Моделирование процесса погружения дискового ножа в пищевой материал при резании
Проанализированы известные математические модели процесса резания рыбы лезвием, выявлены их достоинства и недостатки. Рассмотрен процесс попутного резания рыбы дисковым ножом. Сформулирована математическая модель процесса погружения элементарного ножа в материал в виде дифференциального уравнения линии погружения в полярных координатах. Уравнение в полярных координатах решено численным методом, в результате чего построены линии погружения элементарного ножа в материал при различной окружной скорости ножа. Исследована зависимость угла фактического раздвижения материала от окружной скорости ножа, которая имеет явно выраженные максимумы при различной окружной скорости. Установлено, что с увеличением окружной скорости глубина погружения элементарного ножа в материал возрастает, а линия погружения стремится к кромке дискового ножа, что приводит к снижению КПД элементарного ножа. Это обусловлено увеличением длины силовой линии, вдоль которой действуют силы трения ножа о разрезаемый материал, в связи с чем больше энергии расходуется на преодоление сил трения. С ростом угла поворота дискового ножа угол фактического раздвижения материала увеличивается, а КПД элементарного ножа падает, что означает кинематическое затупление элементарного ножа. Элементарный нож при углах поворота от 65º и более кинематически трансформируется и снова заостряется. Это позволяет рекомендовать резание дисковым ножом не только в диапазоне углов от 0 до 45º, но и в диапазоне от 70 до 90º. Рекомендуется повышать эффективность резания рыбы путем увеличения окружной скорости дискового ножа. Также рекомендуется, задавая толщину материала и взаимное положение ножа относительно материала, осуществлять резание при минимальном угле фактического раздвижения материала.