Складений концентратор механічних коливань

Складений концентратор механічних хвиль, що виконаний у вигляді складного стержня змінно го перерізу, який відрізняється тим, що його профіль виконують за законом: Корисна модель відноситься до ультразвукової техніки і може бути використана як основний хвильовий елемент в харчовій промисловості для створення високоякісних харчових компонентів на етапах їх гомогенізації та послідовного очищення. Відомі пристрої та системи подібного призначення [1], де в складі устаткування для освітлення соків і виноматеріалів використовується стержневий концентратор ступінчастої форми. Такий концентратор характеризується суттєвими технологічними недоліками, які насамперед, виражаються значною концентрацією механічних напруг в області з'єднання ступенів тіла. Це призводить до швидкого розігріву конструкції концентратора, а з часом до руйнування останнього. До того ж, в математичному трактуванні не зовсім правильно поставлена і розв'язана задача розподілу механічних переміщень вздовж довжини. В якості найближчого аналогу можна розглянути складений 3-х ступінчастий концентратор, на торці якого з наскрізними пазами і з галтелями в основі утворена камера зі стінками [2]. До недоліків найближчого аналогу слід віднести наявність при його роботі згінних коливань, які призводять до появи поперечних деформацій. Такий вид деформацій є паразитним і в цілому знижує ефективність роботи конструкції багатоступінчастого концентратора при обробці останнім, металічних деталей з високоміцної сталі. До того ж, цей найближчий аналог вирізняється складністю конструктивного виготовлення та неможливістю проведення повного температурного контролю при роботі в ультразвуковій системі на етапах обробки поверхонь деталей з тиском. В основу корисної моделі поставлена задача раціоналізації складених концентраторів механічних хвиль, задля забезпечення значного коефіцієнта підсилення поздовжніх коливань при невеликому значенні відношення приєднувальних розмірів концентратора та необхідних енергетичних показників. Поставлена задача вирішується шляхом вибору спеціального закону зміни поперечного перерізу: 7 / cos 2.132x , x 0;0.642 Dx 35, х 0.642;1 де Dx - діаметр поперечного перерізу у точці х; x - відносна координата. Такий закон профілю дозволяє зменшити загальний час інтенсивної роботи концентратора механічних хвиль в режимі резонансу і гарантує отримання підвищеного коефіцієнта корисної дії всієї коливальної системи, що забезпечує досягнення технічного результату. Вибір спеціального закону зміни діаметра поперечного перерізу з отриманими технічними параметрами концентратора, обумовлений спробами позбутися недоліків, які притаманні складеним ступінчастим концентраторам з одночасним отриманням при цьому, профілю концентратора зі значним підсиленням поздовжніх коливань і невеликим значенням масо-габаритних та енергетичних показників конструкції, що характеризує винахідницький рівень. Dx 7 / cos 2.132 x , x 35 х 0;0.642 0.642;1 , (19) UA (11) 56082 (13) U де D x - діаметр поперечного перерізу у точці х; x - відносна координата. 3 56082 Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 показано експериментальний зразок складеного концентратора механічних хвиль, а на Фіг. 2 визначені розподіли амплітуд переміщень та механічних напруг від довжини зразка. Зразок виконано у вигляді складеного стержня змінного перерізу, містить дві ділянки. Ці ділянки концентратора утворюють робочу частину 1. Крім цього, є ще частина 2, до якої жорстко сполучають магнітострикційний перетворювач енергії (на кресленні не показано). Інший торець 3 зразка є робочим кінцем концентратора, де знімаються високоамплітудні поздовжні коливання. В результаті чого утворюється єдина коливальна система. Крім того, на кресленні (фіг. 2) показано розподіли робочих амплітуд переміщень 4 та механічних циклічних напруг 5 за довжиною концентратора. З аналізу цих розподілів можна стверджувати, що вузол механічних коливань не співпадає з максимумом циклічних напруг, і до того ж, не спостерігається стрибка механічних напруг. А це гарантує протягом значного часу експлуатації ефективне використання запропонованої корисної моделі. Експериментальний зразок запропонованого профілю випробовують наступним чином. В коливальній системі перетворювач енергіїекспериментальний зразок-навантаження за до Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 4 помогою перетворювача збуджують поздовжні механічні коливання. Повільно змінюючи частоту коливальної системи досягають резонансу і отримують першу форму коливань, амплітуда котрих вимірюється за допомогою точного мікроскопу (не показано). Проведені розрахунки та відповідний аналіз показали, що коефіцієнт підсилення поздовжніх коливань запропонованого профілю концентратора в середньому на 50 % є вищим, а температурний розігрів нижчим на 20 % при відповідному порівнянні з параметрами сучасних зразків складених концентраторів механічних хвиль. Джерела інформації: 1. Пат. 2123524 Росийская Федерация, МПК7 С 12 Н 1/02, А 23 L 2/82. Установка для осветления соков и виноматериалов в непрерывном потоке / Квасенков О. М.; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности. - № 97120458/13 ; заявл. 01.12.97 ; опубл. 20.12.98, Бюл. № 11. -2 с. : ил. 2. Пат. 2130086 Росийская Федерация, МПК7 В 23 Р 9/00. Устройство для отделочноупрочняющей обработки поверхностей деталей / Казаков В. М.; заявитель и патентообладатель Казаков В. М. - № 97122360/02; заявл. 23.10.97; опубл. 10.05.99, Бюл. № 5. - 3 с.: ил. 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