ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 139
Скачиваний: 0
|
|
Продолжение |
табл. |
в |
|
Вещество |
Температура, |
Интервал |
Сжимаемость |
||
°С |
давлепиіі, am |
3-Ю», |
o » i — |
|
|
|
l |
||||
Парафин (температура |
61 |
20—100 |
|
83 |
|
плавления 35° С) |
100 |
20—400 |
|
24 |
|
|
185 |
20—400 |
137 |
|
|
Ртуть |
20 |
1—10 |
3,91 |
|
|
Этиловым спирт |
20 |
1—50 |
112 |
|
|
|
20 |
50—100 |
102 |
|
|
|
20 |
100—200 |
|
95 |
|
|
20 |
200—300 |
|
86 |
|
|
20 |
300—400 |
|
80 |
|
|
100 |
900—1000 |
|
73 |
|
Толуол |
10 |
1—5,25 |
79 |
|
|
|
20 |
1—2 |
91,5 |
|
|
Р = f |
, h , |
|
|
|
|
(37) |
|
где |
Ь—коэффициент, |
характеризующий изменение ис |
|||||
|
тинного модуля упругости с изменением дав |
||||||
|
ления. |
|
|
|
|
|
|
Аналогичным |
образом |
получена |
зависимость для |
||||
среднего коэффициента |
сжимаемости |
|
|
||||
6 С = |
1- |
. |
|
|
|
(38) |
|
Для |
воды, |
например, |
в |
интервале |
давлений |
\<Ср< |
|
8000 кГ/см* |
и при температуре 20—50° С Ь = 8 |
и Ьс = |
|||||
3,2. Значения сжимаемости ряда жидкостей в широком интервале температур и давлений приведены в табл. 6 [108] и табл. 7 [109].
Вязкость (табл.7) представляет собой свойство жидкости сопротивляться сдвигу или скольжению ее слоев. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при определенных условиях возникают касательные напряжения. Вязкость есть свойство, противоположное текучести; более вязкие жидкости (глицерин, смазоч ные масла и др) . менее текучи, и наоборот.
8-739 |
113 |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7 |
|
|
Вязкость пекоторых жидкостей при 18° С |
|
|||||
Ве'Дсство |
|
11-10». |
Вещество |
|
IV1 о1, |
||
г/ |
(см-сек) |
|
г/(см-сек) |
||||
|
|
|
|
|
|||
АНИЛИН |
|
|
4,6 |
Масло: |
|
|
|
Ацетон |
|
|
0,337 |
цилиндровое |
очи |
1,09 |
|
Бензол |
|
|
0,673 |
щенное |
(40° С) |
240 |
|
|
|
цилиндровое |
тем |
||||
|
|
|
1,02 |
||||
Бром |
|
|
ное |
|
|
|
|
Вода |
|
|
1,05 |
Пентан |
|
|
0,244 |
Глицерин |
|
|
1393 |
Ртуть |
|
|
1,59 |
Касторовое |
масло |
|
1200 |
Сероуглерод |
|
0,382 |
|
Ксилол (т) |
|
|
0,647 |
Спирт: |
|
|
0,632 |
Масло машинное лег |
|
113 |
метиловый |
|
|||
кое |
|
|
|
пропнловьіі'і |
|
2,39 |
|
Масло: |
|
|
|
этиловый |
|
1,22 |
|
|
|
|
Толуол |
|
|
0,613 |
|
машинное |
тяжелое |
|
660 |
Уксусная |
кислота |
1,27 |
|
оливковое |
|
90 |
Хлороформ |
|
0,579 |
||
соевое (30°С) |
|
40,6 |
Эфир этиловый |
|
0,238 |
||
|
|
|
|
|
|||
При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязко стью. Скорость движения слоев уменьшается по мере уменьшения расстояния до стенки вплоть до нуля, а между слоями происходит проскальзывание, сопровож
дающееся возникновением касательных |
напряжений |
|
(напряжений |
трения). |
|
Согласно |
гипотезе, высказанной впервые Ньюто |
|
ном в 1686 г., а затем экспериментально |
обоснованной |
|
профессором |
Н. П. Петровым в 1882 г., |
касательное |
напряжение в жидкости зависит от рода жидкости и ха
рактера течения и при |
слоистом течении |
изменяется |
прямо пропорционально |
так называемому поперечному |
|
градиенту скорости, т. е. (для безграничной |
плоской |
|
стенки) |
|
|
, - 4 - S - . |
|
(39) |
Где |
її — динамический |
коэффициент |
вязкости |
жид |
||
|
кости; |
|
|
|
|
|
|
dv—приращение |
скорости, |
соответствующее |
|||
|
приращению |
координаты |
dh. |
|
||
|
Поперечный градиент |
скорости |
dvjdh определяет |
|||
изменение скорости, приходящееся |
|
па |
единицу |
длины |
||
в направлении /г, следовательно, |
характеризует |
интен |
||||
сивность сдвига слоев жидкости в данной точке. |
|
|||||
|
При постоянном касательном напряжении на поверх |
|||||
ности s полная касательная сила |
(сила |
трения), дей |
||||
ствующая по этой поверхности, равна |
|
|
|
|||
Г = |
|
|
|
|
(40) |
|
Для определения размерности коэффициента вязкости
решим |
уравнение |
(39) относительно ц. |
Получаем |
||||||
і] = |
т [ |
( |
к Г • |
сек)!м-}. |
|
|
|
|
|
|
|
dv |
|
|
|
|
|
|
|
Значения |
вязкости некоторых жидкостей |
приведены |
|||||||
в табл. 7. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Наряду |
с коэффициентом вязкости т) применяют еще |
||||||||
так |
называемый |
кинематический |
коэффициент |
вязко |
|||||
сти |
|
равный |
|
|
|
|
|
||
. fl. |
= J L |
[мй;сек]. |
|
|
|
|
(41) |
||
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
Размерность |
этого |
коэффициента |
не содержит |
ни раз |
|||||
мерности силы, ни размерности массы, |
что |
облегчает |
|||||||
переход от одной |
системы единиц |
к другой. |
|
|
|||||
В качестве единицы измерения кинематического ко |
|||||||||
эффициента |
вязкости употребляется 1 с т о к с = 1 |
см2/сек. |
|||||||
Сотая доля стокса называется сантистоксом. |
|
|
|||||||
Вязкость жидкостей в большой степени зависит от |
|||||||||
температуры, |
уменьшаясь с ее увеличением. |
Влияние |
|||||||
температуры на вязкость жидкостей можно оценить сле дующей формулой:
т) = т і о Є - м ' - ' , ) . |
|
(42) |
где її и т]0 — значения вязкости при |
температурах t и t0; |
|
Я— коэффициент, |
значение |
которого для масел |
изменяется в |
пределах |
0,023—0,033. |
8* |
115 |
Вязкость жидкостей зависит также от давления, однако эта зависимость существенно проявляется лишь при относительно больших изменениях давления. С уве личением давления вязкость большинства жидкостей возрастает, что видно из формулы
4 = 4QeqU'-"°\ |
|
|
(43) |
|
где |
q — коэффициент, |
значение |
которого для масел |
|
|
изменяется |
в |
пределах |
0,0023—0,003. |
Из |
закона трепня (39) |
следует, |
что напряжение тре |
|
ния возможно лишь в движущейся |
жидкости, т. е. вяз |
|||
кость |
жидкости проявляется лишь |
при ее течении. |
||
Все изложенное выше позволяет сделать вывод, что трение в жидкостях, обусловленное вязкостью, подчине но закону, принципиально отличному от закона трения твердых тел.
2. СХЕМА ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ
Существуют две гипотезы о характере действия сил трения при гидропрессовании: 1) гипотеза активного трения [10]; 2) гипотеза пассивного (сопротивляющего ся) трения.
Рнс. 53. Схема равновесия сил при гидростатическом вы давливании:
а — сухое трение; б — создание жидкостного клина
Рассмотрим равновесие, сил, действующих в соответ ствии с обеими гипотезами:
Сила, действующая вниз на поверхность контакта, в обоих случаях равна (см. рис. 53)
P = P,FH. |
(44) |
Сила реакции конуса |
матрицы N направлена вверх |
и в обоих случаях равна |
(при допущении постоянства |
контактных напряжений р\) |
|
Nu-Pi(FU-FK). |
(45) |
Принципиальное отличие обеих гипотез состоит в на правлении действия сил трения. В соответствии с пер вой гипотезой силы вязкого трения жидкости, обтекаю щей с большой скоростью заготовку, направлены вниз (в направлении течения металла) и проекция на ось у при условии постоянства касательных напряжений т бу дет равна
|
|
|
dv |
|
|
|
|
(46) |
|
Ty=-r\-2L(FN-FK)CtgGL, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
dh |
|
|
|
|
|
где |
F K — площадь |
поперечного |
сечения |
прессизделия; |
||||
|
а—половина |
входного |
угла конуса |
матрицы. |
||||
|
По |
второй гипотезе силы |
трения |
направлены вверх |
||||
и проекция, на ось у |
определится |
из |
соотношения |
|||||
|
Т„ = m ( F N - F K ) |
ctga, |
|
|
|
(47) |
||
где |
(.і— коэффициент трения. |
|
|
|
||||
|
И окончательно условие равновесия сил будет иметь |
|||||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по первой |
гипотезе |
|
|
|
|
||
|
Рв FU |
= рх |
(FN — f к ) — її |
(F„ — FK) ctg а |
||||
или |
|
|
dh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рв = |
^ ( Р і — i l - ^ - c t g a j ; |
|
|
|
(48) |
||
|
по второй |
гипотезе |
|
|
|
|
||
Рв |
= P i (F„ — FK) + V-Pi (FK — FK) |
ctg a |
|
|||||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рв = Pi1>0 + | i c t g a ) . |
|
|
|
(49) |
|||
Анализ формулы (48) показывает, что контактные напряжения на конусе матрицы р \ всегда будут больше
І |
|
давлення жидкости в контейнере р\>рм, |
а это условие |
исключает возможность проникновения жидкости в кон
тактную |
зону, |
что |
противоречит |
основному |
положению |
||||
первой |
гипотезы |
|
(обтекание рабочей жидкостью |
заго |
|||||
товки с большой скоростью). |
|
|
|
||||||
Из анализа формулы (49) следует, что при опреде |
|||||||||
ленном |
соотношении |
параметров |
могут создаться |
ус |
|||||
ловия для |
проникновения жидкости в контактную |
зону: |
|||||||
- ^ М ; |
г|>(1 |
+ n c t g « ) > l |
|
|
|
||||
Pi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ctga |
1 — ф |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заменяя |
1)з = |
1 |
1- |
, окончательно получаем |
|
||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
ctg а |
>- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Например, |
из |
формулы (49) следует, что герметиза |
|||||||
ция по |
месту |
контакта с заготовкой должна |
нарушить |
||||||
ся при выдавливании с вытяжкой 8 через матрицу с уг лами конуса меньше 20 град, даже при минимальном коэффициенте трения (и. =0,05). Но ни в одном из опы тов герметизация по месту контакта заготовки с матри
цей |
не нарушалась |
при |
самых |
различных |
значениях а |
|||||||
Я и |
р.. Проводя |
аналогичный |
|
анализ, |
Пью |
[51] |
сделал |
|||||
предположение, |
что |
коэффициент |
трения |
очень мал. |
||||||||
Однако |
следуя |
этому |
предположению, |
коэффициент |
||||||||
трения необходимо |
просто |
считать |
бесконечно |
малой |
||||||||
величиной. Например, п р и а = 1 0 |
град, |
и |
Я = 100 |
коэф |
||||||||
фициент |
(.1^0,0018, |
что |
маловероятно. |
|
|
|
||||||
|
Результаты |
экспериментов |
и |
теоретический |
анализ |
|||||||
приходят |
в соответствие, если |
предположить, что при гид |
||||||||||
ропрессовании |
через |
матрицы |
с углами |
конусности, |
||||||||
меньшими arcctg 1/[х(1 — X), |
|
характер |
распределения |
|||||||||
сил |
описывается |
уравнениями |
(48) |
и |
(49), а процесс |
|||||||
протекает по следующей схеме. До проникновения жид кости между заготовкой и матрицей, безусловно, дейст вуют сопротивляющиеся движению металла силы тре
ния. Они и создают условия |
для |
нарушения |
герметиза |
ции контактной зоны (при |
р. = |
0 Р\=рв\\>, |
т.е. р \ > р й |
