Научная статья на тему 'Влияние электрического поля на триботехнические свойства керамической массы'

Влияние электрического поля на триботехнические свойства керамической массы Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
213
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Глобальная энергия
ВАК
Область наук
Ключевые слова
КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА / ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ / ТРЕНИЕ / ВЛАЖНОСТЬ / ЭЛЕКТРООСМОС

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Барабанщиков Юрий Германович, Чулкин Сергей Георгиевич

На основании экспериментальной оценки влияния электрического поля на трибологические свойства керамической массы установлена возможность регулирования внешнего трения. Показано, что при электроосмосе изменяется влажность только внешнего слоя материала, а влажность в объеме остается неизменной

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The adjustment possibility of external friction was ascertained on base of experimental estimate how electric field influences on tribotechnical properties of ceramic mixture. It was shown that during proccess of electroosmosis only moisture of external material's layer changes and moisture inside the material remains permanent

Текст научной работы на тему «Влияние электрического поля на триботехнические свойства керамической массы»

-►

МАШИНОСТРОЕНИЕ

УДК 621.891

Ю.Г. Барабанщиков, С.Г. Чулкин

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКОЙ МАССЫ

Трение керамической массы (КМ) о рабочие органы формующих машин приводит к их быстрому абразивному износу Кроме того, машинная переработка керамической массы требует решения ряда задач, связанных с обеспечением определенных параметров внешнего трения [ 1 ]. Один из эффективных способов воздействия на силу трения — электроосмос.

Среди первых попыток применения электроосмоса для регулирования трения следует отметить работу С.И. Долгова, которому удалось снизить трение почвы о плуг на 10 % [2]. Позднее было установлено, что электроосмотическое регулирование трения проявляется в определенных пределах влажности почвы и его эффективность сильно зависит от нее [3]. В работе [4] изучалось влияние электрического поля на процесс внешнего трения торфа. Было показано, что коэффициент трения торфа, имеющего влажность от 73 до 90 %, при прохождении через него электрического тока силой 375 мА снижается в 1,5—4 раза. В.Н. Лофицкийи Б.Ф. Рельтов исследовали возможность применения электроосмоса для борьбы с налипанием грунта к кузовам автосамосвалов и ковшам экскаваторов [5]. Однако это предложение не нашло широкого применения [6]. Изучалась возможность использования электроосмоса для удаления лишней воды после схватывания бетона с целью повышения его прочности [7, 8]. С помощью электроосмоса решалась также задача страгивания лыжи при взлете самолета по влажному грунту [9]. Во всех практических случаях задача уменьшения потерь на трение с помощью электроосмоса сводится к рациональному расположению электродов и выбору соотношения площадей между анодом и катодом, так как трение на одном элек-

троде снижается, а на другом возрастает, что при одинаковых условиях на электродах сводит эффект к нулю. При формовании изделий задача ставится несколько иначе, что упрощает ее решение. В технологических процессах часто возникает необходимость в одних местах уменьшать трение, а в других — его увеличивать.

В глинистых материалах вода при электроосмосе движется обычно от положительного к отрицательному электроду. Влажность поверхностного слоя пасты у катода возрастает, а у анода снижается, что отражается на внешнем трении.

Электрическое поле создавалось между двумя плоскопараллельными электродами во время скольжения одного из них по керамической массе, и измерялась сила трения. При испытании керамической массы влажностью 17 % сила трения под действием электрического поля очень быстро снижалась и составляла в зависимости от напряженности электрического поля от 5 до 40 % первоначального значения. Падение силы трения происходит тем быстрее, чем выше градиент потенциала электрического поля Н. При Н— 15 В/см снижение силы трения до минимального значения происходит примерно за 0,5 с. На рис. 1 показано изменение влажности Щ, поверхностного слоя керамической массы. При выключении источника тока (на 10-й секунде) поверхностный слой очень быстро обезвоживается.

Электрическое поле оказывает влияние на силу трения как в движении, так и в покое. При катодной поляризации контртела коэффициент трения резко падает и в статическом, и в динамическом режиме, а при анодной поляризации, наоборот, возрастает. При действии электрического поля, как и при его отсутствии, зависимость силы трения от нормальной нагрузки нелинейна.

Рис. 1. Влияние электрического поля на влажность граничного слоя КМ

С точки зрения реологических свойств керамической массы важен вопрос о том, как распределяется влажность в объеме образца. Пусть длина образца равна Ь. Исходя из симметрии электроосмотической ячейки (рис. 2) можно полагать, что объем воды в правой (катодной) половине образца (при х>Ь/2) увеличится ровно настолько, насколько он уменьшится в левой (анодной) половине (прих<Х/2). Поэтому график распределения влажности по длине образца должен обладать центральной симметрией относительно точки с координатами х— Ь/2, )¥= )¥0. Согласно экспериментальным данным, приведенным в работе [ 10], распределение влажности по длине образца при электроосмосе близко к линейному закону и соответствует прямой g на рис. 2. Однако электрокинетический потенциал С,,

рассчитанный при таком распределении влажности, не совпадает с известным значением С

ской области [11], из которой готовилась КМ.

С

нение Гельмгольца—Смолуховского

С = 4пли/еД (1)

где ^ и е — соответственно коэффициент динамической вязкости и диэлектрическая проницаемость жидкой фазы; и — скорость электроосмотического переноса влаги.

Обычно принимают значения вязкости и диэлектрической проницаемости капиллярной воды такими же, как и в свободном объеме (при 25 °С ^ = = 0,89-Ю""3 Па-с; е = е'-е0 = 78,5-8,8542-10"12 Ф/м). При использовании системы единиц СИ множитель 4л в формуле (1) опускается.

Выразим скорость течения и через приращение во времени влажности поверхностного слоя Щ. Для удобства выводов будем полагать далее, что влажность выражена в долях объема, т. е. \¥= У1"'/У, где У1"' — объем воды в образце; V— объем образца. Ось х на рис. 2 совпадает с направлением скорости электроосмотического потока. Выделим некоторый объем Ух, примыкающий к катоду и ограниченный слева поперечным сечением с координатой х (Ь/2 — х — Ь). Тогда Ух = Б{Ь — х), где »У — площадь поперечного сечения образца. В результате электроосмоса объем воды, содержащейся в выделенном объеме Ух, за время ¿//увеличится на ¿У"9. При этом влажность объема возрастет на с!1¥х = ёУхч/Ух. Расход воды, поступающей в объем Ух за единицу времени, будет равен

йУхч!& ■■

УхШх/&.

(2)

Если обе части уравнения (2) разделить на среднюю площадь 5 , занятую водой в поперечном сечении образца, то в левой части получится средняя линейная скорость переноса воды м, а отношение Ух/$ац = {Ь — х)8/Бас1 в правой части можно представить как (Ь — х)/ 1¥х, полагая, что структура образца является однородной и изотропной и 5яв/5 = Ухч/Ух = И^-. Тогда

-"ац!

и

(3)

Рис. 2. Перемещение влаги при электроосмосе

Если зависимость Щх) на участке Ь — х принять линейной, то 1УХ=(1У5+ Щ))/2. Тогда формула (3) примет вид

Результат, получаемый по формулам (3), (4), не зависит от того, как выражена влажность — в процентах по массе или в долях по объему

Распределение влажности согласно работе [10] отвечает значению х = Ь/2 в формуле (4). После подстановки в формулу Гельмгольца — Смолуховского (1) выражения для и (4) при х = Ь/2 находим значение электрокинетического потенциала керамической массы.

В момент времени / = 0,1 с при Нв пределах отЗ до 15 В/см получаем ^ = 7,3—9,0 В, что на два порядка выше значений, наблюдаемых обычно при электроосмосе. Кроме того, не учитывалось возрастающее сопротивление переносу влаги, связанное с ростом градиента термодинамического потенциала влажности. Учет этого фактора дал бы еще более высокое значение потенциала С,. Отсюда можно заключить, что принятое значение х = Ь/2 не отражает реального распределения влажности. Пусть х равняется некоторому значениюг> ОнЬ — г = 5, где5 — толщинапри-катодного слоя, обогащенного влагой в резуль-

С

5

Проведем теперь обратный расчет: вычислим 5

С

что влага не выходит за пределы образца. Результаты расчета приведены в таблице.

5

текания электроосмоса тем быстрее, чем выше напряженность электрического поля. Через 4 с 5

что отвечает форме кривой е/к!на рис. 2. Таким образом, влажность изменяется в тонких пограничных слоях, примыкающих к электродам. Влажность основного объема пасты в центральной части остается прежней.

Несоответствие полученных результатов распределения влаги в образце экспериментальным данным работы [10] можно объяснить следую-

щим образом. Авторы названной работы, прежде чем разделить на части образец кварцевого порошка, располагаемого в стеклянной обойме, составленной из цилиндрических секций диаметром 1,8 см и длиной 2 см, выключали источник электрического тока и прибор приводили в вертикальное положение влажным концом вниз. Это делалось, как объясняют авторы, с целью воспрепятствовать обратному току воды из влажной части образца в сухую. Маловероятно, чтобы такая мера была эффективной, так как для тонкодисперсных гидрофильных систем (в опытах использовались фракции с размером зерен 177— 125,125—88, 88—44 и менее 44 мкм) поверхностные силы, действующие на воду, значительно превышают объемные. Хорошо известно, что жидкость способна подниматься по капиллярам, преодолевая силу тяжести. Вместе с тем обратный отток влаги происходит так быстро (см. рис. 1), что уже через 1—2 секунды распределение влажности будет совершенно иным. Для того чтобы не допустить обратного оттока влаги, источник тока должен выключаться только после разделения образца на секции, причем разъединение секций должно выполняться одновременно. Если это делать последовательно, то первое же разъединение приведет к разрыву электрической цепи, при этом в сочлененных секциях появится возможность обмена жидкой фазой.

В наших опытах разделение производилось с помощью несложного приспособления, позволявшего производить одновременный сдвиг четных секций относительно нечетных без отключения источника тока (рис. 3). Секции цилиндрической формы, выполненные из пластмассы, имеют внутренний диаметр 18 мм и различную длину, составляя в сумме около 100 мм. В крайние секции вводятся металлические электроды, при этом на долю пасты остается 4—5 мм длины секции. Небольшая толщина слоя пасты в крайних секциях принята с таким расчетом, чтобы влаж-

Раечетные значения толщины 8 слоя, обогащенного влагой

//, В/см 5, мкм, в моменты времени, с

ОД 0,2 0,4 0,6 1 2 3 4

3 32,9 50,0 85,6 123 167 197 242 336

6 33,5 51,2 88,6 129 178 213 270 401

11 34,8 54,8 101 159 274 - - -

15 37,4 62,8 140 321 - - - -

IV, %

Г

Г

у

г

20 40 60 80

щ 1 \ \

:■: 5 :■ ж

ш. 4\- ■6 -

>//////////// V////

У/7 '//У

Рис. 3. Фактическое распределение влаги при электроосмосе с учетом различной исходной влажности керамической массы, %: /- 11,4; 2- 13,8; 15,0; 4- 16,7; 5- 18,3

ность тонкого приэлектродного слоя не была усреднена на слишком большой объем (влажность определялась в целом на секцию). Результаты испытаний керамической массы со средней влажностью от 11,4 до 18,3 % также приведены же рис. 3. Продолжительность действия электрического поля напряженностью 15 В/см составляла 30 с. Экспериментальные точки на графиках показывают среднюю влажность керамической массы в соответствующих секциях и отнесены к их серединам. Поэтому всплески по концам кривых на самом деле должны быть выше. Тем не менее полученные данные дают общую картину распределения влаги в образце и подтверждают качественный результат приведенных выше расчетов.

Таким образом, перенос влаги осуществляется одновременно во всех точках объема жидкой фазы. То есть при действии электрического поля происходит смещение всего объема влаги как единого целого в сторону катода. Между положительным электродом и смещенным объемом воды образуется разрыв — обедненная влагой зона, толщина которой неизвестна, но можно считать, что она равна расстоянию а, на которое сместился объем влаги. Влажность участка образца длиной Ь — (5 + а) между обогащенным и обедненным слоем в течение всего процесса остается неизменной, равной исходному значению Щу

Обогащенный слой образуется, если выход воды за пределы образца затруднен или полностью исключен. Если нет герметизации, влага вытекает в зазор между катодом и стенками обоймы. Следует полагать, что жидкость вышла бы за пределы образца полностью, если бы для этого была физическая возможность. Результаты, полученные в различные моменты электроосмоса, от 15 с до 1 ч, не показали существенных расхождений в распределении влаги.

Было показано [12], что падение силы трения при электроосмосе происходит с различной скоростью, которая зависит от напряженности электрического поля. Однако конечная величина, до которой в итоге падает сила трения, во всех случаях одна и та же. Различно только время ее достижения. При Н = 15 В/см этот момент достигается очень быстро. Как видно из рис. 1, в процессе электроосмоса рост влажности материала у катода через некоторое время приостанавливается, и наступает период кажущегося равновесия, когда поверхностная влажность Щ, регистрируемая трибометром, остается почти постоянной.

Постоянство влажности может быть обусловлено несколькими причинами. Во-первых, если общий запас влаги достаточен, наступает полное насыщение поверхностного слоя КМ у катода. При этом растет толщина обогащенного 5

ление воды с открытых участков поверхности образца). В результате влажность у границы с электродом остается постоянной. Во-вторых, в результате разрыва контакта влаги с анодом процесс электроосмоса может остановиться из-за падения силы тока (известно, что объемная скорость электроосмоса пропорциональна силе тока при прочих равных условиях). В-третьих, может наступить равновесие сил, действующих на жидкую фазу.

В результате наложения электрического поля в КМ возникают три потока: потокжидкой фазы (вода) и два потока ионов (положительных и отрицательных), которые обусловливают электрический ток.

Керамическую массу влажностью от 6 до 17,9 % помещали в пластмассовую цилиндрическую обойму с внутренним диаметром 18,0 мм (рис. 4, а). На основные электроды (анодЛ и катод К) подавалось постоянное напряжение 11= 23,8 В. С помощью вспомогательныхэлект-

о)

родов диаметром 1 мм измерялось падение напряжения по длине образца. Малая площадь вспомогательных электродов (в 310 раз меньше площади анода и катода) позволяет пренебречь влиянием измерительных токов на значения электрических потенциалов.

Плотность тока /через образец КМ зависит от времени, прошедшего с момента приложения электрического поля. После короткого периода относительного постоянства (от 1 до 6 минут в зависимости от влажности) наблюдается падение / с затухающей скоростью практически до нуля. Изменение тока ведет к перераспределению электрических потенциалов по длине образца (рис. 4, а). На приведенных графиках можно выделить три характерных скачка потенциала, сумма которых равна падению напряжения на электроосмотической ячейке ¿7:

и= Лу^+ Лу + Лу0м, (5)

где Лу^ и Лу^ — падение потенциала соответственно на двух электрических слоях — катода Лу

на электрическом сопротивлении образца керамической массы.

На графике значения потенциалов вспомогательных электродов ложатся практически на прямую линию, наклон которой со временем уменьшается, проявляя стремление к нулю. Изменение наклона прямой связано главным обра-

Лу

образца КМ и анода. Падение потенциала на Лу

са (/ = 0,1 мин) около 0,1 ¿7 (приблизительно это Лу

стигает 0,8 ¿7 и более. Время, необходимое для этого, зависит от влажности КМ. При )¥= 6 % значение 0,8 ¿7было достигнуто за 7 мин., а при ]¥= 17,9 % — более чем за 40 мин. В отличие от Лу Лу

шается незначительно. Рост скачка потенциала на аноде происходит тем быстрее , чем ниже влаж-

Лу

Лу

к катоду изменяет влажность, а соответственно, и электропроводность КМ на границах с электродами противоположным образом.

Вольт-амперные характеристики всех трех участков электроосмотической ячейки линейны (рис. 4, б). Омическое падение потенциала (соблюдение закона Ома) наблюдается только непосредственно на образце керамической массы.

Лу

(кривая У), относящиеся к разным стадиям электроосмоса, ложатся на прямую линию, указывает на постоянство электропроводности КМ в процессе опыта и тем самым подтверждает сделанный ранее вывод о смещении водного тела как целого при сохранении влажности центрального участка образца неизменной.

Вольт-амперная характеристика катода (кривая 3) почти горизонтальна. Вероятно, данная

Рис. 4. Относительное значение электропотенциала на длине образца КМ (а), влажностью 6 % при продолжительности электроосмоса 0,1 (/), 1 (2), 2 (3) и 10 (4) минут

и вольт-амперные характеристики (б) участков электроосмотической ячейки КМ (влажностью 15,4%) между электродами; 2— границы с анодом; 3— границы с катодом)

-I-

(/ЩкШ)1

мА

(Д\|/ом/Ц)\

плотность тока недостаточна для существенной поляризации катода. Таким образом, потоки ионов лимитирует скорость реакции на аноде, в качестве которой можно предполагать в основном растворение металла, так как выделения кислорода не обнаружено, а ионизация водорода на медном электроде обычно подавляется растворением. Поскольку вольт-амперная характеристика анода отрицательна (кривая 2),

Лу

ное падение силы тока обусловлены резким торможением реакции в результате отрыва водного потока от анода и ростом переходного сопротивления на контакте. Экстраполяция кривой 2 в обе стороны до пересечения с осями координат дает предельные значения скачка потенциала (перенапряжения ^А = 23,8 В)и силы тока на аноде. При этом предельный ток /прсд зависит от влажности и, чем ниже IV, тем меньше /прсд. В то же время реакция на катоде (зарегистрировано выделение водорода) протекает с практически постоянным перенапряжением « 1,2В, полученным экстраполяцией кривой 3(см. рис. 4, б) до оси абсцисс.

Пусть между анодом А и катодом А'им естся некоторый объем V керамической массы со средней объемной влажностью Щ)= ^/9/Кгде — объем воды, изначально равномерно распределенной по всему объему. Допустим, что влага не может выходить за пределы объема V. Тогда, как бы не распределялась в дальнейшем жидкая фаза, средняя влажность всего объема остается неизменной и равной Щу Пусть доля подвижной воды от общего ее объема есть а = При подаче напряжения на элект-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

роды А и А^рис. 2) подвижная влага перемещается вправо как единое целое, так что левая граница аЬ влажного фронта отступает от анода на некоторое расстояние а. В слое толщиной х, примыкающем к аноду, объем оставшейся не-

а

если принять площадь поперечного сечения а

в левой половине объема уменьшилось на а

чился на такую же величину. Эта влага переместилась в прикатодный слой толщиной 5, влажность которого стала равна

Щ = Щ + а№0 а/5=Щ1 + аа/5).

Влажность JV5 будет возрастать до тех пор, пока не достигнет своего предела — влажности насыщенного состояния пасты И/нас. С этого момента влажность слоя 5 будет оставаться постоянной и равной а его влагосодержание будет возрастать в результате увеличения толщи-5

границы cdвлево (будем полагать, что материал не способен к набуханию и V— const). Тем быстрее будет достигаться состояние полного водо-насыщения примыкающего к катоду слоя и тем быстрее будет перемещаться влево граница cd, чем больше изначальная.

5

5

5

пень насыщения пор водой. Тогда aWtfa= И^05(1-л)/л; а = 5( 1 — п)/па = Кп5. (6)

При п= 1 будет а= 0, а 5 = <», что означает

5

странство при ненабухающем материале и V— = const. Ввиду незначительной толщины неподвижной части ДЭС параметр а мало отличает-

5

целиком определяется степенью я заполнения

5

0); при я, близком к нулю, 5 << а{Кп « да); если п = 0,5, то 5 ~а (Кп « 1).

Таким образом, в процессе электроосмоса граница ab< перемещаясь вправо, должна встретиться с границей cd, перемещающейся влево. При этом средняя зона с влажностью W0 исчезнет, то есть будет выполняться равенство

5

Если к этому моменту ток не упадет до нуля, то дальнейшее движение влаги возможно только за счет вытекания ее наружу. При этом а будет 5

продолжать соблюдаться. В противном случае, при V— const, начнет расти давление, которое уравновесит действие электроосмотической силы. В действительности равновесие наступает раньше в результате падения электрического тока до ничтожно малой величины.

Смещению влаги под действием электрического поля противодействуют, с одной стороны,

электростатические силы, вызванные разделением зарядов на границах с электродами, с другой стороны, — силы, связанные с изменением потенциала влаги. Теория потенциала влаги разработана в почвоведении [13].

В случае полного водонасыщения в прика-тодном слое КМ потенциал влаги на границе с катодом 0. Вблизи границы с анодом, где наблюдается отрыв водного тела, значение потенциала воды становится очень высоким. Градиент потенциала

(8)

определяет силу, противодействующую перемещению влаги.

Со стороны электрического поля на единицу объема жидкой фазы в направлении оси х действует сила + где ^ +1 — объемная плотность положительных зарядов (противоионы), находящихся в диффузной части двойного электрического слоя (ДЭС) на частицах глины. Под действием этой силы противоионы и увлекаемая ими влага смещаются к отрицательному электроду. В результате в направлении, противоположном электрическому полю, на единицу объема жидкости действуют: сила, равная градиенту потенциала влаги ф/с/х, и сила притяжения между разделенными зарядами противоположного знака = ёЕ/ёх (Е — энергия взаимодействия зарядов). Для состояния равновесия можно записать:

4 + Ец= 0. (9)

Смещение противоионов в сторону катода приводит к изменению скачка потенциала ДЭС на электродах. Отрицательный заряд на катоде, обусловленный действием источника тока, участвует в образовании внутренней обкладки двойного электрического слоя. Наружная обкладка включает положительные заряды смещенных противоионов, плотность которых в прикатод-ном слое резко возрастает по сравнению со средней объемной плотностью д{ +Поскольку сме-

5

образовавшаяся поверхностная плотность заря-5

ческий слой образован положительными зарядами катионов кристаллической решетки электрода и отрицательными зарядами частиц глины в совокупности со свободными анионами

в растворе. Поскольку отрицательные заряды на частицах глины считаются неподвижными, толщину наружной обкладки ДЭС на аноде можно принять равной х. Тогда на аноде образуется поверхностная плотностьЭнергия, затраченная на разделение зарядов в системе, есть сумма соответствующих энергий на электродах, каждая из которых может быть рассчитана как энергия заряженного конденсатора:

Е=5^ + ^Ду^/2 + Ду^А (Ю)

где ^и^- площади, аД%и Ду — падение потенциала на двойных электрических слоях соответственно катода и анода.

Учитывая равенство площадей электродов и образца = = 5 и то, что д{ + ) = — = д, уравнение (10) можно переписать в виде

Е= дБ{5Дук + хДу)/2,

или, учитывая, что х= Кп5, теКп = (1—п)/па согласно (6),

Е=дЩДук+К„ДуА)/2. (И)

Простое решение получается при Кп = 1, если степень насыщения пор водой составляет около 50 %. Тогда вместо суммы Ду^+ Ду можно подставить в (11) разность ¿7—Ду0м, что вытекает из равенства (5). Дифференцируя полученное выражение по координате х, после деления на объем воды У{)ас'= Щ}У(ддя отнесения к единице-объема) найдем суммарную силу взаимодействия зарядов

Гд = д{сШ/с1х— ёу 0м/с1х)55/2\¥йУ.

Нетрудно видеть, что с!и/йх =Н, а с1у0м/ёх = = //х, где / — шотность тока, х — электропроводность керамической массы.

Если площади электродов и образца равны, то Б/У= 1 Д., где Ь =2/ — длина образца. Тогда

ЕС1 = Ч(Н-1/х)у/2Ы¥0. (12)

Подставляя (12) вуравнение (9), получим дН- д(Н- //х) 5/2^0 - й^йх = 0,

52

в случае полного насыщения ближайшего к катоду элементарного слоя,

дН - д{Н - 1/х)5/2Ы¥0 -^/5 = 0. (13)

Как уже было отмечено, равновесие сил может иметь место в двух случаях. Случай, когда

объем ^сохраняется постоянным за счет роста давления, трудно реализуем. В реальных условиях равновесие наступает, когда плотность тока /становится равной нулю. Тогда (13) можно записать в виде

Я=цУ5(1-5/2/Ж0)?. (14)

Уравнение (14) показывает, что для достижения заданной толщины антифрикционного слоя необходимая напряженность электрического поля //должна быть тем больше, чем выше потенциал влаги, меньше объемная плотность зарядов диффузного слоя # и влажность КМ. Параметры уравнения (14) определяются экспериментально. Поверхностную плотность заряда в ДЭС находят путем измерения емкости двойного электрического слоя. Для определения потенциала применяются различные способы [13].

Исследованы влияние электрического поля на трение КМ и возможность регулирования

этого процесса. Установлено, что при электроосмосе КМ происходит смещение жидкой фазы как единого целого в сторону катода. Движение влаги ускоряется с ростом напряженности электрического поля. При этом влажность КМ у катода возрастает, а у анода — снижается, изменяя силу внешнего трения. Величина смещения, а следовательно, толщина обедненного и обогащенного влагой поверхностных слоев КМ зависят от продолжительности электроосмоса. В течение первых нескольких секунд эта толщина не превышает 0,5 мм. При этом влажность в объеме пасты остается неизменной и равной первоначальному значению, что позволяет при регулировании внешнего трения сохранять неизменными объемные свойства. Экспериментально установлены основные закономерности перемещения влаги в КМ в зависимости от ряда параметров (влажность, степень заполнения влагой порового пространства; напряженность электрического поля). Получены уравнения, описывающие эту зависимость.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузяев, И.М. Анализ взаимосвязи между коэффициентами трения и давлением с учетом температурного поля при транспортировке материалов в винтовом канале червячных машин [Текст] / И.М. Кузяев // Трение и износ,— 2002. Т. 23. № 2,— С. 154-159.

2. Долгов, С.И. Электросмазка почвообрабатывающих орудий [Текст] / С.И. Долгов // Химизация социалистического земледелия,— 1932. № 6,- С. 33-38.

3. Жузе, В.Р. Влияние электрического тока на изменение тягового усилия при пахоте [Текст] /

B.Р.Жузе, В.С.Савичев // Труды Саратовского инта механизации сельского хозяйства им. М.И. Калинина / НКЗ СССР,— Саратов, 1937,— Вып. 3,—

C. 139-150.

4. Методы управления структурно-реологическими свойствами торфа полутвердой консистенции |Текст] / М.П. Воларович |и др.] // Колл. ж,— 1963,- Т. 25. - № 3,- С. 286-290.

5. Лофицкий, В.Н. Борьба с налипанием грунта к кузовам автосамосвалов и ковшам экскаваторов [Текст]: монография / В.Н. Лофицкий, Б.Ф. Рельтов— Л. : Энергоиздат, 1953,— 246 с.

6. Лофицкий, В.Н. Вопросы технологии земляных работ в гидротехническом строительстве [Текст]: монография / В.Н.Лофицкий. — М,—Л.:

Госэнергоиздат, 1955,— 352 с.

7. Баженов, Ю.М. Электроосмос бетона / Ю.М. Баженов // Строительная промышленность,— 1955. N° 3,- С. 40-42.

8. Копацкий, A.B. Исследование электроосмоса в мелкозернистом бетоне [Текст] / A.B.Копацкий // Строительные материалы, строительное производство : доклады и тезисы докладов к XXIV научной конференции / ЛИСИ,— Л., 1966.— С. 77-81.

9. Гура, Г.С. Исследование эффекта электроосмотического смачивания поверхности трения |Текст| / Г.С. Гура // Трение и износ,— 2002. Т. 23. № 6,- С. 682-688.

10. Григоров, О.Н. Электрокинетические свойства капиллярных систем |Текст] / О.Н. Григоров [и др.].- М.-Л. : Изд-во АН СССР, 1956,- 352 с.

11. Злочевская, Р.И. Связанная вода в глинистых грунтах [Текст] : монография / Р.И. Злочевская,- М.: Изд-во МГУ, 1969,- 176 с.

12. Барабанщиков, Ю.Г. Управление трением керамической массы [Текст] / Ю.Г. Барабанщиков // Строительные материалы,— 2004. N° 9. Приложение: Наука. N° 4,— С. 10-12.

13. Муромцев, H.A. Мелиоративная гидрофизика почв [Текст] : монография / H.A. Муромцев,— Л. : Гидрометеоиздат, 1991,— 272 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.