Модернизация цеха по производству вареных колбас

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:

"Модернизация цеха по производству вареных колбас"

Введение

Анализ изменения в мясоперерабатывающей промышленности за последние два три года показал, что несмотря на наличие позитивных сдвигов (замедление спада производства, рост числа приватизированных предприятий, восстановление разрушенных хозяйственных связей и т.п.) эти процессы пока не привели к стабилизации экономики, не стимулируют рост производства и его техническое перевооружение. В пищевой, и в частности, мясоперерабатывающей промышленности углубляется кризис научно-технического развития.

В настоящее время около 40% мясокомбинатов находятся в предаварийном состоянии. Только около 16% зданий и сооружений построено по типовым проектам и отвечают современным требованиям. Крайне низок уровень автоматизации технологических процессов, применения современных машин и аппаратов, а также автоматизированных технологических линий. Из-за остаточного принципа долгосрочного кредитования прекращено строительство более 300 перерабатывающих заводов и комбинатов.

В связи с выше указанными проблемами и их причинами, данный курсовой проект предлагает некоторые технические решения для усовершенствования отдельного вида оборудования, широко используемого на предприятиях мясной промышленности, а именно куттера для тонкого измельчения мясного сырья.

колбаса производство куттер измельчение

1. Анализ современных объектов аналогичного назначения

Классификация и ассортимент вареных колбас

Колбасные изделия подразделяют:

по виду изделий - на вареные колбасы, сардельки, сосиски, мясные хлебы, колбасы полукопченые, варено-копченые, сырокопченые и ливерные, студни, зельцы, паштеты и др.;

по виду мяса - на говяжьи, свиные, бараньи, конские, верблюжьи, из мяса других животных и птиц, бараньи и конские в смеси со свининой и шпиком;

по составу сырья - на мясные, кровяные, субпродуктовые, диетические;

по качеству сырья - на высший, 1, 2 и 3 сорта;

по виду оболочки - в оболочках естественных (кишки, пузыри, пищеводы), искусственных (белковая, целлюлозная) и без оболочки (мясной хлеб, студень, паштет);

по рисунку на разрезе - с однородной структурой (тонкоизмельченный фарш) и с включением кусочков шпика, языка, крупноизмельченных мышечной и жировой тканей.

Вареные колбасы содержат 55-75% влаги и 1,8-3,5% поваренной соли. По качеству вареные колбасы делят на высший, 1 и 2 сорта.

Наиболее распространенными вареными колбасами высшего сорта являются Любительская, Докторская, Говяжья, Краснодарская, Молочная, Русская, Эстонская, Телячья, Столичная; 1 сорта - Отдельная, Московская, Столовая, Диетическая, Обыкновенная; 2 сорта - Чайная, Закусочная, Молодежная; 3 сорта - Субпродуктовая, Симбирская.

Фарш колбас высшего сорта содержит говядину (10-45%), свинину (15-75%) и твердый или полутвердый шпик (20-30%), из специй добавляют мускатный орех или кардамон, в Любительскую и Столичную - душистый перец, в Диетическую - корицу, в Любительскую свиную - чеснок. Фарш колбас 1 сорта содержит меньше шпика, из специй добавляют перец душистый и черный, чеснок. В фарше колбас 2 сорта мало шпика, а из специй - черный перец, кардамон и чеснок.

Химический состав и пищевая ценность вареных колбас

Пищевая ценность колбасных изделий выше ценности исходного сырья, так как в процессе производства колбас из сырья удаляют наименее ценные по питательности ткани. Высокая пищевая ценность колбасных изделий обусловливается также высоким содержанием в них белковых и экстрактивных веществ, низкоплавкого свиного жира. Добавление же молока, сливочного масла и яиц не только повышает питательную ценность, но и значительно улучшает вкус колбасных изделий.

Как видно из таблицы 1, полукопченые и сырокопченые колбасы содержат меньше влаги, чем вареные. Низкое содержание влаги и присутствие продуктов копчения обуславливают более длительный срок хранения этих колбас. Обезвоживаются сырокопченые и полукопченые колбасы в результате сушки.

Таблица 1. Химический состав колбасных изделий

Наименование продуктов	Массовая доля, %	Энергетическая ценность 100 г. продукта
	Воды	белков	жиров	Минераль-ных веществ
Колбасы вареные	55-72	10-14	14-30	1,5-3,1	711-1322
Колбасы полукопче-ные	40-52	18-23	15-45	4,3-4,9	1084-1950
Колбасы сырокопче-ные	25-30	21-28	42-48	6,0-6,6	1979-2151

У полукопченых и сырокопченых колбас содержание жиров и белков выше, чем у вареных, поэтому их энергетическая ценность выше, чем у вареных колбас. Для придания нежной консистенции и пластичности в фарш полукопченых и сырокопченых колбас вводится достаточное количество шпика или грудинки, так как при малом содержании жира и значительных потерях влаги в процессе производства эти колбасы получаются сухими и безвкусными. Пищевая ценность жировой ткани обусловлена высокой энергетической способностью (калорийностью) жира, а также тем, что жиры являются носителями жирорастворимых витаминов и полиненасыщенных жирных кислот.

Свиной шпик повышает питательную ценность колбас.

В составе полукопченых колбас содержание жира в 2 с лишним раза превосходит количество белков, с чем и связана их высокая калорийность.

Сырокопченые колбасы имеют высокую питательную ценность. В их состав входит большее, чем у вареных колбас, количество минеральных веществ, способствующих обмену веществ, ускорению активизации ферментов, растворимости и набухаемости белков мышечной ткани мяса.

Сырье, используемое для производства вареных колбас

Мясом называется туша или часть туши, полученная от убоя скота, представляющая собой совокупность мышечной, жировой, соединительной и костной (или без нее) тканей. Основными компонентами мяса является вода, белки, жиры и минеральные вещества. Наличие в мясе белков и жиров обусловливает его высокую пищевую ценность.

При приготовлении колбас используют парное и охлажденное мясо.

Парное - это мясо, не потерявшее теплоты животных (температура его около 37^ОС), используемое для выработки колбас не позднее 3-5 ч после убоя.

Охлажденное мясо - это мясо, подвергнутое после разделки туш охлаждению в камерах охлаждения до температуры 0-4^ОС и имеющее упругие мышцы и неувлажненную поверхность, покрывающуюся корочкой подсыхания.

На качестве колбас отрицательное влияние оказывает избыток жира в сырье, особенно в говядине, которую лучше использовать средней упитанности (по сравнению с вышесредней). Жир КРС хуже усваивается по сравнению со свиным и другими животными жирами, поэтому лучше использовать говядину средней упитанности или даже ниже средней. Кроме того, надо учитывать, что относительное количество белка в мясе животных средней упитанности выше, чем у животных более высокой упитанности, что важно в колбасном производстве.

Для приготовления вареных колбас используют говяжье, свиное, баранье мясо и шпик.

Говядину получают из туш быков, нетелей, бычков, коров, сарлыков, буйволов.

Мясо свинины по химическому составу отличается от говядины большим содержанием жиров и меньшим содержанием белков и воды, что обусловливает ее более высокую калорийность и меньшую вязкость. Свинина имеет более нежную мышечную ткань и более легкоплавкий жир, чем говядина. При добавлении свинины в фарш улучшается усвояемость колбасных изделий организмом человека.

Баранина - мясо овец. Характеризуется специфическим вкусом и запахом и ограниченно используется в колбасном производстве.

Животные жиры. Используют шпик, грудинку свиную, пищевые топленые жиры, масло коровье.

В зависимости от температуры плавления животные жиры бывают твердые (говяжий, бараний) и мазеобразные (свиной). В жировом сырье находятся ферменты липазы и жирорастворимые витамины: А, Д, Е, К.

Шпик - подкожный жир со шкуркой или без нее. Хребтовый шпик снимают с хребтовой части туши, верхней части передних и задних окороков (используется для колбас высших сортов). Боковой шпик срезают с боковых частей туш и с грудины (используется для изготовления колбас 1 и 2 сорта).

Грудинка свиная - грудореберная часть с удлиненными ребрами и брюшной частью (для колбас высших сортов).

Молочные продукты: используют сливки из коровьего молока, сливки сухие.

Растительное сырье. Используют пшеничную муку или крахмал.

Посолочные ингредиенты, специи и пряности. Используют поваренную соль, нитрит натрия, перец черный или белый, орех мускатный, кардамон, кориандр, фисташковый орех, чеснок и другие специи (в зависимости от рецептуры).

Поваренная соль не только улучшает вкусовые качества колбас, но и является консервантом. Используется в количестве 2,5%.

Нитрит натрия используют для сохранения товарной окраски колбас.

Используют соли фосфорной кислоты, которые способствуют набуханию мышечных белков, влагоудерживанию при варке, увеличению сочности и выхода вареных колбас.

При посоле также используют свекловичный или тростниковый сахар или глюкозу.

Колбасные оболочки. Натуральные. Перед применением кишки промывают от соли (солят их для сохранения и хранят при температуре 5 ^ОС), продувают сжатым воздухом для проверки целостности и чистоты, нарезают на куски определенной длины и завязывают один конец шпагатом. Используют говяжьи, свиные, бараньи кишки. Недостатки: они нестандартны по размерам, иногда бывают изогнутой формы, требуют специальной обработки перед употреблением и специальных условий хранения.

Искусственные. Белковые (кутизин, белкозин и др.), основу которых составляет коллаген, содержащийся в нижней части сетчатого слоя шкур КРС. Белковая оболочка кутизин обладает хорошей адгезией, т.е. способностью принимать форму батона, прочна и проницаема для дымовых газов.

Шпагат и упаковочные материалы. Для колбасных изделий используют шпагат определенной толщины. По качеству шпагат делят на две группы: повышенного качества и нормальный, хороший шпагат имеет ровную блестящую поверхность, без отстающих волокон и без узлов.

Для упаковки колбас применяют целлофан и пергаментную бумагу.

1.1 Технология производства. Технологический процесс производства варенных колбас

Разделка. Говяжьи полутуши разделывают ножом или секачом на подвесном пути или на специальном разделочном столе. Их разделывают в определенной последовательности. Прежде всего удаляют наиболее ценную часть - вырезку (пояснично-повздошную мышцу). Затем полутушу разделывают для дифференцированной обвалки на 7 частей: лопаточную часть, шейную, грудинку, спинно-реберную, поясничную, тазобедренную, крестцовую часть.

Разделку свиных полутуш на крупных предприятиях для дифференцированной обвалки производят на конвейерных путях и столах либо на подвесных путях и обычных стационарных столах. В этих методах различия в порядке отделения различных частей полутуши.

На небольших предприятиях свиные полутуши разрезают на две половинки: переднюю и заднюю; к передней половинке отходят все ребра.

Бараньи туши разделывают перед обвалкой на три части: заднюю ножку, лопатку и среднюю часть. Отделяют части рабочие. На мелких и средних колбасных заводах бараньи туши направляют на обвалку целиком, без предварительной разделки, или разделяют на две части: переднюю, к которой отходят все ребра, и заднюю.

Обвалку, т.е. отделение мышечной, соединительной и жировой тканей от костей, производят вручную с помощью ножа. Различают обвалку потушную, когда обвальщик обрабатывает целиком всю тушу, и дифференцированную, при которой каждый рабочий обрабатывает определенную часть туши. В процессе обвалки рабочий пользуется 2-3 ножами. Наиболее трудоемкая операция в процессе обвалки - зачистка костей от остатков мышечной ткани. На костях не должно оставаться мяса. Необходимо следить за тем, чтобы в мясо не попадали мелкие косточки, которые затрудняют жиловку.

Столы для обвалки могут быть простыми, фигурными и конвейерными (снабжены транспортерной лентой). Обвальщик должен иметь предохранительную сетку и кольчужную перчатку, защищающие его от возможных порезов пальцев левой руки и живота.

Жиловка - удаление из обваленного мяса сухожилий, хрящей, жира, мелких косточек, кровоподтеков и загрязнений и разделение мяса по сортам в зависимости от содержания жировой и соединительной тканей.

Мясо жилуют вручную специальными ножами с широким длинным лезвием. В процессе жиловки вырезают куски мяса массой 400-500 г. Жилованную говядину от туш любой упитанности сортируют на три сорта в зависимости от содержания в ней соединительной ткани. Чем меньше в жилованном мясе соединительной ткани, тем выше сорт мяса.

Свинину разбирают на три сорта в зависимости от содержания в ней жира: нежирная (не более 10% межмышечного жира), полужирная (не более 50%) и жирная (не менее 50% межмышечного жира).

Обваленную баранину в зависимости от содержания в ней жира и пленок делят на два сорта: жирную и нежирную.

Измельчение мяса. Способствует быстрому и равномерному распределению соли при посоле и сокращению продолжительности выдержки мяса. Мясо измельчают на волчке с решеткой, имеющей отверстия диаметром 2-3 мм. Можно солить мясо и в виде шрота, т.е. с измельчением его на волчке с решеткой диаметром 6-25 мм.

Посол мяса. Соль лучше распределяется в мясе, если ее подавать в виде рассола, для приготовления которого на 100 л воды добавляют 26 кг соли и 75 г. нитрита, затем дают отстояться.

Измельченное мясо с посолочными веществами перемешивают в фаршемешалках. По виду разгрузочного устройства различают фаршемешалки с опрокидыванием дежи (корыта) вручную и с механизированной выгрузкой фарша. После перемешивания мяса дежа переворачивается, лопасти приводятся в движение и мясо выгружается в тележки. Продолжительность перемешивания зависит от частоты вращения лопастей мешалки.

Выдержка мяса. Мясо выкладывают в алюминиевый тазик и выдерживают в камере при температуре 3-4^ОС. Мясо, измельченное на волчке с решеткой, диаметр отверстий которой 2-3 мм, выдерживают 6 ч. Мясо в виде шрота выдерживают 24 ч. Во время выдержки соль равномерно распределяется в мясе, оно приобретает липкость и влагоемкость в результате изменений белков под действием поваренной соли. От влагоемкости зависит способность фарша удерживать влагу в процессе термической обработки. В процессе выдержки в посоле нитрит взаимодействует с белками мяса, в результате чего мясо сохраняет свою естественную окраску.

Тонкое измельчение и приготовление фарша. Процесс приготовления фарша включает вторичное измельчение соленого мяса на волчке (для шрота и кусков), измельчение шпика, обработку мяса на куттере, составление фарша по рецептуре и перемешивание составных частей фарша.

1. При посоле мяса в кусках или в виде шрота необходимо вторичное измельчение на волчке с решеткой с диаметром отверстий 2-3 мм. В волчке мясо подвергается не только резанию, но и смятию и перетиранию. При посоле мяса в мелком измельчении в тазиках или созревателях непрерывного действия дополнительное измельчение на волчке не требуется.

2. Измельчают шпик, нарезая его сначала на полосы шириной 120 мм, затем на стандартные кусочки шпик измельчают на шпигорезках различных конструкций. Шпик добавляют для повышения питательной ценности и улучшения товарного вида. Питательная ценность повышается благодаря высокой калорийности шпика, а товарный вид улучшается потому, что шпик создает на разрезе определенный рисунок.

3. Для фарша вареных колбас высшего сорта продолжительность куттерования 5-8 мин, для фарша колбас, в состав которых входит говядина I и II сорта, 11 мин. В течение первых 2-3 мин происходит механическое разрушение тканей. Далее мясо начинает набухать и связывать добавляемую в куттер воду. Излишняя продолжительность куттерования приводит к нагреванию фарша, что способствует развитию микроорганизмов. Воду или лед в куттер добавляют в начале куттерования, чтобы сырье не перегрелось. При недостатке воды колбаса получается несочной. При избытке вода отделяется в процессе термической обработки с образованием бульонно-жировых отеков. Количество используемой воды зависит от вида колбасы (табл. 2). При излишнем куттеровании фарша консистенция его становится рыхлой.

Куттеры имеют обтекаемую форму, закрыты кожухами. Режущий механизм куттера состоит из набора серповидных ножей, вращающихся на валу с большой скоростью.

Таблица 2. Количество используемой воды в зависимости от вида колбас

Вареная колбаса	Количество воды на 100 кг сырья, %
Высшего сорта
Любительская (в том числе свиная или баранья), докторская, краснодарская, невская	15-20
Телячья, столичная, белорусская	10-15
I сорта
Столовая и свиная	20-25
Ветчинорубленая, московская и отдельная	25-30
Отдельная баранья	15-20
II сорта
Свиная, чайная баранья и закусочная	20-25
Чайная	25-30
Говяжья	30-35
Чесноковая	10-15

4. Количество составных частей фарша установлено рецептурой.

5. Перемешивание производят на куттере или в мешалках. В зависимости от вырабатываемого сорта вносят необходимые добавки по рецептуре. Например, при изготовлении вареных колбас I и II сорта можно добавлять молочный белок, светлую пищевую сыворотку крови, обезжиренное молоко, белковый стабилизатор.

Шприцевание. Для каждого вида колбас подбирают оболочку в соответствии с техническими условиями (вид оболочки, диаметр, длина).

Производят шприцевание на шприцах разных конструкций. Фарш из цилиндра шприца поступает в оболочку через цевку - металлическую насадку в виде трубки, надеваемую на патрубок цилиндра. На цевку надевается оболочка.

Для шприцевания вареных колбас применяют пневматические шприцы. Такой шприц приводится в действие сжатым воздухом. Шприц состоит из вертикального цилиндра, внутри которого движется поршень. При загрузке шприца фаршем поршень под действием воздуха, поступающего в подпоршневое пространство, поднимается и фарш выдавливается из шприца.

Вязка батонов. Наполненные фаршем оболочки перевязывают шпагатом для уплотнения фарша, а также для образования петли, за которую батоны навешивают на палки. Для увеличения плотности вареных колбас в оболочках большого диаметра перевязывают поперечными перевязками, что способствует прочности оболочки. Для отличия колбас по внешним признакам разные сорта колбас вяжут по разным схемам.

Осадка - выдержка колбасных батонов в подвешенном состоянии перед термической обработкой в течение 2-3 ч. проводится для уплотнения, созревания фарша и подсушки оболочки.

Обжариваютвареные колбасы горячим дымом в обжарочных камерах при температуре 90-110^ОС в течение 60-150 мин в зависимости от диаметра батонов, вида оболочки, сорта колбасы. Производят с целью коагуляции белков поверхностного слоя фарша и кишечной оболочки, стерилизации оболочки, закрепления окрашивания фарша с помощью нитрита. Для равномерного обжаривания колбасы на рамы навешивают батоны одинакового размера. Они не должны соприкасаться во избежание слипов. Обжаренная колбаса должн иметь коричнево-красную окраску.

Варка - термическая обработка колбасы горячей водой, паровоздушной смесью или острым паром. В процессе варки происходит коагуляция белков, коллаген переходит в глютин, подавляющее большинство микроорганизмов погибает. Варят колбасы в варочных камерах или в горячей воде при 75-85 ^ОС до достижения температуры в центре батона 70-72^ОС 60-180 мин в зависимости от вида колбасы и диаметра оболочки.

Охлаждение. Производят в охлаждаемых камерах. Сваренную колбасу охлаждают под душем водой с температурой 10-15^ОС в течение 10-15 мин. Затем направляют в охлаждаемые помещения для достижения температуры внутри батона 15^ОС.

Хранение. Хранят вареные колбасы в охлаждаемых помещениях при температуре 8^ОС и относительной влажности 85% в подвешенном состоянии: высшего сорта - до 3 сут, II сорта - не более 2 сут.

1.2 Назначение и классификация машин для тонкого измельчения

К машинам для тонкого измельчения относятся куттеры периодического и непрерывного действия с различной формой и расположением серповидных ножей; универсальные куттеры, в которых совмещаются операции перемешивания, предварительного и окончательного измельчения; разнообразные по конструкции машины для измельчения фарша.

В промышленности широко применяют куттеры периодического действия. Длительность обработки сырья в этих машинах нарушает поточность производства. В их конструкции окончательно не решены вопросы механизации загрузки и выгрузки продукции.

При измельчении сырья в куттере процесс ведется в открытой чаше или под вакуумом [3]. В первом случае возможна некоторая аэрация фарша вследствие примешивания к измельченному мясу и жиру большого количества воздуха, что создает благоприятные условия для протекания окислительных процессов. Куттерование под вакуумом позволяет получить фарш и готовые изделия более высокого качества за счет улучшения их цвета, вкуса и исключения образования крупных пор и воздушных пустот. Колбасные изделия, выработанные под вакуумом, более длительно сохраняют вкус и запах. Это объясняется тем, что вакуумная среда предупреждает быстрые окислительные реакции в жире. Вакуумирование приводит также к уплотнению фарша. Гистологические исследования показали, что в образцах колбасы, выработанной при использовании вакуума, содержится меньше пор и воздушных пустот и более плотная компоновка мелкозернистой массы. Глубину вакуума следует выбирать в соответствии с сортностью обрабатываемого мяса и рецептурой фарша. При обработке мяса, плохо связывающего воду, или при рецептуре с повышенным содержанием влаги рекомендуется более глубокий вакуум, чем при обработке мяса, хорошо связывающего воду. Применение вакуума существенно сокращает энергетические затраты на куттерование.

Конструктивной особенностью измельчающего механизма современных куттеров является наличие быстровращающегося ножевого устройства с комплектом серповидных ножей, которые могут быть с несколькими режущими кромками [4].Нож куттера может иметь режущую кромку в виде прямой линии с заточкой в виде клина или малоизогнутой линии и сложной геометрической формы (ломаная линия). Выбор ножа с первой или второй формой заточки режущей кромки определяется требованиями качества измельчения продукта и энергетическими затратами. При существующих формах заточки ножей предпочтение отдается асимметричному клину с углом при вершине от 15 до 30°.

Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. В первом случае крепление ножей с вилкообразной посадочной частью применяют для куттеров малой производительности.



а - схема работы: 1 - крышка; 2 - вал; 3 - гребенка; 4 - нож; 5 - чаша; 6 - скребок: б - ножевая головка куттера в сборе: 1 - нож; 2 - посадочная часть; 3 - втулка; 4 - отверстие; 5 - вал; 6 - штифт; 7 - отверстие; 8 - гайка; 9 - диск

Рисунок 1.1 - Куттер периодического действия

Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удерживаются силой трения. Второй способ применяется для высокоскоростных куттеров. Ножи изготавливают с отверстиями в посадочной части. Конструкцию ножей и ножевой головки (рисунок 1.1, б) выбирают такой, чтобы обеспечить их легкую балансировку и поддерживать минимальный зазор между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа [8].

Куттер периодического действия включает приемную чашу, измельчающий механизм, состоящий из приводного вала и серповидных ножей, и гребенку. На крышке, закрывающей рабочую зону куттера, расположены скребки, направляющие сырье под ножи. Ножевой комплект может содержать от 2 до 8 ножей, частота вращения 500-3000 мин»¹.

Сырье загружают в машину вручную из напольных тележек при помощи подвесных ковшей, подъемно-опрокидывающих механизмов, по спуску или другими способами. Далее при вращении чаши оно подается под ножи (частота вращения чаши 2-20 мин^-1). Выгружают фарш вручную при помощи разгрузочных тарелок или скребков через борт чаши, центральное отверстие в чаше либо опрокидыванием ее. В ротационных куттерах выгрузку производят при помощи отвала.

1.3 Обоснование предлагаемого технического решения

В настоящее время широко применяются куттерные ножи с серповидной и граненой режущей кромкой, обладающие следующими недостатками: застой в зоне резания; задержка фарша в ножевой крышке; значительная аэрация фарша; нагрев фарша; высокая стоимость ножа.

Для устранения этих недостатков предлагается использовать нож оригинальной формы, изображенный на чертеже (чертёж КП-260602-12-2012-ФИМ-00.08.001) из патента 1733095. С целью повышения точности регулирования рабочего зазора, зубья оснований фиксаторов смещены относительно центра фиксатора на одну четверть толщины зуба.

Технический эффект применения данного ножа: тонкое измельчение; минимальное вбивание воздуха; минимальный нагрев фарша; высокая производительность; экономия электроэнергии; высокое качество получаемой продукции; низкая стоимость ножей; возможность сохранения производительности куттера при использовании наименьшего количества ножей предложенной конструкции.

Применение ножа данной конструкции способствует повышению качества измельчения и перемешивания сырья.

Проанализировав известные конструкции ножевого пакета, предложим вариант его усовершенствования, предполагающий использование предложенного выше ножа.

Ножевая головка (чертеж КП-260602-12-2012-ФИМ-00.08.000 СБ) куттера, включает несколько ножевых пакетов, содержащих ножи 1, балансировочную шайбу 2, установочную шайбу 3 с зубчатыми участками 4, фиксаторы 5 с зубчатыми основаниями, зубья которых смещены относительно центра фиксатора у одного основания на одну четверть толщины зуба, у второго основания - на три четверти толщины зуба, кроме того, ножевой пакет содержит прижимные винты 6, гайки, крепежные винты 9 и прижимные диски. Фиксаторы 5 имеют зубчатое основание 11, у которого зубья относительно центра фиксатора смещены на одну четверть толщины зуба. Кроме того, каждый фиксатор 5 снабжен вторым зубчатым основанием 12, зубья которого относительно центра фиксатора смещены на три четверти толщи- 5 ны зуба и расположены относительно зубьев основания 11 под углом 90°. Для обеспечения точной установки фиксаторов 5 одним и тем же положением на зубчатые участки 4 установочной шайбы 3 на выступ 10 одного из зубьев оснований 11 и 12 нанесены керновые метки 13, например на основание 11 со смещением зубьев на одну четверть толщины зуба две метки, а на основание 12 со смещением зубьев на три чет - 15 верти толщины зуба одна метка.

Сборка ножевого пакета и регулировка зазора между ножом и чашей куттера осуществляется следующим образом.

На установочную шайбу 3 насаживают 20 балансировочную шайбу 2 и стягивают их между собой с помощью прижимного диска 10. затем на зубчатые участки 4 установочной шайбы 3 одной и той же стороной и положением (ориентация с помощью керновых меток 13) устанавливают фиксаторы 5 и притягивают к шайбе винтами 6 с помощью гаек 7, при этом зубья оснований фиксаторов 5 входят в зацепление с зубчатыми участками шайбы 3. Затем ножи 1 с помощью 30 фиксаторов 5 устанавливают на шайбе 3 и притягивают винтами 9. Замеряют зазор между чашей куттера и ножами и при несоответствии последнего заданному выкручивают винты 6, выводят из зацепления с 35 зубчатыми участками 4 фиксаторы 5, перемещают нож в продольном направлении вперед или назад в зависимости от несоответствия заданному размеру, подбором выбирают такое положение фиксатора 5, при 40 котором после его установки в отверстия ножа на зубчатые участки 4 шайбы 3 смещение ножа от номинального размера будет самым минимальным. Точно таким же положением, определяемым с помощью керновых меток 13. устанавливают второй фиксатор и затягивают винты 6 и 9. Затем приступают к балансировке пакета на специальном приспособлении, вставляя либо удаляя пробки 8 в отверстия балансировочной шайбы 2. Отбалансированные пакеты собирают в ножевую головку.

Предложенный фиксатор позволяет в два раза повысить точность регулировки рабочего зазора между ножами и чашей куттера, что повышает качество измельчения компонентов колбасного фарша.

2. Описание разработанного объекта

2.1 Назначение и область применения

Куттер вакуумный периодического действия предназначен для загрузки-выгрузки, перемешивания и измельчения под вакуумом составных компонентов при изготовлении высококачественного фарша всех видов колбас, сосисок и сарделек на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности.

На куттере предусмотрена возможность измельчения мяса в кусках не более 0,5 кг.

Куттер должен эксплуатироваться в помещении с номинальным значением климатических факторов для вида климатического исполнения УХЛ4.

2.2 Описание конструкции и принципа действия

Станина куттера представляет собой сварную конструкцию. Скелет сварен из листовой углеродистой стали, а верхняя опорная плита из нержавеющей стали. Вся наружная поверхность облицована листами из нержавеющей полированной стали, внутренняя поверхность станины имеет лакокрасочное покрытие. Станина служит для размещения в ней и крепления к ней основных и вспомогательных механизмов. В коробчатой части станины размещаются привод ножевого вала, привод чаши и гидростанция. Для удобства обслуживания приводов и приборов, находящихся внутри станины, имеются просторные окна, которые закрываются легкосъемными крышками из нержавеющей стали. В основании станины предусмотрены четыре резьбовых отверстия для крепления виброопор.

Вакуумная камера выполнена полностью из нержавеющей стали и состоит из нижнего вакуумного корпуса и крышки вакуумной с разъемом по фланцу, в пазу которого установлено уплотнение. Вакуумная камера предназначена для изоляции зоны резания мяса от внешней среды при создании вакуума. Камера соединена с вакуумным насосом гибким рукавом и с датчиком разряжения.

Ножевая головка является основным технологичным механизмом. Она собирается из ножевых пакетов на шестигранной консольной части ножевого вала. Число ножевых пакетов в головке определяется технологом в зависимости от вида производимой продукции. Ножевой вал выполнен из легированной нержавеющей стали и крепится к станине. Вал вращается на двух опорах с радиальными подшипниками качения. Ножевая головка приводится во вращение электродвигателем через клиноременную передачу.

Чаша представляет собой половину тора и устанавливается на опорный фланец тихоходного вала червячного редуктора. Момент на червячный вал редуктора передается от двухскоростного электродвигателя через клиноременную передачу. На дне чаши имеется сливное отверстие для удаления воды при санобработке, закрываемое пластмассовой пробкой.

Крышка ножевая состоит из подвижной и неподвижной части. Подвижная крышка центрируется и вращается вокруг опоры, которая, опираясь на центральную часть чаши, ввинчена в тихоходный вал червячного редуктора. Открывание крышки производится вручную за ручку, после поворота рукояток нижнего и верхнего замка. Крышка поворачивается вдоль фланца чаши. Неподвижная крышка крепится к хоботу ножевого вала и центрируется на центральной опоре.

Ножевая крышка препятствует разбрасыванию фарша ножами во время рубки мяса, создает подпор для тонкого измельчения мяса при куттеровании, а также предохраняет вакуумную крышку от ударов по ней осколками ножей при их случайной поломке.

В подвижной крышке установлен термодатчик для измерения температуры фарша. Блокировочный выключатель, расположенный на крышке, не позволяет включать электродвигатели ножевого вала при открытом нижнем замке ножевой крышки. На боковой стенке неподвижной крышки присоединен водопровод для подачи дозированной воды в фарш.

Виброопора представляет собой фланец, у которого с одной стороны навулканизирована резиновая подошва, а с другой имеется по центру винт с контргайкой для завинчивания в станину и контровки. Виброопора служит для установки куттера по уровню и для изоляции пола от вибраций машины. Виброопору устанавливают также и в корпус перегружателя.

Редуктор червячный специального исполнения с горизонтально расположенным червячным колесом и тихоходным вертикальным валом. Тихоходный вал соединен с червячным колесом через кулачковую полумуфту, которая свободно поднимается и опускается вдоль оси тихоходного вала, скользя по кулачкам червячного колеса при вращении чаши от руки против часовой стрелки (при отключенном электродвигателе). Вал червячного колеса вращается на двух конических роликовых подшипниках. Червяк опирается на две опоры конических роликоподшипников.

Червячный редуктор предназначен для передачи крутящего момента и редуцированной скорости вращения чаши. К верхней части тихоходного вала крепится опорный фланец, на который устанавливается чаша.

Мотор-редуктор выгружателя выполнен в литом чугунном корпусе с двумя ступенями передачи и общим передаточным числом 12,5. Он предназначен для передачи вращения от двигателя на диск выгружателя с понижением числа оборотов и, соответственно, с повышением крутящего момента.

Выгружатель предназначен для удаления готового фарша из чаши. Рабочим органом выгружателя является диск, изготовленный из полимерного материала. Подъем и опускание выгружателя производится гидроцилиндром, шток которого через ось соединен с рычагом выгружателя. При опускании выгружателя в зоне возможного касания поверхности фарша диск начинает вращаться, при подъеме выгружателя из чаши и выхода из зоны возможного касания фарша, вращение диска прекращается. С рабочей стороны диска установлен скребок, который с помощью кронштейна соединен неподвижно с мотор-редуктором и служит для удаления с поверхности вращающегося диска фарша и направления его на лоток и подставленную тару (тележку).

На втором выходном конце вала главного электродвигателя привода ножевого вала установлен тормозной диск, который затормаживается тормозными колодками. Тормоз предназначен для остановки ножевого вала при нажатии на кнопку «Общий стоп».

Гидроцилиндры двухстороннего действия с задней и передней крышкой. В каждой крышке встроены дроссели, которые в крайних положениях обеспечивают торможение штока. Гидроцилиндры предназначены для подъема и опускания крышки вакуумной и выгружателя.

Привод ножевого вала состоит из электродвигателя, установленного на подмоторной плите и имеет натяжное устройство для обеспечения натяжения клиновых ремней.

Привод червячного редуктора также имеет свой двигатель и клиноременную передачу на вал червяка. Натяжение ремней осуществляется поворотом подмоторной плиты вокруг оси стяжными винтами и контргайками.

Ножевая головка состоит из ножевых пакетов, установленных на ножевом валу и закрепленных гайкой, имеющей левую резьбу, выполненную с учетом направления вращения ножевого вала во время работы. Ножи изготовлены из высоколегированной стали с большой твердостью.

Перегружатель представляет собой корпус сварной конструкции, в котором находится двухступенчатый редуктор. Снаружи, с двух сторон на концах вала, опирающегося на корпус через подшипники скольжения, крепятся опрокидыватели. В эти опрокидыватели как в замок вкатывается тележка с мясом. При подаче команды с пульта управления перегружатель начинает поднимать или опускать тележку. Ограничение поворота опрокидывателей осуществляется установкой блокирующих конечных выключателей, установленных внутри корпуса перегружателя. Перегружатель крепится к станине болтами и опирается на пол через виброопору.

Дозированное водоснабжение предназначено для подачи воды в зону резания при приготовлении фарша, и состоит из трубопроводов, фильтра, датчика расхода и электромагнитного клапана. При нажатии определенной клавиши на пульте управления, включиться электромагнитный клапан, который пропускает воду через датчик расхода, при этом расход воды высвечивается на индикаторе пульта управления.

Ввод воды от магистрали осуществляется через резьбовой штуцер G 3/4-В на задней стенке куттера.

Гидропривод предназначен для подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры и состоит из гидростанции, гидропанели с гидрораспределителями и трубопроводов.

Уплотнение представляет собой кольцо, состоящее из трех частей, и предназначено для предотвращения попадания фарша между чашей и вакуумным корпусом. Для облегчения съема и установки во время саночистки имеются ручки.

Электрооборудование предназначено для обеспечения энергией электроприводов и для управления электроприводами. Все элементы управления размещены в электрошкафу и на пульте управления.

2.2 Техническая характеристика разработанного объекта

Производительность, кг/ч 1300

Геометрическая вместимость чаши, m³, не менее 0,125

Вакуумметрическое давление, МПа 0,02

Время создания вакуумметрического давления, с 50

Число ножей, шт. 6

Температура загружаемого сырья,°С 0-4

Установленная мощность, кВт 27

Габаритные размеры куттера, мм 2850х1680х1600

Напряжение питающей цепи, В 220/380

Давление в гидросистеме, МПа 10

3. Расчёты, подтверждающие работоспособность разработанного объекта

3.1 Технологический расчёт куттера

Технологический расчёт предназначен для определения материальных затрат на процесс куттерования, выявления потерь и нахождения производительности аппарата.

Производительность куттера Q, кг/ч определяется

, (3.1)

где б - коэффициент загрузки чаши по основному сырью, б=0,4…0,8, условно принимаем б=0,7;

V - ёмкость чаши, м³, V=0,125 м³;

с-плотность фарша, кг/м³, с=1100 кг/м³;

t - длительность цикла, мин

, (3.2)

где t₁ - время загрузки, мин, t₁=1 мин;

t₂ - время перемешивания, мин, t₂=2 мин;

t₃ - время куттирования, мин, t₃=10 мин, но в связи с применением модернизированной ножевой головки время процесса можно сократить до 8 мин;

t₄ - время выгрузки, мин, t₄=2 мин,

t=1+2+8+2=13 мин;

Q=60•0,7•0,125•1100/13=711 кг/ч.

Производительность без учёта предложенной модернизации

t`=1+2+10+2=15 мин;

Q`=60•0,7•0,125•1100/15=616 кг/ч.

Таким образом, выигрыш в выходе продукта ?Q, кг/ч составит

, (3.3)

?Q=711-616=95 кг/ч.

За восьмичасовую смену ?Q_см, кг

, (3.4)

?Q_см=95•8=760 кг.

Для оценки компактности конструкции машины определим удельную площадь F_уд, м²/(кг/ч) и удельный объем V_уд, м³/(кг/ч), занимаемые аппаратом [15]

, (3.5)

, (3.6)

где L - длина машины, м, L=3,8 м;

B - ширина, м, B=3,05 м;

b - ширина проходов, необходимых для обслуживания машины, м, b=1,2 м;

H - высота машины с учётом ремонтных работ, м, H=4 м,

м²/(кг/ч);

м³/(кг/ч).

Определим значения удельных показателей для первоначальной конструкции куттера

м²/(кг/ч);

м³/(кг/ч).

Таким образом, видно, что при внедрении предложенной модернизации, производительность куттера повышается на 20%, а удельные показатели площади и объёма, занимаемые машиной, снижаются на 8%.

3.2 Кинематический расчёт куттера

3.2.1 Расчёт привода ножевого вала

Привод ножевого вала состоит из электродвигателя АИР 225 М4/2 М1002, мощностью N₁=48 кВт и клиноременной передачи включающей в себя восемь ремней и шкивы диаметрами d₁=200 мм и d₂=140 мм.

Диаметр меньшего шкива d₂, мм, примерно должен быть равен

, (3.7)

где T - крутящий момент ножевого вала, Н•мм,

, (3.8)

гдеP - мощность на ножевом валу, кВт;

щ₂ - угловая частота вращения ножевого вала, рад/с

, (3.9)

где n₂ - его частота вращения, мин^-1, n₂=(113…4553) мин^-1,

рад/с;

рад/с.

Мощность определяем по зависимости

, (3.10)

где а - удельная работа на разрезание слоя фарша одним ножом за один оборот, кДж/м², а=1,52 кДж/м²;

z - количество ножей, z=6;

к_м - поправка на увеличение количества режущих поверхностей, к_м=1,3;

S - сечение продукта в чаше, м², S=0,069 м²,

P=1,52•0,069•0,7•6•75,9•1,3=45,22 кВт.

Тогда крутящий момент на валу

Н•м;

Н•м.

Диаметр шкива должен быть примерно равен

мм;

мм.

Действительное значение диаметра шкива лежит в получившейся области значений, поэтому принимаем данный диаметр d₂=140 мм без изменений.

В данной конструкции куттера для уменьшения габаритов и энергопотребления удалён двигатель, предназначенный для перемешивания фарша, а вместо этого установлен частотный преобразователь, который позволяет двигателю ножевого вала вращаться с любой частотой. Из-за низкой надёжности электродвигателей отечественного производства выбираем двигатель с частотой вращения максимально приближенной к частоте вращения ножевого вала. Выбираем АИР 225 М4/2 М1002 ГОСТ 183-74 п₁=3000 мин^-1, и мощностью Р₁=48 кВт тогда передаточное отношение ремённой передачи

, (3.11)

.

Диаметр шкива на валу двигателя d₁, мм

, (3.12)

мм.

Уточним диаметр с учётом скольжения е

, (3.13)

Для передач с регулируемым натяжением ремня е=0,01

мм.

Принимаем d₁=212 мм вместо изначального диаметра 200 мм.

Проверим, достаточно ли мощности, кВт выбранного электродвигателя для проведения процесса

, (3.14)

где Р₂ - мощность на ножевом валу, Р₂=45,22 кВт;

з_р.п. - КПД ремённой передачи, з_р.п.=0,96;

з_п.п. - КПД подшипниковой пары, з_п.п=0,99,

кВт.

Данный двигатель удовлетворяет условию.

Межосевое расстояние назначаем исходя из конструкции куттера a_щ=700 мм.

Длина ремня L, м, при этом составит [16]

, (3.15)

где а - предварительное значение длины ремня, принимаема=1400 мм,

м.

Из стандартного ряда длин по ГОСТ 1284.1-89 выбираем ремень длиной 2 м.

Уточняем межосевое расстояние, м

, (3.16)

где W, м

, (3.17)

м,

, (3.18)

м².

Межосевое расстояние при этом

м.

Угол обхвата ремня, град

, (3.19)

.

Получившийся угол больше допустимого [б]=90, следовательно передача работоспособна.

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность межосевого расстояния на 0,01•L=0,01•2=0,02 м, для обеспечения свободного надевания ремней на шкивы, и предусмотреть возможность увеличения межосевого расстояния на 0,025•L=0,025•2=0,05 м, для натяжения ремней.

Число ремней, необходимых для передачи заданной мощности z, шт., определяем

, (3.20)

где Р - передаваемая мощность, кВт;

С_р - коэффициент режима работы, С_р=1,2 (для двухсменной работы оборудования);

[Р] - допустимое значение передаваемой мощности, приходящейся на один ремень, кВт,

, (3.21)

где Р₀ - допустимое значение передаваемой мощности, приходящейся на один ремень без учёта поправочных коэффициентов, кВт, для данного ремня Р₀=9,4 кВт;

С_L - коэффициент, учитывающий длину ремня, для L=2 м, С_L=0,82;

С_б - коэффициент, учитывающий угол обхвата, при б=168?, С_б=0,99;

С_Z - коэффициент, учитывающий число ремней в приводе, С_Z=1,

кВт.

Тогда число ремней

.

Принимаем число ремней z=8 шт.

Определим силы натяжения в ремне.

Предварительное натяжение ветвей, Н

, (3.22)

где и - коэффициент, учитывающий центробежную силу, Н•с²/м², для ремня, сечением В, и=0,18;

v - линейная скорость ремня, м/с,

, (3.23)

м/с.

Тогда сила

Н.

Сила, действующая на валы, Н

, (3.24)

Н.

Рабочий ресурс ремней, ч

, (3.25)

где N_ОЦ - количество циклов совершаемых ремнём, необходимое число N_ОЦ=1,5•10¹²;

у_-1 - допустимое напряжение при симметричном цикле, МПа, у₁=7 МПа;

у_max - максимальное напряжение в сечении ремня, МПа;

С_Н - коэффициент периодичности нагрузки, С_Н=2;

С_i - коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения

, (3.26)

.

Максимальное напряжение в сечении ремня, МПа будет определяться по зависимости

, (3.27)

где у₁ - напряжение от растяжения ремня, МПа

, (3.28)

где S - площадь сечения ремня, м², S=81,2•10^-6 м²;

, (3.29)

где F_t - окружная сила, Н, в ремённой передаче

, (3.30)

Н,

Н.

Напряжение при найденных значениях параметров

МПа.

Напряжение от изгиба ремня, МПа

, (3.31)

где Е_и - модуль упругости, МПа, для резинотканевых тканей Е_и=150 МПа;

h - высота ремня, м, h=0,015 м,

МПа.

Напряжение от центробежной силы, МПа

, (3.32)

где с - плотность ремня, кг/м³, с=1150 кг/м³

МПа,

Таким образом, максимальное напряжение

МПа,

Ресурс ремня составит

ч,

Допустимое значение ресурса [H₀]=2000 ч, что меньше получившегося, следовательно оставим в приводе данный тип ремней.

Таким образом в приводе подвергается изменению только шкив на валу двигателя, у которого увеличился диаметр.

3.2.2 Расчёт привода чаши

Привод чаши состоит из электродвигателя 4АМ100 L4/2 У3М 1081ТУ 16-525.556-84, мощностью N₁=4,2 кВт и с частотой вращения п₁=3000 мин^-1, клиноремённой передачи и червячного редуктора с передаточным отношением i_ч.р.=58. Так как в конструкции привода чаши существенных изменений не произошло, то выполним проверочный расчёт привода.

Необходимая мощность вращения чаши, Вт

, (3.33)

где F - сила инерции чаши, Н,

, (3.33)

где т - масса чаши с фаршем, кг,

, (3.34)

где т_ч - масса чаши, кг, т_ч=223 кг;

с_ф - плотность фарша, с_ф=1100 кг/м³;

V - ёмкость чаши, м³, V=0,125 м³,

кг,

v_ч - линейная скорость вращения чаши, м/с

, (3.35)

где п_ч - частота вращения чаши, мин^-1, п_ч=16,6 мин^-1;

d_ч - диаметр чаши. м, d_ч=1,362 м,

м/с,

Сила инерции

Н,

Необходимая мощность

Вт.

Найдём КПД привода:

, (3.36)

где з_р.п. - КПД ремённой передачи, з_р.п.=0,96;

з_ч.р. - КПД червячного редуктора, з_ч.р.=0,8;

з_м - КПД муфты, з_м.=0,98;

з_п.п. - КПД подшипниковой пары, з_р.п.=0,99;

.

Необходимая мощность двигателя, Вт

, (3.37)

Вт.

Получившееся значение мощности получилось меньше мощности двигателя, поэтому оставляем его в приводе.

Проверим передаточное отношение привода

, (3.38)

где i_р.п. - передаточное отношение ремённой передачи

, (3.39)

где d₁, d₂ - диаметры шкивов, м, d₁=63 мм, d₂=200 мм

,

Передаточное отношение червячного редуктора i_ч.р.

, (3.40)

где z₁ - число заходов червяка, z₁=1;

z₂ - число зубьев зубчатого колеса, z₂=58,

,

Общее отношение

,

Необходимая частота вращения двигателя, мин^-1

, (3.41)

Получившаяся разница между частотой вращения двигателя и необходимой частотой

%, (3.42)

%,

Разница получилась меньше 5%, поэтому оставляем двигатель 4АМ100 L4/2 У3М 1081ТУ 16-525.556-84.

3.3 Энергетический расчёт куттера

В энергетическом расчёте определяются основные энергетические характеристики машины [18].

Суммарная мощность электродвигателей куттера, кВт, определяется по формуле

, (3.43)

где N₁ - мощность, затрачиваемая на процесс куттирования, кВт, N₁=48 кВт;

N₂ - мощность, затрачиваемая на вращение чаши, кВт, N₂=4,2 кВт;

N₃ - мощность, затрачиваемая на загрузку исходного сырья, кВт, N₃=1,5 кВт;

N₄ - мощность, затрачиваемая на выгрузку готового фарша, кВт, N₄=0,75 кВт;

N₅ - мощность, затрачиваемая на создание вакуума в аппарате, кВт, N₅=7,5 кВт;

N₆ - мощность двигателя гидростанции, кВт, N₆=2,2 кВт,

N=48+4,2+1,5+0,75+7,5+2,2=64,2 кВт.

Общий КПД куттера будет определяться

, (3.44)

где N_к - мощность, затрачиваемая непосредственно на куттерование, кВт, N_к=45 кВт,

.

Определим удельный расход энергии, (кВт•ч)/кг

, (4.45)

(кВт•ч)/кг.

Определим КПД и удельный расход энергии для исходной модели куттера и сравним эти значения со значениями модернизированной конструкции. Для этого найдём мощность куттерования без поправки к_м

N₀=1,52•0,069•0,7•6•75,9=34,78 кВт.

КПД не модернизированного куттера

.

Удельный расход энергии не модернизированного куттера

(кВт•ч)/кг.

Определим разницу между полученными значениями

, (3.46)

, (3.47)

,

.

Из расчётов получилось, что при внедрении модернизации КПД куттера повысится почти на 30%, а удельный расход энергии понизится более чем на 20%.

3.4 Расчёты деталей на прочность и жёсткость

3.4.1 Расчёт ножа

Нож (чертёж КП-260602-12-2012-ФИМ-00.08.001) является основным рабочем органом в куттере, и при этом в данном проекте он подвергается модернизации, поэтому он требует обязательного проверочного расчёта.

Прочность и эксплуатационные свойства режущих инструментов определяются конструктивными геометрическими параметрами, оптимальными параметрами режима, применением износостойких материалов, разнообразными приёмами технологической обработки.

Режущая способность лезвия определяется не только углом его заточки б, но и остротой лезвия (с=2•r).

При внедрении лезвия в слой материала, на его режущей кромке и в гранях возникают усилия, которые вызывают разрушение и износ ножей, в связи с чем режущая способность лезвия падает. Быстрое изнашивание и затупление лезвия приводит к резкому возрастанию энергоёмкости процесса резания, увеличению потерь продукта, снижению качества продукта.

Сила резания раскладывается на составляющие: нормальную силу Р_н, направленную по биссектрисе угла заточки, и касательную силу Р_к, перпендикулярную нормальной.

Нормальная сила, Н

, (3.48)

где Р - сопротивление резанию мышечной тканью, Н, Р=1500 Н;

г - угол установки ножа, г=0?;

б - угол заточки, б=14?,

Н.

Рисунок 3.1 - К расчёту ножа

Изгибающая сила, Н

, (3.49)

Н.

Под воздействием силы Р_к лезвие изгибается. Величина изгибающего момента М_и, Н•м, в сечении х-х, на расстоянии y от вершины у абсолютно острого лезвия [7]

. (3.50)

При этом y, м

, (3.51)

где [у_и] - допустимое напряжение на изгиб материала ножа, МПа, [у_и]=450 МПа,

м.

Изгибающий момент

Н•м.

Напряжение на изгиб в сечении х-х

, (3.52)

где W - момент сопротивления лезвия, м²,

, (3.53)

где b - длина лезвия, b=0,305 м (определяется графически);

h - толщина лезвия в сечении х-х,

, (3.54)

м.

Момент сопротивления

м³.

Напряжение изгиба

МПа.

Полученное значение меньше допустимого, следовательно условие прочности на изгиб выполняется.

Найдём радиус закругления лезвия

, (3.55)

м.

Острота лезвия

, (3.56)

м.

Получено значение остроты лезвия при данном угле заточки, обеспечивающее максимальную стойкость к излому при обеспечении максимальной режущей способности при заданных условиях.