горват. Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 861/11 Тирах 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Упгород, ул. Гагарина, 101