Мощность, необходимая для привода свеклорезки, зависит от конструкции, числа ножевых рам, длины режущих кромок ножей, скорости резания, длины и формы стружки и скорости поступления свеклы в свеклорезку.

При работе свеклорезки мощность потребляется: на резание свеклы; преодоление сил трения ее о ножи и ножевые рамы; разгон свеклы до скорости резания и на преодоление сил трения между подвижными и неподвижными ее слоями при поступлении в свеклорезку. Последние две составляющие учитывают только при определении мощности привода для центробежных свеклорезок.

Мощность, потребляемая на резание свеклы

Общее усилие резания (Н):

F = 100ƒ х 2Lmη_vmK_k     (5.5)

где  – удельное усиление резания, Н/см; L – длина ножа, см; m – число двухножевых рам; η_vm – безразмерная величина, учитывающая воздушные промежутки между свекловичными корнями;  η_vm = p/p₁ (p₁ –  плотность свекловичной мякоти, p₁ = 1000 кг/м²; p – насыпная плотность свеклы в корпусе свеклорезки, кг/м²);  – конструктивный коэффициент свеклорезки.

 

Удельное усилие резания зависит от качества свеклы, толщины и формы стружки, конструкции ножей и состояния режущего лезвия. На сахарных заводах в большинстве случаев перерабатывают здоровую свеклу. На ее резание необходимо наибольшее усилие, поэтому в табл. 5.5 приведены значения удельного усилия резания здоровой свеклы для стандартных фрезерованных ножей длиной 165 мм, делением 5 мм и углом между гранями 90 ° при среднем качестве заточек и среднем затуплении ножей.

Крутящий момент при резании свеклы (Н м) относительно оси вращения

M₁ = 100ƒ х 2Lmη_vmK_kR     (5.6)

где  – радиус резания, м; для дисковых свеклорезок подставляют средний радиус резания.

Мощность (кВт), потребляемая при резании свеклы:

N₁ = (M₁n) / 2πR     (5.7)

где n – частота вращения улитки или диска свеклорезки, мин^-1

Если частоту вращения выразить через скорость резания, то:

n = 60v / 2πR = 9,55 v/R     (5.8)

Подставляя значение  и в формулу (5.7), получим:

N₁ = 1,96 ƒLmη_vmvK_k     (5.9)

 

Мощность, определяемая на преодоление сил трения свеклы о ножи и ножевые рамы

Эта мощность зависит от усилия прижатия свеклы P_y (Н) к ножам и ножевым рамам, расположенным в корпусе центробежной свеклорезки. С учетом высоты рам и конструктивного коэффициента свеклорезки:

P_у = ƒ_у*2πR*2LK_k      (5.10)

где  ƒ_у – удельное давление на внутреннюю стенку корпуса свеклорезки, Па;

ƒ_у = C / 2πRh = (2πhω²R³) / 2πRh³ = (pω²R³)/3     (5.11)

где  C – центробежная сила от слоя свеклы, действующая на внутреннюю поверхность корпуса свеклорезки, Н;  R – наружный радиус слоя свеклы, м; L – длина одного ножа, м;  h- высота слоя свеклы, м;  ω – угловая скорость, с^-1; p – насыпная плотность свеклы, кг/м².

Подставляя значение удельного давления из формулы (5.11) в формулу (5.10),получим:

P_у = 0,66pω²R³LK_k     (5.12)

Крутящий момент (Н м), необходимый для преодоления сил трения свеклы о ножи и ножевые рамы:

M₂ = P_уμR     (5.13)

где  μ - коэффициент трения свеклы о сталь, μ = 0,175…0,225

Выражая угловую скорость ω через линейную функцию  ω = v/R и подставляя значение  P_у из формулы (5.12) в формулу (5.13), а также принимая при этом  μ = 0,225, получим:

M₁ = 0,145pω²R⁴LK_k     (5.14)

Необходимая мощность для преодоления сил трения (кВт):

N₂ = (M₂ω) / 1000     (5.15)

Подставляя в это выражение значение M₂, получим:

N₂ = 0,145pω²R⁴LK_k     (5.16)

Для дисковой свеклорезки  мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения между свеклой и диском с ножевыми рамами, определяется исходя из условия, что свекла в бункере над диском свеклорезки находится на уровне около 1,5 м и коэффициент трения свеклы о сталь составляет в среднем 0,2.

Крутящий момент (Н м), необходимый для преодоления сил трения свеклы о диск:

M₂ = 2πR * 2LHpqK_kμ * R     (5.17)

где H – высота слоя свеклы в бункере свеклорезки, м; R – средний радиус режущей кромки ножей, м.

Мощность (кВт), необходимая для преодоления сил трения свеклы о диск:

N₂ = 2,82 * 10^-3ωR³LHpqK_k     (5.18)

 

Мощность, потребляемая на разгон свеклы до скорости резания

Мощность, необходимая для разгона свеклы до скорости резания, (кВт):

N₃ = A/t     (5.19)

где А – работа,  затрачиваемая на разгон свеклы в корпусе свеклорезки до скорости резания, Дж; t – продолжительность работы свеклорезки в сутки, с.

Работа на разгон свеклы, соответствующая производительности завода по свекле G(т/сут), Дж:

A = (G10³ω²R²) / 2     (5.20)

где ω  – угловая скорость улитки, с^-1; R – внутренний радиус корпуса свеклорезки, м.

Подставляя в уравнение (5.19) значения А из формулы (5.20) и t, получим:

N₃ = (G10³ω²R²) / 2 * 24 * 60 * 60 * 1000 = (Gω²R²) / 1728 * 100     (5.21)

 

Мощность, потребляемая на преодоление сил трения между подвижным и неподвижным слоями свеклы при поступлении в центробежную свеклорезку

Свекла, поступившая в свеклорезку, приводится во вращательное движение, которое начинается непосредственно над улиткой. В этом месте образуется неподвижный верхний слой свеклы, трущейся о подвижный нижний. На преодоление сил трения между слоями свеклы потребляется часть мощности привода.

Сила трения между слоями свеклы зависит от размеров сечения бункера, подающего свеклу в свеклорезку, ее производительности и качества свеклы. Например, при переработке мороженой и подгнившей свеклы сила трения уменьшается.

Для центробежных свеклорезок при коническом бункере с диаметром проходного отверстия внизу 0,7…0,8м значения мощности N₁, кВт, затрачиваемой на преодоление сил трения между слоями, приведены ниже.

Производительность свеклорезки, т/сут	До 1000	1100 - 2000	2100 - 3000	31000 - 4000
Мощность, кВт	8	7	6	5

 

 Таким образом, общая мощность привода (кВт) составит:

для центробежной свеклорезки

Nц = N₁ + N₂ + N₃ + N₄     (5.22)

для дисковой свеклорезки

Na = N₁ + N₂     (5.23)

 

К общей мощности, потребной для привода свеклорезок, необходимо добавить мощность, расходуемую на преодоление механических потерь в свеклорезке и редукторе. Приращение мощности на преодоление сил от механического трения составляет примерно 3% суммарной мощности.