Технічні
науки / 3. Галузеве машинобудування
К.т.н. Гордєєв А.І., к.т.н. Урбанюк Є.А., к.т.н. Третько В.В.
Хмельницький
національний університет
Аналітичне дослідження впливу
режимів вібраційної обробки
на продуктивність просочування
В залежності від виду виробу, який підлягає просочуванню, - тканина в рулоні чи одиничний виріб типу дроселя, - існують різні способи обробки та відповідні конструкції обладнання. Найпоширеніші способи просочування: статичний, або вільним зануренням, а також динамічні: вакуумний, ультразвуковий, вібраційний та електрогідродінамічний.
Вібраційний метод просочування тканин пожежобезпечною рідиною чи дроселів лаком ґрунтується на
глибокому проникненні рідини у пори матеріалу завдяки створенню у рідині
знакозмінного тиску, що проводить до вибивання із пор дрібних пухирців.
Факт, що ударна хвиля в газорідинній суміші має профіль, характерний для
наявності осцилюючого тиску, було виявлено теоретично. Важливо, що появу хвилі
з осцилюючою структурою було підтверджено експериментально.
Розповсюдження хвиль у двофазовому середовищі детально досліджувалось в
роботах [1, 2, 3]. Причому, вивчалося поширення ударних хвиль у вертикальній
ударній трубі в повітрі, воді та азотно-водяній суміші. Було проаналізовано вплив характеристик пружності
труби і вмісту газу у суміші на швидкість поширення хвилі та особливості її
відбивання від жорсткої стінки труби. Питання, пов’язані із поширенням потужної
ударної хвилі у середовищі із змінним вмістом газу, теж розглядались
теоретично. Виявлено, що при переході ударної хвилі із середовища з значним
об'ємним вмістом газу в середовище з меншою об'ємною часткою газу
спостерігається зростання інтенсивності ударної хвилі.
Авторами виявлена залежність глибини
просочування рідини від тривалості процесу, що має вигляд 
,
(1.1)
де
P – тиск при вібраційних
коливання рідини у ванні, що визначається за залежністю 
,
(1.2)
тут 
–
гідростатичний тиск; 
– капілярний
тиск; 
– вібраційний тиск;
– тиск опору
повітря.
В
результаті залежність (1.1) можна представити як
(1.3)
За залежністю
(1.3) був проведений аналіз вібраційного впливу на процес просочування, тобто зв’язку між значенням
основних параметрів коливального процесу, якими є частота та амплітуда, та
досягнутою глибиною просочування. Для визначення впливу на глибину просочування
амплітуди коливань було проведено розрахунок глибини просочування при постійній
частоті та різних значеннях амплітуди коливань, а для визначення характеру
впливу частоти коливань - проведено розрахунок глибини просочування при
постійній амплітуді та різних значеннях частоти коливань.
Розрахунок
глибини просочування рідини у капілярах проводився за наступних значень
основних параметрів: С1 = 0,45; d = 0,0003м; 
= 60с; ρ=1000
кг/м3; g = 9,8 м/с2; h = 1 м; σ = 0,073 Н/м;
k = 0,8; Pн = 100000 Н/м2; V = 10 м3;
Vп = 1 м3; W =
0,1; μ = 0,001 Н×с/м2.
Характер
зміни глибини просочування при зміні амплітуди коливань і постійній частоті
показаний на рис. 1.1, а зміни глибини просочування при зміні частоти коливань
і постійній амплітуді - на рис. 1.2.
З наведених
графіків видно, що при зростанні як частоти, так і амплітуди коливань глибина
просочування зростає.
|
|
|
|
Рис. 1.1 – Залежність глибини
просочування від амплітуди коливань при постійній частоті |
Рис. 1.2 – Залежність глибини просочування від
частоти коливань
при постійній амплітуді |
За результатами аналізу залежності (1.3)
глибини просочування 
від параметрів процесу
можна зробити висновки, що за вібраційного впливу на процес до збільшення
глибини просочування рідини у пори чи капіляри призводить:
1)
збільшення
глибини занурення тканини;
2)
збільшення перепаду тиску між нижніми та верхніми шарами тканини;
3)
зменшення
густини рідини;
4)
посилення інтенсивності коливань, тобто
зростання величин амплітуди та частоти коливань.
До головних переваг вібраційного методу
просочування слід віднести можливість реалізувати конструкцію обладнання
прохідного типу та зменшення енергетичних витрат приводу при роботі у
резонансному режимі.
Література
1. Христофоров
Б.Д. Взаимодействие ударной
волны в воде со свободной поверхностью // Прикладная механика
и техническая физика. – 1961. – №1. – С.30–37.
2. Дройден
Г.В. Экспериментальное исследование взаимодействия кавитационных
пузырьков между собой и преградой / Г.В. Дройден, Ю.И. Островский, М.И. Этинберг. // Журнал технической физики. – 1981. – Т.51, №11. – С. 2337–2344.
3 Исследование
ударных волн, образующихся при схлопывании кавитационного пузырька // Г.В. Дройден, А.П. Дмитриев, Ю.И. Островский, М.И. Этинберг. //
Журнал технической физики. – 1983. – Т.53, №2. – С. 311–315.
Авторська картка
1.
П.І.Б.: Гордєєв Анатолій
Іванович
2.
Рік народження: 1954.10.04.
3.
Місце роботи: Хмельницький
національний університет, 29016,
м. Хмельницький; вул. Інститутська 11, р.
т. 72-89-44
4.
Посада: доцент кафедри
технології машинобудування
5.
Вчене звання: доцент
6.
Науковий ступінь: к.т.н.
7.
Адреса: м. Хмельницький, вул.
Водопровідна 44/1, кв.4, д.т.65-23-87
Авторська картка
1. П.І.Б.: Урбанюк Євген
Антонович
2. Рік народження: 1949.01.01.
3. Місце роботи: Хмельницький національний
університет, 29016,
м. Хмельницький, вул. Інститутська 11, р.
т. 72-89-44
4. Посада: доцент кафедри технології машинобудування
5. Вчене звання:
доцент
6. Науковий ступінь: к.т.н.
7. Адреса: м. Хмельницький, вул. Інститутська 3, кв.
53, д.т.72-70-12
Авторська картка
1. П.І.Б.: Третько Віталій
Віталійович
2. Рік народження: 1952.05.27.
3. Місце роботи: Хмельницький національний
університет, 29016,
м. Хмельницький, вул. Інститутська 11, р.
т. 72-89-44
4. Посада:
директор гуманітарного інституту ХНУ
5. Вчене звання:
доцент
6. Науковий ступінь: к.т.н.
7. Адреса: м. Хмельницький, вул. Победи 8/1, кв.
9, д.т.71-18-8