Способ армирования пьезокерамических преобразователей

ОП ИСАНИЕ Соез СоеетеинкСоциалистическихРеспубвв(23)Приоритет Опубликовано 23,05.82 Бюллетень Рй анни 23,05.82 53) УДК 534. .232 (088,8) ата опубликования градов, Н. К, Жданова, Н. В, Марьинский и В, Г. Савел т,анушийа,;т 72) Авторы иэобретенн Брук, В. В. Вин. Д, Любавин, М 71) Заявитель СПОСОБ АРМИРОВАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМ большим разбросом их между собой. Последнее приводит к тому, что при одном и томже крутящем моменте затяжки гайки в из.делиях, например, в преобразователях создаются разные армирующие напряжения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ армирования пьезоэлектрического преобразователя,включающий его сжатие с заданным усилием,регистрацию и фиксацию этого усилия (21,10Однако этот способ не позволяет избежатьразброса параметров преобразователя из.занеточности регистрации фиксируемого усилия,поскольку фиксация усилия производится15после его регистрации и реальное зафиксиро.ванное усилие не совпадает с заданным, таккак происходит либо частично неупругая де.формация фиксируемого устройства, либоего заедание,30.Цель изобретения - уменьшение разбросапараметров пмзопреобразователей эа счетповышения точности регистрации задаваемыхусилий. Изобретение относится к технологии изготовления армированных пьезокерамическихпреобразователей и может найти применениев производстве мощных пьезоэлектрическихизлучателей,Известен способ армирования стержневыхпьезокерамических преобразователей, вклю.чающий силовую затяжку дннамометрическимключом с определенным крутящим моментомгайки, расположенной на центральной стягивающей шпильке преобразователя.Известен способ армирования изделий, вкотором требуемое армирующее напряжениеобеспечивается крутящим моментом затяжки гайки, рассчитанным с использованиемсправочных данных: коэффициентов трениярезьбовой пары гайки-шпильки 11),Существенным недостатком данного способа является малая точность создания армирующих напряжений по сравнению с требуемой10%. Это обусловлено отличием от справочных значений действительных коэффициентовтрения в резьбовых парах элементов армиро.вакия изготавливаемых преобразователей и ИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ930752 Поставленная цель достигается тем, что ре гистрация усилия производится путем подключения параллельно преобразователя высокодобротного конденсатора и измерения на его выводах электрического напряжения, соответствующего заданному усилию.Сжимают преобразователь в направлении армирования усилием, соответствующим заданному напряжению армирования, блок при этом регистрирует по вольтметру возникшее на выводах преобразователя электрическое напряжение. Сжатие стержневых пьезокерамических преобразователей может быть осушествлено, например, с помощью пресса, а цилинд. рических пьезокерамических преобразователей - с помощью обжимного приспособления, например, цилиндрической гндравлической манже. той, в которую устанавливается преобразователь.Сжимают преобразователь до возникновения на его выводах, подключенных к вольтметру, электрического напряжения, равного по величине ранее зарегистрированному при сжатии известным рассчитанным усилием.Точность армирования стержневых пьезокерамических преобразователей предлагаемым способом повышается за счет определения индивидуально для каждого изготавливаемого . преобразователя выходного электрического напряжения, соответствующего требуемому армирующему усилию, и последующего армирования до получения электрического на. пряжения на выходе, равного предварительно полученному. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Благодаря этому исключается влияние на армирование раэбросов параметров как активного материала преобразователей, таки разбросов параметров элементов армирования, таких как трение в резьбовой парегайка-шпилька и определение начального момента затяжки гайки. Даже в одной и той же партии преобразователей разброс коэффициентов трения элементов армированияможет достигать больших значений. Так, например, разброс коэффициента трения врезьбовой паре шпилька (титан)-гайка (титан) может изменяться на + 100%, Чтоькасается разброса параметров активного материала, то например, для пьезокерамикисостава ЦТБС - 3 разброс пьезомоду - ля может находиться в пределах + 20% от среднего значения, а разброс значений статического модуля Юнга в технических условиях на пьезокерамику вообще не оговаривается,Наличие разброса параметров активного материала от преобразователя к преобразователю приводит при использовании известных фспособов армирования по крутящему моменту и углуповорота гайки к тому, что при армировании в активном элементе преобразовате.лей создаются при одних и тех же условияхармирования разные армирующие напряжения.Проверка показала, что при прецлагаемом способе изготовления разброс создаваемых механических напряжений в партиипреобразователей не первышает + 8%, в товремя как армирование способом известного устройства дает разброс + 20%, Погреш.ность армирования предлагаемым способомобусловлена погрешностью измерения элект.рического напряжения вольтметром и усилийсжатия по манометру пресса, а также электроизоляцией преобразователя, Для уменьшения первой погрешности измерение электрического напряжения выполняют статическимвольтметром марки С - 95, а для уменьшения второй погрешности усилие сжатияпрессом регистрируют образцовым манометром. Для ликвидации утечки электрическогозаряда иэ-за низкой изоляции пьезокерамики к преобразователю подключают высокодобротный конденсатор, например, марки .К 73 П - 2 номинал которого рассчитывают,исходя из электрической емкости преобразователя и сопротивления утечки, чтобы постоянная времени цепи разряда существеннопревышала время армирования.Большим преимуществом предлагаемогоспособа армирования по сравнению с известными является объективность контролясоздаваемых напряжений непосредственно впьезокерамике, который исключает недоармирование преобразователя. из-за "заедания"резьбы или из-за ее срыва,Обеспечение предлагаемым способом взначительной мере большой точности арми.рования особенно важно при изготовлениимощных излучателей с большими требуемыми для них армирующими напряжениями.Отклонение в них армирующих напряженийот номинальной величины недопустимо какв большую, так и в меньшую сторону. Впервом случае это приводит к ухудшениюэлектроакустических параметров (переармирование), во втором - к снижению его ресурсов работы (недоармирование). Кроме того, увеличение точности армирования пьезокерамических преобразователей обеспечиваетидентичность их электроакустических параметров, что особенно важно при использованииих в качестве дискретных элементов систем. Формула изобретения Способ армирования пьезокерамическихпреобразователей, включающий его сжатие с93 О 752 Составитель В, ПироговТехред А. Бабинец Корректор С Момак Редактор А. Кушнир Заказ 3536/87 Тираж 685 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 заданным усилием, регистрацию и фиксациюэтого усилия, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения разброса параметров преобразователей за счет повышенияточности регистрации задаваемых усилий, ре.гистрация усилия производится путем подключения параллельно преобразователю высокодобротного конденсатора и измерения на еговыводах электрического напряжения, соответствующего заданному усилию. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Орлов П. И. Основы конструирования. М., "Машиностроение", 1968,5 с. 418.