1. Механические эффекты Силы инерции



страница7/21
Дата22.06.2019
Размер3.17 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   21

струи напрвляемой на заготовку, составляет от 100 до 10000

м/с.
В США эффект Юткина применяют для очистки электродов от

налипшего на них при электролизе металлов, а в Польше - для

упрочения стальных колец турбогенераторов. При этом стоимость

операций, как правило, снижается.
А.с. N 117562: Способ получения коллоидов металлов и уст-

ройство для осуществления при применении высокого напряжения

за счет электрогидравлического удара между микрочастицами ма-

териала, диспергированного в жидкости.


Ударная волна возникающая в воде при быстром испарении

металлических стержней электрическим током (см. ниже А.с. N

129945) вполне пригодна для разрушения валунов и других креп-

ких материалов, для разбивки бетонных фундаментов, зачистки

окальных оснований гидротехнических сооружений и других работ

связанных с разрушением. Приведенные примеры иллюстрируют при-

менение эффекта. Ниже даны примеры того, каким способом можно

получить или усилить электрогидравлический удар.


В японском патенте N 13120 (1965) описан способ электро-

гидравлической формовки ртутно-серебрянными электродами. При

парименении таких электродов сила ударной волны в воде возрас-

тает, так как к давлению плотной плазмы, образующейся в канале

разряда прибавляется давление паров ртути. Применение этого

способа позволяет заметно уменьшить емкость конденсаторной ба-

тареи.
А.с. N 119074: Устройство для получения свервысоких гид-

равлических давлений предназначенное для осуществления способа

по А.с. N 105011, выполненное ввиде цилиндрической камеры, со-

общенной одним концом с трубопроводом, подающим жидкость, а

другим - с ресивером, отличающееся тем, что с целью создания

электрогидравлических степеней сжатия применены искровые про-

межутки, располагаемы по длине камеры на определенном расстоя-

нии друг от друга.


А.с. N 129945: Способ получения высоких и сверхвысоких

давлений для создания электрогидравлических ударов, отличаю-

щийся тем, что высокие и сверхвысокие давления в жидкости по-

лучают путем испарения в ней действием эмульсного заряда то-

копроводящих элементов в виде проволоки, ленты или трубки,

замыкающих электроды.


4.7.2. С в е т о г и д р а в л и ч е с к и й удар.
Советские физики (А.М.Прохоров, Г.А.Аскарьян и Г.П.Шапи-

ро) установили, что мощные гидравлические волны можно получить

используя луч квантового генератора (открытие N65). Если луч

мощного квантового генератора пропустить через жидкость, то

вся энергия луча поглотится в жидкости, приводя к образованию

ударных волн с давлением, доходящим до миллиона атмосфер. Это

открытие находит, кроме обычных областей применения гидравли-

ческих ударов, очень широкое применение микроэлектронике, для

условий особо чистых поверхностей, для обработки таких матери-

алов и изделий, которые исключают пр электродов и т.д. Исполь-

зуя светогидравлический эффект, можно издалека, дистанционно,

возбуждать в жидкости гидравлические импульсы с помощью луча

света (см. также 17.7).

4.8. K а в и т а ц и я.


Кавитацией называется образование разрывов сплошности

жидкости в результате местного понижения давления. Если пони-

жение давления происходит вследствии возникновения больших

местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости, то

кавитация называется гидродинамической, а если вследствие про-

хождения в жидкости акустических волн, то акустической.


4.8.1. Гидродинамическая кавитация

Возникает в тех участках потока, где давление понижается

до некоторого критического значения. Присутствующие в жидкости

пузырьки газа или пара, двигаясь с потоком жидкости и попадая

в облать давления меньше критического, приобретает способность

к неограниченному росту. После перехода в зону пониженного

давления рост прекращается и пузырьки начинают уменьшаться.

Если пузырьки содержат достаточно много газа, то при достиже-

нии ими минимального радиуса, они восстанавливаются и соверша-

ют несколько циклов затухающих колебаний, а если мало, то пу-

зырек схлопывается полностью в первом цикле.

Таким образом, вблизи обтекаемого тела создается

кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками. Сокра-

щение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и

сопровождается звуковым импульсом, тем более сильным, чем

меньше газа содержит пузырек. Если степень развития кавитации

такова, что возникает и захлопывается множество пузырьков, то

явление сопровождается сильным шумом со сплошным спетром от

несколько сотен герц до сотен кгц. Спектр расширяется в об-

ласть низких частот по мере увеличения максимального радиуса

пузырьков.
Если бы жидкость была идиально однороной, а поверхность

твердого тела, с которым она граничит идеально смачисваемой,

то разрыв происходил бы при давлении более низком, чем давле-

ние насыщенного паражидкости, при котором жидкость становится

нестабильной. Теоретическая прочность воды на разрыв равна

1500 кг/см. реальные жидкости менее прочны. Максимальная проч-

ность на разрыв тщательно очищенной воды, достигнутая при рас-

тяжении воды при 10 град. составляет 260 кг/см. Обычно же раз-

рыв наступает при давлениях, насыщенного пара. низкая

прочность реальных жидкостей связана с наличием в них так на-

зываемых кавитационных зародышей - плохо смачиваемых участков

твердого тела, твердых частиц, частиц, заполненных газом мик-

роскопических газовы предохраняемых от растворения мономолеку-

лярными органическими оболочками, ионных образований, возника-

ющих под действием космических лучей.

Увеличение скорости потока после начала кавитаци влечет

за собой быстрое возрастание числа развивающихся пузырьков,

вслед за чем происходит их обьединение в общую кавитациверну и

течение переходит в струйное.

Для плохо обтекаемых тел, обладающих острыми кромками,

формирование струйного вида кавитации происходит очень быстро.

наличие кавитации неблагоприятно сказывается на работе гидрав-

лических машин, турбин, насосов, судовых гребных винтов и зас-

тавляет принимать меры к избежанию кавитации. Если это оказы-

вается невозможным, то в некоторых случаях полезно усилить

развитие кавитации, создать так называемый режим "суеркавита-

ции", отличающийся струйным характером обтекания и применив

специальное профилирование лопастей, обеспечить благоприятные

условия работы механизмов. Замыкание кавитационных пузырьков

вблизи поверхности обтекаемого тела часто приводит к разруше-

нию поверхности,- так называемой кавитационной эрозии. Чтобы

избежать захлопывание кавитационных пузырьков, надо подать в

область пониженного давления какой-нибудь газ, например воз-

дух.
Так сделали специалисты Гидропроекта. Они построили на

водосбросе Нурекской плотины в области максимальной кавитации

искуственный трамплин, создав тем самым большую зону понижен-

ного давления, которую соединили с атмосферой. Теперь кавита-

ция засасывала воздух из атмосферы и сама себя разрушила.


Очень часто используют происходящие при кавитации разруше-

ния для ускорения различных технологических процессов.


А.с. N 443663: Способ приготовления грубых кормов, включаю-

щий обработку их раствором щелочи, отличающийся тем, что с

целью размягчения и ускорения влагонасыщения корма, обработку

его осуществляют в кавитационном режиме.


4.8.2. Акустическая кавитация.
Это образование и захлопывание полостей и жидкости под воз-

действием звука. Полости образуются в результате разрыва жид-

кости во время полупериодов сжатия. Полости заполнены в основ-

ном насыщенным паром данной жидкости, поэтому процесс иногда

называется паровой кавитацией в отличие от газовой кавитаци-

иинтенсивных нелинейных колебаний газовых (обычно воздушных)

пузырьков в звуковом поле, существовавших в жидкости до вклю-

чения звука. Если газовая кавитация может протекать с большей

или меньшей интенсивностью при любых значениях амплитуды дав-

ления звуковой волны, то паровая лишь при достижении некоторо-

го критического значения амплитуды давления, так называемого

кавитационного порога. Величина этого порога - от давленияна-

сыщенного пара жидкости до нескольких десятков и даже сотен

атмосфер (в зависимости от содержания в жидкости зародышей).

Эксперементально установлено, что величина порога завист от

многих факторов. Порог повышается с ростом гидростатического

давления, после обжатия жидкости высоким (порядка 1000 атм.)

статистическим давлением,при обезгаживании и охлаждении жид-

кости, с ростом частоты звука и с уменьшением продолжительнос-

ти озвучивания. Порог выше для бегущей, чем для стоячей воды.

При захлопывании сферической полости давление в ней резко

возрастает, как при взрыве, что приводит к излучению импульса

сжатия. Давление при захлопывании особенно велико при кавита-

ции на низких частотах в обезгаженной жидкости с малым давлен

насыщенного пара. Если увеличить содержание газа в жидкости,

то диффузия газа в полости усилится, захлопывание полостей

станет неполным и подьем давления при захлопывании - неболь-

шим. При содержании газа в жидкости выше 50% от насыщения воз-

никает кавитационное обезгаживание жидкости - образование и

всплывание газовых пузырьков и вырождение паровой кавитации в

газовую. Если образовавшиеся паровые пузырьки колеблются вбли-

зи границы с твердым телом, около них возникают интенсивные

микропотоки. Появление кавитации ограничивает дальнейшее повы-

шение интенсивности звука, излучаемого в жидкости, что влечет

за собой снижение нагрузки на излучатель.

Акустическая кавитация вызывает ряд эффектов. часть из них,

например, разрушение и диспергирование твердых тел, эмульгиро-

вание жидкостей, очистка - обязаны своим происхождением ударам

при захлопывании полостей и микропотокам вблизи пузырьков.

Другие эффекты (например, вызывает и ускоряет химические реак-

ции) связаны с ионизацией при образовании полостей. Благодаря

этим эффектам акустическая кавитация находит все более широкое

применение для создания новых и совершенствования известных

технологических процессов. Большинство практических применений

ультразвука основано на эффекте кавитации.
В А.с. 200981 описывается установка, использующая в своей

работе явление кавитации. Назначение установки - снятие зау-

сенцев с деталей самой различной формы. Деталь помещается в

жидкость под высоким давлением, насыщенную мельчайшими абра-

зивными частицами. При возбуждении в жидкости интенсивной

акустической кавитации заусеницы отделяются от деталей; вдоба-

вок деталь очищается от стружки и масла не только на открытых

поверхностях, но и глубоких отверстиях.


А.с. 285394: Способ создания кавитации в жидкости путем

возбуждения непрерывных колебаний звуковой или ультразвуковой

частоты, отличающийся тем, что с целью поваышения эрозионной

активности жидкости возбуждают в полупериод сжатия дополни-

тельный пиковый импульс сжатия, соответствующий по времени

концу фазы расширения или началу фазы захлопывания кавитацион-

ных полостей.
А.с. 409569: Способ детектирования радиоактивных излучений

по их воздействию на протекание акустической кавитации в жид-

котях, отличающийся тем, что с целью увеличения надежности де-

тектирования, в кавитирующее акустическое поле помещают

тест-образец, определяют степень его эрозии, по изменению ко-

торой судят об интенсивности радиоактивного излучения.


А.с. 446757: Способ получения теплофизической метки, напри-

мер, для измерения расхода путем воздействия излучением на ис-

следуемый поток, отличающийся тем, что с целью расширения диа-

пазона измеряемых сред, воздействуют на контролируемый поток

ультразвуковым полем с интенсивностью выше порога кавитации,

фокусируют звуковые волны в локальную область, создают крат-

ковременный процесс кавитации и получают теплофизическую неод-

нородность за счет продуктов кавитации.


4.8.3. Сонолюминисценция.
В момент захлопывания кавитационного пузырька наблюдается

его слабое свечение, причиной этого явления является нагрева-

ние газа в пузырьке, обусловленное высокими давлениями при его

схлопывании. Вспышка может длиться от 1/20 до 1/1000 сек. Ин-

тенсивность света зависит от колличесва газа в пузырьке: если

газ в пузыорьке отсутствует, то свечение не возникает. Свето-

вое излучения пузырька очень слабо и становится видимым при

усилении или в полной темноте.


Л И Т Е Р А Т У Р А

К 4.1. М.И.Шлионис, Магнитные жидкости. УФН. 1974, т.112.

авп. 3, стр.427

Н.З.Френкель, Гидравлика, М.-Л, 1956.

М.Д.Чертоусов, Гидравлика, М., 1957.


К 4.2. З.П.Шульман и др., Электрореологический эффект, Минск,

"Наука и техника", 1972.


К 4.3. И.М.Холостников, Теория сверхтекучести,

М., "Наука", 1977.

А.Роуз, Техника низкотемпературного эксперимента, М.,

"Мир", 1966.


К 4.4. Л.Лодж, Эластические жидкости, М., "Наука", 1969.

Физика ударных волн и высокотемпературных явлений,

М., 1963.

В.Н.Дмитриев, Основы пневмоавтоматики,

М., "Машиностроение", 1973.

Ю.Иванов, Была ли дырка в ванне Архимеда?

"Техника молодежи", 1972, стр.40.

А.Альтшуль и др., Визревые воронки, "Наука и жизнь",

1968, N'7.
К 4.6. М.П.Малков, Справочник по физико-химическим основам

глубокого охлаждения, М.-Л., 1963.


К 4.7. Н.Е.Жуковский, "О гидравлическом ударе в водопроводных

кранах", М.-Л., 1949.

М.А.Мостков и др., "Расчеты гидравлического удара",

М.-Л., 1952.

Г.В.Аронович и др.,"Гидравлический удар и уравнительные

резервуары", М., "Наука", 1968.

Л.А.Юткин, "Электрогидравлический эффект", М.,

"Машгиз", 1955.


К 4.8. Л.Родзинский, "Кавитация против кавитации", "Знание -

сила", N'6, 1977, с.4.

Н.А.Рой, Возникновение и протекание ультразвуковой

кавитации, Акустический журнал, 1957, вып.I.

И.Пирсол, "Кавитация", М., "Мир", 1975.
5. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
5.1. Механические колебания.
Колебаниями называют процессы, точно или приблизительно

повторяющиеся через одинаковые промежутки времени. По своему

характеру колебания подразделяют на:
5.1.1. Свободные /или собственные/.
Свободные колебания - представляют собой колебания, со-

вершаемые системами, представленными самим себе, около своего

положения равновесия. Для возбуждения собственных колебаний

требуется определенное количество энергии. Частота собственных

колебаний определяется целиком свойствами самой системы.
А.с. 245 419: Способ определения главных центральных осей

и моментов инерции геометрической фигуры, имеющей сложные

очертания, путем измерения периода колебания пластинки, данной

фигуре, отличающейся тем, что с целью повышения точности, в

ластинке просверливают три отверстия, не лежащие не на одной

прямой, протягивают через два из них нить, натягивают ее гори-

зонтально и измеряют период колебания пластинки, затем протя-

гивают нить через вторую пару отверстий и также измеряют пери-

од колебания пластинки, и по измеренным периодам колебаний

подсчитывают значения осевых и центробежных моментов инерции

относительно центральных осей инерции фигуры.
А.с. 280 014: Способ определения координат центра тяжести

механической системы, заключающейся в том, что к системе поо-

чередно прикладывают движущие моменты, и по величине этих мо-

ментов в зависимости от веса системы определяют координаты ее

центра тяжести, отличающийся тем, что с целью повышения точ-

ности измерения при ограниченных углах поворота системы, дви-

жущие моменты, прикладываемые к системе, изменяют по гармони-

ческому закону, с постоянной амплитудой на двух различных по

частоте колебаний режимах, измеряют движущие моменты при про-

хождении системой нулевого положения и некоторого произвольно-

го выбранного другого положения, отличного от нулевого, и по

величине этих моментов в зависимости от частоты колебания сис-

темы и ее веса определяют координаты центра тяжести.
А.с. 288 383: Способ измерения натяжения движущейся маг-

нитной ленты в лентопротяжных механизмах по частоте ее колеба-

ний, отличающийся тем, что с целью повышения точности,

регистрируют крутильные колебания ленты вокруг ее продольной

оси, и по частотному спектру колебаний определяют среднюю ве-

личину натяжения ленты.


Свободные колебания из-за непрерывного расхода энергии на

преодоление сил трения, всегда являются затухающими. Скорость

затухания определяется характеристиками среды, в которой про-

исходят колебания.


А.с. 246 101: Способ измерения массового расхода жидкос-

тей и газов путем сообщения колебаний участку трубопровода со

средой, отличающийся тем, что с целью повышения точности изме-

рения, участку трубопровода сообщают периодические колебания и

измеряют время затухания свободных колебаний участка трубопро-

вода между двумя фиксированными уровнями колебаний, обратно

пропорциональное количеству прошедшей за это время среды.
А.с. 274 276: Способ измерения давления, воспринимаемого

индикатором в виде кварцевой пластинки отличающийся тем, что с

целью повышения чувствительности и надежности измерения, ука-

занную пластинку приводят в резонансное колебание и по измене-

ниям ее импеданса и декремента затухания судят о воспринятых

ее давлениях.


А.с. 348945: Способ определения содержания в яйце плотной

жидкой фракци, отличающийся тем, что с целью сохранения плот-

ности яйца и сокращения продолжительности проведения процесса,

содержания плотной жидкой фракции в яйце определяют по числу

колебаний его содержимого путем воздействияна яйцо маятниковых

маятниковых колебаний до заданной амплитуды затухания и после-

дующего пересчета полученного числа колебаний по предваритель-

но построенной калибровочной кривой на содержание плотной и

жидкой фракции яйца.
5.1.2. В ы н у ж д е н н ы е колебания совершаются под

действием внешней периодической /или почти периодической/ си-

лы, например, колебания мембраны микрофона, барабанной пере-

понки уха, ударного элемента отбойных молотков, пластины маг-

нитострикционного преобразователя ультразвуковых агрегатов.

Частота вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы,

а амплитуда колебаний зависит от свойств системы.
А.с. 271 868: Способ автоматического контроля начала об-

разования неразрушаемой структуры бетонной смеси при виброфор-

мировании путем фиксации момента изменения свойств бетонной

смеси, отличающийся тем, что с целью повышения точности изме-

рения, определяют момент совпадания величин амплитуд вибрации

бетонной смеси и стола виброплощадки.

А.с. 301 551: Способ измерения массы, включающий опреде-

ление параметров колебания, отличающийся тем, что с целью точ-

ного измерения и исключения влияния внешних механических по-

мех, например, при контроле массы рыбы загружаемой в

консервную банку на плавучем рыбоконсервном заводе, на измеря-

емую упруго подвешенную массу периодически воздействует возму-

щающей силой с частотой, отличающейся от частоты помех и по

амплитуде вынужденных колебаний, возникающих при этом, судят о

величине массы.
А.с. 560 563: Способ контроля выдаиваниявымени животных

при машинном доении, включающий определение степени опорожне-

ния вымени по изменениям физических свойств его с помощью из-

вестных устройств, отличающийся тем, что с целью повышения

точности контроля, определения степени опорожнения долей выме-

ни ведут по изменению уровня и частоты акустических колебаний

возникающих в них.
Вынужденные колебания, возбуждаемые в системе внешними

силами, часто приводят к интенсификации многих, технологичес-

ких процессов.
А.с. 460 072: Способ распыления жидкостей, по которому на

распыляемую жидкость накладывают высоко частотные колебания,

отличающийся тем, что с целью повышения эффективности распыле-

ния, применяют последовательное наложение колебаний различных

частот.
А.с. 512 893: Способ электроэрозионной обработки с пода-

чей в межэлектродный зазор одновременно с рабочей жидкостью

нейтрального газа, отличающийся тем, что с целью интенсифика-

ции процесса, газ вводят в пульсирующем режиме с частотой 0,15

-0,2 Гц.
Патент США 3 467 331: Способ разматывания ленты, заключа-

ющийся в том, что участок ленты, сматывающейся с подающего ру-

лона, приводят в колебания, под действием которого преодолева-

ется сила сцепления между витками ленты подающего рулона.


Если на сверло наложить в процессе сверления

возвратопоступательные колебания, направленные вдоль его оси,

то процесс сверления намного упрощается, так как сверло мно-

гократно /с частотой колебания/ как бы возвращается в исходное

положение, поэтому его не уводит, трение уменьшается, повыша-

ется чистота поверхности сверления.

5.1.3. Особую роль в колебательных процессах играет явле-

ние р е з о н а н с а - резкого возрастания амплитуды вынуж-

денных колебаний, наступающего при приближении частот

собственных и вынужденных колебаний системы. Явление резонанса

используется для интенсификации различных технологических про-

цессов.
А.с. 119 132: Вибрационный транспортер, выполненный ввиде

желоба или трубы с размещенными вдоль них с определенным шагом

вибраторами, отличающийся тем, что с целью уменьшения коли-

чества вибраторов, приводящих транспортер, часть из них заме-

нена подпружиненными реактивными массами, настроенными в резо-

нанс со всей колеблющейся системой.
А.с. 508 543: Способ обработки металлических изделий,

включающий нагрев до температуры отпуска с одновременным при-

ложением механической вибрации, отличающийся тем, что с целью

предотвращения образования усталостных трещин и интенсификации

процесса снятия внутренних напряжений в сварных изделиях, об-

работку ведут при местном нагреве зоны сварного шва с одновре-

менной вибрацией всего изделия, осуществляемой в резонансном

режиме с частотой, соответствующей частоте при его нагреве.

А.с. 515 006: Способ сушки дисперсных материалов, напри-

мер, солода, в кипящем слое путем продувки его восходящим

пульсирующим потоком теплоносителя, отличающийся тем, что с

целью интенсификации тепломассообмена, продувку ведут в режиме

резонанса с увеличением в зависимости от влажности материала

частоты пульсаций потока теплоносителя, например, для солода

от 6 до 14 Гц., и поддержанием ее средней частоте собственных

колебаний плотности кипящего слоя, и для измерения каких-либо


Каталог: upload -> iblock -> 194
iblock -> Перечень работ и услуг по содержанию и ремонту общего имущества в многоквартирном доме
iblock -> Часы-смартфон
iblock -> Руководство пользователя для телефона Apple iPhone 6
iblock -> Руководство по эксплуатации Методика калибровки Технические характеристики. Минимальный радиус кривизны поверхностей контролируемых изделий, 6мм
iblock -> Технические требования
iblock -> Технологические карты
iblock -> Оптимизация процесса восстановления измененных и уничтоженных маркировочных обозначений на блоках двигателей транспортных средств
iblock -> Инструкция по эксплуатации Температурный gsm извещатель Grinson T7 Благодарим Вас за выбор температурного gsm извещателя Grinson T7
194 -> Гимназия №76 г. Челябинск. «Кока-кола»: новые вопросы старой проблемы


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   21


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница