Научный журнал НИУ ИТМО
Серия "Процессы и аппараты пищевых производств"
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 – 55245 от 04.09.2013
зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
ISSN:2310-1164

декабрь 2017 (опубликовано: 25.12.2017)

Выпуск 4(34)

Главная > Содержание > Математическое моделирование сил нормального контактного давления на боковые грани ножа при резании пищевых материалов

УДК 664.9.022

Математическое моделирование сил нормального контактного давления на боковые грани ножа при резании пищевых материалов

Агеев О.В., Наумов В. А., Фатыхов Ю. А.

Рассмотрена система сил полезных и вредных сопротивлений, действующих на нож со стороны объекта обработки, с целью обеспечения ресурсосбережения при резании пищевых материалов. Реологические свойства сырья описаны трехэлементной моделью линейно вязкоупругого материала. На основе дифференциального уравнения состояния материала разработана математическая модель для определения нормального контактного давления на боковую грань ножа. Предложены математические модели для расчета силы нормального контактного давления, а также для соответствующей безразмерной силы. Установлено, что сила нормального контактного давления на боковую грань ножа строго монотонно возрастает по мере погружения ножа в материал, а также при увеличении угла заточки и толщины лезвия. Указанная сила существенно зависит от скорости при малых значениях скорости ножа, при больших значениях практически достигает предела. Обнаружено, что сила контактного давления на боковую грань ножа непосредственно зависит от геометрии наклонной грани ножа. Рассматриваемая сила существенно возрастает с увеличением жесткости материала. Показано, что характер достижения предела указанной силы не зависит от конструктивных параметров ножа, а связан со скоростью резания и вязкоупругими свойствами рыбы, что объясняется предельным увеличением динамической жесткости материала с ростом скорости деформации. Установлено, что на величину силы одновременно влияют такие физические факторы, как величина деформации материала, площадь контакта и релаксация напряжений в материале. На основании результатов моделирования с целью сокращения энергозатрат рекомендовано осуществлять резание рыбы до наступления стадии посмертного окоченения. Кроме того, резание предлагается выполнять на стадии автолиза после разрешения посмертного окоченения до наступления порчи сырья. Также целесообразно осуществлять резание при увеличении температуры сырья и уменьшать толщину ножа. Предлагаемые рекомендации согласованы с результатами экспериментальных исследований.
Читать статью полностью 

Ключевые слова: предварительная обработка животного сырья; резание пищевых материалов; реология; сила контактного давления; математическое моделирование; боковая грань ножа; рыба

DOI 10.17586/2310-1164-2017-10-4-27-42

Адрес редакции:
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, оф. 2132

Информация 2006-2018, все права защищены
Разработка © 2013 Отдел разработки Интернет-решений НИУ ИТМО