Акустичний стрижень аксіально-симетричної форми

Реферат: Акустичний стрижень аксіально-симетричної форми виконаний у вигляді тіла обертання змінного перерізу. При цьому його профіль має конфігурацію, яка визначається згідно з співвідношенням: 1 Dx  , cos x  k sin x   m tanh mx sin x  k cos x  де: D x - діаметр поперечного перерізу у точці x; x - координата;   - параметр, що визначає конфігурацію стрижня; 2 k  1438 - параметр, що визначає габаритну довжину стрижня; , m  1874 - параметр, що визначає відношення граничних діаметрів стрижня. , UA 117593 U (54) АКУСТИЧНИЙ СТРИЖЕНЬ АКСІАЛЬНО-СИМЕТРИЧНОЇ ФОРМИ UA 117593 U UA 117593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до ультразвукової техніки і може бути використана при проведенні технологічних процесів ультразвукового зварювання матеріалів, а також у випадках обробки надтвердих матеріалів з підвищеною точністю і одержання полікристалів в ультразвуковому полі. Відомі пристрої подібного призначення, де акустичний елемент виконано у вигляді стрижня змінного перерізу гіперболічної форми. Недоліком запропонованої конструкції є суттєві технологічні вади, які унеможливлюють її довготривалу інтенсивну експлуатацію в складі магнітострикційної коливальної системи. Для стрижня змінного перерізу гіперболічної форми при роботі зі знакозмінними навантаженнями властива наявність негативних бічних коливань, які зменшують загальний коефіцієнт корисної дії всієї магнітострикційної коливальної системи [1]. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого технічного рішення є стрижень акустичної енергії у вигляді тіла обертання змінного перерізу катеноїдальної форми [2]. Суттєвим недоліком стрижня акустичної енергії є наявність значної втрати коливальної енергії і, як наслідок, отримання незначного коефіцієнта концентрації поздовжніх коливань. Ця обставина призводить до зменшення точності технологічних операцій при ультразвуковому зварюванні деталей машин. Крім цього, спостерігається збудження хвильових зміщень різних типів коливань, що також є негативним чинником при роботі коливальної системи. В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення довжини та маси акустичного стрижня аксіально-симетричної форми, що призводить до зменшення втрат коливальної енергії і це досягається шляхом того, що його профіль має форму, яка визначається згідно з співвідношенням: 1 , Dx  cos x  k sin x   m tanh mx sin x  k cos x  де: 1 - діаметр поперечного перерізу у точці Dx  cos x  k sin x   m tanh mx sin x  k cos x  1 ; Dx  cos x  k sin x   m tanh mx sin x  k cos x  x - координата;  - параметр, що визначає конфігурацію стрижня;  2 k  1438 - параметр, що визначає габаритну довжину стрижня; , m  1874 - параметр, що визначає відношення граничних діаметрів стрижня. , Конструкція стрижня дозволяє отримати зменшення довжини і витратного ресурсу конструкційного матеріалу, і дозволяє збільшити технічний ресурс коливальної системи через збільшення кількості циклів при випробуваннях на втому, що забезпечує досягнення технічного результату. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено профіль зразка акустичного стрижня аксіально-симетричної форми, який працює на першій формі власних коливань у складі коливальної системи з робочою частотою 20 кГц і виготовлений з конструкційного матеріалу ВТ4-1. Зразок акустичного стрижня аксіально-симетричної форми випробовують наступним чином. Акустичний стрижень 1 торцем більшого поперечного перерізу 2 жорстко з'єднують з магнітострикційним перетворювачем енергії електричних коливань у механічні. На торець 3 акустичного стрижня прикріпляють технологічний інструмент для проведення технологічних процесів ультразвукового зварювання. У створеній коливальній системі збуджують поздовжні коливання шляхом плавної зміни робочої частоти, доводячи їх до явища резонансу на першій формі коливань. Амплітуду цих поздовжньо-крутильних коливань фіксують за допомогою мікроскопа (не зображено) на торці 3 стрижня. Проведені випробування показали, що за рахунок конструктивного удосконалення стрижня, при одному і тому ж значенні величини відношення приєднувальних граничних розмірів та незмінного коефіцієнта підсилення акустичних коливань, досягнуто зменшення на 38 % довжини акустичного стрижня аксіально-симетричної форми. Крім цього визначено, що внутрішня енергія розсіювання є меншою на 7 %. 1 UA 117593 U 5 Джерела інформації: 1. Расчет переходных стержней для магнитострикционных вибраторов / Μ.Μ. Писаревский // Труды научно-технического совещания по изучению рассеяния энергии при колебаниях упругих тел. - К.: Изд-во АН УССР, 1958. - С. 54-89. 2. Квашнин С.Е. Оптимизация формы ультразвуковых стержневых инструментовконцентраторов продольных колебаний для хирургии / С.Е. Квашнин // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2001. - № 2. - С. 54-61. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Акустичний стрижень аксіально-симетричної форми, що виконаний у вигляді тіла обертання змінного перерізу, який відрізняється тим, що його профіль має конфігурацію, яка визначається згідно з співвідношенням: 1 , Dx  cos x  k sin x   m tanh mx sin x  k cos x  де: D x - діаметр поперечного перерізу у точці x; x - координата;   - параметр, що визначає конфігурацію стрижня; 2 k  1438 - параметр, що визначає габаритну довжину стрижня; , m  1874 - параметр, що визначає відношення граничних діаметрів стрижня. , Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2