Для резания свеклы в свекловичную стружку применяют ножи фрезерованные и штампованные, Голлера и кенигсфельдские. Фрезерованные ножи изготавливают из специальных стальных заготовок, а штампованные  - из листовой стали.

Применяют высокоуглеродистую сталь марки У-7. Формы режущего лезвия диффузионных ножей различной конструкции показаны на рис. 5.10.

 

Рис. 5.10. Формы режущего лезвия различной конструкции диффузионных ножей:

а – штампованные и кенигсфельдские ножи; б – ножи Чижека; в – плоские гребенчатые ножи; г, д, - пальцевидные (специальные) ножи

 

Стандарт предусматривает изготовление ножей двух типов: безреберных (тип 1) и ребристых (тип 2) в трех исполнениях: А – левые, Б – правые и О – обезличенные. Ножи типа 1 исполнения А и Б имеют шаг d, равный 6, 7, 8, 9, 10 и 12 мм с профилем α = 75°. Ножи типа 2, исполнения О, А и Б имеют шаг 5 и 6 мм с профилем α = 90°. Ножи должны поставляться заводом – изготовителем в закаленном состоянии с установленной твердостью.

Ножи Чижека, системы Голлера и кенигсфельдские  применяются для резания здоровой свеклы. Для резания мерзлой свеклы используют пальцевидные ножи (см. рис.5.10. г). В случае переработки деревянистой свеклы и высадков применяют ножи с формой режущего лезвия, представленной на рис. 5.10, д. Ребристый плоский фрезерный нож (см. рис.5.10. в) сложен в изготовлении, его применяют для получения очень толстой свекловичной стружки.

Наибольшее распространение на отечественных сахарных заводах получили диффузионные ножи Чижека, которые изготовляются для центробежных и дисковых свеклорезок Шебекинским машиностроительным заводом.  В зависимости от конфигурации ножа, способа крепления его в ножевой раме и размера завод выпускает восемь типов ножей. Номера ножей согласно техническим условиям приведены в табл. 5.1. У ножей номер 1017а улучшенного качества угол при вершине α = 80°, конические ребра и шаг 3,5; 5 и 6мм. Чистота их рабочих поверхностей повышена.

 

5.1. Типы фрезерованных ножей Чижека

Номер ножа	Длина, мм	Ширина, мм	Толщина, мм	Масса, кг	Типы свелорезок
1002	164	82	6,8	0,4	Центробежные
1003	165	82	6,8	0,5	Дисковые правого вращения
1009	140	98	6,8	0,45	Центробежные и  дисковые правого вращения
1010	165	90	6,8	0,5	Дисковые левого вращения
1011	137	85	6,8	0,34	Дисковые правого вращения
1012	140	98	6,8	0,425	Центробежные
1013	140	98	6,8	0,45	*
1017	165	98	6,8	0,475	*
1017а			6,8		*

 

Диффузионные ножи изготовляются в соответствии с техническими условиями. Расстояние между ребрами соседних режущих лезвий называется шагом (делением) ножа. Для каждого типа ножей шаг может быть равен 4, 5, 6 и 8 мм.

Для крепления в раме свеклорезные ножи типа 1003, 1009, 1010, 1011 и 1013 имеют по два круглых отверстия под болты с потайными головками. Ножи типа 1002 имеют пазы для крепления, расположенные под углом 60°, а ножи типа 1012 и 1017 – под углом 90° к продольному торцу ножа. В первом случае зазор между регулирующей планкой ножевой рамы и торцом ножа устанавливается при помощи перемещения планки, а во втором – при перемещении ножа.

Фрезерованные ножи Чижека для центробежных свеклорезок типа 1010 представлены на рис. 5.11, а для дисковых свеклорезок – на рис. 5.12. На рис. 5.13 представлены штампованные ножи Голлера (рис.5.13. а), кенигсфельдские (рис.5.13. б) и плоские (рис.5.13. в). Плоские ножи просты в изготовлении, затачивать их можно в закаленном состоянии на плоскошлифовальных станках, что повышает долговечность и качество режущей кромки.

Режущую поверхность ножей для дисковых свеклорезок фрезеруют по дуге, соответствующей среднему радиусу режущей поверхности ножа, для предотвращения излома и смятия свекловичной стружки,  а также для уменьшения трения свеклы о режущую поверхность.

 

Рис. 5.11. Фрезерованные ножи Чижека для центробежных свеклорезок

 

Рис. 5.12. Фрезерованные ножи Чижека для дисковых свеклорезок

 

Рис. 5.13. Штампованные ножи Голлера (а), кенигсфельдские (б) и плоские (в)

 

Ножевые рамы

Ножи закрепляют в ножевых рамах, конструкции которых зависят от типа свеклорезки и конструкции ножей.

Все существующие ножевые рамы можно подразделить на рамы для центробежных свеклорезок и для дисковых свеклорезок. Независимо от типа рамы могут быть с подвижной регулирующей планкой и неподвижными ножами и с неподвижной регулирующей планкой и подвижными ножами.

На рис. 5.14 представлена рама для центробежной свеклорезки с неподвижной регулировочной планкой и подвижными ножами. В таких рамах при регулировании зазора между режущей кромкой ножа и планкой необходимо перемещать нож, а поэтому он должен иметь продолговатые пазы для крепления к раме. В стальном литом корпусе 1 рамы имеются отверстия 2 для крепления регулировочной планки, паз 3 выполнен под углом 3° 30°, в нем перемещается клин 6.

 

Рис. 5.14. Ножевая рама для центробежной свеклорезки:

1 – корпус рамы; 2, 4 – отверстия; 3 – паз; 5 – фигурный паз; 6 – клин

 

Рис. 5.15. Ножевая рама для дисковой свеклорезки с левым вращением диска:

1, 2, 5 – отверстия; 3, 6 – выступы; 4 – паз; 7 – планка

 

Имеются отверстия 4 для крепления ножей и фигурный паз 5 для установки болта, которым регулируют положение рамы по высоте корпуса свеклорезки.

На рис. 5.15 изображена ножевая рама для дисковой свеклорезки с левым вращением диска. В такой раме зазор между режущей кромкой ножа и планкой 7 регулируют перемещением ножей, в которых выполнены круглые отверстия для крепления. Для этого приливы рамы имеют продолговатые отверстия 2, в которые устанавливают болты для крепления ножей.

Корпус рамы имеет два выступа3 и 6, внутренняя поверхность которых обрабатывается по радиусам R и R с таким расчетом, чтобы ширина впадины рамы была равна ширине кольцевого пространства корпуса дисковой свеклорезки.

Для регулирования положения планки по высоте имеется паз 4 с уклоном 1:15. Регулировочную планку крепят при помощи болтов, проходящих через отверстия 5, а ножи – при помощи болтов, вставляемых в отверстие 2. Чтобы вынуть ножевую раму из гнезда диска, в ее выступах сделаны отверстия 1, в которые вставлены штыри специального съемника.

Кроме ножевых рам центробежные свеклорезки комплектуют глухими рамами (рис. 5.16). Число глухих рам соответствует числу рабочих ножевых рам в свеклорезке. Их применяют при замене ножевых рам для регулирования производительности свеклорезок, оборудованных приводом с постоянной частотой вращения. При замене ножевых рам глухую раму ставят на место рабочей, которую необходимо заменить.

 

Рис. 5.16. Глухая рама:

1 – корпус; 2 – штифт; 3 – пружина; 4 – рукоятка

 

Во время установки рабочей рамы она перемещает глухую раму вниз и становится на ее место. Глухую раму в корпусе свеклорезки крепят при помощи штифта 2, который входит в отверстие корпуса и прижимается пружиной 3.

В тех случаях, когда производительность свеклорезки больше производительности диффузионной установки, необходимое число ножевых рам заменяют глухими. При этом глухие рамы устанавливают равномерно по окружности корпуса, чередуя их с рабочими. Глухие рамы подгоняют в пазах корпуса так же, как и рабочие ножевые рамы. Их протачивают вместе с корпусом свеклорезки для того, чтобы поверхность рам не выступала внутрь корпуса или не образовывала впадины.

Рамы должны быть изготовлены из твердой, но не хрупкой  стали, чтобы они имели достаточную механическую прочность и быстро не изнашивались. Рамы должны быть простыми по конструкции, а их детали – взаимозаменяемыми.

 

Установка ножей в ножевых рамах

Для более полного обессахаривания свекловичной стружки на диффузионной установке большое значение имеет однородность формы и равномерность толщины. Это требует совершенно точной установки ножей в рамах и рам в корпусе или диске свеклорезок.

В связи с тем что на практике трудно достичь большой точности установки ножей в рамах и рам в свеклорезах и поскольку свекла в процессе резания смещается по отношению к режущей кромке ножей, получают не более 50 % однородной стружки правильной формы.

В поперечном сечении свекловичная стружка имеет прямоугольную (пластинчатую) и желобчатую формы.

При установке ножей в рамы необходимо соблюдать определенные правила.

Фрезерованные ножи Чижека, кенигсфельдские и штампованные ножи Голлера устанавливают в рамах по-разному. При использовании ножей Чижека можно получать свекловичную стружку желобчатой формы и пластичную.

Для получения желобчатой стружки ножи Чижека во всех рамах уставливают так, чтобы их вершины и ребра точно совпадали, т.е. в дисковых свеклорезках располагались по соответствующим концентрическим окружностям, а в центробежных – по окружностям, лежащим в одной горизонтальной плоскости. При такой установке профиль режущего лезвия последующего ножа должен точно совпадать с надрезами от ребер предыдущего ножа, чем обеспечивается получение правильной желобчатой стружки.

На рис. 5.17. а приведена схема получения желобчатой стружки при помощи ребристых фрезерованных ножей Чижека. После первого ножа получается пятигранная стружка, а после всех последующих ножей – желобчатая. После каждого среза свекла перемещается к режущей кромке ножей на определенное расстояние. Для получения стружки квадратного сечения ребристые ножи устанавливают так, чтобы вершины последующего ножа были сдвинуты относительно вершин предыдущего на половину шага (см. рис. 5.17).  Пластичная стружка получается, если вершины каждого последующего ножа сместить на величину, равную примерно 0,7 толщины стружки (рис. 5.17. в); при этом ребра ножа в резании свеклы не участвуют и каждый нож срезает свеклу только одной гранью треугольника. В этом случае производительность свеклорезки снижается примерно на 30…35 % по сравнению с ее производительностью, когда она работает на желобчатой стружке.

 

Рис. 5.17. Схема получения свекловичной стружки при помощи фрезерованных ножей:

а – желобчатой при помощи ребристых фрезерованных ножей Чижека; б – квадратной при помощи ножей Чижека; в – желобчатой при помощи кенигсфельдских ножей и ножей Голлера; г – пластинчатой при помощи плоских фрезерованных ножей и пластинчатых ножей с гребенкой; д – пластинчатой при помощи ребристых ножей Чижека: 1 – нормальный сдвиг, k= 0,7; 2 – недостаточный сдвиг k< 0,7;  3 – чрезмерный сдвиг, k> 0,7

 

Для получения пластинчатой стружки ножи устанавливают при помощи специальных шаблонов – кондукторов.

Все ножи (кенигсфельдские, Голлера,  пальцевидные и для высадков) позволяют получать свекловичную стружку хорошего качества лишь тогда, когда в каждой ножевой раме они сдвинуты на половину шага по отношению к предыдущей раме. Чтобы отличать такие ножи один от другого, их разделяют на «четные» и «нечетные» при четном числе рам.

Схема получения желобчатой стружки кенигсфельдскими и ножами Голлера представлена на рис. 5.17, г. Желобчатая свекловичная стружка получается двух профилей: при резании ножами, установленными в «нечетные» рамы (1, 3, 5 и т.д.) – большая желобчатая, а в «четные» (2, 4, 6 и т.д.) – малая желобчатая. Свекла перемещается к режущей кромке ножей не после каждого реза, а через один срез, благодаря чему и получается желобчатая стружка. Они режут свеклу не всей режущей кромкой и поэтому производительность их меньше по сравнению с ножами Чижека.

При работе с кенигсфельдскими и ножами Голлера на их установку необходимо обращать особое внимание, так как при небольшом смещении ножей относительно друг друга стружка получается самой разнообразной формы с большим содержанием мезги.

При помощи плоских фрезерованных и пластинчатых ножей с гребенкой получают пластинчатую стружку (рис. 5.17, д). Ширина стружки зависит от шага ножа.

Свеклорезные ножи устанавливают по два в каждую ножевую раму и закрепляют при помощи болтов с потайной головкой. Угол между плоскостью ножа и плоскостью рамы составляет: для получения пластинчатой стружки около 6° и для желобчатой стружки - 4°.

На рис. 5.18 изображена установка рамы с ножами в корпусе центробежной свеклорезки.

Для врезания в свеклу лезвия ножа должны возвышаться над планкой на некоторую величину, причем необходимую высоту подъема ножа регулируют планкой 1, расположенной перед ножом. Планка понимается и опускается при помощи стального клина 5.

Выходящая из-под ножа стружка не должна изгибаться и ломаться, поэтому лезвие ножа устанавливают на некотором расстоянии от планки, которое называют зазором. Для правильной установки ножей в рамках пользуются шаблонами.

При наборе ножей в раму необходимо, чтобы лезвия ножей возвышались над планкой на одну и ту же величину и устанавливались с одинаковыми зазорами.

 

Рис. 5.18. Установка рамы с ножами в корпусе центробежной свеклорезки:

1 – планка регулировочная; 2, 4 – болты; 3 – нож; 5 – клин; 6 – пружина; 7 – гайка; 8 – рама; 9 – корпус; 10 – планка задерживающая

 

Величины подъема и зазора ножей зависят от качества перерабатываемой свеклы, формы получаемой стружки и шага ножей.

Для резания свеклы наиболее часто применяют ножи с шагом 5 мм. В табл. 5.2 приведены значения подъемов и зазоров для получения свекловичной стружки пр  применении ножей с шагом 5 мм.

 

5.2. Значения подъемов и зазоров для 5-миллиметрвых ножей при резании свеклы различного качества

Качество свеклы	Свекловичная стружка
	желобчатая		пластинчатая
	Подъём ножа, мм	Зазор, мм	Подъём ножа, мм	Зазор, мм
Здоровая	2,5…3,0	3…5	1,8…2,0	3…5
Вялая и волокнистая	3,0…3,5	4…6	2,0…2,2	4…6
Мёрзлая или подгнившая	3,5…4,0	5…7	2,2…2,5	5…7

 

Увеличивать подъем ножа в раме свыше 4мм не следует, так как это приводит к образованию гребешков. Ножи устанавливают в рамах дисковых свеклорезок так же, как и в рамах центробежных свеклорезок. В центробежных свеклорезках ножевые рамы с ножами во время работы неподвижны, но их можно перемещать вверх и вниз в пазах корпуса, а значит, и регулировать качество свекловичной стружки. Для регулирования положения рам в период работы свеклорезки применяют несколько приспособлений. На рис. 5.19 представлено одно из них. Оно состоит из шарнирно вращающейся накидной планки 2, которая заводится своим вырезом под болт 4, укрепленный на корпусе свеклорезки с правой стороны каждого гнезда. В центре планки имеется отверстие с резьбой, в которое ввинчивается регулировочный винт 3.

 

Рис. 5.19. Приспособление для регулировки положения ножевых рам в корпусе свеклорезки:

1, 4 – болты; 2 – планка; 3 – регулировочный винт; 5 – ножевая рама; 6 – корпус свеклорезки; 7 – задерживающая планка

 

Он имеет вид кольцевой выступ в нижней части, при помощи которого  соединяется с ножевой рамой 5. Вращением регулировочного винта при одновременном наблюдении за качеством получаемой свекловичной стружки находят наилучшее положение ножевой рамы.

 

Заточка ножей

В процессе работы ножи тупятся и при попадании в свеклорезку тяжелых и твердых примесей повреждаются. Обычно до полного износа рабочей поверхности ножей каждый из них подвергается 5…6-кратному восстановлению.

Восстановление ножей включает в себя следующие последовательные операции: правку, торцовку, отжиг, фрезерование, точку, закалку и отпуск.

Перед правкой ножи обмывают теплой водой, затем их правят ударами молотка или при помощи специальных оправок на прессах с применением специальных матриц и пуансонов. Затем ножи торцуют на торцовочных станках при помощи мелкозернистых карборундовых кругов. Диаметры кругов – 450…600 мм, частота вращения – 400…600 мин^-1.

Обычно ножи торцуют под прямым углом между плоскостью торцовки и направлением вершины конька; в случае резания волокнистой свеклы угол увеличивают до 120°.

После торцовки и отжига ножей с их режущей кромки снимают заусенцы и окалину. Затем ножи фрезеруют на станках со специальным суппортом при помощи мелконасеченных фрез диаметром 125…150 мм. Толщина фрез должна быть несколько меньше шага ножа. Частота вращения фрез 50…70 мин^-1. Цель фрезерования ножей – создание постепенного плавного перехода от утолщенной части лезвия к режущей кромке на длине 10…15 мм. Толщина лезвия должна составлять 0,25…0,5 мм.

Окончательно бритвенную заточку ножей делают напильниками. Она заключается в снятии с лезвия ножа узкой фаски шириной 0,5 мм.

Отточенные ножи закаливают в ванне с расплавленной поваренной солью при температуре 800 °С в течение 5 мин с последующим охлаждением в воде температурой 12…20°С.

Отпускают ножи в ванне с расплавленной селитрой при температуре 400 °С в течение 3…5 мин; после этого они остывают на воздухе.

Термическая обработка ножей играет существенную роль в их эксплуатации. Важная операция – закалка ножей. При  закалке ножи приобретают высокую твердость. Хорошо термически обработанные ножи должны обладать высокой твердостью и быть нехрупкими.

Заточенные ножи моют в горячей воде, просушивают, смазывают маслом для предохранения от ржавчины и хранят в сухом месте.

Изложенный выше метод восстановления ножей металлоемок и малопроизводителен; качество режущей кромки ножей получается неудовлетворительным при чистоте, соответствующей 4-му или 5-му классам. Многократная термическая обработка снижает прочность ножа и его режущей кромки.

В настоящее время увеличение срока службы ножей достигается методом электролизного борирования поверхности ножей и заточки дисками из сверхтвердых материалов. Этот способ находит широкое применение. Сущность способа, позволяющего коренным образом изменить технологию восстановления ножей, заключается в следующем.

Нож для резки свеклы подвергают закалке на всю рабочую длину один раз и при восстановлении затачивают кругами из кубонита до полного его износа. Кубонит – кубический нитрид – представляет собой синтетический сверхтвердый материал. По твердости он приближается к алмазу, но имеет более высокую теплостойкость. Заточка ножей кругами из кубонита позволяет получить минимальные радиусы закругления режущей кромки, незначительную неровность поверхности заточки и высокий класс чистоты поверхности (табл. 5.3).

 

5.3. Сравнительные характеристики способов заточки ножей

Показатель	Ручной способ подготовки	Заточка кубонитовыми кругами
Радиус закругления режущей кромки, мкм	20…25	5…8
Микронеровности поверхности заточки, мм	0,08…0,012	0,02…0,03
Шероховатость, класса	4…5-й	8…9-й

 

Данный способ позволяет улучшить качество свекловичной стружки и увеличить производительность труда по сравнению со старым способом в 2…2,5 раза.