Коэффициент полезного действия удара

Процесс физического удара двух упругих тел разделяют на две фазы. В течение первой - нагрузочной - происходит монотонное нарастание ударных сил, так как кинетическая энергия переходит в энергию упругого деформирования сталкивающихся тел в точках их контакта. После максимального сближения, соответствующего максимуму ударной силы, начинается вторая фаза процесса -разгрузочная - с монотонным спадом ударных сил вплоть до прекращения контакта тел. Размеры и форма их восстанавливаются. В идеальной системе при разгрузке энергия деформированного состояния полностью восстанавливает свой первоначальный уровень, в реальной - только частично.

в конце второй фазы, условие постоянства количества движения имеет вид

Нормальные нагрузочный и разгрузочный импульсы, воздействующие на любую из масс, соответствуют изменению количества движения:

,

дополнительным уравнением для определения скоростей соударяющихся тел является условие сохранения кинетической энергии:

Динамика системы, состоящей из двух сталкивающихся масс молота в условиях так называемого жесткого удара лишь с определенной степенью приближения, может быть охарактеризована скоростными соотношениями (15.1)—(15.4). В нормальных условиях эксплуатации между сталкивающимися массами закладывают металл и развивающиеся ударные силы вызывают в нем пластическое течение. Это уже не соударение твердых упругих тел, а упругопластический удар со своими закономерностями. Однако можно полагать, что система замкнута, так как силы, действующие на металл, уравновешены реакцией связи основания (шабота), встречных подвижных частей или рамы. Следовательно, количество движения осталось без изменения, произошло только его перераспределение между столкнувшимися массами. Однако после удара общий уровень кинетической энергии в системе уменьшается вследствие необратимых потерь, обусловленных пластической деформацией (не учитывая рассеяния энергии на колебания и т. п.). Поэтому для реального удара вводят эмпирический коэффициент восстановления (отскока), устанавливающий соотношение между проекциями скоростей на линию центров до и после удара:

  поскольку по-

с р едний опирается на подшаботную прокладку, фундамент и грунт. Подшабот-ная прокладка, обладая определенной жесткостью, вызывает отпор.

Опыт показывает, что влияние отпорного импульса отпора невелико, поэтому при анализе энергетики им можно пренебречь и считать шабот свободным. Тогда получаем систему уравнений:

на основании которой определяем скорости на заключительном этапе удара:

Поскольку кинетическая энергия к началу удара

а после его окончания

устанавливаем работу пластического деформирования

Следовательно, энергетический КПД удара, т. е. отношение полезно используемой энергии к ее начальной величине,

и падающих частей т.

= 10... 20.

и тем больше, чем выше деформирующая сила.

= 0,75.. .0,80.