ЧТО МОЖЕТ ВИБРАЦИЯ?

Об эффектах, возникающих при действии вибрации на нелинейные механические системы

В настоящей книге речь пойдет преимущественно о следующих четырех своеобразных группах эффектов, ко­торые возникают при действии вибрации на нелинейные механические системы.

1. Изменение поведения колебательных систем и ме­ханизмов под действием вибрации. К этой группе эффек­тов относятся исчезновение прежних и появление новых положений равновесия и видов движения системы, смена характера положений равновесия (т. е. пх устойчивости или неустойчивости), изменение частот малых свободных колебаний вблизи положений устойчивого равиовеспя, эф­фекты вибрационной связи, в частности самосппхрони - задня неуравновешенных роторов ХВІІ^ровозбудптелейУ, эффект вибрационного поддержания вращения неуравно­вешенных роторов, своеобразное поведение так называе­мых колебательных систем с ограниченным возбуждением н некоторые другие.

2. Эффекты вибрационного перемещения и смещения {увода). Сюда относятся эффекты вибрационного транс­портирования твердых тел и сыпучих материалов, вибро­погружения п вибровыдергнванпя свай, шпунта и оболо­чек, сепарации (разделения) частиц материала по их свойствам на вибрирующих поверхностях и в колеблю­щихся сосудах с сыпучей средой пли с жидкостью, воз­никновение медленных потоков сыпучих тел или течений жидкости в вибрирующих сосудах, своеобразное поведе­ние сыпучих тел в таких сосудах (в частности, явление внбробупкерпзацпи — заполнения бункера сыпучей смесыо снизу вверх), дрейф п локализация частиц в неоднород­ных вибрационных полях, взанмиые микросмешения и износ соприкасающихся детален в номинально непод­вижных соединениях, увод стрелок приборов и осей ги­роскопов под действием вибрации основания, на котором они установлены.

3. Виброреологические эффекты, т. е. пзменеппе под действием вибрации реологических свойств тел по отно­шению к медленным воздействиям, пли, как иногда го­ворят, кажущееся изменение реологических свойств тол под действием вибрации.

Речь идет о таких эффектах, как кажущиеся превра­щения в условиях вибрации сухого трения в вязкое, сни­жение коэффициентов сухого трения, кажущееся изме­нение коэффициента вязкости (классический пример — переход от ламинарного к турбулентному течению жид­кости), эффект виброползучести и многие другие.

4. Возникновение интенсивного механического взаимо­действия между частицами и объемами многокомпонент­ных систем. К этой группе эффектов относятся разрых­ление сыпучей среды в вибрирующих лотках и сосу­дах — образование так называемого внброкипящего слоя, возникновение интенсивных относительных колебаний твердых частиц, различающихся по плотности и размерам, в колеблющейся ЖИДКОСТИ ИЛИ в сыпучей среде, и т. п. Естественно, что подобпые эффекты способствуют интен­сификации химических реакций; на них базируется ис­пользование вибрации для тонкого измельчения материа­лов, а также для абразивной обработки детален.

Отметим, что приведенная классификация до неко­торой степени условна: некоторые из перечисленных эф­фектов, как нетрудно заметить, могут быть отнесены одновременно к двум указанным группам.

Отметим также, что эффекты последней, четвертой группы иногда допускают истолкование посредством ли­нейных моделей.

Если к перечисленным эффектам добавить уже упо­минавшиеся фундаментальные явления резонанса и авто­колебаний, то мы получим почти исчерпывающий, хотя и не исключающий дополнения, перечень эффектов, ко­торые используются в вибрационной технике и техноло­гии; все эти эффекты при определенных обстоятельствах могут приводить и к нежелательным и даже катастрофи­ческим последствиям.

Для подавляющего большинства упомянутых эффек­тов характерно, что возникающее в системе под дейст­вием вибрации движение естественно представляется в виде суммы двух движений — «медленного» и «быстрого», причем в подавляющем числе случаев основной интерес представляет именно медленное движение. Исключение составляют лишь эффекты последней, четвертой групиы.