Технічні
науки / 3. Галузеве машинобудування
К.т.н.
Савицький Ю.В.
Хмельницький
національний університет
ЖОРСКІСТЬ ПУЛЬСАЦIЙНОЇ
КАМЕРИ
УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ
При очищенні деталей
від мастил, що
загусли, і продуктів зносу застосовується спосіб
занурення у ванни, що характеризується відносною простотою устаткування.
Розрізняють статичний і динамічний методи очищення
деталей у ванних. Більш інтенсивно видаляться забруднення з поверхні деталей у другому випадку, коли сполучаються фізико - хімічна
активність очисних засобів із механічним
впливом на забруднення. При цьому середовище,
що очищується, приводиться
в рух за допомогою звукових або ультразвукових коливань, затопленими струменями або різноманітними комбінаціями цих
засобів.
Усе ширше застосовується
метод очищення деталей в очисних установках з активацією середовища,
що очищує, за допомогою подачі в потік рідини
газових пухирців [1,2].
Очищення
виробів у пульсуючому газорідинному
потоці інтенсифікуються за рахунок імпульсного
впливу рідини, підвищуючи нормальні напруження тертя, а наявність в потокові
газових пухирців збільшує дотичні напруження тертя рідини [3,4].
Для здійснення очищення в пульсуючому
газорідинному середовищі
сконструйована установка [5]. При визначених режимах роботи пристрою
можливі розірвання суцільного потоку в
насадці, що супроводжуються появою в рідині парогазових пухирців (кавітація)
[6,7], що із сопла потрапляють у камеру. Як
показали дослідження, очищення деталей у газорідинному середовищі
дуже ефективне, причому ступінь очищення
деталей від забруднень за той же час збільшувався з підвищенням сили удару газорідинного потоку до деталі.
Максимальна швидкість потоку
в насадці описується формулою
,
(1)
де 
- коефіцієнт витрати насадка;
- коефіцієнт опору
насадка;
- вміст газових пухирців в одиниця об'єму, %;
- деформація об’єму камери.
Перепад тиску у пульсаційній камері описується формулою
, (2)
де g - питома вага рідини;
А - амплітуда пульсацій; 
- частота пульсацій;
-прискорення вільного падіння; 
- щільність рідини; 
- модуль пружності газорідинної
суміші; 
- діаметр пульсаційної камери;
Е - модуль пружності матеріалу стінок камери; 
- товщина стінок пульсаційної камери; 
- коефіцієнт деформації гумової мембрани.
У цій залежності є величина
деформації об’єму камери, в яку входять пружність стінок камери і пружність
гумової мембрани, що залежать від конструктивних параметрів: діаметра і товщини
камери, товщини гумової мембрани, матеріалу стінок камери і мембрани. В цій системі пружність стінок камери значно
більша за пружність гумової мембрани.
Тому для розрахунків важливо знати коефіцієнт деформації гумової мембрани.
Деформація гумової мембрани
має складний нелінійний характер (рис. 1б),
для опису котрого необхідно використовувати складний математичний
апарат, так як мембрана деформується по площі кільця.
|
|
|
|
Як показали попередні
дослідження з довговічності мембрани, рекомендується використовувати вакуумну
гуму з товщиною в межах 4-5 мм, а зазор між
стінками камери і дисками, що стискають
мембрану - у межах 10 мм.
Задачею
досліджень було визначення жорсткості гумової мембрани в залежності від
діаметра пульсаційної камери при рівній
товщині мембрани.
Був розроблений
вимірювальний стенд (рис. 2).
Дослідження проводилися по такій
методиці. Було проведено дві серії дослідів. У одній серії пульсаційна камера наповнялася водою і закривалася
заглушкою, а в інший була без води. Пульсаційна
камера жорстко закріплювалася щодо плити. Ніжка індикатора
годинникового типу ИЧ-50
установлювалася з натягом на диск камери (див.
рис.2). Навантаження прикладалося в напрямку, зазначеному
стрілкою за допомогою дисків вагою по 3 кг кожний. Після кожного навантаження записувалися
показання індикатора. По даним дослідів були побудовані графіки жорсткості мембрани для різних
діаметрів пульсаційної камери. На рис. 3
показаний графік для камери з діаметром D=230 мм.
|
|
Маючи значення жорстості
мембрани для різних розмірів пульсаційної камери був побудований графік (рис.
4) залежності коефіціента деформації мембрани від діаметра камери,
розраховується за формулою
,
(3)
де 
- жорсткість гумової
мембрани.
Результати експерименту були оброблені методом
найменших квадратів за допомогою ЕОМ. Отримана
залежність коефіцієнта деформації гумової мембрани
, (4)
Наведена залежність дозволяє
робити розрахунки 
і 
при конструюванні
очисної пульсаційної техніки.
ЛІТЕРАТУРА
1. Силин Р.И. и др.
Устройство для мойки. А.С. 678087. ИОПОТЗ, 1979, N 29.
2. Цудзимото Массаси.
Устройство для промывки обрабатываемых деталей. Патент Японии 54-5828.
-Изобретения в СССР и за рубежом, 1979, N 9, с. 13.
3. Hsieh Din Ju., Plesset
M.S. Theory of recified diffusion off mfss into gas bubles.-J.Ecount Soc. Am.
1961, N 33, p. 206.
4. Бурдуков А.П., Вакулина
Н.В., Кашинский В.Е. Особенности течения газожидкостиной пузырьковой смеси при
малых числах Рейнольдса.- Прикладная математика и теоретическая физика, 1975, N
4.
5. Силин Р.И.,
Гордеев А.И., Савицкий Ю.В. Аналитическое исследование параметров
гидропульсационного устройства для мойки.-Всеукраїнський науково- -технічний
журнал “Вибрации в технике и технологиях”.1996,N1(3), с. 3-5.
6. Арзуманов Р.С. Кавитация
в местных гидравлических сопротивлениях. М., Энергия, 1978, с.204.
7.Зарембо Л.К., Красильников
В.А. Введение в нелинейную акустику. М., Наука 1966. 327 с.