Основи енергетичного балансу ударного контакту металевої дробинки з пружно-пластичним півпростором

Анотація

В основі дослідження процесів абразивного зношування, механічної обробки поверхонь виробів у будівельній, сільськогосподарській, машинобудівній галузях масовим швидкісним струменем (потоком) робочих твердих частинок для очищення поверхневого шару або зміцнення лежить та чи інша теоретична модель взаємодії окремого сферичного тіла (дробинки) із деформівним плоским тілом (перепоною), який створює пластичний опір проникненню атакуючої кульки. Інтерес у цьому випадку викликає фізична природа явищ ударного контакту металевої кульки (дробинки) з пружно-пластичним півпростором, що досі залишається мало вивченою, зокрема, ув’язка цих явищ з енергетичним балансом процесу, як основного критерію впливу на наслідкові результати динамічної взаємодії контактуючих тіл. Пропонується аналіз енергетичного балансу взаємодії окремої атакуючої дробинки з поверхнею металевого півпростору, що розкриває можливості створення достовірних моделей розрахунку та оптимізації основних параметрів впливу дії повітряно-абразивного факела (масою дробинок) на стан вільних поверхонь виробів. Використовуючи схему взаємодії кульки із плоскою металевою поверхнею, можна аналітичним шляхом визначити динамічні параметри механічних показників металу, що обробляється, маючи нормальне зусилля впливу кульки (дробинки) на атаковану поверхню та геометричні розміри утвореної дробинкою лунки, а також термодинамічний стан локального об’єму атакованого тіла внаслідок пластичної деформації. Запропонована фізична модель-схема впливу дробинки на оброблювану поверхню, суттю якої є обертально-поступальний рух дробинки, дає можливість, на основі енергетичного балансу системи, визначити переміщення, швидкості, прискорення, а також сили нормального і тангенціального тиску дробинки на атаковану поверхню в процесі формування сліду (лунки), а також витрати потужності атакуючої дробинки. Запропонована модель впливу при переміщенні дробинки по нормалі до металевого півпростору, що володіє пружними і пластичними властивостями, дозволяє визначати динамічні параметри механічних показників металу того чи іншого виробу. При цьому вихідними даними для виконання аналітичних розрахунків є: діаметр сфери, описаної навколо дробинки, швидкість атаки оброблюваної поверхні та геометричні розміри сліду.