Акустический преобразователь

ОЮЗ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИЧЕСНЕСПУБЛИК В 1/06, Н 04 К 17/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ий Ю. КитайФедотов ьство СССР/06, 1964.2528727,РЕОБРАЗОВАится к ультразвуко ретения - повыше Фа ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,ЯО 1450885 ние эффективности и надежности работы преобразователя. Преобразователь содержит рабочую накладку 1, пакет из кольцевых пьезопластин 2, тыльную накладку 3 и армирующий элемент 4. На сопряженных с торцами пакета 2 поверхностях накладок 1, 3 выполнены кольцевые осесимметричные проточки, заполненные смазкой и расположенные на расстоянии 0,01 - 0,05 Х от внешней поверхности пакета 2. Ширина проточек составляет 0,02-1-0,005 Х, где Х - длина волны ультразвуковых колебаний. В процессе колебаний преобразователя смазка из кольцевых проточек будет распределяться к внутренним областям контактирующих поверхностей. 2 ил.40 45 50 55 Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть применено в ультразвуковых станках и оборудовании для ультразвуковой технологии.Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы преобразователя.На фиг. 1 представлен общий вид преобразователя; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1.Преобразователь содержит рабочую накладку 1, пакет из кольцевых пьезопластин 2, тыльную накладку 3, армирующий элемент 4. На сопряженных с торцами пакета 2 поверхностях накладок 1, 3 выполнены кольцевые осесимметричные проточки 5, заполненные смазкой на основе графита или дисульфида молибдена.Устройство работает следующвм образом, При сборке преобразователя проточки 5 заполняются смазкой, а затем накладки 1, 3 и пакет из кольцевых пьезопластин стягиваются армирующим элементом 4, например центральным болтом. При подаче от генератора электрических колебаний знакопеременного сигнала в пьезопластинах происходит преобразование электрической энергии в энергию механических колебаний. В преобразователях технологического назначения, реализующих высокие амплитуды механических колебаний, используется резонансный режим, при котором частота задаюгцего электрического сигнала соответствует собственной частоте колебаний преобразователя, который в собранном виде представляет собой единую колебательную систему, в которой возникают продольные колебания. Условие резонанса - кратность акустической длины преобразователя Х/2, где Х=С:= - (Х - длина волны, С - скорость звука,- частота колебаний),Поверхности контакта пакета из кольцевых пьезопластин и накладок расположены вблизи узла продольных колебаний, соответствующего максимуму (или пучности) толщинных колебаний. Смазка из кольцевых проточек 5, расположенных вблизи узла толщинных напряжений, будет распределяться в процессе колебаний преобразователя к внутренним областям контактируюгцих поверхностей. Поскольку в преобразователях данного типа узел напряжений находится на внешней поверхности пакета из кольцевых пьезопластин 2, то с целью предотвращения уноса смазки с данной поверхности, проточки выполняются относительно узла напряжений на расстоянии, превышающем 0,011. Увеличение указанного размера более 0,051 ведет к снижению эффективности действия смазки на счет сокращения зоны ее действия. Геометрические размеры проточек обуславливаются, с одной стороны, необходимостью достаточного количества смазки на 5 10 15 20 25 30 35 срок службы преобразователя (примерно 3000 ч) - минимальные размеры. С,другой стороны, увеличение ширины проточек ведет к снижению фактической площади контакта поверхностей, а увеличение глубины проточек - к возрастанию местных напряжений .(концентрация напряжений) в теле преобразователя.Наличие двух тенденций, из которых одна - подача смазки - ведет к повышению эффективности работы и долговечности преобразователя, а другая - снижение фактической площади контакта и увеличение местных напряжений - к снижению указанных параметров преобразователя, определяет оптимальные геометрические размеры проточек. Исходя из этого ширина проточек должна составлять (0,02-+0,01) Х, а ее глубина - (0,01-(-0,005) Х,Наиболее целесообразно при этом выполнять проточки треугольной конфигурации с углами, прилегающими к поверхности контакта: внешним, т. е. обращенным к плоскости узла напряжений, 80 - 110 и внутренним 30 - 60. Для внешнего угла нижний предел определяется протеканием смазки на свободные поверхности, а верхний - технологичностью изготовления и прочностью материала. Для внутреннего угла нижний предел определяется площадью контакта торцов, пакета из кольцевых яьезопластин и наклодок (она уменьшается с уменьшением угла), а верхний предел - капиллярными условиями затекания смазки (чем меньше угол, тем лучше проникновение смазки) .Поскольку проточки могут являться концентратором напряжений, оптимальным является скругление их третьего угла, направленного в тело накладки, что повышает надежность работы преобразователя. Радиус скругления этого угла должен быть не менее 200 мкм. Эффективность работы преобразователя, которую можно оценить по величине максимальной амплитуды на рабочем торце, в значительной степени определяется акустическим контактом между пьезопластинами и накладками, а следовательно, зависит от качества подготовки сопрягаемых поверхностей и их плоскопараллельности.Шероховатость, остающаяся после механической обработки поверхности, ведет к появлению микронных воздушных зазоров, ухудшающих передачу механических деформаций от пьезопластин к накладкам и, следовательно, понижающих эффективность работы преобразователя. Особую роль имеет возможное коробление пьезопластин при максимальных мощностных режимах, возникающее под действием знакопеременных механических напряжений (амплитуда до 500 кГ/мм) и температуры (до 150 С) разоСоставитель И. Игумнова Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор Н. Король Заказ 7011/6 Тираж 422 Г 1 одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 43грева преобразователя в результате активных потерь, Это также ведет к образованию микронных воздушных зазоров между пьезопластинами и накладками. Наличие Зазоров ведет к дополнительному перегреву пьезокерамики, ее деполяризации и образованию трещин и как следствие резкому снижению эффективности и надежности работы преобразователя.Использование изобретения позволяет обеспечить надежный акустический контакт и, следовательно, увеличить амплитуду смещения на рабочем торце в среднем на 11 - 21 о в зависимости от шероховатости исходной поверхности и длительность работы преобразователя с исходными параметрами вЗ - 5 раз,Акустический преобразователь, содержащий пакет из кольцевых пьезопластнн, рабочую и тыльную накладки, стянутые армирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы, на сопряженных с торцами пакета из кольцевых пьезопластин поверхностях рабочих и тыльной накладок 11 выполнены кольцевые осесимметричные проточки, заполненные смазкой н расположенные на расстоянии 1,11 - 1,15 Л от внешней поверхности пакета нз кольцевых пьезопластин, при этом ширина проточек составляет 1,121,115 Л, где Л - длина волны ультразвуковых колебаний.