Акустический преобразователь

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения - повышение 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 А, от внешней поверхности пакета 2. Ширина протЬчек составляет 0,02±0,005 К, где К - длина волны ультразвуковых колебаний. В процессе колебаний преобразователя смазка из кольцевых проточек будет распределяться к внутренним областям контактирующих поверхностей . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1450885 A 1

yg 4 В 06 В 1/06, Н 04 R 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3981655/24-10 (22) 02.12.85 (46) 15.01.89. Бюл. № 2 (72) .М. Н. Дубровин, И. Ю. Китайгородский, Н. Н. Кузнецова, Б. Т. Федотов и А. Д. Эхтман (53) 534.6.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 238253, кл. В 06 В 1/06, 1964.

Патент Франции № 2528727, кл. В 06 В 1/06, 1982. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения — повышение 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 вЂ” длина волны ультразвуковых колебаний. В процессе колебаний преобразователя смазка из кольцевых проточек будет распределяться к внутренним областям контактирующих поверхностей. 2 ил.

1450885

1

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть применено в ультразвуковых станках.и оборудовании для ультразвуковой технологии.

Е1елью 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 следующим 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 вЂ” длина волны, С вЂ” скорость звука, t — 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

0,05Х ведет к снижению эффективности действия смазки на счет сокращения зоны ее действия. Геометрические размеры проточек обуславливаются, с одной стороны, необходимостью достаточного количества смазки на

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) разо1450885

Формула изобретения

+ue. 2

Составитель И. Игумнова

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 7011/6 Тираж 422 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з грева 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 10—

20% в зависимости от шероховатости исходной поверхности и длительность работы преобразователя с исходными параметрами в 3 — 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 выполнены кольцевые осесимметричные проточки, заполненные смазкой н расположенные на расстоянии 0,01 — 0,05Л от внешней поверхности пакета нз кольцевых пьезопластин, при этом ширина проточек составляет

0,02 0,005Л, где Л вЂ” длина волны ультразвуковых колебаний.