Ультразвуковое устройство для получения крутильных колебаний Советский патент 1976 года по МПК B06B1/08 

1

Изобретение относится к устройствам для Получения упругих крутильных колебаний ультразвуковой частоты в стержневых системах и может быть использовано для построения акустических головок различных систем ультразвуковой техники.

Известно ультразвуковое устройство для получения крутильных колебаний, в котором продольные колебания от магнитострикционного излучателя с концентратором подводятся тангенциально к волноводу крутильных колебаний через два гибких волновода продольных колебаний, которые выполнены из одного материала так, что длина одного волиовода отличается от длины другого на целое нечетное число полуволн.

Это требует выполнения одного из волноводов в виде криволинейного стержня, что затрудняет обеспечение устойчивости этого стержня ири передаче ультразвуковых колебаний большой мощности. Кроме того, такое устройство сложно, Некомпактно и из-за большой суммарной длины волновода от излучателя к потребителю имеет низкий электромеханический к. п. д.

Для упрощения конструкции и повышения электромеханического к. п.д. в предлагаемом устройстве непосредственно к волноводу крутильных колебаний крепится излучатель, например, пьезокерамический с жестко прикрепленным под углом к его оси стержнем, длина которого равна или меньше четверти длины волны продольных колебаний.

Оси стерл ня и излучателя образуют острый

угол и лежат в плоскости, перпендикулярной центральной оси волновода крутильных колебаний или приблизительно в ней.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - вид «а торец волновода крутильных Колебаний.

Устройство содержит волновод 1 крутильных колебаний, к которому непосредственно крепится излучатель 2, несущий жестко соединенный с ним стержень 3.

Направление фронта волны напряжений от излучателя 2 на входе стержня 3 указано стрелкой F.

Поскольку любые сечения стержня 3, параллельные плоскости А, колеблются в режиме продольных колебаний синхронно и в одной фазе, а непараллельность их в динамическом режиме плоскости А ввиду малой длины стержня (меньше четверти длины волны для режима продольных колебаний) незиачительна, под действием инерционных сил стержень 3 работает в релшме изгибных колебаний, при этом изгибающий момент в плоскости А является для волновода крутящим.

Размеры излучателя и волновода выбнраются такими, чтобы устройство в целом было

резонансным для режима продольных и крутильных -колебаний.

Оптимальный эффект преобразования продольных колебаний в стержне в .крутильные в волноводе имеет место тогда, когда центральные оси излучателя и стержня располагаются в плоскости, перпендикулярной центральной оси волновода, так как в этом случае вектор действующего в плоскости крепления стерлсня к излучателю изгибающего момента, обусловленного наклоном стержня относительно излучателя под острым углом а и являющегося для волновода крутящим, совпадает по направлению с центральной продольной осью волновода, и весь изгибающий для стержня момент преобразуется в крутящий для волновода.

Для увеличения интенсивности .крутильных колебаний можно использовать также несколько колеблющихся синхронно и в одной фазе пар излучателей и стержней, расположенных лучеобразно по окружности относительно волновода, причем острые углы -смещеПИЯ стерн ней относительно осей соответствующих излучателей направлены в одну сторону, в этом случае крутящий момент равен сумме изгибающих моментов всех пар излучателей и стержней.

Волновод крутильных колебаний может быть выполнен с меняющейся площадью поперечного сечения, например, но коническому, экспоненциальному ил1 катеноидальному законам.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для получения крутильных колебаний, содержащее излучатель продольных колебаний и волновод крутильных колебаний, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции ц повышения электромеханического к. п. д., к волноводу крутильных колебаний непосредственно крепится излучатель с жестко прикрепленным иод углом к его оси стержнем, длина которого равна или меньше четверти длины волны продольных колебаний.

/

Риг.1

Фиг. 2