Абдикаиров А.А., Арихов М.А.

РГП «НПЦ механизации сельского хозяйства»

Анализ процесса съема шкурок параллельно расположенными валиками

Выполнение процесса механического съема шкурки с туш мелких животных параллельно расположенными валиками с ровной (без рифлей) поверхностью обеспечивается только наличием сил трения между поверхностями валиков и шкуркой.

В момент захвата шкурки съемочными валиками на нее действуют нормальные силы N, касательные силы Т, внешняя сила R и сила инерции F_и (рисунок 1). Величина внешней силы R может изменяться от нуля до максимума равного величине силы связи шкурки с тушкой (0 ≤ R ≤ F_φ).

Из условия равновесия системы находим касательную силу

(1)

где β – угол захвата валиков, рад.

Касательная сила, действующая на шкурку в момент ее захвата не может быть больше силы трения, т.е. Т ≤ F_тр = N·tqφ. Отсюда условие захвата шкурки параллельно расположенными валиками с ровной поверхностью определяется выражением

. (2)

Если пренебречь силой F_и и допустить, что сила R отсутствует
(R = 0), то условие захвата принимает вид:

φ ≥ β. (3)

Условие это будет выполняться при диаметре съемочных валиков равном

D_min = (δ_ш - ∆) ⁄ (1-cos φ), (4)

где δ_ш – толщина шкурки, мм; ∆ - величина зазора между параллельно расположенными съемочными валиками, мм.

Для того чтобы произвести механический съем шкурки необходимо предварительно снять определенную часть шкурки вручную, а затем эту часть заправить в зев съемочных валиков. При этом лучшее условие захвата шкурки будет в случае, когда отсутствует сила R (рисунок 2), т.е. когда длина забелованной (снятой вручную) части шкурки l_з будет больше суммы длин прямолинейного участка "2-а" и дуги "abcd"

. (5)

В противном случае () по условию (2) захват шкурки съемочными валиками затруднится или может не произойти, т.к. в этом случае необходимо будет преодолеть еще и силу связи шкурки с тушкой.

С учетом составляющих выражения (5), необходимая длина забелованной части шкурки определится по формуле:

. (6)

Выражения (2) и (6) описывают условия захвата шкурки параллельно расположенными съемочными валиками, откуда видно, что они определяются фрикционными свойствами соприкасаемых тел (шкурки и валика) и их геометрическими параметрами (диаметр туловища тушки, диаметр валика и т.д.).

А теперь рассмотрим условия, определяющие процесс съема шкурки. Предположим, что условия захвата шкурки выполнены и ее (шкурку) затянуло в зев съемочных валиков. При дальнейшем затягивании шкурки часть ее, оказавшаяся между съемочными валиками и тушкой, начинает испытывать растягивающее воздействие F_р, величина которого с увеличением времени воздействия увеличивается. И в момент, когда величина F_р станет больше силы сопротивления шкурки съему F_с или силы связи шкурки с тушкой F_φ произойдет отрыв шкурки от туши. Следовательно, условие отрыва (съема) шкурки определяется выражением

F_p > F_c ≥ F_φ . (7)

Рисунок 1 - Схема действия сил в момент захвата шкурки съемными валиками

Рисунок 2 - Съем шкурки параллельно расположенными валиками

Сила связи шкурки с тушкой зависит, прежде всего, от половозрастной группы животных. Однако, принимая во внимание, что для получения смушек забиваются только ягнята, и в основном баранчики, этот фактор можно не учитывать. Следовательно, достаточно установить закономерность изменения F_φ по участкам туши ягненка.

Из литературных источников известно, что сила сопротивления шкурки съему зависит от величины угла отрыва и скорости съема шкурки и других факторов. Определение значения F_с аналитическим путем составляет значительные трудности. Так как в этом случае необходимо сделать множество допущений, что в итоге снижает достоверность конечного результата. Поэтому закономерности изменения F_с от угла отрыва и скорости съема шкурки целесообразнее определить экспериментально.

Величина тянущего усилия F_т, создаваемые съемочными валиками, не может быть беспредельным она ограничена, с одной стороны, условием сохранения целостности кожевой ткани шкурки при ее съеме, т.е. требованием качества:

(8)

, (9)

с другой – условиями функционирования самих валиков (фрикционными свойствами съемочных валиков и шкурки):

F_т = F_тp = f_min ·N , (10)

где , - напряжения сжатия и растяжения в кожевой ткани шкурки, возникающие от воздействия съемочных валиков, Па; , - соответственно, допустимые напряжения, Па; F_т – тянущее усилие, создаваемое съемочными валиками, Н; F_тp – сила трения между съемочными валиками и шкуркой, Н; f_min – наименьший коэффициент трения скольжения шкурки о поверхность валика (соответствующий давлению); N – нормальная сила давления, Н.

Учитывая, что определим допустимое значение нормальной силы давления

(11)

где S_К - площадь контакта съемочного валика со шкуркой, м²; - длина дуги контакта, м; В_ш – ширина шкурки, м.

Тогда, с учетом (11), преобразуем (10) и определим предельное значение тянущего усилия, создаваемого съемочными валиками

(12)

С другой стороны, учитывая (9), определим допустимое значение растягивающего усилия, при котором обеспечивается качественный съем шкурки

(13)

где S_ш – площадь поперечного сечения кожевой ткани шкурки, м²;
δ_КТ – толщина кожевой ткани, м.

При этом значение F_т, рассчитанное по формуле (12), не должно превышать значения F_р, определяемого по формуле (13) и должно соблюдаться условие (7). В случае невыполнения этого условия необходимо изменить условия контакта шкурки с валиками путем изменения упругих, фрикционных свойств поверхности валика или его геометрических параметров.