ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Адгезия цилиндрических частиц на шероховатой поверхности из "Адгезия пыли и порошков 1976 " Расчет сил адгезии цилиндрических частиц. Помимо сферических частиц могут существовать частицы других геометрических форм. В работе 160] нами подробно исследована адгезия цилиндрических частиц на гладких и шероховатых поверхностях. [c.158] Согласно уравнению (V, 13) сила адгезии является функцией от числа контактов i частицы с поверхностью и числа молекул Пи участвующих в адгезионном взаимодействии. [c.158] Разберем более подробно влияние этих факторов на адгезию цилиндрических частиц с шероховатой поверхностью. [c.158] При контакте гладкой цилиндрической частицы с гладкой поверхностью число контактов равно единице. [c.158] При контакте цилиндрических частиц с шероховатой поверхностью число контактов равно или больше единицы. [c.159] Цилиндрическая частица располагается на шероховатой поверхности случайно в зависимости от соотношения размеров частицы и выступов шероховатости она может контактировать с вершинами выступов как в поперечном, так и в продольном направлениях по отношению к боковой поверхности выступа или его основанию (рис. V, 9). [c.159] При поперечном положении частиц (см. рис. V, 9,Л) сила адгезии примерно на два порядка меньше (160], чем при продольном положении частиц (рис. V, 9, S). При продольном положении цилиндрической частицы относительно выступов шероховатой поверхности может быть реализовано два случая диаметр частицы больше шага выступа, т. е. d S, и частица располагается на вершине выступа диаметр частицы меньше шага выступа, т. е. d В, я частица контактирует основанием и боковой поверхностью выступа. [c.160] В следует понимать величину, равную 2р, т. е. расстояние между двумя выступами атомно-молекулярной шероховатости. Величина 2р имеет конкретный физический смысл. Это — расстояние между дефектами кристаллической решетки металлов, которое колеблется в пределах 10—1000 А. [c.161] Влияние на силу адгезии длины цилиндрических частиц при продольном их расположении может быть различным. В случае, когда длина частиц больше длины площади контакта, т. е. / /к (этот случай представлен на рис. V, 10), адгезия цилиндрических частиц не зависит от их длины. Когда длина частиц меньше длины возможной площади контакта, т. е. / 1ц (этот случай изображен на рис. V, 10 пунктиром), сила адгезии прямо пропорциональна длине частиц. [c.161] Такое изменение силы адгезии в зависимости от соотношения длины частиц и длины площади контакта справедливо лишь, когда сами выступы шероховатой поверхности являются идеально гладкими [40]. Подобный случай встречается на практике редко. Фактически цилиндрические частицы контактируют с выступами, которым свойственна атомно-молекулярная шероховатость. Поэтому даже для случая, когда / /к (см. рис. V, 10), соприкосновение цилиндрических частиц может осуществляться по некоторой площади, которая пропорциональна длине частицы. В этих условиях сила адгезии также будет прямо пропорциональна значению длины цилиндрической частицы. [c.161] Коэффициент можно определить, сравнивая расчетные и экспериментальные данные по силам адгезии. Так, при адгезии цилиндрических частиц длиной 100 мкм и диаметром 20 мкм к стальным поверхностям, обработанным по 5—6 классу чистоты, при Гпр = 2,9 см значение коэффициента равно 0,076 150]. [c.162] Определение средней силы адгезии цилиндрических частиц. [c.162] Помимо расчета силы адгезии цилиндрических частиц можно определить экспериментально. Результаты определения сил адгезии частиц диаметром 20 мкм и длиной от 100 до 400 мкм представлены на рис. V, 11. Из приведенных на этом рисунке экспериментальных данных следует, что так же, как и для сферических частиц (см. рис. 1,3), имеет место разброс сил адгезии для цилиндрических частиц, а распределение прилипших частиц по их размерам (в данном случае по длине частиц при одном и том же диаметре) подчиняется нормально-логарифмическому закону. [c.162] С ростом частиц увеличиваются как медианная, так и средняя сила адгезии. [c.163] Для случая адгезии цилиндрических частиц к стальной поверхности, обработанной по 5—6 классу чистоты, сопоставим приведенные выше значения средней силы адгезии, которые получены на основе экспериментальных данных, со значениями, полученными в результате расчета и приведенными в табл. V, 3 для продольного и поперечного положений частиц. [c.163] Экспериментальные значения средней силы адгезии примерно в 2—5 раз меньше расчетных значений сил адгезии для продольно расположенных частиц и в 5—10 раз больше — для частиц, расположенных поперечно по отношению к выступам шероховатой поверхности. Это означает, что фактические положения частиц относительно выступов шероховатой поверхности будут изменяться от продольного (см. рис. V,9,В) до поперечного (см. рис. V,9,Л) положения, которые следует рассматривать как крайние положения цилиндрических частиц на шероховатой поверхности. Эти положения соответствуют минимальной и максимальной силам адгезии, а фактические значения сил адгезии будут больше или равны минимальным и меньше или равны максимальным силам адгезии. [c.163] можно определить экспериментально распределение по силам адгезии цилиндрических частиц в зависимости от длины этих частиц при фиксированном диаметре или в зависимости от диаметра при данной длине. Адгезионное взаимодействие цилиндрических частиц характеризуется средней силой адгезии, которая растет с увеличением длины частиц и уменьшается при росте их диаметра. [c.164] В условиях равновесия на прилипшие частицы будут действовать следующие силы взаимодействия Fi за счет капиллярных сил по линии АС и BD (рис. V, 12,6) составляющая капиллярных сил р2 по линии АВ и D, которая обусловливает перемещение жидкости на расстояние z (рис. V, 12, а) вес жидкости Р, противодействующий капиллярной силе. В условиях равновесия сумма этих сил должна быть равна нулю. Для горизонтально расположенных поверхностей необходимо учитывать отношение между гравитационными и капиллярными силами. [c.164] На основе уравнения (V, 30) с использованием уравнений (V, 27) — (V, 29) можно определить соотношение между Hjr и углом а. Это соотношение определяет величину адгезии под действием капиллярных сил. [c.165] В этих условиях, так же как и при адгезии к вертикальной поверхности [161], имеет место рост угла а по мере увеличения отношения Hjr. Когда Я/г = 0,5, т. е. 2Н = г, радиус цилиндрической частицы равен толщине слоя жидкости между контактирующими телами, а угол а составляет 74,9°. Дальнейшее увеличение угла а может произойти, когда 2Н г, т. е. толщина слоя жидкости будет больше радиуса прилипших цилиндрических частиц. [c.165] Вернуться к основной статье