Wiki ТНТУ - Внесок користувача [uk]

Демпфування поршня гідроциліндра

2020-06-24T07:06:39Z

Назарій:

== Демпфування ==
'''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшується з плином часу.
Процес, що триває нескінченно, виду <math>\scriptstyle u(t) = A \cos(\omega t+q)</math> в природі неможливий. Вільні коливання будь-якого осцилятора рано чи пізно загасають і припиняються. Тому на практиці звичайно мають справу з затухаючими коливаннями. Вони характеризуються тим, що амплітуда коливань ''A'' є спадною функцією. Зазвичай загасання відбувається під дією сил опору середовища, найчастіше залежних лінійно від швидкості коливань <math>\scriptstyle u'_t</math> або її квадрату.

В акустиці: загасання - зменшення рівня сигналу до повної нечутності.

Коливання можна описати такими типами:

*''Надзгасні'': Система повертається до рівноваги без коливань.
*''Критично згасні'': Система повертається до рівноваги так швидко як це можливо без коливань.
*''Слабко згасні'': Система коливається (з меншою частотою порівняно до ''незгасного'' випадку) з амплітудою, що поступово зменшується до нуля.
*''Незгасні'': Система коливається в її природній резонансній частоті (<math>\omega_0</math>).

__TOC__

== Пристрій ==
[[Файл:Dempfer.png|200px|thumb|right|Спрощена діаграма рідинного демпфера]]
'''Де́мпфер''' — це механічний пристрій, який чинить опір руху через в'язке тертя. Отримана сила пропорційна швидкості, але діє в зворотному напрямку, уповільнюючи рух і поглинаючи енергію. Він зазвичай використовується спільно з пружиною (яка чинить опір переміщенню).

Існують два поширених типи приладів - '''лінійний і поворотний'''. Лінійні демпфери зазвичай задаються ходом (величина лінійного переміщення) та коефіцієнтом демпфування (сила на швидкість). Поворотні панелі приладів матимуть коефіцієнти демпфування крутного моменту на кутову швидкість.

Менш розповсюджений тип приладової панелі - це заслінка з вихровим струмом, яка використовує великий магніт всередині трубки, побудованої з немагнітного, але провідного матеріалу (наприклад, алюмінію чи міді). Подібно до загальної в'язкої демпфера, демпферний струм створює резистивну силу, пропорційну швидкості. [3] [4] [5] [6]

Демпфери часто використовують односторонній механічний обхід, щоб дозволити швидкий необмежений рух в одну сторону і повільний рух, використовуючи панель приладів у зворотному напрямку. Це дозволяє, наприклад, дверям швидко відкриватися без додаткового опору, але потім повільно закриватися за допомогою панелі інструментів. Для гідравлічних приладів посудини цей необмежений рух здійснюється за допомогою одностороннього зворотного клапана, який дозволяє рідині обходити звуження рідини на демпфорі. Негідравлічні прилади можуть використовувати храповий механізм, щоб дозволити вільний рух в одну сторону.

== Гідроциліндри з гальмуванням ==
Рухливі вузли великовагових механізмів, що працюють на граничних швидкостях, володіють величезною інерцією, енергію якої припадає гасити на останньому відрізку ходу. В іншому випадку високе навантаження може розбовтувати кріплення вузла і сама підстава, а при її критичних значеннях рухома частина може просто вилетіти з пазів. Поломка серйозна і небезпечна.

Гасіння імпульсу в кінці траєкторії здійснюється шляхом примусового гальмування, режим якого закладений в принциповій схемі гидродвигателя системи. При цьому важливо зберегти плавність ходу, рівномірне зниження швидкості і швидке відновлення вихідного стану.

Яким чином здійснюється зміна швидкості ходу:

*Можна міняти витрату масла в поршневій порожнині. Для цього встановлюється механічний регулятор, який контролює його потік в робочій магістралі.
*Рух поршневої пари можна уповільнювати за допомогою спеціального демпферного вузла, включеного в конструкцію гідроциліндра. В цьому випадку процесом керує гідравлічний вплив.

== Конструктивні способи досягнення гальмівного ефекту ==
Спосіб 1. В кришку (3) гідроциліндра вбудовується дросель. 
Спосіб 2. Плавно змінюється зазор в кільці кріплення конічної головки штока до кришки гідроциліндра. 
Спосіб 3. Використовується плунжерне гальмування або гальмування дросельними отворами в кришці. 
Спосіб 4. По черзі перекриваються радіальні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 5. Поступово перекриваються поздовжні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 6. Використовується подвійний поршень. 

Ось декілька із них з більш детальним описом:

'''Дросельне гальмування''' (див. Рис. 1):
Найбільш поширений варіант конструкції, в якій демпфер вбудовується в кришку (3) гідроциліндра. Плавним перекриттям основної зливної магістралі (канали 6-8), з подальшим відведенням масла з робочої поршневої порожнини через дросель (7), досягається скидання швидкості руху поршня. Поршень (1), жорстко з'єднаний зі штоком (2), швидко повертається в початкове положення при подачі в його порожнину під тиском робочої рідини через зворотний клапан. 
[[Файл:method1.jpg|300px]] 

'''Плунжерне гальмування''' (див. Рис. 2).
Плунжер (5) з штовхачем підібганий пружиною (7) до наполегливої шайбі (8). Штовхач (6) рівно наполовину ходу поршня (1) виступає за ліву торцеву сторону кришки (4). У ній передбачено канал (9) для підведення масла в резервуар поршня через спеціальний отвір і проміжну камеру (11). В кінці траєкторії шток (2) своїм виступом (3) впирається в плунжерний штовхач, рухає його вправо під пружинним зусиллям, частково зменшуючи діаметральне перетин камери, отже, і робочий потік масляної рідини на зливі в канавку (10). 
[[Файл:method2.jpg|350px]] 

'''Гальмування в гідросистемі з додатковим поршнем''' (див. Рис. 3)
Конструкція штока (5) така, що в ній передбачені два борти, що створюють ефект гальмування. Сформований таким чином додатковий поршень може переміщатися уздовж осі в отворі основного поршня (4). У порожнині гільзи (1) є кришки і втулки (6), що обмежують це рух.
Розмір втулок вибирається відповідно до довжини гальмівної ділянки. Рухаючись вправо одночасно зі штоком, поршень (4) зупиняється, упершись у втулку (6), але шток продовжує рухатися, поки не упреться борту (5) в лівий край поршня (4). Робоча площа для потоку масла при цьому значно скорочується, в тому числі, зменшується і сила, що штовхає шток. Отже, поршнева пара поступово скидає швидкість і зупиняється. На жаль, проста конструкція не дозволяє управляти інтенсивністю гальмування. 
[[Файл:method3.jpg|350px]] 

== Джерела інформації ==
https://hydrocube.ru/gidrotsilindry-s-tormozheniem/ 
https://en.wikipedia.org/wiki/Damping_ratio 
https://en.wikipedia.org/wiki/Dashpot

Демпфування поршня гідроциліндра

2020-06-22T18:24:16Z

Назарій:

== Демпфування ==
'''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшується з плином часу.
Процес, що триває нескінченно, виду <math>\scriptstyle u(t) = A \cos(\omega t+q)</math> в природі неможливий. Вільні коливання будь-якого осцилятора рано чи пізно загасають і припиняються. Тому на практиці звичайно мають справу з затухаючими коливаннями. Вони характеризуються тим, що амплітуда коливань ''A'' є спадною функцією. Зазвичай загасання відбувається під дією сил опору середовища, найчастіше залежних лінійно від швидкості коливань <math>\scriptstyle u'_t</math> або її квадрату.

В акустиці: загасання - зменшення рівня сигналу до повної нечутності.

Коливання можна описати такими типами:

*''Надзгасні'': Система повертається до рівноваги без коливань.
*''Критично згасні'': Система повертається до рівноваги так швидко як це можливо без коливань.
*''Слабко згасні'': Система коливається (з меншою частотою порівняно до ''незгасного'' випадку) з амплітудою, що поступово зменшується до нуля.
*''Незгасні'': Система коливається в її природній резонансній частоті (<math>\omega_0</math>).

__TOC__

== Пристрій ==
[[Файл:Dempfer.png|200px|thumb|right|Спрощена діаграма рідинного демпфера]]
'''Де́мпфер''' — це механічний пристрій, який чинить опір руху через в'язке тертя. Отримана сила пропорційна швидкості, але діє в зворотному напрямку, уповільнюючи рух і поглинаючи енергію. Він зазвичай використовується спільно з пружиною (яка чинить опір переміщенню).

Існують два поширених типи приладів - '''лінійний і поворотний'''. Лінійні демпфери зазвичай задаються ходом (величина лінійного переміщення) та коефіцієнтом демпфування (сила на швидкість). Поворотні панелі приладів матимуть коефіцієнти демпфування крутного моменту на кутову швидкість.

Менш розповсюджений тип приладової панелі - це заслінка з вихровим струмом, яка використовує великий магніт всередині трубки, побудованої з немагнітного, але провідного матеріалу (наприклад, алюмінію чи міді). Подібно до загальної в'язкої демпфера, демпферний струм створює резистивну силу, пропорційну швидкості. [3] [4] [5] [6]

Демпфери часто використовують односторонній механічний обхід, щоб дозволити швидкий необмежений рух в одну сторону і повільний рух, використовуючи панель приладів у зворотному напрямку. Це дозволяє, наприклад, дверям швидко відкриватися без додаткового опору, але потім повільно закриватися за допомогою панелі інструментів. Для гідравлічних приладів посудини цей необмежений рух здійснюється за допомогою одностороннього зворотного клапана, який дозволяє рідині обходити звуження рідини на демпфорі. Негідравлічні прилади можуть використовувати храповий механізм, щоб дозволити вільний рух в одну сторону.

== Гідроциліндри з гальмуванням ==
Рухливі вузли великовагових механізмів, що працюють на граничних швидкостях, володіють величезною інерцією, енергію якої припадає гасити на останньому відрізку ходу. В іншому випадку високе навантаження може розбовтувати кріплення вузла і сама підстава, а при її критичних значеннях рухома частина може просто вилетіти з пазів. Поломка серйозна і небезпечна.

Гасіння імпульсу в кінці траєкторії здійснюється шляхом примусового гальмування, режим якого закладений в принциповій схемі гидродвигателя системи. При цьому важливо зберегти плавність ходу, рівномірне зниження швидкості і швидке відновлення вихідного стану.

Яким чином здійснюється зміна швидкості ходу:

*Можна міняти витрата масла в поршневий порожнини. Для цього встановлюється механічний регулятор, який контролює його потік в робочій магістралі.
*Рух поршневий пари можна уповільнювати за допомогою спеціального демпферного вузла, включеного в конструкцію гідроциліндра. В цьому випадку процесом керує гідравлічне вплив.

== Конструктивні способи досягнення гальмівного ефекту ==
Спосіб 1. В кришку (3) гідроциліндра вбудовується дросель. 
Спосіб 2. Плавно змінюється зазор в кільці кріплення конічної головки штока до кришки гідроциліндра. 
Спосіб 3. Використовується плунжерним гальмування або гальмування дросселирующим отворами в кришці. 
Спосіб 4. По черзі перекриваються радіальні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 5. Поступово перекриваються поздовжні дросселирующие канавки в голівці штока. 
Спосіб 6. Використовується подвійний поршень. 

Ось декілька із них з більш детальним описом:

'''Дросельне гальмування''' (див. Рис. 1):
Найбільш поширений варіант конструкції, в якій демпфер вбудовується в кришку (3) гідроциліндра. Плавним перекриттям основної зливний магістралі (канали 6-8), з подальшим відведенням масла з робочої поршневий порожнини через дросель (7), досягається скидання швидкості руху поршня. Поршень (1), жорстко з'єднаний зі штоком (2), швидко повертається в початкове положення при подачі в його порожнину під тиском робочої рідини через зворотний клапан. 
[[Файл:method1.jpg|300px]] 

'''Плунжерним гальмування''' (див. Рис. 2).
Плунжер (5) з штовхачем підібганий пружиною (7) до наполегливої шайбі (8). Штовхач (6) рівно наполовину ходу поршня (1) виступає за ліву торцеву сторону кришки (4). У ній передбачено канал (9) для підведення масла в резервуар поршня через спеціальний отвір і проміжну камеру (11). В кінці траєкторії шток (2) своїм виступом (3) впирається в плунжерний штовхач, рухає його вправо під пружинним зусиллям, частково зменшуючи діаметральне перетин камери, отже, і робочий потік масляної рідини на зливі в канавку (10). 
[[Файл:method2.jpg|350px]] 

'''Гальмування в гідросистемі з додатковим поршнем''' (див. Рис. 3)
Конструкція штока (5) така, що в ній передбачені два бурту, що створюють ефект гальмування. Сформований таким чином додатковий поршень може переміщатися уздовж осі в отворі основного поршня (4). У порожнині гільзи (1) є кришки і втулки (6), що обмежують це рух.
Розмір втулок вибирається відповідно до довжини гальмівного ділянки. Рухаючись вправо одночасно зі штоком, поршень (4) зупиняється, упершись у втулку (6), але шток продовжує рухатися, поки не упреться бурти (5) в лівий край поршня (4). Робоча площа для потоку масла при цьому значно скорочується, в тому числі, зменшується і сила, що штовхає шток. Отже, поршнева пара поступово скидає швидкість і зупиняється. На жаль, проста конструкція не дозволяє управляти інтенсивністю гальмування. 
[[Файл:method3.jpg|350px]] 

== Джерела інформації ==
https://hydrocube.ru/gidrotsilindry-s-tormozheniem/ 
https://en.wikipedia.org/wiki/Damping_ratio 
https://en.wikipedia.org/wiki/Dashpot

Демпфування поршня гідроциліндра

2020-06-22T18:20:05Z

Назарій:

== Демпфування ==
'''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшується з плином часу.
Процес, що триває нескінченно, виду <math>\scriptstyle u(t) = A \cos(\omega t+q)</math> в природі неможливий. Вільні коливання будь-якого осцилятора рано чи пізно загасають і припиняються. Тому на практиці звичайно мають справу з затухаючими коливаннями. Вони характеризуються тим, що амплітуда коливань ''A'' є спадною функцією. Зазвичай загасання відбувається під дією сил опору середовища, найчастіше залежних лінійно від швидкості коливань <math>\scriptstyle u'_t</math> або її квадрату.

В акустиці: загасання - зменшення рівня сигналу до повної нечутності.

Коливання можна описати такими типами:

*''Надзгасні'': Система повертається до рівноваги без коливань.
*''Критично згасні'': Система повертається до рівноваги так швидко як це можливо без коливань.
*''Слабко згасні'': Система коливається (з меншою частотою порівняно до ''незгасного'' випадку) з амплітудою, що поступово зменшується до нуля.
*''Незгасні'': Система коливається в її природній резонансній частоті (<math>\omega_0</math>).

__TOC__

== Пристрій ==
[[Файл:Dempfer.png|200px|thumb|right|Спрощена діаграма рідинного демпфера]]
'''Де́мпфер''' — це механічний пристрій, який чинить опір руху через в'язке тертя. Отримана сила пропорційна швидкості, але діє в зворотному напрямку, уповільнюючи рух і поглинаючи енергію. Він зазвичай використовується спільно з пружиною (яка чинить опір переміщенню).

Існують два поширених типи приладів - лінійний і поворотний. Лінійні демпфери зазвичай задаються ходом (величина лінійного переміщення) та коефіцієнтом демпфування (сила на швидкість). Поворотні панелі приладів матимуть коефіцієнти демпфування крутного моменту на кутову швидкість.

Менш розповсюджений тип приладової панелі - це заслінка з вихровим струмом, яка використовує великий магніт всередині трубки, побудованої з немагнітного, але провідного матеріалу (наприклад, алюмінію чи міді). Подібно до загальної в'язкої демпфера, демпферний струм створює резистивну силу, пропорційну швидкості. [3] [4] [5] [6]

Демпфери часто використовують односторонній механічний обхід, щоб дозволити швидкий необмежений рух в одну сторону і повільний рух, використовуючи панель приладів у зворотному напрямку. Це дозволяє, наприклад, дверям швидко відкриватися без додаткового опору, але потім повільно закриватися за допомогою панелі інструментів. Для гідравлічних приладів посудини цей необмежений рух здійснюється за допомогою одностороннього зворотного клапана, який дозволяє рідині обходити звуження рідини на демпфорі. Негідравлічні прилади можуть використовувати храповий механізм, щоб дозволити вільний рух в одну сторону.

== Гідроциліндри з гальмуванням ==
Рухливі вузли великовагових механізмів, що працюють на граничних швидкостях, володіють величезною інерцією, енергію якої припадає гасити на останньому відрізку ходу. В іншому випадку високе навантаження може розбовтувати кріплення вузла і сама підстава, а при її критичних значеннях рухома частина може просто вилетіти з пазів. Поломка серйозна і небезпечна.

Гасіння імпульсу в кінці траєкторії здійснюється шляхом примусового гальмування, режим якого закладений в принциповій схемі гидродвигателя системи. При цьому важливо зберегти плавність ходу, рівномірне зниження швидкості і швидке відновлення вихідного стану.

Яким чином здійснюється зміна швидкості ходу:

*Можна міняти витрата масла в поршневий порожнини. Для цього встановлюється механічний регулятор, який контролює його потік в робочій магістралі.
*Рух поршневий пари можна уповільнювати за допомогою спеціального демпферного вузла, включеного в конструкцію гідроциліндра. В цьому випадку процесом керує гідравлічне вплив.

== Конструктивні способи досягнення гальмівного ефекту ==
Спосіб 1. В кришку (3) гідроциліндра вбудовується дросель. 
Спосіб 2. Плавно змінюється зазор в кільці кріплення конічної головки штока до кришки гідроциліндра. 
Спосіб 3. Використовується плунжерним гальмування або гальмування дросселирующим отворами в кришці. 
Спосіб 4. По черзі перекриваються радіальні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 5. Поступово перекриваються поздовжні дросселирующие канавки в голівці штока. 
Спосіб 6. Використовується подвійний поршень. 

Ось декілька із них, з більш детальним описом:

Дросельне гальмування (див. Рис. 1):
Найбільш поширений варіант конструкції, в якій демпфер вбудовується в кришку (3) гідроциліндра. Плавним перекриттям основної зливний магістралі (канали 6-8), з подальшим відведенням масла з робочої поршневий порожнини через дросель (7), досягається скидання швидкості руху поршня. Поршень (1), жорстко з'єднаний зі штоком (2), швидко повертається в початкове положення при подачі в його порожнину під тиском робочої рідини через зворотний клапан. 
[[Файл:method1.jpg|300px]] 

Плунжерним гальмування (див. Рис. 2).
Плунжер (5) з штовхачем підібганий пружиною (7) до наполегливої шайбі (8). Штовхач (6) рівно наполовину ходу поршня (1) виступає за ліву торцеву сторону кришки (4). У ній передбачено канал (9) для підведення масла в резервуар поршня через спеціальний отвір і проміжну камеру (11). В кінці траєкторії шток (2) своїм виступом (3) впирається в плунжерний штовхач, рухає його вправо під пружинним зусиллям, частково зменшуючи діаметральне перетин камери, отже, і робочий потік масляної рідини на зливі в канавку (10). 
[[Файл:method2.jpg|350px]] 

Гальмування в гідросистемі з додатковим поршнем (див. Рис. 3)
Конструкція штока (5) така, що в ній передбачені два бурту, що створюють ефект гальмування. Сформований таким чином додатковий поршень може переміщатися уздовж осі в отворі основного поршня (4). У порожнині гільзи (1) є кришки і втулки (6), що обмежують це рух.
Розмір втулок вибирається відповідно до довжини гальмівного ділянки. Рухаючись вправо одночасно зі штоком, поршень (4) зупиняється, упершись у втулку (6), але шток продовжує рухатися, поки не упреться бурти (5) в лівий край поршня (4). Робоча площа для потоку масла при цьому значно скорочується, в тому числі, зменшується і сила, що штовхає шток. Отже, поршнева пара поступово скидає швидкість і зупиняється. На жаль, проста конструкція не дозволяє управляти інтенсивністю гальмування. 
[[Файл:method3.jpg|350px]] 

== Джерела інформації ==
https://hydrocube.ru/gidrotsilindry-s-tormozheniem/ 
https://en.wikipedia.org/wiki/Damping_ratio 
https://en.wikipedia.org/wiki/Dashpot

Демпфування поршня гідроциліндра

2020-06-22T17:37:14Z

Назарій:

== Демпфування ==
'''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшується з плином часу.
Процес, що триває нескінченно, виду <math>\scriptstyle u(t) = A \cos(\omega t+q)</math> в природі неможливий. Вільні коливання будь-якого осцилятора рано чи пізно загасають і припиняються. Тому на практиці звичайно мають справу з затухаючими коливаннями. Вони характеризуються тим, що амплітуда коливань ''A'' є спадною функцією. Зазвичай загасання відбувається під дією сил опору середовища, найчастіше залежних лінійно від швидкості коливань <math>\scriptstyle u'_t</math> або її квадрату.

В акустиці: загасання - зменшення рівня сигналу до повної нечутності.

Коливання можна описати такими типами:

*''Надзгасні'': Система повертається до рівноваги без коливань.
*''Критично згасні'': Система повертається до рівноваги так швидко як це можливо без коливань.
*''Слабко згасні'': Система коливається (з меншою частотою порівняно до ''незгасного'' випадку) з амплітудою, що поступово зменшується до нуля.
*''Незгасні'': Система коливається в її природній резонансній частоті (<math>\omega_0</math>).

__TOC__

== Пристрій ==
[[Файл:Dempfer.png|200px|thumb|right|Спрощена діаграма рідинного демпфера]]
'''Де́мпфер''' — це механічний пристрій, який чинить опір руху через в'язке тертя. Отримана сила пропорційна швидкості, але діє в зворотному напрямку, уповільнюючи рух і поглинаючи енергію. Він зазвичай використовується спільно з пружиною (яка чинить опір переміщенню).

Існують два поширених типи приладів - лінійний і поворотний. Лінійні демпфери зазвичай задаються ходом (величина лінійного переміщення) та коефіцієнтом демпфування (сила на швидкість). Поворотні панелі приладів матимуть коефіцієнти демпфування крутного моменту на кутову швидкість.

Менш розповсюджений тип приладової панелі - це заслінка з вихровим струмом, яка використовує великий магніт всередині трубки, побудованої з немагнітного, але провідного матеріалу (наприклад, алюмінію чи міді). Подібно до загальної в'язкої демпфера, демпферний струм створює резистивну силу, пропорційну швидкості. [3] [4] [5] [6]

Демпфери часто використовують односторонній механічний обхід, щоб дозволити швидкий необмежений рух в одну сторону і повільний рух, використовуючи панель приладів у зворотному напрямку. Це дозволяє, наприклад, дверям швидко відкриватися без додаткового опору, але потім повільно закриватися за допомогою панелі інструментів. Для гідравлічних приладів посудини цей необмежений рух здійснюється за допомогою одностороннього зворотного клапана, який дозволяє рідині обходити звуження рідини на демпфорі. Негідравлічні прилади можуть використовувати храповий механізм, щоб дозволити вільний рух в одну сторону.

== Гідроциліндри з гальмуванням ==
Рухливі вузли великовагових механізмів, що працюють на граничних швидкостях, володіють величезною інерцією, енергію якої припадає гасити на останньому відрізку ходу. В іншому випадку високе навантаження може розбовтувати кріплення вузла і сама підстава, а при її критичних значеннях рухома частина може просто вилетіти з пазів. Поломка серйозна і небезпечна.

Гасіння імпульсу в кінці траєкторії здійснюється шляхом примусового гальмування, режим якого закладений в принциповій схемі гидродвигателя системи. При цьому важливо зберегти плавність ходу, рівномірне зниження швидкості і швидке відновлення вихідного стану.

Яким чином здійснюється зміна швидкості ходу:

*Можна міняти витрата масла в поршневий порожнини. Для цього встановлюється механічний регулятор, який контролює його потік в робочій магістралі.
*Рух поршневий пари можна уповільнювати за допомогою спеціального демпферного вузла, включеного в конструкцію гідроциліндра. В цьому випадку процесом керує гідравлічне вплив.

== Конструктивні способи досягнення гальмівного ефекту ==
Спосіб 1. В кришку (3) гідроциліндра вбудовується дросель. 
Спосіб 2. Плавно змінюється зазор в кільці кріплення конічної головки штока до кришки гідроциліндра. 
Спосіб 3. Використовується плунжерним гальмування або гальмування дросселирующим отворами в кришці. 
Спосіб 4. По черзі перекриваються радіальні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 5. Поступово перекриваються поздовжні дросселирующие канавки в голівці штока. 
Спосіб 6. Використовується подвійний поршень. 

Дросельне гальмування (див. Рис. 1):
Найбільш поширений варіант конструкції, в якій демпфер вбудовується в кришку (3) гідроциліндра. Плавним перекриттям основної зливний магістралі (канали 6-8), з подальшим відведенням масла з робочої поршневий порожнини через дросель (7), досягається скидання швидкості руху поршня. Поршень (1), жорстко з'єднаний зі штоком (2), швидко повертається в початкове положення при подачі в його порожнину під тиском робочої рідини через зворотний клапан. 
[[Файл:method1.jpg|300px]] 

Плунжерним гальмування (див. Рис. 2).
Плунжер (5) з штовхачем підібганий пружиною (7) до наполегливої шайбі (8). Штовхач (6) рівно наполовину ходу поршня (1) виступає за ліву торцеву сторону кришки (4). У ній передбачено канал (9) для підведення масла в резервуар поршня через спеціальний отвір і проміжну камеру (11). В кінці траєкторії шток (2) своїм виступом (3) впирається в плунжерний штовхач, рухає його вправо під пружинним зусиллям, частково зменшуючи діаметральне перетин камери, отже, і робочий потік масляної рідини на зливі в канавку (10). 
[[Файл:method2.jpg|350px]] 

Гальмування в гідросистемі з додатковим поршнем (див. Рис. 4)
Конструкція штока (5) така, що в ній передбачені два бурту, що створюють ефект гальмування. Сформований таким чином додатковий поршень може переміщатися уздовж осі в отворі основного поршня (4). У порожнині гільзи (1) є кришки і втулки (6), що обмежують це рух.
Розмір втулок вибирається відповідно до довжини гальмівного ділянки. Рухаючись вправо одночасно зі штоком, поршень (4) зупиняється, упершись у втулку (6), але шток продовжує рухатися, поки не упреться бурти (5) в лівий край поршня (4). Робоча площа для потоку масла при цьому значно скорочується, в тому числі, зменшується і сила, що штовхає шток. Отже, поршнева пара поступово скидає швидкість і зупиняється. На жаль, проста конструкція не дозволяє управляти інтенсивністю гальмування. 
[[Файл:method3.jpg|350px]] 

== Джерела інформації ==
https://hydrocube.ru/gidrotsilindry-s-tormozheniem/ 
https://en.wikipedia.org/wiki/Damping_ratio 
https://en.wikipedia.org/wiki/Dashpot

Демпфування поршня гідроциліндра

2020-06-13T16:45:08Z

Назарій: Створена сторінка: == Демпфування == '''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшуєт...

== Демпфування ==
'''Демпфування(Згасаючі коливання)''' — коливання, енергія яких зменшується з плином часу.
Процес, що триває нескінченно, виду <math>\scriptstyle u(t) = A \cos(\omega t+q)</math> в природі неможливий. Вільні коливання будь-якого осцилятора рано чи пізно загасають і припиняються. Тому на практиці звичайно мають справу з затухаючими коливаннями. Вони характеризуються тим, що амплітуда коливань ''A'' є спадною функцією. Зазвичай загасання відбувається під дією сил опору середовища, найчастіше залежних лінійно від швидкості коливань <math>\scriptstyle u'_t</math> або її квадрату.

В акустиці: загасання - зменшення рівня сигналу до повної нечутності.

Коливання можна описати такими типами:

*''Надзгасні'' — Система повертається до рівноваги без коливань.
*''Критично згасні'' — Система повертається до рівноваги так швидко як це можливо без коливань.
*''Слабко згасні'' — Система коливається (з меншою частотою порівняно до ''незгасного'' випадку) з амплітудою, що поступово зменшується до нуля.
*''Незгасні'' — Система коливається в її природній резонансній частоті (<math>\omega_0</math>).

__TOC__

== Пристрій ==
[[Файл:Dempfer.png|200px|thumb|right|Спрощена діаграма рідинного демпфера]]
'''Де́мпфер''' — це механічний пристрій, який чинить опір руху через в'язке тертя. Отримана сила пропорційна швидкості, але діє в зворотному напрямку, уповільнюючи рух і поглинаючи енергію. Він зазвичай використовується спільно з пружиною (яка чинить опір переміщенню).

Існують два поширених типи приладів - лінійний і поворотний. Лінійні демпфери зазвичай задаються ходом (величина лінійного переміщення) та коефіцієнтом демпфування (сила на швидкість). Поворотні панелі приладів матимуть коефіцієнти демпфування крутного моменту на кутову швидкість.

Менш розповсюджений тип приладової панелі - це заслінка з вихровим струмом, яка використовує великий магніт всередині трубки, побудованої з немагнітного, але провідного матеріалу (наприклад, алюмінію чи міді). Подібно до загальної в'язкої демпфера, демпферний струм створює резистивну силу, пропорційну швидкості. [3] [4] [5] [6]

Демпфери часто використовують односторонній механічний обхід, щоб дозволити швидкий необмежений рух в одну сторону і повільний рух, використовуючи панель приладів у зворотному напрямку. Це дозволяє, наприклад, дверям швидко відкриватися без додаткового опору, але потім повільно закриватися за допомогою панелі інструментів. Для гідравлічних приладів посудини цей необмежений рух здійснюється за допомогою одностороннього зворотного клапана, який дозволяє рідині обходити звуження рідини на демпфорі. Негідравлічні прилади можуть використовувати храповий механізм, щоб дозволити вільний рух в одну сторону.

== Гідроциліндри з гальмуванням ==
Рухливі вузли великовагових механізмів, що працюють на граничних швидкостях, володіють величезною інерцією, енергію якої припадає гасити на останньому відрізку ходу. В іншому випадку високе навантаження може розбовтувати кріплення вузла і сама підстава, а при її критичних значеннях рухома частина може просто вилетіти з пазів. Поломка серйозна і небезпечна.

Гасіння імпульсу в кінці траєкторії здійснюється шляхом примусового гальмування, режим якого закладений в принциповій схемі гидродвигателя системи. При цьому важливо зберегти плавність ходу, рівномірне зниження швидкості і швидке відновлення вихідного стану.

Яким чином здійснюється зміна швидкості ходу:

*Можна міняти витрата масла в поршневий порожнини. Для цього встановлюється механічний регулятор, який контролює його потік в робочій магістралі.
*Рух поршневий пари можна уповільнювати за допомогою спеціального демпферного вузла, включеного в конструкцію гідроциліндра. В цьому випадку процесом керує гідравлічне вплив.

== Конструктивні способи досягнення гальмівного ефекту ==
Спосіб 1. В кришку (3) гідроциліндра вбудовується дросель. 
Спосіб 2. Плавно змінюється зазор в кільці кріплення конічної головки штока до кришки гідроциліндра. 
Спосіб 3. Використовується плунжерним гальмування або гальмування дросселирующим отворами в кришці. 
Спосіб 4. По черзі перекриваються радіальні дросельні канавки в голівці штока. 
Спосіб 5. Поступово перекриваються поздовжні дросселирующие канавки в голівці штока. 
Спосіб 6. Використовується подвійний поршень. 

Дросельне гальмування (див. Рис. 1):
Найбільш поширений варіант конструкції, в якій демпфер вбудовується в кришку (3) гідроциліндра. Плавним перекриттям основної зливний магістралі (канали 6-8), з подальшим відведенням масла з робочої поршневий порожнини через дросель (7), досягається скидання швидкості руху поршня. Поршень (1), жорстко з'єднаний зі штоком (2), швидко повертається в початкове положення при подачі в його порожнину під тиском робочої рідини через зворотний клапан. 
[[Файл:method1.jpg|300px]] 

Плунжерним гальмування (див. Рис. 2).
Плунжер (5) з штовхачем підібганий пружиною (7) до наполегливої шайбі (8). Штовхач (6) рівно наполовину ходу поршня (1) виступає за ліву торцеву сторону кришки (4). У ній передбачено канал (9) для підведення масла в резервуар поршня через спеціальний отвір і проміжну камеру (11). В кінці траєкторії шток (2) своїм виступом (3) впирається в плунжерний штовхач, рухає його вправо під пружинним зусиллям, частково зменшуючи діаметральне перетин камери, отже, і робочий потік масляної рідини на зливі в канавку (10). 
[[Файл:method2.jpg|350px]] 

Гальмування в гідросистемі з додатковим поршнем (див. Рис. 4)
Конструкція штока (5) така, що в ній передбачені два бурту, що створюють ефект гальмування. Сформований таким чином додатковий поршень може переміщатися уздовж осі в отворі основного поршня (4). У порожнині гільзи (1) є кришки і втулки (6), що обмежують це рух.
Розмір втулок вибирається відповідно до довжини гальмівного ділянки. Рухаючись вправо одночасно зі штоком, поршень (4) зупиняється, упершись у втулку (6), але шток продовжує рухатися, поки не упреться бурти (5) в лівий край поршня (4). Робоча площа для потоку масла при цьому значно скорочується, в тому числі, зменшується і сила, що штовхає шток. Отже, поршнева пара поступово скидає швидкість і зупиняється. На жаль, проста конструкція не дозволяє управляти інтенсивністю гальмування. 
[[Файл:method3.jpg|350px]] 

== Джерела інформації ==
https://hydrocube.ru/gidrotsilindry-s-tormozheniem/ 
https://en.wikipedia.org/wiki/Damping_ratio 
https://en.wikipedia.org/wiki/Dashpot

Файл:Method3.jpg

2020-06-13T16:30:57Z

Назарій:

Файл:Method2.jpg

2020-06-13T16:30:32Z

Назарій:

Файл:Method1.jpg

2020-06-13T16:23:59Z

Назарій:

Файл:Dempfer.png

2020-06-13T15:54:25Z

Назарій:

Метод максимального тиску в бульбашці

2019-12-11T08:32:07Z

Назарій:

У фізиці '''метод максимального бульбашкового тиску''' або коротко '''метод тиску в бульбашці''' - це метод вимірювання поверхневого натягу рідини з поверхнево-активними речовинами.
Дуже простим і зручним методом вимірювання поверхневого натягу називають '''метод максимального тиску в бульбашці'''. У цьому способі капіляр занурюється в рідину, що підлягає вимірюванню, а газова бульбашка створюється всередині рідини за допомогою газу з регульованим тиском (див. Рис. 22.4). Зі збільшенням тиску розмір бульбашки збільшується до тих пір, поки її діаметр не буде ідентичним діаметру капіляра (півсферичної бульбашки).

[[Image:Bubble1.jpg]]
:Рис. 22.4. Метод максимального тиску в бульбашці для вимірювання поверхневого натягу. Газова бульбашка розширюється у рідині, застосовуючи газ під контрольованим тиском. Якщо радіус бульбашки відповідає радіусу капіляра, тиск становить максимум. Подальше розширення бульбашки знизить тиск і призведе до відшарування бульбашки.
:Liquid - Рідина
:Gas bubble - Газ бульбашки
:Cappilary - Капіляр

__TOC__

== Походження ==
Коли рідина утворює межу з газовою фазою, молекула на кордоні має зовсім інші фізичні властивості через дисбаланс притягання сил сусідніх молекул. У рівноважному стані рідини внутрішні молекули знаходяться під рівноважними силами з рівномірно розподіленими сусідніми молекулами.

Однак порівняно менша кількість молекул в газовій фазі над поверхнею, ніж конденсована рідка фаза, складає загальну кількість сил, прикладених до молекули поверхні безпосередньо всередині рідини, і, таким чином, молекули поверхні мають тенденцію до мінімізації власної площі поверхні.

Така нерівність молекулярних сил викликає безперервний рух молекул зсередини на поверхню, що означає, що молекули поверхні мають додаткову енергію, яку називають поверхневою вільною енергією або потенційною енергією, і така енергія, що діє на зменшену одиницю площі, визначається як поверхня напруга.

Це кадрова робота з інтерпретації відповідних явищ, що виникають на поверхні чи інтерфейсі матеріалів, і було розроблено багато методів вимірювання поверхневого натягу.

Серед різних способів визначення поверхневого натягу '''кільцевий метод Дю Ноя''' та '''метод Вільгельмі''' заснований на відокремленні твердого предмета від поверхні рідини, а метод підвішування крапель та метод сессильной краплі або бульбашки залежать від деформації сферичної форми крапля рідини.

Незважаючи на те, що ці методи відносно прості та зазвичай використовуються для визначення статичного поверхневого натягу, у випадку, якщо домішки додаються до рідини, слід застосовувати вимірювання поверхневого натягу на основі динамічної рівноваги, оскільки для отримання повністю сформованого часу потрібно більше часу поверхні, а це означає, що важко досягти статичної рівноваги, якщо це чиста рідина.

Найбільш типовою домішкою для інтенсивного вимірювання поверхневого натягу є молекула поверхнево-активної речовини, яка має як гідрофільний сегмент, який зазвичай називають «головною групою», так і гідрофобний сегмент, зазвичай називають «хвостовою групою» в одній молекулі. Завдяки характерній молекулярній структурі поверхнево-активні речовини мігрують до рідкої поверхні, що межує з газовою фазою, поки зовнішня сила не розпорошить накопичені молекули від поверхні або поверхні повністю не зайняті і, таким чином, не можуть вмістити зайві молекули. Під час цього процесу поверхневий натяг зменшується як функція часу і, нарешті, наближається до рівноважного поверхневого натягу (σ-рівноваги). Такий процес проілюстрований на малюнку 1.

[[Image:Bubble2.jpg]]
:Рисунок 1 - Міграція молекул ПАР та зміна поверхневого натягу (σt1> σt2> σ-рівновага)
:Stirring - Помішування

== Метод максимального тиску в бульбашці ==
Одним з корисних методів визначення динамічного поверхневого натягу є вимірювання «методу максимального тиску в бульбашці» або, просто кажучи, методу тиску в бульшці.

Тензіометр тиску в бульбашці виробляє газові бульбашки (колишнє повітря) з постійною швидкістю і продуває їх через капіляр, занурений у рідину зразка, і його радіус вже відомий.

Тиск (Р) всередині газової бульбашки продовжує зростати і максимальне значення отримується тоді, коли бульбашка має повністю півсферичну форму, радіус якої точно відповідає радіусу капіляра.

На малюнку 2 показаний кожен етап формування бульбашки і відповідна зміна радіусу бульбашки, і кожен етап описаний нижче.

[[Image:Bubble3.jpg]]
:Малюнок 2 - Зміна тиску під час утворення бульбашки побудовано як функція часу.
:''Pressure - Тиск''
:''Time - Час''

A, B: Бульбашка з’являється на кінці капіляра. Зі збільшенням розміру радіус викривлення бульбашки зменшується.

C: У точці максимального тиску в бульбашці, бульбашка має повну півсферичну форму, радіус якої ідентичний радіусу капіляра, позначеному Rcap. Поверхневий натяг можна визначити, використовуючи рівняння Янга-Лапласа у скороченому вигляді для сферичної форми бульбашки всередині рідини.

[[Image:Bubble4.png]]

(σ: поверхневий натяг, ΔPmax: максимальний перепад тиску, Rcap: радіус капіляра)

D, E: Після максимального тиску, тиск бульбашки зменшується, а радіус бульбашки збільшується, поки бульбашка не відривається від кінця капіляра і не починається новий цикл. Це не має значення для визначення поверхневого натягу.

В даний час розроблені та комерціалізовані тенізометри контролюють тиск, необхідний для утворення бульбашки, різницю тиску між бульбашкою і зовні, радіус бульбашки та поверхневий натяг зразка обчислюються за один раз, і збір даних здійснюється через Управління ПК.

Метод бульбашкового тиску зазвичай використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу для системи, що містить поверхнево-активні речовини або інші домішки, оскільки він не вимагає вимірювання контактного кута і має високу точність, хоча вимірювання проводиться швидко. Для вимірювання динамічного поверхневого натягу, зокрема, для систем, що містять поверхнево-активні речовини, може застосовуватися метод «бульбашковий тиск» Більше того, цей метод є відповідною методикою для застосування до біологічних рідин, таких як сироватка, оскільки для вимірювань не потрібна велика кількість рідкого зразка. Насправді цей метод використовується для опосередкованого визначення вмісту ПАР у ванночках для промислового очищення або покриття. оскільки динамічне поверхневе натяг у певному діапазоні швидкостей утворення бульбашок показує сильну кореляцію з концентрацією.

== Застосування ==
Метод максимального тиску бульбашок часто використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу, оскільки він дозволяє виміряти розвиток поверхневого натягу на новоствореному інтерфейсі. Наприклад, у розчині ПАР молекули (з часом) збиратимуться на межі розділу газ / рідина та змінюватимуть поверхневий натяг. Змінюється поверхневий натяг можна легко виміряти при зміні розміру бульбашки з часом, якщо тиск підтримується постійним.

== Джерела ==
*https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_bubble_pressure_method
*https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/bubble-pressure-method
*Adamson, Arthur W.; Alice P. Gast (1997). Physical Chemistry of Surfaces (6th ed.). Wiley Interscience.
*Bubble Pressure Method at https://www.kruss-scientific.com/
*Dynamic Methods at https://www.lauda.de/de/
*Hubbard, Arthur T. (2002). Encyclopedia of Surface and Colloid Science (Vol. 1). CRC press, pp. 814–815

Метод максимального тиску в бульбашці

2019-12-04T13:22:57Z

Назарій:

У фізиці '''метод максимального бульбашкового тиску''' або '''метод короткого тиску в бульбашці''' - це метод вимірювання поверхневого натягу рідини з поверхнево-активними речовинами.
Дуже простим і зручним методом вимірювання поверхневого натягу називають '''метод максимального тиску в бульбашці'''. У цьому способі капіляр занурюється в рідину, що підлягає вимірюванню, а газовий міхур створюється всередині рідини за допомогою газу з регульованим тиском (див. Рис. 22.4). Зі збільшенням тиску розмір міхура збільшується до тих пір, поки його діаметр не буде ідентичним діаметру капіляра (півсферичного міхура).

[[Image:Bubble1.jpg]]
:Рис. 22.4. Метод максимального міхурного тиску для вимірювання поверхневого натягу. Газовий міхур розширюється у рідині, застосовуючи газ під контрольованим тиском. Якщо радіус міхура відповідає радіусу капіляра, тиск становить максимум. Подальше розширення міхура знизить тиск і призведе до відшарування міхура.
:Liquid - Рідина
:Gas bubble - Газ бульбашки
:Cappilary - Капіляр

__TOC__

== Походження ==
Коли рідина утворює межу з газовою фазою, молекула на кордоні має зовсім інші фізичні властивості через дисбаланс притягання сил сусідніх молекул. У рівноважному стані рідини внутрішні молекули знаходяться під рівноважними силами з рівномірно розподіленими сусідніми молекулами.

Однак порівняно менша кількість молекул в газовій фазі над поверхнею, ніж конденсована рідка фаза, складає загальну кількість сил, прикладених до молекули поверхні безпосередньо всередині рідини, і, таким чином, молекули поверхні мають тенденцію до мінімізації власної площі поверхні.

Така нерівність молекулярних сил викликає безперервний рух молекул зсередини на поверхню, що означає, що молекули поверхні мають додаткову енергію, яку називають поверхневою вільною енергією або потенційною енергією, і така енергія, що діє на зменшену одиницю площі, визначається як поверхня напруга.

Це кадрова робота з інтерпретації відповідних явищ, що виникають на поверхні чи інтерфейсі матеріалів, і було розроблено багато методів вимірювання поверхневого натягу.

Серед різних способів визначення поверхневого натягу кільцевий метод Дю Ноя та слайд Вільгельмі заснований на відокремленні твердого предмета від поверхні рідини, а метод підвішування крапель та метод сессильной краплі або міхура залежать від деформації сферичної форми крапля рідини.

Незважаючи на те, що ці методи відносно прості та зазвичай використовуються для визначення статичного поверхневого натягу, у випадку, якщо домішки додаються до рідини, слід застосовувати вимірювання поверхневого натягу на основі динамічної рівноваги, оскільки для отримання повністю сформованого часу потрібно більше часу поверхні, а це означає, що важко досягти статичної рівноваги, як це чиста рідина.

Найбільш типовою домішкою для інтенсивного вимірювання поверхневого натягу є молекула поверхнево-активної речовини, яка має як гідрофільний сегмент, який зазвичай називають «головною групою», так і гідрофобний сегмент, зазвичай називають «хвостовою групою» в одній молекулі. Завдяки характерній молекулярній структурі поверхнево-активні речовини мігрують до рідкої поверхні, що межує з газовою фазою, поки зовнішня сила не розпорошить накопичені молекули від поверхні або поверхні повністю не зайняті і, таким чином, не можуть вмістити зайві молекули. Під час цього процесу поверхневий натяг зменшується як функція часу і, нарешті, наближається до рівноважного поверхневого натягу (σ-рівноваги). Такий процес проілюстрований на малюнку 1.

[[Image:Bubble2.jpg]]
:Рисунок 1 - Міграція молекул ПАР та зміна поверхневого натягу (σt1> σt2> σ-рівновага)
:Stirring - Помішування

== Метод максимального тиску в бульбашці ==
Одним з корисних методів визначення динамічного поверхневого натягу є вимірювання «методу максимального міхурного тиску» або, просто кажучи, методу міхурного тиску.

Тензіометр міхурного тиску виробляє газові бульбашки (колишнє повітря) з постійною швидкістю і продуває їх через капіляр, занурений у рідину зразка, і його радіус вже відомий.

Тиск (Р) всередині газового міхура продовжує зростати і максимальне значення отримується тоді, коли міхур має повністю півсферичну форму, радіус якої точно відповідає радіусу капіляра.

На малюнку 2 показаний кожен етап формування бульбашки і відповідна зміна радіусу міхура, і кожен етап описаний нижче.

[[Image:Bubble3.jpg]]
:Малюнок 2 - Зміна тиску під час утворення міхура побудовано як функція часу.
:''Pressure - Тиск''
:''Time - Час''

A, B: Міхур з’являється на кінці капіляра. Зі збільшенням розміру радіус викривлення міхура зменшується.

C: У точці максимального міхурного тиску міхур має повну півсферичну форму, радіус якої ідентичний радіусу капіляра, позначеному Rcap. Поверхневий натяг можна визначити, використовуючи рівняння Янга-Лапласа у зменшеному вигляді для сферичної форми міхура всередині рідини.

[[Image:Bubble4.png]]

(σ: поверхневий натяг, ΔPmax: максимальний перепад тиску, Rcap: радіус капіляра)

D, E: Після максимального тиску тиск міхура зменшується, а радіус міхура збільшується, поки міхур не відривається від кінця капіляра і не починається новий цикл. Це не має значення для визначення поверхневого натягу.

В даний час розроблені та комерціалізовані тенізометри контролюють тиск, необхідний для утворення міхура, різницю тиску між міхуром і зовні, радіус міхура та поверхневий натяг зразка обчислюються за один раз, і збір даних здійснюється через Управління ПК.

Метод бульбашкового тиску зазвичай використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу для системи, що містить поверхнево-активні речовини або інші домішки, оскільки він не вимагає вимірювання контактного кута і має високу точність, хоча вимірювання проводиться швидко. Для вимірювання динамічного поверхневого натягу, зокрема, для систем, що містять поверхнево-активні речовини, може застосовуватися метод «пухирчастий тиск» Більше того, цей метод є відповідною методикою для застосування до біологічних рідин, таких як сироватка, оскільки для вимірювань не потрібна велика кількість рідкого зразка. Насправді цей метод використовується для опосередкованого визначення вмісту ПАР у ванночках для промислового очищення або покриття. оскільки динамічне поверхневе натяг у певному діапазоні швидкостей утворення бульбашок показує сильну кореляцію з концентрацією.

== Застосування ==
Метод максимального тиску бульбашок часто використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу, оскільки він дозволяє виміряти розвиток поверхневого натягу на новоствореному інтерфейсі. Наприклад, у розчині ПАР молекули (з часом) збиратимуться на межі розділу газ / рідина та змінюватимуть поверхневий натяг. Змінюється поверхневий натяг можна легко виміряти при зміні розміру міхура з часом, якщо тиск підтримується постійним.

== Джерела ==
*https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_bubble_pressure_method
*https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/bubble-pressure-method
*Adamson, Arthur W.; Alice P. Gast (1997). Physical Chemistry of Surfaces (6th ed.). Wiley Interscience.
*Bubble Pressure Method at https://www.kruss-scientific.com/
*Dynamic Methods at https://www.lauda.de/de/
*Hubbard, Arthur T. (2002). Encyclopedia of Surface and Colloid Science (Vol. 1). CRC press, pp. 814–815

Метод максимального тиску в бульбашці

2019-12-04T13:14:33Z

Назарій: Створена сторінка: У фізиці '''метод максимального бульбашкового тиску''' або '''метод короткого тиску в бул...

У фізиці '''метод максимального бульбашкового тиску''' або '''метод короткого тиску в бульбашці''' - це метод вимірювання поверхневого натягу рідини з поверхнево-активними речовинами.
Дуже простим і зручним методом вимірювання поверхневого натягу називають '''метод максимального тиску в бульбашці'''. У цьому способі капіляр занурюється в рідину, що підлягає вимірюванню, а газовий міхур створюється всередині рідини за допомогою газу з регульованим тиском (див. Рис. 22.4). Зі збільшенням тиску розмір міхура збільшується до тих пір, поки його діаметр не буде ідентичним діаметру капіляра (півсферичного міхура).

[[Image:Bubble1.jpg]]
:Рис. 22.4. Метод максимального міхурного тиску для вимірювання поверхневого натягу. Газовий міхур розширюється у рідині, застосовуючи газ під контрольованим тиском. Якщо радіус міхура відповідає радіусу капіляра, тиск становить максимум. Подальше розширення міхура знизить тиск і призведе до відшарування міхура.

__TOC__

== Походження ==
Коли рідина утворює межу з газовою фазою, молекула на кордоні має зовсім інші фізичні властивості через дисбаланс притягання сил сусідніх молекул. У рівноважному стані рідини внутрішні молекули знаходяться під рівноважними силами з рівномірно розподіленими сусідніми молекулами.

Однак порівняно менша кількість молекул в газовій фазі над поверхнею, ніж конденсована рідка фаза, складає загальну кількість сил, прикладених до молекули поверхні безпосередньо всередині рідини, і, таким чином, молекули поверхні мають тенденцію до мінімізації власної площі поверхні.

Така нерівність молекулярних сил викликає безперервний рух молекул зсередини на поверхню, що означає, що молекули поверхні мають додаткову енергію, яку називають поверхневою вільною енергією або потенційною енергією, і така енергія, що діє на зменшену одиницю площі, визначається як поверхня напруга.

Це кадрова робота з інтерпретації відповідних явищ, що виникають на поверхні чи інтерфейсі матеріалів, і було розроблено багато методів вимірювання поверхневого натягу.

Серед різних способів визначення поверхневого натягу кільцевий метод Дю Ноя та слайд Вільгельмі заснований на відокремленні твердого предмета від поверхні рідини, а метод підвішування крапель та метод сессильной краплі або міхура залежать від деформації сферичної форми крапля рідини.

Незважаючи на те, що ці методи відносно прості та зазвичай використовуються для визначення статичного поверхневого натягу, у випадку, якщо домішки додаються до рідини, слід застосовувати вимірювання поверхневого натягу на основі динамічної рівноваги, оскільки для отримання повністю сформованого часу потрібно більше часу поверхні, а це означає, що важко досягти статичної рівноваги, як це чиста рідина.

Найбільш типовою домішкою для інтенсивного вимірювання поверхневого натягу є молекула поверхнево-активної речовини, яка має як гідрофільний сегмент, який зазвичай називають «головною групою», так і гідрофобний сегмент, зазвичай називають «хвостовою групою» в одній молекулі. Завдяки характерній молекулярній структурі поверхнево-активні речовини мігрують до рідкої поверхні, що межує з газовою фазою, поки зовнішня сила не розпорошить накопичені молекули від поверхні або поверхні повністю не зайняті і, таким чином, не можуть вмістити зайві молекули. Під час цього процесу поверхневий натяг зменшується як функція часу і, нарешті, наближається до рівноважного поверхневого натягу (σ-рівноваги). Такий процес проілюстрований на малюнку 1.

[[Image:Bubble2.jpg]]
:Рисунок 1 - Міграція молекул ПАР та зміна поверхневого натягу (σt1> σt2> σ-рівновага)
:Stirring - Помішування

== Метод максимального тиску в бульбашці ==
Одним з корисних методів визначення динамічного поверхневого натягу є вимірювання «методу максимального міхурного тиску» або, просто кажучи, методу міхурного тиску.

Тензіометр міхурного тиску виробляє газові бульбашки (колишнє повітря) з постійною швидкістю і продуває їх через капіляр, занурений у рідину зразка, і його радіус вже відомий.

Тиск (Р) всередині газового міхура продовжує зростати і максимальне значення отримується тоді, коли міхур має повністю півсферичну форму, радіус якої точно відповідає радіусу капіляра.

На малюнку 2 показаний кожен етап формування бульбашки і відповідна зміна радіусу міхура, і кожен етап описаний нижче.

[[Image:Bubble3.jpg]]
:Малюнок 2 - Зміна тиску під час утворення міхура побудовано як функція часу.
:''Pressure - Тиск''
:''Time - Час''

A, B: Міхур з’являється на кінці капіляра. Зі збільшенням розміру радіус викривлення міхура зменшується.

C: У точці максимального міхурного тиску міхур має повну півсферичну форму, радіус якої ідентичний радіусу капіляра, позначеному Rcap. Поверхневий натяг можна визначити, використовуючи рівняння Янга-Лапласа у зменшеному вигляді для сферичної форми міхура всередині рідини.

[[Image:Bubble4.png]]

(σ: поверхневий натяг, ΔPmax: максимальний перепад тиску, Rcap: радіус капіляра)

D, E: Після максимального тиску тиск міхура зменшується, а радіус міхура збільшується, поки міхур не відривається від кінця капіляра і не починається новий цикл. Це не має значення для визначення поверхневого натягу.

В даний час розроблені та комерціалізовані тенізометри контролюють тиск, необхідний для утворення міхура, різницю тиску між міхуром і зовні, радіус міхура та поверхневий натяг зразка обчислюються за один раз, і збір даних здійснюється через Управління ПК.

Метод бульбашкового тиску зазвичай використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу для системи, що містить поверхнево-активні речовини або інші домішки, оскільки він не вимагає вимірювання контактного кута і має високу точність, хоча вимірювання проводиться швидко. Для вимірювання динамічного поверхневого натягу, зокрема, для систем, що містять поверхнево-активні речовини, може застосовуватися метод «пухирчастий тиск» Більше того, цей метод є відповідною методикою для застосування до біологічних рідин, таких як сироватка, оскільки для вимірювань не потрібна велика кількість рідкого зразка. Насправді цей метод використовується для опосередкованого визначення вмісту ПАР у ванночках для промислового очищення або покриття. оскільки динамічне поверхневе натяг у певному діапазоні швидкостей утворення бульбашок показує сильну кореляцію з концентрацією.

== Застосування ==
Метод максимального тиску бульбашок часто використовується для вимірювання динамічного поверхневого натягу, оскільки він дозволяє виміряти розвиток поверхневого натягу на новоствореному інтерфейсі. Наприклад, у розчині ПАР молекули (з часом) збиратимуться на межі розділу газ / рідина та змінюватимуть поверхневий натяг. Змінюється поверхневий натяг можна легко виміряти при зміні розміру міхура з часом, якщо тиск підтримується постійним.

== Джерела ==
*https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_bubble_pressure_method
*https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/bubble-pressure-method
*Adamson, Arthur W.; Alice P. Gast (1997). Physical Chemistry of Surfaces (6th ed.). Wiley Interscience.
*Bubble Pressure Method at https://www.kruss-scientific.com/
*Dynamic Methods at https://www.lauda.de/de/
*Hubbard, Arthur T. (2002). Encyclopedia of Surface and Colloid Science (Vol. 1). CRC press, pp. 814–815

Файл:Bubble4.png

2019-12-04T13:12:02Z

Назарій:

Файл:Bubble3.jpg

2019-12-04T12:08:09Z

Назарій:

Файл:Bubble1.jpg

2019-12-04T11:55:34Z

Назарій: Назарій завантажив нову версію Файл:Bubble1.jpg

Файл:Bubble2.jpg

2019-12-04T11:50:45Z

Назарій:

Файл:Bubble1.jpg

2019-12-04T11:47:01Z

Назарій: