Анализ известных реологических методов описания взаимодействия вибрирующих рабочих органов с порошковыми средами

Феноменологический подход в реологии развивается уже в течение многих десятилетий. Изучение различными учеными реологических свойств порошковых сред объясняется тем, что при взаимодействии вибрирующих рабочих органов формующего оборудования с уплотняемыми средами происходит поглощение вибрационной энергии, которое непосредственно связано с деформацией порошковых материалов [ ]. Описания реологических характеристик порошковых сред представлены в работах Гончаревича И. Ф., Драгобецкого В.В., Зеленина А.Н., Маслова А.Г., Роботнова Ю.Н. и других ученых.

Ряд феноменологических моделей порошковых сред для исследования процесса взаимодействия вибрирующих рабочих органов с порошковыми средами были разработаны в ИГД им. А.А. Сочинского [ ] (рис. 1.1). В этих моделях помимо упругих и диссипативных элементов были учтены элементы массы, учитывающие инерционность среды; учтены взаимодействия напряжений во взаимно перпендикулярных плоскостях и статическое изменение свойств среды.

Эти модели воспроизводят стохастический характер динамического процесса и удачно использовались при решении задач вибрационного транспортирования массовых грузов. Предложенный метод моделирования взаимодействия вибрационных механизмов с рабочей средой предусматривает детерминированное решение задачи со всеми его преимуществами, возможностями прогнозирования оптимальных параметров процесса, позволяет учесть статическое изменение свойств среды.

Рис. 1.1. Реологические модели сред для исследования их взаимодействия с вибрационными механизмами

Другие исследователи в работах [ ] предлагали реологические модели асфальтобетонных и цементобетонных сред и грунтов, взаимодействующих с вибрирующими рабочими органами уплотняющих машин. Предложенные реологические модели, которые хотя и использовались для решения аналогичных задач, однако дают представление о поведении материала под нагрузкой лишь в

первом приближении и не учитывают внутреннего трения между частицами и

а)

б)

в)

Рис. 1.2. Реологические модели асфальтобетонных и цементобетонных сред и грунтов для исследования их взаимодействия с вибрирующими рабочими органами уплотняющих машин

уплотнения среды в процессе деформирования.

Попытка учесть перемещение частиц в процессе вибрационного уплотнения была предложена в работе [ ] (рис. 1.3, в). Здесь для определения влияния реологических характеристик среды на поведение вибрационного рабочего органа при вибрационном уплотнении асфальтобетонных и цементобетонных смесей была предложена реологическая модель этих сред. В этом случае зависимость между напряжением и деформацией была описана зависимостью вида [ ]:

, (1.1)

где и – эйлерова и лагранжева координаты;

– напряжения, возникающие в асфальтобетонной смеси;

– динамический модуль упругой деформации асфальтобетонной смеси;

– коэффициент динамической вязкости асфальтобетонной смеси;

– коэффициент сопротивления, учитывающий затраты энергии на процессы, сопровождающие колебания уплотняемого материала (конечные перемещения частиц, их соударения и переориентация, трение слоев асфальтобетона, перераспределения битума и т.д.).

Анализ данной зависимости позволяет сделать вывод о том, что все компоненты, входящие в правую часть должны иметь размерность напряжения. При этом третий коэффициент, фактически учитывающий трение между частицами , должен иметь размерность МПа/м, чтобы при подстановке в (1.1) при умножении на величину перемещения в метрах (м), была получена размерность в МПа, соответствующая напряжению. Вероятно, значения данного коэффициента автором взяты из экспериментальных исследований и использованы в теоретических расчетах. Однако данная модель не получила распространения среди других исследований, является нефизичной и не может быть использована для установления зависимости между напряжением и деформацией при уплотнении асфальтобетонных и цементобетонных смесей, а следовательно не может быть применима к процессам динамического уплотнения металлических порошков.

В связи с этим представляет интерес рассмотрение такой реологической модели напряженно-деформированного слоя металлического порошка, позволяющей в дальнейшем обоснованно выбрать рациональные условия нагружения металлического порошка вибрирующими органами формующего оборудования с учетом его физико-механических характеристик при наименьших энергетических затратах.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 677; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!