Файл: Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие.pdf

нагрузки: л

Определил отношение:

fi Q*~ * tz

Следовательно, если допустимую нагрузку (яри кото­ рой только крайние волокна в опасных сучениях достигн

) увеличить вдвое, то указанная система разрушится

Контрольные вопросы

1. Чем отличается расчет на прочность конструкции по допускаемым напряжениям от расчета конструкции по предельному состоянию?

2.Для каких материалов пригоден способ конструкци по предельному состоянга?

3.Как определяете коэффициент запаса прочности при расчете на прочность по предельному состоянию?

4.Что называется предельно-?, пускаемой нагрузкой?

5.Какие преимущества способа расчета по предельном состоянию в сравнении с существующим способом по допус каемым напряжениям?

6.Что такое диаграмма Прандтля?

7.В чем состоит особенность раочета валов по пр дельному состоянию?

8.Чему равен пластический момент сопротивления при кручении?

9.Как определяется пластический момент сопротивле­ ния при изгибе?

10, Как вычисляется предельный момент при изгибе, исходя из расчета по предельному состоянию?

587

ГЛАВА ХУ

ИССЛЕДОВАНИЕ 5ИЗИК0-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДОЛЕВЫХ ПРОДУКТОБ

§ I . I 5 . Введение

Знание физико-механических свойств перерабаты­ ваемого сырья необходимо при расчете и конструировании большинства машин в пищевой промышленности, в которых осуществляются процессы механической обработки пищевых продуктов: размол, центрифугирование, шелушение, сепа­ рирование, резка, рзсфасовка, прессование, формование, смешение к др. В процессе механической обработки про­ исходит не только из^ененке внешней формы и структуры перерабатываемого сырья, нои получение сырья качественно новых свойств.

Исследование взаимодействия рабочих органов с пере рабатываемой массой дает возможность наилучшим образом выбрать траекторию движения и размеры рабочих органов, определить усилия в них и произвести обоснованный рас­ чет мощности привода.

Однако, не представляется возможным решить эти за­ дачи в общей постановке ввиду сложности происходящих процессов.

Дело в том, что деформирование различных пищевых материалов в реальных условиях происходит при наличии процессов тепломассообмена, химических и биологических изменений продукта переработки. Последние, в свою оче­ редь, не являются определенными и неизменными во време ни. Поэтому управление многими процессами часто осуще­ ствляется не по научно-обоснованным рекомендациям, а н основании опыта, и существующее оборудование работает

588

режимах, найденных опытным путем. Поэтому эти машины не могут полностью исг.эльзовать возможности, заключен­ ные в принципе работы данных конструкций.

Для более рационального совершенствования оборудо­ вания, создания высокопроизводительных машин на новых принципах работы, когда практический опыт эксплуатации существующих машин может быть применен ограниченно, нуж ны специглькке исследования, в частности исследозанио физико-механических свойств формуемого .родукта.

.".Н.Ауэрыан / 3 / указывает на необходимость зна­ ния структурно-механических свойств пищевых продуктов при организации производства их.

Реолопгзскио исслздованкя, результаты которых ис­ пользуются в технологии различных производственных про­ цессов ипри конструировании машин, многочисленны. Рео­ логическим исследованиям по данным М.П.Воларовича / I I / и Р.Хоувинка / 87 / подвергались глина, почва, торфы, краски, консистентные смазки, нефтепродукты, высокололимэры, строительные материалы, гляниотые растворы, клеи, растворы каучука, смолы, различные продукты пищевой про­ мышленности, волокнистые материалы другие.

Советские ученые П.А.Ребиндер / 9, 57, 58, 59/,ж Ы.П.Воларозич / I I , 12, 13/, А.А.Трапезников /75, 76/, Г.В.Виноградов / 10 / и многие другие, а также зарубеж­ ные, такие как Е.Бингам / 82 /, Ы.Рейнер -/61, 62, 63/, Г.В.Скотт-Биэр /83, 90, 91, 92, 91, 95, 96/, Р.Хоувинн

/ 87 /, В.Оствальд / 87 /, В.Прагер / 55/, Т.Алфрей / I / , И.П.Бюргерс / 83 /, И.Л.Ферри / 86 / внесли значительный вклад в развитие реологии.

Исследованию реологических свойств пищевых продук­ тов посвящены труды Федорова Н.Б., Соколова А.Я., Рогова И.А.9 Гортинского В.В., Маршалкина Г.А., Лунина О.Г., Гуоькова К.П., Горбатова А.В., Ыачихина Ю.А, и др. Они

589

исследовали физико-мэханичее:;ие свойства таких пищевых продуктов как: мясные и колбасные фарши, макаронное, пшеничное, ржаное, бискзитное, бараночное тесто, кон­ фетные, пралиновыз, шоколадные пассы и др. Результаты проведенных исследований были применены при расчете и конструировании различных узлов и механизмов пищевых ма шин.

Целью исследования механических свойств пищевых продуктов является определение коэффициентов, обуславливаю­ щие поведение материалов при всестороннем растяжении - сжатии и сдвиге.

§ 2.15. Реологические характеристики

Полная характеристика физико-механических свойств структурированных систем, в частности пищевых масс, ох­ ватывающая все случаи поведения их под нагрузками, сл гается из следующих шести показателей, предложенных П.А.Ребиндером / 9, 57, 58, 59/ (рис.2.15 и 3.15).

I . Верхнего предела упругости, предела текучести или истинного предельного напряжения сдвига Z' , соот­ ветствующего переходу тела от упругих к необратимым д формациям. Наличием Т пластические тела отличаются от жидких (или согласно терминологии П.А.Ребиндера, твердообразные тела отличаются от упруго-вязких). Его нахо­

590

4.Релаксационной вязкости или вязкооти ползучест

г- г '

ры неразрушенной или полностью успевающей восстанавли в потоке при градиентах не превышающей 1.10~^сек"*.

5. Вязкости упругого последствия £ * своим обра значением, характеризующей начальную, т.е. наибольшую с

591

38-1256

рооть нарастания эластичной деформации

(5.15)

Рис.3.15 Зависимость скорости деформации и напряжения сдвига а/твердообразные системы; б/жкдкообразные системы.

6. Предела прочности Т*", определяющего переход от деформаци; ползучести к разрушению структуры.

Таким образом, П.А.Ребиндер четко разграничивает

Релаксация напряжений и деформация ползучести по представлениям Максвелла должна развиваться в телах уж при сколь угодно малых напряжениях сдвига, отличных о

592

дуля. В связи с этим, некоторые авторы полагают, что

вязкие тела относят к одной группе. В частности, к т кому выводу пришел Трапезников А.А. / 75, 76 /,изучав­ ший на специальном вискозиметре (эласторелаксометре) свойства гелей нафтената алюминия и других колоидных систем. Фиксируемые приборами, пределы ползучести или текучести он считает не точками перехода от обратимых упругих к необратимым пластичным деформациям, а точками резкого ускорения течения. По достижении данного напря жения тело, которое течет с пренебрежимо малой скоро­ стью пропорциональной действующему напряжению сдвига, "ачинает течь гораздо быстрее. Вопроо о том, существу ет ли абсолютный предел текучести у пластичных тел, пока остается дискуссионным.

Основы реологии дисперсных оиотем (которыми явля­ ются в основном вое пищевые продукты) были заложены Ф.Н.Шведовым / 93 /, который впервые исследовал анома­ лию вязкости н релаксации напряжений ХК Это позволило

х

) Релаксация напряжений - явление, при котором происхо

дит изменение напряжений с течением времени при п тоянной деформации.

593