РОЗДІЛ 2
Наукове обґрунтування та технологічна реалізація
пристрою знімання шкури
Питання знімання шкур з туш худоби і свиней є головним в забезпеченні якості
сировини для шкіропереробних підприємств. Якість робіт з механізованого
знімання шкур визначити дуже складно, оскільки на показники, що характеризують
її, впливає багато факторів. Ці показники залежать не тільки від конструкції
пристроїв, а й від фізико-механічних і технологічних властивостей об’єкта
виробництва. Тому, обґрунтуванню способів знімання шкур та методам визначення
їх якості слід приділяти значну увагу.
2.1. Класифікація пристроїв для знімання шкури
Пристрої для знімання шкур на м’ясопереробних підприємствах класифікуємо
наступним чином (рис. 2.1).
Проаналізовані пристрої для знімання шкури є матеріаломісткими і енергоємними,
не дозволяють знімати шкури з необхідним кутом, який залежить від віку, статі,
вгодованості худоби [11, 185]. Використання лебідок для знімання шкур свиней
позбавляє ці пристрої принципу універсальності. Для знімання шкур худоби та
свиней нами запропоновано пристрій [183], в якому кут знімання шкури можна
змінювати.
Перевагою запропонованого пристрою конерного типу для знімання шкури є
можливість підбору кривих відділення шкури шляхом розриву підшкірного шару з
урахуванням динаміки руху тяглового елементу і направляючої.
Рис. 2.1. Класифікація пристроїв для знімання шкури.
2.2. Визначення міцності шкури при плоскому напруженому навантаженні
Розробка нових пристроїв для знімання шкур [181] та модернізація існуючих тісно
пов’язані з зусиллями, які виникають при зніманні шкур, швидкості руху
тяглового елемента та кута відділення шкури від туші [128, 190]. При
оптимальних значеннях перелічених факторів отримуємо зняті шкури без ушкоджень,
вихоплень міздри, подряпин. При плоскому напруженому стані на поверхні шкури
виділимо площину, в якій дотичні і нормальні напруження рівні нулю. Сумістимо
цю площину з площиною рисунка і виділимо у шкурі, яку розглядаємо, нескінченно
малу трикутну призму, бокові грані якої перпендикулярні до площини рисунка, а
висота рівна dz. Основою призми буде прямокутний трикутник abc (рис. 2.2а).
Прикладемо до виділеної призми ті ж напруження, які діють у шкурі. Оскільки всі
розміри виділеної призми нескінченно малі, дотичні і нормальні напруження на її
бокових гранях будемо вважати розподіленими рівномірно і з рівними зусиллями,
які проходять через вибране січення, паралельно до її бокових граней.
Розглянемо систему координат, в якій осі x і y сумістимо з гранями ас і аb
призми (рис. 2.2а).
Рис. 2.2. Схема розрахунку плоского напруженого стану шкур.
Позначимо напруження, паралельні осі х, а – осі y. Нормальні напруження на
боковій грані призми, нахиленій під кутом до грані, на якій діють напруження ,
позначимо через , а дотичні напруження на цій грані - . В основі призми,
паралельної площині рисунка, дотичні і нормальні напруження при плоскому
напруженому стані рівні нулю. Перемноживши кожне з напружень на площу грані, на
якій воно діє, отримуємо систему сил , прикладених в центрах ваги відповідних
граней:
(2.1)
Ці сили повинні задовольняти всі рівняння рівноваги, оскільки призма, виділена
з шкури, перебуває в рівновазі. Складемо наступні рівняння рівноваги (рис.
2.2б):
(2.2)
(2.3)
(2.4)
Підставляючи в рівняння (2.4) величини Тх і Ту з рівняння (2.1), отримаємо:
(2.5)
Звідси
Дотичні напруження на двох взаємоперпендикулярних площинах рівні за абсолютною
величиною і обернені за знаком.
Підставляючи в рівняння (2.2) і (2.3) значення виразів з рівнянь (2.1),
замінюючи в них на і враховуючи (рис.2.2а), маємо:
Після перетворень отримаємо:
(2.6)
(2.7)
Формули (2.6) і (2.7) дозволяють визначати значення напружень на будь-яких
взаємно-перпендикулярних площинах, котрі проходять через дану точку, якщо
відомі напруження , і .
При розгляді напруженого стану шкури немає необхідності визначати напруження у
всіх площинах, які проходять через січення, яке розглядаємо; достатньо знати
екстремальні їх значення. Головні напруження будуть виникати на головних
площинах. Для визначення головних напружень і положень головних площин
прирівняємо до нуля першу похідну напруження за кутом з рівняння (2.6):
або
(2.8)
де - кут нахилу головних площин до площини, в якій діє напруження (рис. 2.2а).
Порівнюючи вираз (2.8) з виразом (2.7), встановлюємо, що
(2.9)
З (2.9) випливає, що на головних площинах дотичні напруження дорівнюють нулю. З
рівняння (2.8) визначимо кут :
, (2.10)
або на основі (2.5)
(2.11)
На одній з головних площин діють максимальні напруження , а на іншій мінімальні
напруження . Їх значення можна визначити за формулою:
(2.12)
Визначимо площини зсуву, на яких дотичні напруження мають екстремальні
значення. Для цього прирівняємо до нуля першу похідну з рівняння (2.12):
або
(2.13)
звідси
де - кут нахилу площин зсуву до площини, на якій діє напруження .
З рівняння (2.13) визначимо значення кута , який визначає дві
взаємоперпендикулярні площини, на одній з яких діє максимальне напруження зсуву
, а на іншій мінімальне .
Порівнюючи вираз (2.13) з виразом (2.10), встановлюємо, що:
звідси
тому
Площини зсуву нахилені до головних площин під кутами, рівними 45°. Величини і
визначаємо з рівняння:
(2.14)
Підставляючи у формулу (2.14) значення і з формули (2.12), отримаємо:
(2.15)
Визначити характер розподілу напружень в шкурі під час знімання можна на
засадах теорії міцності Мора, яку можна виразити в загальному вигляді, як
де - дотичні напруження, МПа;
- нормальні напруження, МПа.
Зробивши ряд
- Київ+380960830922