Скорость распространения волн в упругой среде. Как видно из уравнения луча при распространении волны в упругом теле смещения соседних колеблющихся точек этого тела в один и тот же момент времени будет различными. Колеблющееся тело непрерывно меняет форму – деформируется. В продольных волнах имеет место деформация попеременного растяжения и сжатия. При поперечных волнах в среде распространяется периодически колеблющаяся деформация сдвига. Скорость распространения волны сжатия в упругом стержне равна  Е – модуль упругости r - плотность материала Для стали скорость равна 5 км/сек. Изучая скорость распространения предельных поперечных волн, можно сделать заключения о природе веществ, через которые проходят упругие волны. На этом основаны сейсмические методы геологической разведки. В жидкости или газе деформации сдвига не упругие. Если сдвинуть один слой относительно другого, то в таких случаях в противоположность твердым телам сдвинутые слои не стремятся вернуться в исходное положение. Поэтому в жидкостях или газах могут распространяться только продольные волны – волны расширения и сжатия. Скорость этих волн в жидкости равна  k – модуль сжатия r - плотность жидкости Некоторые среды при распространении в них колебаний изменяют свои физико-механические свойства. Например: под действием вибрации бетонная смесь очень сильно разжижается т.к. пропадают силы сцепления между частицами и коэффициент внутреннего трения резко падает. Этот эффект называется явлением тиксотропии. Поэтому для приготовления транспортировки, укладки и уплотнения бетонных смесей практически повсеместно используются вибрационные машины. Лекция 5 Применение вибрации. Под вибрацией, как правило, понимается колебания с высокой частотой (больше 30Гц) и малой амплитудой (менее 1 мм). Вибрационная техника является сравнительно новой и быстро развивающейся отраслью. Несмотря на относительную конструктивную простоту вибрационных машин, теория их сложна, и её разработка потребовала применение аппарата не линейной механики и использование аналоговой и вычислительной техники. Приняв в качестве одного из главных классификационных признаков характер выполняемой работы, все вибрационные машины можно разделить на несколько разрядов, объединяющихся принципиальным сходством устройства и характера преодолеваемых внешних сопротивлений. Можно выделить следующие однотипные операции, выполняемые вибрационными машинами: 1. Сообщение вибрации различным средам в массиве, насыпным материалом и дисперсным системам, находящимся в свободном состоянии; 2. Внедрение вибрирующих элементов в грунт или породу; 3. Виброрезание и виброразрушение пород, связных грунтов, металлов; 4. Вибродробление и виброизмельчение различных материалов. В соответствии с производственным назначением различают вибрационные машины для дробления и измельчения разнообразных материалов; для разделения насыпных и многофазных сред (бетон, пищевых продуктов, и т.д.); резание металлов и разрушение пород; повышение эффективности обработки металлов давлением и улучшением структуры отлива; создание вибросжиженного или виброкипящего слоя в различных технологических агрегатов; вибрационные транспортирующие, транспортно-технологические, погрузочные и бункерующие машины. Вибрационные транспортирующие машины включают в себя конвейеры, питатели и питатели-грохоты, подъемники и бункеры дозаторы. Для целей разрушения измельчения, резания горных пород и грунтов находят применение дробилки, мельницы, струи, ковш экскаваторов с вибрирующими зубьями, клины, погрузчики, молоты, бурильные установки, станки для сверления и точения, устройства для абразивной обработки. Сравнительно новыми вибрационные устройства, используемые в металлургии и металлообработке для повышения качества литья, при обработке металла давлением (вибрационное прессование, волочение, вибропрокатка) и наклепом при сварке, для снятия сварочных напряжений и многое другое. В число вспомогательных вибрационных устройств входят дозаторы, возбудители для бункеров и желобов, уплотнители насыпных грузов и различных технологических смесей, разгрузки железнодорожных вагонов, устройства для чистки литья от формовочной земли, рыхлители смерзшихся и слежавшихся грузов, очистители грузовых вагонов и устройства для очистки конвейерной ленты. Использование вспомогательного вибрационного оборудования дает известный эксплуатационный и эконогический эффект, т.к. повышает уровень механизации труда трудоемких вспомогательных работ. Вибровозбудители. Вибровозбудителями называются механизм вибратора генерирующий колебания. По принципу генерации вынуждающей силы вибровозбудители делятся на следующие группы: 1. Механические (центробежные (инерционные), эксцентриковые (гирационные), кулачковые и шариковые). 2. Электрические (электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные, пьезокристаллические). 3. Пневматические (золотниковые, беззолотниковые, клапанные, роторные). 4. Гидравлические ( самоуправляющиеся, автоколебательные, пульсаторные, следящие). Большое количество типов вибровозбудителей объясняется разнообразием представленных к ним технологических требований. Оптимальный вибратор должен удовлетворять следующим требованиям: 1. Развивать мощность, достаточную для выполнения данной конкретной операции. 2. Иметь наименьшие габариты при заданной мощности. 3. Иметь простую регулировку по частоте и амплитуде задаваемых вибрации. 4. Обладать долговечностью при работе в неблагоприятных условиях (повышенная влажность, запыленность атмосферы и т.д.) 5. Иметь стабильность частотных характеристик в пределах установленного допуска при изменении колеблющейся массы. 6. Иметь плавную безударную работу без лишних шумов, которые вредно отражаются на здоровье обслуживающего персонала. 7. Иметь несложную компоновку с рабочим органом, оптимальную массу колеблющихся частей. 8. Иметь наименьшее время вхождения в заданный режим работы. 9. Обладать простотой, несложностью в изготовлении и экономичностью. 10. Использовать стандартные источники подводимой энергии. На основании перечисленных требований наибольшее распространение в ПТСДМ получили инерционные гирационные механические вибровозбудители, т.к. они несложны в изготовлении, дешевы, питаются током промышленной частоты, легко регулируются по амплитуде. Гирационные вибровозбудители.  При гирационном вибровозбуждении колебания системы происходят за счет эксцентрикового вала т.е. вала у которого геометрический центр не совпадает с центром вращения. Расстояния между центрами тяжести сечения и центром его вращения называется эксцентриситетом. Привод вала, как правило, осуществляется через клиноременную передачу от электродвигателя, поэтому такие вибровозбудители называются электромеханические. Во время вращения вала возникает центробежная сила направленная в сторону эксцентриситета. Величина этой силы определяется из следующего выражения P=mв×eв×w2 где mв- масса неуравновешенной части вала, eв- эксцентриситет сечения вала, w2- частота вращения вала. Для компенсации этой силы на вал устанавливаются неуровновешанные элементы (дебалансы), эксцентриситет, которых направлен в противоположную сторону. Возникающая при их вращении вынуждающая сила, гасит силу от эксцентриситета вала. Амплитуда постоянна это хорошо и плохо. а=е Инерционные вибровозбудители. Инерционными называются вибровозбудители, вынуждающая сила которых генерируется за счет дебалансов установленных на вращающемся уравновешенном вале.  За счет вращения дебалансов возникает центробежная сила P=mg×eg×w2, где mg – масса дебаланса, eg- эксцентриситет дебаланса. Амплитуда колебаний будет зависеть от параметров дебаланса. Расчет дебаланса. Как уже говорилось, все вибрационные машины работают в зарезанансной зоне, где амплитуда практически не зависит от частоты колебаний. Для этой зоны характерна зависимость M×a»mg×eg Колеблющаяся масса и амплитуда колебаний известны. Для определения геометрических размеров дебаланса задаются эксцентриситетом, исходя из компоновки вибровозбудителя. Тогда . Зная массу дебаланса, можно определить его объем Vg=mg/r , где r=7,8 г/см3 – плотность материала дебаланса (обычно их изготавливают из стали ). Для определения толщины дебаланса следует b=Vg/Sg , где - площадь поперечного сечения дебаланса, а Dg – его диаметр, выбираемый из следующих соображений. Rд=eg+Rв+d , где eg – эксцентриситет дебаланса, Rв – радиус вала, d - 3…Sмм – перемычка условий прочности.  Инерционные вибровозбудители получили наибольшее распространение т.к. позволяют легко регулировать величину амплитуды при постоянной частоте вращения и получать направленные колебания. Регулировка амплитуды при постоянной частоте.  Регулировка Амплитуды может осуществляться двумя способами: либо дебалансами с регулируемым эксцентриситетом, либо спаренными дебалансами. Например заворачивание и выворачивание болта, или изменение угла между дебалансами. Тогда результирующая сила будет равняться . Направление колебания. Инерционные вибровозбудители генерируют колебания форма, которых близка к окружности с R=a, но для некоторых строительных процессов требуются направленные колебания, т.е. колебания только в одном направлении.  Для этих целей берут 2 дебалансных вала, которые связаны между собой зубчатым зацеплением диаметр шестерен одинаков. Один из валов приводной. Тогда w1=w2 вращение в противоположные стороны. Горизонтальная состовляющая будет компенсироваться. Колебания по вертикали. Гасители колебаний Они делятся на статические и динамические. |