АНАЛІТИЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ЗБУРЮВАЛЬНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ДЛЯ ВІБРАЦІЙНОГО УЩІЛЬНЕННЯ МЕТАЛЕВОГО ПОРОШКУ

Анотація

Використовувана наразі серійна технологія вібраційного ущільнення металевих порошків довела, що створене на її основі технологічне обладнання зовсім не враховує певні специфічні особливості та властивості дисперсної порошкової суміші, яка знаходиться під дією вібрувального пуансона. Це, у свою чергу, не дозволяє врахувати вплив металевого порошку на поведінку робочого органа, визначити раціональні параметри вібраційного обладнання і не надає можливості отримувати з металевого порошку якісні та надійні вироби. З аналізу поведінки сипких матеріалів та наявних реологічних моделей середовищ, які піддаються вібраційній дії, визначено, що для опису властивостей дисперсної суміші з металевого порошку, яка піддається вібраційній дії, запропонована узагальнена реологічна модель, яка одночасно враховує пружні властивості та внутрішнє тертя між металевими частинками, яке пов’язує дотичні напруження (в’язкість) та зміну швидкості порошкового середовища. Аналіз літературних джерел довів, що у наявних аналітичних дослідженнях ця реологічна модель не застосовувалась для опису поведінки металевих порошків, як суцільного середовища, а їх коливання під дією вібраційного навантаження, не описувались хвильовим рівнянням коливань. Отже, для запропонованої реологічної моделі ущільнювального порошкового середовища, яка враховує його пружні, в’язкі та пластичні властивості, отримано хвильове рівняння коливань та записані відповідні граничні умови. Для теоретичного аналізу хвильового рівняння коливань застосовано метод розв’язання у комплексних функціях. У результаті проведених теоретичних досліджень визначено фазову швидкість поширення збурення у порошковому середовищі, знайдено розв’язок хвильового рівняння коливань та виведено нові аналітичні вирази для визначення закономірностей руху металевого порошку, амплітудного напруження, яке виникає на поверхні та в основі ущільнюваного шару металевого порошку залежно від координати та поточного часу. За умови, яка описує ущільнюваність середовища, отримано новий аналітичний вираз для визначення амплітуди збурення поверхні металевого порошку, необхідної для досягнення його повного ущільнення. За величиною амплітуди збурення визначається амплітудне значення збурювальної сили вібраційних збудників коливань для оснащення ними привода вібраційного робочого органа.