Секционный магнитострикционный вибратор Советский патент 1982 года по МПК B06B1/08 

Изобретение относятся к устройствам нспопьзуюпшм эффект магнитостршогаи для возбуждешш упругих колебаний, и может быть использовано в механизмах с активными рабочими органами вибрационного и виброударного действия преимущественно для бурения горных пород. Известны магнйгострикционные вибраторы, содержащие жестко соединенные с корпусом вдоль его продольной оси щихтованные магшггопроводы из набора магнитострикционных элементов и обмотки возбуждения 11 В таких вибраторах магнитопроводы вь1полнень1 с постоянным поперечным сечением, что не позволяет эффективно использовать весь объем магнитострякЦИОННО1Х) материала для генерашга механических колебаний. Наиболее близок к предлагаемому секционный магшггострикпионный вибратор, состоящий из корпуса и жестко закрепленных в нем секций из магнитострик ционнсяю материала в виде замкнутых магнитопроводов с обмотками возбужде ния 2 . Недостаток этого устройства состоит в невысокой амплитуде механических колебаний. Целью изобретения является повьппение амплитуды механических колебаний маг нигострикпионного вибратора без увеличения объема магнитострикшюшгаго материала. Поставленная цель достигается тем, что секции вьшолнены с различной площадью поперечного сечошя магнитопровода, причем сеюшя с наибольшей площадью расположена з центре вибратора, а площадь поперечного сечения каждой последукшей секции по мере ее удаления от центра вибратора убывает, причем число витков обмоткв возбуждения каждой секции обратно пропорционально плошади ее поперечного сечения.

Площади поперечного сечения магнитопроводов секций по мере их удаления от центра вибратора убывают по закону

К В

У|

S-SnCOS

где So площадь поперечного сечения магнитопровода секции, находящейся в центре вибратора;

С - длина вибратора; - удаление секций от центре вибратора.

На чертеже изображен общий вид вибратора.

В корпусе 1 жестко закреплены секшга В каждой секции магнитопровод 2 набран из пластин магнитострикционного материала к имеет вид замкнутого контура, на который намотана обмотка возбуждения 3. Между собой секшей соединены с помощью немагнитных вставок 4 (сварной щов или пайка). В корпусе вибратора проходят каналы 5 для очистки агента. Жесткое крепление всех элементов вибратора осуществляется за счет заполнения корпуса эпоксидньп компаундсм 6 с последующей его полимеризацией.

Секции имеют различные площади поперечных сечений магнитопроводов и соединены в корпусе таким образом, что секции с наибопыией площадью поперечного магнитопроврда расположена в центре вибратора. Каждая последующая секция по мере ее удаления от цистра вибратора, имеет меньшую площадь поперечного сечения магнитопровода. Закон убывания площадей поперечного сечения магнитопровода обусловлен математичесйрй зависимостъю.

S SoC05Y-X.

где SQ - площадь поперечного сечения магнитопровода секшга, прилегающей к центру вибратора В - длина вибратора Ч - расстояние от центра вибратора до секхши.

Обмотки возбуждения на секциях имеют различное число втков. При одинакой длине секций число ввггков обмртки возбуждения пропорционально площади поперечнсхго сечения магнитопровода и подобрано таким образом, что при номинальном электропитании вибратора во всех секциях наводится одинаковая магнитная индукция.

обеспечивающая магшггостршшию насыще 1ния, т.е. число витков обратно пропорционально площади поперечного сечения секции.

Вибратор работает следующим обра-г зом.

При подаче в обмотку возбуждения электрического тока с частотой, равной собственной частоте механических колебаний вибратора, в нем возникают резонансные продольные колебания, обусловленные магнитостршошонным эффектом материала из которого изготовлены секции. В устанорившемся режиме каждая секция, рабатая с магнитострикцией насыщения, генерирует максимальное количество механической энергии. Тепло, выделяющееся в магиитопроводах секций и обмотках возбуждения, отводится через корпус, а также очистным тентом, проходящим по вщтрешшм каналам.

При прочих равных условиях, работа магнитострикционных напряжений на участках вибратора зависит только от объема этого участка и пропорциональна ему.

Следовательно, энергия, генерируемая участками вибратора, имеющего переменное поперечное сечение, по сравнению с теми же участками с постоянным поперечным сечением, увеличится (уменыдгится) ровно во столько раз, во сколько увеличится (уменыпится) объем этого участка.

Расчеты показывают, что энергия, генерируемая первым участком вибратора длиной 1/16 Р , прилежащим к его середине, увеличится на 12%, энергия, генерируемая вторым участком увеличится, на 9,88%; третьим - увеличится на 7%J четвертым - увеличится на 3%, пятым уменышггся на 0,4 8%J щестым - уменьщится на 2,52%, седьмым - уменьщится на 3,02%; восьмым - уменьшится на 1,68%.

Поскольку при равных объемах магнитострикционного материала увеличение энергии, генерируемой центральными секциями, больше, чем уменьшение энергии, генерируемой концевьп га секциями, суммарная энергия, генерируемая предлагаемым вибратором, превосходит энергию, генерируемую вибратором с постоянным поперечным сечением магнитопровода. Согласно расчетам прирост энергии (мощности) превьпиает 24%.

Формула изобретения

1. Секционный магнитострикпионный вибратор, состоящий из корпуса и жестко