Преобразователь крутильных колебаний

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Сециалистическик Республик(22) Заявлено 261 277, (21) 2559662/18-10 с присоединейием заявки М(23)Приоритет В 06 В 1/08 Государствеииый комитет СССР по деяам изобретеиий и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 150879.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при ультразвуковой сварке, в испытаниях материалов на усталость,Известны магнитострикционныеустройства для возбуждения крутильных колебаний 1).Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяпреобразователь крутильных колебаний,содержащий цилиндрический магнитострикционный элемент, тороидальнуюобмотку возбуждения, магнитопроводи обмотку подмагничивания (2),Недостатком известного устройства является низкая предельная амплитуда ультразвуковых колебаний навыходе системы (т.е. максимальнодостижимое значение амплитуды смещений, которое может быть полученодля данного типа конструкции приувеличении электрической мощностина входе) . Применение специальныхконцентраторов увеличивает потериакустической энергии, что приводитк снижению эффективности преобразователя. Для ферритового магнитострикционного элемента низкая предельнаяамплитуда связана с малой усталостной прочностью материала; для магнитострикцйонного элемента нз сплавовона определяется низким порогом магнитострикции насыщения. Целью изобретения является повышение амплитуды крутильных колебаний. Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе крутильныхколебаний магнитопровод выполнен ввиде размещенных коаксиально и соединенных между собой стержня реэонанссной длины, внутреннего кольца, цилиндрического магнитострикционногоэлемента.с тороидальной обмоткой возбуждения, внешнего кольца с радиусомрезонансного размера:а частоте крутильных колебаний и стакана с внешнимрадиусом, равным радиусу внешнегокольца, внутри которого на стержнеразмещена обмотка подмагничивания,При этом используется принцип цилиндрической фокусировки. Кольцевой магннтострикционный элемент располагается На значительном удалении от осипреобразователя, а крутильные колебания к центру передаются и усиливаются с помощью диска, являющегосяодновременно частью колебательнойсистемы и магнитопроводом,Формула изобретения 25 30 35 40 45 50 На чертеже приведена схема описываемого преобразователя крутильных колебаний.Преобразователь крутильных колебаний содержит стержень 1, являющийся элементом магнитопроводадлина стержня 1 С/2 Й,: где С - скорость сдвиговых волн в материале,й - рабочая частота. В качестве материала выбирается любой ферромагнитный сплав, например сталь. В некоторой плоскости к стержню, присоединено внутреннее кольцо 2, к внутреннему кольцу присоединен магнитострйкционнйй элемент 3, имеющий внутреннюю систему цилиндрических отверстий, расположенных по окружности большего радиуса, в отверстия пропущен провод тороидальной обмотки 4 возбуждения. К боковой поверхности магнитострикционного элемента 3 присоединено.внешнеекольцо 5 магнитопровода. Наружный радиус Б. внешнего кольца 5 выбирается из расчета резонанса на крутильных колебаниях системы: внутреннее кольцо. 2, магнитострикционный элемент 3, внешнее кольцо 5Я = С/Х.На стержне 1 размещено ярмо в виде цилиндрического стакана б, предназначенного для замыкания постоянного магнитного потока, проходящего через стержень 1, кольца 2,5 и магнитострикционный элемент 3. Между стержнем и отверстием в стакане, а также торцовой поверхностью стакана и боковой поверхностью внешнего кольца 5 имеются зазоры достаточно малой толщины, которые не влияют на величину магнитного сопротивления.На стержень,1 надета обмотка 7 подмагничивания.Преобразователь крутильных,колебаний работает следующим образом. Постоянный магнитный поток, созда. - ваемый обмоткой 7 подмагничивания, проходя последовательно через стержень 1, кольцо 2, магнитострикционный элемент 3, кольцо 5 и цилиндрический стакан б, создает постоянное магнитное поле с радиальной по.ляризацией, переменное аксиальное магнитное поле создается обмоткой 4 возбужденияСложение взаимно перпендикулярных постоянного и переменного магнитных полей приводит к появлению в соответствии с эффектомВидемана сдвиговых (крутильных) напряжений. При частоте вынуждающей силы, равной резонансной частоте крутильных колебаний диска, состоящегоиз соединенных между собой внутреннего кольца 2, магнитострикционногоэлемента 3 и внешнего кольца 5,амплитуда крутильных колебаний достигает максимума.Крутильные колебания диска возбуждают крутильные колебания в стержне1, при этом возбуждение крутильных.колебаний в стержне 1 может бытьосуществлено в любом его сечении.За счет цилиндрической фокусировкиамплитуда деформаций в центре в2,78 раза выше, чем в зоне расположения активного элемента 3. Концентрация напряжений в центре можетбыть еще больше, если толщину колецплавно уменьшиТь к центру,Преобразователь крутильных колебаний, содержащий цилиндрический магнитострикционный элемент, торо-. идальную обмотку возбуждения, маг-. нитопровод и обмотку подмагничивания о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения. амплитуды крутильных колебаний, магнитопровод выполнен в виде размещенных коаксиально и соединенных между. собой стержня резонансной длины, внутреннего кольца, цилиндрического магнитострикционного элемента с тороидальной обмоткой возбуждения, внешнего кольца с радиусом резонансного размера на частоте крутильных коле-. баний и стакана с внешним радиусбй, равным радиусу внешнего кольца, внутри которого,на стержне размещена обмотка подмагничиванияИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР Р 148971, кл. В 06 В 1/00, 1962,2 Мог 1 Е. ИепоТозс" Оп 1 Ье 1 огдце гас 1 ог ой а 1 огз 1 опа 1 падпе 1 озТг 1 сйче ч 1 ЬгаТог Ви 11 еТ 1 п ой 1 Ье ЬоЕуо 1 пз 11 це ой 1 есЬпо 1 оду 9 101, 19 70, (прототип) . ЦНИИПИ Заказ, 4652/5Тираж 585 Подписное Филиал ППП 1 Патент,г.ужгород, ул .Проектная,4