Раціональна схема різального апарату повинна забезпечувати защемлення матеріалу по всій ширині (довжині леза ножа), рівномірне навантаження на валу машини та мінімальну енергомісткість процесу подрібнення. Ці умови є визначними під час вибору і розрахунку параметрів різального апарата.

Для дискового варіанту основними параметрами є (рис. 2.38): координата (горизонтальна с і вертикальна h) розміщення центра обертання ножів відносно горловини, форма леза ножа і величина радіус-векторів на початку r_min та в кінці різання r_max.

 

 

Рис. 2.38. Основні параметри дискового різального апарата.

 

Визначення координат с і h. Положенням центра обертання ножів відносно горловини (h) обумовлюється співвідношенням кутів защемлення c та ковзання t. З рис. 2.39 легко переконатися, що: у разі розміщення центра О над протирізальною пластиною (h>0) величина кута t перевищує значення кута c; при h=0 (на одному рівні з протирізальною пластиною) t=c; якщо центр обертання знаходиться нижче рівня протирізальної пластини (h<0), кут t буде менший кута c. Отже, при дотримуванні умови защемлення перероблюваного матеріалу між ножем і протирізальною пластиною (c£2j) максимальних значень кута ковзання і ефективності ковзного різання можна досягти лише при виборі раціонального положення обертання відносно протирізальної пластини h>0.

 

Рис. 2.39. Обґрунтування координат центра обертання дискового апарату

Враховуючи це складемо систему рівнянь

 

                                    (2.42)

 

де      t_п і t_к – кут ковзання, відповідно, на початку і в кінці різання;

c_п і c_к – відповідні значення кута защемлення.

Із системи маємо

 

,                               (2.43)

 

Виявивши раціональні граничні значення кутів t і c для початку та кінця різання, можна знайти координати центра обертання с і  h, а також величини радіус-векторів

 

                                          (2.44)

 

Обґрунтування форми леза ножа. Саме від форми леза ножа залежить: буде чи не буде постійним навантаження на валу машини.

Момент різання

 

,

 

де      Р – зусилля різання, Н;

r – радіус-вектор (плече прикладання сили Р), м.

У дискових апаратах r є величиною не постійною: поступово зростає від початку до кінця різання. Для забезпечення постійного навантаження по всьому шляху різання від початку до кінця горловини (     ) необхідно, щоб зусилля Р зменшувалось пропорційно зростанню r.

У прямолінійної форми леза момент різання різко зростає  - тому вона не забезпечує рівномірного завантаження.

Оптимальна форма – дуга логарифмічної спіралі (скальпель) – досить складна і практично не можливо зберегти в процесі експлуатації подрібнювачів (при заточуванні). Тому перевага у леза ножа, якою є відрізок дуги ексцентричного кола, тобто лезо ножа має постійний радіус кривизни R, але центри О¢ радіуса леза ножа і його обертання О зміщено між собою на величину ексцентриситету е (рис.2.40).

 

 

 

Рис. 2.40. Cхема побудови дискового різального апарата при R=const.