Акустичний концентратор для ультразвукової обробки

Акустичний концентратор для ультразвукової обробки, що виконаний у вигляді стрижня змінного перерізу, який відрізняється тим, що його профіль має форму, яка визначається за співвідношенням: Корисна модель відноситься до галузі прикладної акустики і може бути використана при ультразвуковій обробці деталей тиском та різання їх шляхом накладання ультразвукових коливань на технологічний інструмент. Відомі та описані пристрої подібного призначення [1], де акустичний концентратор виконано у вигляді тіла обертання змінного перерізу, робоча частина якого має поперечний переріз, який змінюється за лінійним законом. Проте такий концентратор має невеликий коефіцієнт концентрації амплітуд коливань, що унеможливлює його ефективне використання в ультразвукових коливальних системах при проведенні випробувань матеріалів на втому у випадку наявності високих частот навантаження та надміцних матеріалів. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною сутністю та результатом, що досягається є прототип в якості якого приймається акустичний концентратор ступінчастої форми [2]. Цей прототип конструкційне є комбінацією двох концентраторів призматичної форми, які характеризуються різними значеннями поперечного перерізу. До недоліків прототипу слід віднести наявність у останнього при великих амплітудах коливань властивості руйнування через виникнення суттєвих механічних напруг у зоні зміни поперечних діаметрів. Крім цього, в цих концентраторах при їх технологічній експлуатації можуть виникнути бічні коливання, які призводять до зменшення коефіцієнта корисної дії такого пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення акустичного концентратора шля хом збільшення інтенсивності акустичних коливань в зоні концентрації енергії, що забезпечує підвищення ефективності його роботи. Поставлена задача вирішується тим, що акустичний концентратор для ультразвукової обробки, що виконаний у вигляді стрижня змінного перерізу, має профіль, який визначається співвідношенням: Dx D0 x , 3,5 x cos(3,5 x ) 0,02 [3,5 x sin(3,5 x ) cos(3,5 x )] sin(3,5 x ) де: D x - діаметр поперечного перерізу у точці х; х - координата. Такий закон зміни поперечного перерізу концентратора забезпечує досягнення технічного результату. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображено зразок у вигляді акустичного концентратора запропонованої форми а на Фіг.2 наведені розподіли амплітуд переміщень та циклічних напруг вздовж довжини зразка. Зразок виконано у вигляді стрижня змінного перерізу і складається з робочої частини 1 та частини 2, яку жорстко з'єднують з перетворювачем енергії електромагнітних коливань у механічні. Інший торець 3 зразка сполучають з технологічним інструментом для проведення ультразвукової обробки. В результаті чого утворюється єдина ультразвукова коливальна система. Крім цього на кресленні (Фіг.2) наведені розподіли амплітуд переміщень 4 та циклічних напруг 5 від довжини концентратора, форма якого пропо (13) 17956 де Dx - діаметр поперечного перерізу у точці х; D0 - діаметр мінімального поперечного перері (11) x , 3,5 x cos(3,5 x ) 0,02 [3,5 x sin(3,5 x ) cos(3,5 x )] sin(3,5 x ) UA зу; D0 (19) Dx U D0 - діаметр мінімального поперечного перерізу; x - координата. 3 17956 4 нується. Вигляд цих залежностей підтверджує люють першу форму резонансних коливань, ампфакт незбігу вузла коливань з максимумом циклічлітуда котрих контролюється за допомогою мікросних напруг, що в свою чергу забезпечує довгокопа (не зображено) на вільному кінці зразка. строкову ефективну експлуатацію запропонованої Випробування показали, що коефіцієнт концекорисної моделі. нтрації амплітуд коливань у 4-5 разів вище, ніж у Зразок у вигляді акустичного концентратора відомих зразків. запропонованої форми випробовують наступним Джерела інформації чином. В системі перетворювач-зразок1. Трощенко В.Г. Усталость и неупругость метехнологічний інструмент за допомогою перетвоталлов. - К.: Наукова думка, 1971. - с. 121. рювача збуджують поздовжньо-крутильні коливан2. Хорбенко И.Г. Ультразвук в машиностроеня. Плавно змінюючи частоту коливань встановнии. - М.: Машиностроение, 1974. - с. 142. Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601