Bunlar mühitin hissəciklərinin salınım yerdəyişməsinin amplitüdünü, yəni ultrasəsin intensivliyini artırmaq üçün cihazlardır. İki növ konsentrator istifadə olunur: fokuslama (konsentratordan kənarda ultrasəs vibrasiya yaratmaq üçün) və çubuq. Fokuslaşdırıcı konsentratorlar Şəkil 6.12 və 6.13-də göstərilmişdir.
Sferik qabıq radiasiya elementi kimi xidmət edə bilər (Şəkil 6.12), qalınlığı boyunca rezonans tezliyində salınır. Qabıq eyni rezonans tezliyinə malik olan və onu tamamilə mozaika şəklində əhatə edən pyezokeramik plitələr tərəfindən həyəcanlanır. Titrəmələrin su ilə boşluğa radiasiyası və enən sferik dalğa tədqiq olunan obyektlə şüşənin dibində fokuslanır. Şüşə boşluğu təmas mühitindən səs-şəffaf bir filmlə ayrılır. Təmas mühiti kimi aşağı səs udma qabiliyyətinə malik bərk maddə də istifadə edilə bilər (şək. 6.13). Çubuq konsentratoru - dəyişən kəsişmənin və ya sıxlığın dəyişməsinin möhkəm çubuq, daha geniş ucu və ya materialın daha yüksək sıxlığı olan hissəsi ilə radiatora əlavə olunur. İş prinsipi impulsun saxlanması qanununa uyğun olaraq çubuq hissəciklərinin en kəsiyinin və ya sıxlığının azalması nəticəsində vibrasiya amplitüdünün artmasına əsaslanır. Amplituda artım nə qədər böyükdürsə, çubuğun əks uclarının diametri və ya sıxlığı fərqi də bir o qədər böyükdür. Belə konsentratorlar rezonans tezliyində 18-dən 100 kHz-ə qədər olan tezliklərdə işləyir, yəni onların uzunluğu yarım dalğaların tam sayının qatına bərabər olmalıdır. Konsentratorun geniş ucunun maksimum xətti ölçüsü λ/2-dən az olmalıdır. Konsentratorun qazancı K onun dar A 0 (V 0) və geniş A n (V n) uclarında yerdəyişmələrin (və ya sürətlərin) amplitüdünün nisbətidir.
Çubuq konsentratorları uyğun gəlir:
Uzununa bölmənin formasına görə (pilləli, konusvari, eksponensial, katenoid, ampula)
Kesitin formasına görə (dəyirmi, paz şəkilli və s.)
Seriya ilə əlaqəli yarım dalğa uzunluğunda rezonans qovşaqlarının sayına görə (bir, iki və s. pilləli)
Şəkil 6.14-də müxtəlif növ yarımdalğalı konsentratorlar, həmçinin yerdəyişmə amplitüdləri A və gərginlik Δ paylanması göstərilir. Konsentratorların 2 iş rejimi var: yüklənmiş vəziyyətdən kənar salınım rejimi (dayanıqlı dalğa rejimi), tamamilə uducu aktiv mühitə yükləndikdə hərəkət dalğası rejimi. Səyahət edən və ya dayanan dalğanın rejimlərinə salınımların yaxınlaşma dərəcəsi hərəkət edən dalğanın əmsalı ilə müəyyən edilir:
0 dəq - nodal bölmədə yerdəyişmə amplitudası
A 0 max - salınımların antinodunda yerdəyişmələrin amplitudası
Konsentratorun dəyişən kəsik sahəsi onların daxili profilini dəyişdirməklə təmin edilə bilər (Şəkil 6.15). Konsentratorlar titan ərintilərindən hazırlana bilər (minimum akustik itkilər, yüksək vibrasiya amplitudası, yorğunluq gücü), lakin titanın magnetostriktiv materiallarla əlaqəsi çətindir, daha tez-tez konsentratorlar 40X və 45 poladdan hazırlanır. gərginliklər minimaldır.
Ferrit çeviricilərin hub ilə əlaqəsi yapışqandır. Yastiqciqlar və muftaların köməyi ilə pyezokeramik çeviricilər, uzununa vibrasiyalı salınım sistemlərindən əlavə, əyilmə və burulma vibrasiyalı sistemlərdən istifadə edirlər (şək. 6.16). Piezokeramik burulma vibrasiya çeviriciləri dairəvi qütbləşmiş iki yarımsilindrik piezoelektrik elementdən istifadə oluna bilər və yapışqanla birləşdirilə bilər (Şəkil 6.17). Bununla belə, onlar yüksək radiasiya gücü təmin etmirlər. Bunu aradan qaldırmaq üçün Şəkil 6.18-də göstərilən dizaynlardan istifadə olunur. Tezliyi azaldan yastiqciqlar arasında (Şəkil 6.18.a) bolt və qaykanın köməyi ilə pyezokeramik üzüklər bərkidilir, pyezokeramika və gümüş elektrodların ayrı-ayrı bölmələrindən işə götürülür (şək. 6.18.b). Pyezokeramika bütövlükdə periferiya boyunca qütbləşir.
Akustik salınım sistemləri ultrasəs enerjisinin çoxistiqamətli ötürülməsi üçün istifadə olunur ki, bu da vibrasiyaları bir neçə istiqamətə çevirir və ya bir istiqamətdə bir neçə mənbədən enerji toplayır (şək. 6.19-6.20).
5 ÖLÇÜLƏRİN TEXNOLOJİ PROSESİNİN HƏYATA GEÇİRİLMƏSİ ÜÇÜN ULTRASƏS VİBRASYON SİSTEMLERİNİN İNKİŞAF EDİLMƏSİ.
Ultrasəs salınım sistemlərinin struktur sxemləri və tərkibi
Materialların ölçülü emalı üçün ultrasəs cihazları da daxil olmaqla istənilən ultrasəs proses vahidinə enerji mənbəyi (elektrik salınımlarının generatoru) və ultrasəs salınım sistemi daxildir.
Ultrasəs salınım sistemi çevirici, uyğun element və işləyən alətdən (emitter) ibarətdir.
Salınım sisteminin çeviricisində (aktiv elementində) elektrik titrəyişlərinin enerjisi ultrasəs tezliyinin elastik titrəyişlərinin enerjisinə çevrilir və alternativ mexaniki qüvvə yaranır.
Sistemin uyğun elementi (passiv konsentrator) sürətlərin çevrilməsini həyata keçirir və xarici yükün və aktiv daxili elementin koordinasiyasını təmin edir.
İş aləti işlənmiş obyektdə ultrasəs sahəsi yaradır və ya ona birbaşa təsir göstərir.
Ultrasəs salınım sistemlərinin ən vacib xüsusiyyəti rezonans tezliyidir. Bu, səmərəliliyi ilə bağlıdır texnoloji proseslər salınımların amplitudası (vibrasiya yerdəyişmə dəyərləri) ilə müəyyən edilir və ultrasəs salınım sistemi rezonans tezliyində həyəcanlandıqda amplitüdlərin maksimum qiymətlərinə nail olur. Ultrasəs vibrasiya sistemlərinin rezonans tezliklərinin dəyərləri icazə verilən diapazonlarda olmalıdır (ölçülü emal üçün ultrasəs cihazları üçün bu tezliklər 18, 22, 44 kHz-ə uyğundur).
Ultrasəs salınım sisteminin topladığı enerjinin texnoloji təsirə sərf olunan enerjiyə hər bir rəqs dövrü üçün nisbətinə salınım sisteminin keyfiyyət əmsalı deyilir. Keyfiyyət faktoru rezonans tezliyində rəqslərin maksimum amplitudasını və rəqslərin amplitudasının tezlikdən (yəni, tezlik diapazonunun eni) asılılığının xarakterini müəyyən edir.
Görünüş Tipik ultrasəs salınım sistemi Şəkil 5.1-də göstərilmişdir. Konvertordan - 1, transformatordan (hub) - 2, işləyən alətdən - 3, dayaqdan - 4 və korpusdan - 5 ibarətdir.
Salınma amplitudası A və qüvvələrin paylanması ( mexaniki stress) Salınım sistemində F daimi dalğalar formasına malikdir (itkilər və şüalanma nəzərə alınmamaq şərti ilə).
Şəkil 5.1-dən göründüyü kimi yerdəyişmələrin və mexaniki gərginliklərin həmişə sıfır olduğu müstəvilər var. Bu təyyarələrə nodal deyilir. Yerdəyişmələrin və gərginliklərin minimal olduğu müstəvilərə antinodlar deyilir. Yer dəyişdirmələrinin maksimum dəyərləri (amplitüdlər) həmişə mexaniki gərginliklərin minimum dəyərlərinə uyğun gəlir və əksinə. İki bitişik nodal təyyarə və ya antinodlar arasındakı məsafələr həmişə dalğa uzunluğunun yarısına bərabərdir.
Şəkil 5.1 - İki yarımdalğalı salınım sistemi və salınım amplitudalarının paylanması A və təsir edən mexaniki gərginliklər F
Bir salınım sistemində həmişə onun elementlərinin akustik və mexaniki əlaqəsini təmin edən birləşmələr mövcuddur. Bağlantılar bir parça ola bilər, lakin iş alətini dəyişdirmək lazımdırsa, əlaqələr yivlidir.
Ultrasəs salınım sistemi, bir korpus, gərginlik və ventilyasiya deliklərini təmin etmək üçün cihazlarla birlikdə ümumiyyətlə ayrı bir vahid kimi hazırlanır. Gələcəkdə ultrasəs salınım sistemi terminindən istifadə edərək, bütövlükdə bütün node haqqında danışacağıq.
Texnoloji məqsədlər üçün ultrasəs cihazlarında istifadə olunan salınım sistemi bir sıra ümumi tələblərə cavab verməlidir:
bir). Müəyyən bir tezlik diapazonunda işləmək;
2). Texnoloji proses zamanı yükün bütün mümkün dəyişiklikləri ilə işləmək;
3). Lazımi radiasiya intensivliyini və ya salınım amplitüdünü təmin etmək;
dörd). Mümkün olan ən yüksək nisbətə sahib olun faydalı fəaliyyət;
5). Ultrasonik salınım sisteminin maye ilə təmasda olan hissələri kavitasiya müqavimətinə malik olmalıdır;
6). Bədəndə sərt bir montaj var;
7). Minimum ölçülərə və çəkiyə malik olmalıdır;
səkkiz). Təhlükəsizlik tələblərinə əməl edilməlidir.
Şəkil 5.1-də göstərilən ultrasəs salınım sistemi iki yarımdalğalı salınım sistemidir. Onda çevirici, transduser materialındakı ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun yarısına bərabər olan rezonans ölçüsünə malikdir. Salınımların amplitüdünü artırmaq və çeviricini emal olunan mühitlə uyğunlaşdırmaq üçün konsentratorun materialında ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun yarısına uyğun rezonans ölçüsünə malik olan konsentrator istifadə olunur.
Şəkil 5.1-də göstərilən salınım sistemi poladdan hazırlanırsa (poladda ultrasəs titrəyişlərinin yayılma sürəti 5000 m/s-dən çoxdur), onda onun uzununa ölçüsü 23 sm-dən çoxdur.
Yüksək yığcamlıq və aşağı çəki tələblərinə cavab vermək üçün dörddəbir dalğalı çeviricidən və konsentratordan ibarət yarımdalğalı salınım sistemləri istifadə olunur. Belə salınım sistemi sxematik şəkildə Şəkil 5.2-də göstərilmişdir. Salınım sisteminin elementlərinin təyinatları Şəkil 5.1-in təyinatlarına uyğundur.
Konstruktiv yarım dalğa sxemini həyata keçirərkən, ultrasəs salınım sisteminin minimum mümkün uzununa ölçüsünü və kütləsini təmin etmək, həmçinin mexaniki birləşmələrin sayını azaltmaq mümkündür.
Belə bir salınım sisteminin dezavantajı konvertorun konsentratorla ən böyük mexaniki gərginliklər müstəvisində birləşdirilməsidir. Bununla belə, bu çatışmazlıq, aşağıda göstərildiyi kimi, çeviricinin aktiv elementini maksimum işləmə gərginliyi nöqtəsindən dəyişdirməklə qismən aradan qaldırıla bilər.
Texnoloji cihazlarda yüksək intensivlikli ultrasəs vibrasiyaları maqnitostriktiv və piezoelektrik çeviricilərdən istifadə etməklə yaradılır.
Şəkil 5.2 - Yarımdalğalı salınım sistemi və salınım amplitudalarının paylanması A və işləmə gərginlikləri F
Maqnitostriktiv çeviricilər ultrasəs titrəyişlərinin yüksək radiasiya güclərini təmin etməyə qadirdir, lakin onlar suyun məcburi soyudulmasını tələb edir. Bu, onları geniş tətbiqi olan çoxfunksiyalı kiçik ölçülü cihazlarda istifadə üçün yararsız edir.
Pyezokeramik materiallar çox yüksək iş temperaturu (200°C-dən yuxarı) ilə xarakterizə olunur və buna görə də məcburi soyutma olmadan istifadə olunur. Buna görə də, gücü 1 kVt-a qədər olan çeviricilər, bir qayda olaraq, müxtəlif əlavələrlə qurğuşun zirkonat-titanat əsasında süni pyezokeramik materiallardan hazırlanır.
Yüksək intensivlikli texnoloji qurğularda istifadə üçün nəzərdə tutulmuş PKR-8M, TsTS-24 kimi müasir pyezokeramika materialları güc xüsusiyyətlərinə görə maqnitostriktiv materiallardan geri qalmır və səmərəliliyinə görə onları xeyli üstələyir.
Bundan əlavə, demək olar ki, hər hansı bir formalı piezoelektrik elementlər pyezokeramikadan hazırlana bilər - dəyirmi disklər, kvadrat lövhələr, üzüklər və s. İstehsal zamanı pyezokeramik elementlər xüsusi texnoloji əməliyyata məruz qaldığından - gücü təxminən 5 kV / mm olan elektrik sahəsində polarizasiya. , diametri 70 mm-dən çox və qalınlığı 30 mm-dən çox olan piezoelektrik elementlərin istehsalı texnoloji cəhətdən mümkün deyil və buna görə də praktikada istifadə edilmir.
Piezokeramiklər, Cədvəl 5.1-də göstərilən ölçüləri olan dəyirmi lövhələr və üzük elementləri istehsal etmək üçün istifadə olunur.
Pyezoelektrik elementin uzununa ölçüsü (onun qalınlığı) materialın xüsusiyyətləri və verilən iş tezliyi ilə müəyyən edilir. Uzunlamasına ultrasəs vibrasiyalarının yayılma sürəti 3500 m / s ilə xarakterizə olunan PZT və ya PKR tipli piezomateriallardan istifadə edərkən, 22 kHz tezliyində yarım dalğa rezonans çeviricisi uzununa ölçüyə bərabər olacaqdır.
.
Cədvəl 5.1 - İstehsal olunan piezoelektrik elementlərin ölçüləri
Xarici diametri, mm | ||||
Daxili diametri, mm | ||||
Qalınlıq, mm |
Bu qalınlığın piezoelektrik elementləri sənaye tərəfindən istehsal edilmir. Buna görə də, pyezokeramik materiallar əsasında hazırlanmış ultrasəs salınım sistemlərində Lanqevinin təklif etdiyi sendviç tipli çeviricilərdən istifadə olunur.
Belə çeviricilər silindrik formalı iki metal plitədən ibarətdir, onların arasında pyezokeramikadan hazırlanmış aktiv element sabitlənir. Metal plitələr əlavə kütlələr kimi çıxış edir və çeviricinin rezonans tezliyini təyin edir.
Aktiv elementin həyəcanlanması elə həyata keçirilir ki, bütün sistem yarım dalğa rezonans çeviricisi kimi fəaliyyət göstərsin. Yarımdalğalı çeviricinin tipik sxemi Şəkil 5.3-də göstərilmişdir.
Şəkil 5.3 - Yarım dalğalı piezoelektrik çevirici
Transduser iki pyezokeramik halqa elementindən 1, şüalanan astardan 2, əks etdirən astardan 3, yumşaq keçirici folqadan hazırlanmış yastıqlardan 4 və bərkidici boltdan 5 ibarətdir. Pyezoelektrik elementlərin daxili silindrik səthini elektriklə izolyasiya etmək üçün izolyasiya qolu 6 istifadə olunur. metal bərkidici boltdan.
Transduserləri yığarkən piezoelektrik elementlərin və örtüklərin birləşmə səthləri diqqətlə sürtülür. Bağlama boltu və yumşaq (adətən mis) contalar güclü mexaniki əlaqə təmin edir. Pyezoelektrik elementlərdə ilkin mexaniki gərginliyin yaradılması (20 MPa/sm 2-dən çox) çeviricinin səmərəliliyini artırmağa imkan verir. Lazımi bərkidici qüvvələri yaratmaq üçün incə iplərlə M12 ... M18 sıxma boltları istifadə olunur. Göstərilən diametrlərin boltlarından istifadə zərurəti çeviricilərdə daxili diametri 14 mm-dən çox olan həlqəvi pyezoelektrik elementlərin istifadəsini tələb edir (izolyasiya zolağından istifadə ehtiyacı nəzərə alınmaqla).
Dartıcı təzyiqlərin təsiri altında mis yayılır, pyezoelektrik elementlərin (obturasiya) və örtüklərin səthlərinin mikro pürüzlülüyünü doldurur və bununla da etibarlı akustik əlaqəni təmin edir. Ultrasəs çeviricisini təmin edən həyəcan gərginliyini azaltmaq, eləcə də yuxarı və aşağı örtüklərin torpaqlanmasının mümkünlüyünü təmin etmək üçün aktiv element eyni qalınlığın iki pyezoelektrik elementindən yığılır. Pyezoelektrik elementlər elə quraşdırılıb ki, onların qütbləşmə vektorları əks istiqamətə yönəlsin. Bu halda, tələb olunan həyəcan gərginliyi yarıya endirilir və rezonans tezliyində çeviricinin müqaviməti bir plitə ilə çeviricinin müqavimətinin dörddə birini təşkil edir.
Transduserin səmərəliliyinə sistemdəki pyezoelektrik elementlərin mövqeyi (düyün müstəvisində, antinodda və ya düyün və salınımların antinodu arasında aralıq mövqedə), pyezoelementlərin qalınlığı, nisbəti təsir göstərir. pyezoelementlərin və örtüklərin xüsusi dalğa müqavimətləri (materialın sıxlığının məhsulu və içindəki ultrasəs titrəyişlərinin yayılma sürəti).
Güc xüsusiyyətləri baxımından ən ağır şərtlər piezoelektrik elementlər vibrasiyaların nodal müstəvisində yerləşdikdə yaranır, yəni. maksimum mexaniki gərginliklər müstəvisində. Bu vəziyyətdə çeviricinin xüsusi radiasiya gücü piezomaterialın gücü ilə məhdudlaşır. Pyezoelektrik elementlərin çeviricinin sonunda (vibrasiyaların antinodunda) yerləşdirilməsi maksimum səmərəlilik əldə etməyə imkan verir. İşçi hissədə mexaniki gərginliklər azalır, bu da piezoelektrik elementlərə verilən elektrik siqnal gücünü artırmağa imkan verir. Bununla birlikdə, bu vəziyyətdə çeviricinin yüksək giriş empedansı, xüsusən də məişət şəraitində istifadə olunan çoxfunksiyalı qurğular üçün arzuolunmaz olan təchizatı gərginliyində əhəmiyyətli dərəcədə artım tələb edir.
Aktiv pyezokeramik elementləri olan çeviricilərdən istifadə edərkən onların işinin sabitliyi böyük əhəmiyyət kəsb edir. Pyezokeramik materialda, yastıqlarda, dayaqlarda itkilər çeviricinin öz istiləşməsinə səbəb olur. Bundan əlavə, texnoloji proses zamanı emal olunan materiallar qızdırılır, emal olunan materialların xüsusiyyətlərinin dəyişməsi səbəbindən xarici yük dəyişir. Bu sabitliyi pozan amillər çeviricinin rezonans tezliyinin, onun giriş empedansının və şüalanma gücünün dəyişməsinə səbəb olur.
Bu sabitliyi pozan amillərin təsiri pyezoelektrik elementlər düyün müstəvisində yerləşdikdə maksimum olur.
Ən yaxşı variant kompozit transduserin işləməsi pyezoelektrik elementlərin nodal müstəvi ilə əks etdirici astarın son üzü arasında yerləşdirilməsidir. Bu halda, pyezomaterialın möhkəmliyi, transduserin səmərəliliyi və dayanıqlığı üçün aralıq orta şərtlər alınır.
Pyezoelektrik çeviricilərin salınımlarının maksimum amplitudası hətta rezonans rejimində də kiçikdir (adətən 3...10 mkm-dən çox deyil). Buna görə də, işləyən alətin salınımlarının amplitudasını artırmaq və çeviricini yüklə (işlənmiş mühit) uyğunlaşdırmaq üçün ultrasəs konsentratorlarından istifadə olunur. Yüksək elektroakustik səmərəlilik əldə etmək üçün işlənmiş mühitin müqavimətinin (radiasiya olunan akustik gücün vibrasiya sürətinin kvadratına nisbəti) çeviricinin daxili müqavimətinə nisbətinin təxminən 10-a uyğun olması lazımdır. Praktikada , 3 ... 10 W / sm 2 intensivliyi olan çeviricilər bu nisbət 0, 65....0,85-ə bərabərdir.
Buna görə də, konvertorun işlənmiş mühitlə uyğunlaşdırılmasının maksimum səmərəliliyi təqribən 10 (daha doğrusu, 12-dən 15-ə qədər) qazanclı konsentratorlardan istifadə edildikdə təmin edilir.
Konsentratorlar metallardan hazırlanmış dəyişən kəsikli silindrik çubuqlardır. Generatorların formasına görə konsentratorlar konusvari, eksponensial, katenoidal və pilləlilərə bölünür. Konsentratorların görünüşü, həmçinin vibrasiya amplitudalarının və mexaniki gərginliklərin paylanması Şəkil 5.4-də göstərilmişdir.
Şəkil 5.4-dən göründüyü kimi, aşağı yükdə əhəmiyyətli yerdəyişmə amplitudalarını əldə etmək imkanı baxımından ən sərfəli pilləli konsentratorlardır, burada amplituda gücləndirmə əmsalı giriş və çıxış hissələrinin sahələrinin nisbətinə bərabərdir (yəni. çıxış və giriş hissələrinin diametrlərinin nisbətinin kvadratı). Lakin çeviricini mühitlə uyğunlaşdırmaq qabiliyyəti baxımından bu cür konsentratorlar konusvari, eksponensial və katenoidallardan əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.
Şəkil 5.4 - Ultrasəs titrəyişlərinin konsentratorları və amplitudaların paylanması A və mexaniki gərginliklər F: a - konusvari, b - eksponensial, c - katenoidal, d - pilləli
Bir pilləli konsentratorlu ultrasəs salınım sistemi dar bir əməliyyat tezlik diapazonu və buna görə də yük dəyişiklikləri ilə tezliyi tənzimləmək üçün çox məhdud bir imkan ilə xarakterizə olunur. Salınan sistemin rezonans tezliyinin pilləli konsentratorun rezonans tezliyindən kiçik sapmaları giriş müqavimətinin kəskin artmasına və nəticədə bütün salınım sisteminin səmərəliliyinin azalmasına səbəb olur.
20 μm-dən çox amplituda ilə işləyərkən müxtəlif diametrli bölmələr arasında keçid zonasında yaranan böyük mexaniki gərginliklər konsentratorun güclü qızmasına və nəticədə sistemin salınma tezliyində əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olur. Buna görə pilləli konsentratorlar kifayət qədər gücə malik deyil və yorğunluq çatlarının görünüşünə görə onların xidmət müddəti çox qısadır.
Bu çatışmazlıqlar, təxminən 30 ... 50 mikron və ya daha çox amplituda olan yüksək intensivlikli ultrasəs vibrasiyalarının formalaşmasını təmin edən salınım sistemlərində pilləli konsentratorlardan istifadə imkanını istisna edir.
Konusvari, eksponensial və katenoid formalı konsentratorlar ultrasəs titrəyişlərinin yükə ötürülməsi və salınım sistemlərinin lazımi möhkəmlik xüsusiyyətlərinin alınması üçün daha əlverişli şərait yaradır. Bununla belə, belə konsentratorların qazancları çıxış və giriş bölmələrinin diametrlərinin nisbətindən çox deyil. Buna görə, çıxış hissəsinin (5 sm 2 və daha çox) əhəmiyyətli səthləri ilə və buna görə də iş alətinin kifayət qədər yüksək qazanc dəyərlərini əldə etmək üçün giriş hissəsinin belə böyük ölçüləri tələb olunur, bu cür konsentratorların çoxfunksiyalı cihazlarda istifadəsinin mümkünsüzlüyünü praktiki olaraq əvvəlcədən müəyyən edən.
Kompozit konsentratorlar daha təkmil struktur formalarına malikdir. Onlardan xüsusilə perspektivli hamar eksponensial və ya radial keçidli pilləli konsentratorlardır (Şəkil 5.5).
Şəkil 5.5 - Kompozit pilləli eksponensial konsentrator
Belə konsentratorlar giriş hissəsinin nisbətən kiçik ölçüləri ilə pilləli klassik konsentratorun qazanclarına praktiki olaraq uyğun gələn gəlirləri əldə etməyə imkan verir. Keçid eksponensial bölmənin olması gərginliyin konsentrasiyasını azaldır və ultrasəs titrəyişlərinin yayılması üçün daha əlverişli şərait yaradır, konsentratorların möhkəmlik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır. Bundan əlavə, eksponensial bölmənin olması ultrasəs salınım sisteminin rezonans rejimində əhəmiyyətli bir dəyişiklik olmadan yükü çevirməyə imkan verir.
Hamar keçidli pilləli konsentratorların layihələndirilməsi zamanı işdə verilmiş nəzəri əlaqələrdən istifadə çox zəhmət tələb edir və çətin hesablamalar tələb edir. Buna görə də, adətən, konsentratorların ölçü parametrlərində geniş dəyişikliklərdə ilkin analitik ifadələrin eksperimental tədqiqatları nəticəsində əldə edilən hesablama texnikasından istifadə olunur. Növbəti yarımbölmədə nəzərdən keçirilən pilləli birləşmə konsentratorları ilə ultrasəs salınım sistemlərinin praktiki hesablanmasının necə aparıldığı göstərilir.
Əl alətləri üçün kiçik ölçülü ultrasəs vibrasiya sistemi
Çoxfunksiyalı cihazlar üçün ultrasəs salınan sistemlər yaratarkən, konsentratordan istifadə edərək işçi alətin vibrasiya amplitüdünün ən azı 10 dəfə artırılmasını təmin etmək və artan kompaktlıq tələblərini yerinə yetirmək lazımdır. Bu halda, əvvəllər qeyd edildiyi kimi, dörddəbir dalğalı çevirici və konsentratoru olan salınım sistemləri istifadə olunur. Belə sistemlərin dezavantajı çeviricinin (pyezoelektrik) konsentratorla ən böyük mexaniki gərginliklər müstəvisində bağlanmasıdır. Bu çatışmazlıq, ultrasəs dalğasının yerdəyişmə düyününün üstündə piezoelektrik elementlərin yerləşdiyi iki metal plitədən meydana gələn bir inqilab gövdəsi şəklində hazırlanmış salınım sistemində aradan qaldırılır.
Salınma amplitüdünün gücləndirilməsi, salınım sisteminin fırlanma gövdəsinin generatrisinin ultrasəs enerjisinin konsentrasiyasını təmin edən katenoidlər, eksponentlər və s. kimi davamlı əyri şəklində edilməsi ilə təmin edilir. Pyezoelektrik elementlərin elektrodlarına elektrik gərginliyi tətbiq edildikdə, mexaniki titrəmələr yaranır, onlar davamlı əyri şəklində örtüklərin icrası ilə gücləndirilir və sonra işçi alətə ötürülür.
Aktiv elementin giriş müqaviməti ilə emal olunan mühitin müqavimətinin optimal uyğunluğunu təmin etmək nöqteyi-nəzərindən, generatrix ilə inqilab gövdəsi şəklində generasiya edən əks etdirən və radiasiya edən işçi yastıqları etmək lazımdır. katenoid forması. Bu vəziyyətdə qazanc maksimum olacaq və aşağıdakılara bərabər dəyərlərə çata bilər:
harada: N = D/d, D - maksimum diametri (reflektor padinin diametri), d - minimum diametri (alətlə əlaqədə şüalanan işçi yastığın diametri).
Eksponensial və ya konusvari generatrix ilə inqilab gövdəsi şəklində hazırlanmış ultrasəs salınım sistemləri üçün qazanc daha da az olacaq.
Baxılan salınım sistemində pyezoelektrik elementlər qeyd edildiyi kimi yerdəyişmə düyününün üstündə yerləşir. Onlarla salınan sistemin sonu arasındakı məsafə elə seçilir ki, pyezoelektrik elementlər sahəsində dinamik gərginliklər 0,3 F max-dan çox olmayan dəyərlərə malik olsun ki, bu da sistemin etibarlılığını və dayanıqlığını artırır.
Çoxfunksiyalı qurğular üçün nəzərdə tutulan salınım sistemini texnoloji məqsədlər üçün istifadə etməyin mümkün olub olmadığını nəzərdən keçirək.
Beləliklə, 10-a bərabər olan K qazanc əmsalı əldə etmək üçün, yuxarıdakı düstura uyğun olaraq, radiasiya işçi padinin son səthinin diametri 10 mm-ə bərabər olan, 90 mm diametrli arxa yastıqdan istifadə etmək lazımdır. Salınım sisteminin ölçülərində belə əhəmiyyətli artım təkcə qazancı əhəmiyyətli dərəcədə azaldan radial salınımların görünüşünə səbəb olmur, həm də böyük diametrli (70 mm-dən çox) piezoelektrik elementlərin olmaması səbəbindən praktiki olaraq həyata keçirilə bilməz.
Buna görə də, iki astardan və bu astarlar arasında yerləşən iki piezoelektrik elementdən bir inqilab gövdəsi şəklində ultrasəs salınım sistemi təklif edildi və inkişaf etdirildi ki, inqilab gövdəsinin generatrisi davamlı parça-hamar şəklində hazırlanır. üç hissədən ibarət əyri. Birinci bölmə silindrik uzunluqdadır l 1 , ikinci uzunluqda eksponensialdır l z , üçüncü uzunluqda silindrikdir l 2 .
Pyezoelektrik elementlər eksponensial bölmə ilə əks etdirici padin son üzü arasında yerləşir. Bölmələrin uzunluğu aşağıdakı şərtlərə cavab verir:
,
,
,
burada s 1 , s 2 - üzlük materiallarında ultrasəs titrəyişlərinin yayılma sürəti, (m/s);
c - pyezoelektrik elementin materialında ultrasəs titrəyişlərinin yayılma sürəti, (m/s);
/2 - salınım sisteminin işləmə tezliyi, (Hz);
h - pyezoelektrik elementin qalınlığı, (m);
k 1 , k 2 - verilmiş N üçün maksimum (və ya tələb olunan) K qazancını təmin etmək şərtindən seçilmiş əmsallar.
Baxılan ultrasəs salınım sistemi sxematik şəkildə Şəkil 5.6-da göstərilmişdir. Eyni şəkildə enerji itkiləri və şüalanmanın nəzərə alınmaması şərti ilə sistemdə rəqs amplitüdlərinin və mexaniki gərginliklərin F paylanması göstərilir. Yer dəyişdirmə antinodları təxminən mexaniki gərginlik düyünlərinə uyğundur və əksinə, yəni. yerdəyişmələrin və qüvvələrin paylanması daimi dalğalar formasına malikdir.
Ultrasəs salınım sistemi bir korpus 1 ehtiva edir ki, burada dayaq 2 vasitəsilə bərkidicilər vasitəsi ilə, elektrodlarına əks etdirən metal lövhədən 3, pyezoelektrik elementlərdən 4 ibarət olan yerdəyişmə qurğusuna ultrasəs salınım sistemi bərkidilir. birləşdirici kabel vasitəsilə radiasiya edən metal lövhənin 5 elektrik həyəcan gərginliyi verilir.iş aləti 6 sonuncu əlavə olunur.
Salınım sisteminin üst-üstə düşmələri və pyezoelektrik elementlərindən ibarət olan inqilab gövdəsinin generatrisi üç hissədən ibarət davamlı parça-hamar əyri şəklində hazırlanır. Birincisi - silindrik - əks etdirici örtüyü 3 və pyezoelektrik elementləri 4. İkinci (eksponensial) və üçüncü (silindrik) bölmələr bir iş örtüyü 5-dir.
R 
Şəkil 5.6 - Ultrasonik vibrasiya sistemi
Bölmələrin uzunluqları yuxarıda göstərilən düsturlara uyğun olaraq seçilir.
Salınım sistemlərinin layihələndirilməsində praktiki hesablamalar üçün analitik əlaqələrin əldə edilməsi, dəyişən müxtəlif materiallardan dəyişən kəsikli çubuqlarda titrəmələrin yayılmasına dair bir sıra dəqiq məlumatların olmaması səbəbindən çətindir. Təxmini hesablamalar çətin hesablamalar tələb edir, ona görə də verilmiş nisbətlər l 1 , l z , l 2 parametrlərinin müxtəlif nisbətlərinə malik olan konsentratorların praktiki tədqiqatları nəticəsində alınan qrafik asılılıqlarla birlikdə istifadə olunur.
Mürəkkəb pilləli eksponensial salınım sisteminin qazancının giriş və çıxış hissələrinin uzunluqlarını təyin edən k 1 və k 2 əmsallarından asılılığını göstərən alınan nəticələr Şəkil 5.7-də göstərilmişdir.
D diametrindən d-ə qədər eksponensial kəsiyinin büzülmə əmsalı N-ə bərabər 3-dən az olarsa, sistemin maksimum qazancı k 1 = k 2 =1,15 .... 1.2-də təmin edilir və dəyərinə yaxınlaşır. pilləli konsentratorun qazancı. N > 3 olduqda, salınım sisteminin maksimum qazancı 1.1-ə bərabər olan k 1 və k 2 düzəliş əmsalları ilə təmin edilir və praktikada pilləli konsentratorun qazancına uyğun gələn dəyərlərə çatmır. N = 3-də mürəkkəb pilləli-eksponensial salınım sisteminin qazancı pilləli klassik konsentratorun qazancının 85%-nə çatır və N-in daha da artması ilə azalır.
Təqdim olunan eksperimental məlumatlar göstərir ki, nəzərdən keçirilən salınım sisteminin maksimum qazancı k 1 = k 2 = k-da əldə edilir və düsturla kifayət qədər yaxşı təsvir edilmişdir.
Film cilalama yastığı üzərində yerləşən cilalama materialının taxıllarına etibarlı şəkildə yapışmaq qabiliyyətinə malikdir. Cilalama padini hərəkət etdirərkən, film şüşə ilə çıxarılır və yeni bir film meydana gəlir.
Şüşənin parçalanması və filmin əmələ gəlməsi saniyənin bir hissəsində baş verir. Kimyəvi nöqteyi-nəzərdən cilalama şüşədən filmin davamlı olaraq çıxarılması və onun dərhal əmələ gəlməsi kimi düşünülə bilər.
Cilalama şüşənin işə salınmasının mürəkkəb fiziki və kimyəvi prosesi kimi qəbul edilməlidir.
Parçaların cilalanması B1.M3.105.000 dəzgahında optik poliritin sulu məhlulu ilə aparılır.
Emal 40 rpm öğütücü sürətində həyata keçirilir.
Cihazda hissələrin bərkidilməsi diş mumu ilə aparılır.
Polirit optik sənayedə istifadə edilən əsas cilalama tozudur. Darçın rənginə malikdir və kimyəvi cəhətdən nadir torpaq elementlərinin oksidlərinin qarışığıdır. Əsasən serium oksidi (ən azı 45%) ehtiva edir. Poliritin sıxlığı 5,8-6,2*103 kq/m3 təşkil edir.
Cilalamanın müvəffəqiyyətlə həyata keçirilməsi üçün çox vacib olan problemdir düzgün seçim cilalayıcı. Cilalama yastığı materiallarının parametrlərinə onların nisbi sərtliyi, materialın səth qatının strukturu, tüklülüyün olması və onun xarakteri daxildir.
Bu parametrlər prosesin məhsuldarlığına, həndəsi parametrlərin düzgünlüyünə və cilalanmış səthin pürüzlülüyünə birbaşa təsir göstərir. Cilalama yastığının sərtliyi nə qədər yüksək olarsa, yüklərin təsiri altında aşındırıcı taxılın tənəzzülü bir o qədər aşağı olar və aşındırıcı taxıl ilə hissənin materialı arasındakı təmas zonasında təzyiq bir o qədər çox olar. Bu təzyiq, aşındırıcı taxılın hissənin materialına nüfuz etmə dərinliyinin artmasına səbəb ola bilər ki, bu da səthin pürüzlülük sinfinin eyni vaxtda pisləşməsi ilə prosesin məhsuldarlığının müəyyən qədər artması ilə müşayiət oluna bilər. zədələnmiş təbəqənin dərinliyinə və hissənin materialının krater kimi qırılmasına səbəb ola biləcək aşındırıcı taxılın məhvinə qədər. Cilalama yastığı materialının sərtliyinin artırılması cilalama üçün xarakterik olan şüşənin həndəsi parametrlərindəki qüsurları - kənarların tıxanmasını və səth dalğalarını azaltmağa imkan verir.
Moleskin detalları cilalamaq üçün istifadə olunur. Onun səth təbəqəsi hissənin səthinin mikro kəsilməsini həyata keçirən polirit hissəciklərinin yaxşı bərkidici hüceyrələri şəklində hazırlanır. Bu materialın aşındırıcı məhlul tərəfindən yaxşı nəmləndirilməsi cilalama yastığının hüceyrələrində aşındırıcı hissəciklərin vaxtaşırı dəyişməsini asanlaşdırır.
Şəkil 26. Elektrovakuum şüşə C40-1-dən boşqabın emalının texnoloji prosesinin blok diaqramı
Policor mexaniki emalının texnoloji prosesi . ultrasəs frezelemenin istifadəsini nəzərə alaraq, bu, aşağıdakı əməliyyatların ardıcıl icrasının birləşməsidir:
Səthi daşlama.
Keramika hissələrinin üyüdülməsi üzərində aparılır profil daşlama maşını JE525 düz profilli almaz təkər, qum 80/63; bakelit bağlayıcı B1; almaz taxıllarının konsentrasiyası 50% təşkil edir.
Bakelit bağı çox kövrək materialları üyütməyə imkan verir. Bu, keramika ilə müqayisədə bakelit bağının yüksək elastikliyi ilə bağlıdır. Belə elastikliyə görə, bu əlaqə aşındırıcı taxıllardan işlənmiş materialın hissəciklərinə təsir yükünü bir qədər azaldır, yəni onların materiala daha hamar daxil olmasına şərait yaradır.
Ultrasəs.
Əsas formalaşdırma 2500 rpm mil sürətində, 0,7 mm/dəq qidalanma sürətində və 22 kHz tezliyində 80/63 taxıl ölçüsü ilə almaz tərkibli təbəqə ilə ultrasəs aləti ilə eksperimental qurğuda aparılır. . Detallar mum, rozin və parafindən ibarət mastika ilə texnoloji (pəncərə) şüşənin bir boşqabına yapışdırılır. Alətin diametri xarici diametrdəki minimum diametrə uyğundur. Bir əməliyyatda xarici və daxili konturlar kəsilir.
Cilalanmadan sonra şüşə hissələrini təmizləmək üçün üzvi həlledicilərə və isti qələvi məhlullara bölünə bilən yuyucu mayelərdən istifadə olunur.
Parçaların mastika qalıqlarından və müxtəlif çirkləndiricilərdən təmizlənməsi ardıcıl olaraq toluol, peroksid-ammiak məhlulunda aparılır, sonra ionlaşmış su kanalında yuyulur. Sonra hissələr təmizlənir və qurudulur izopropil spirti. İzopropil spirtində qaynama susuzlaşdırır (nəmdən azad edir) və eyni zamanda əlavə olaraq təmizləyir. İzopropil spirti tamamilə buxarlanana qədər hissələr havada saxlanılır.
Şəkil 27. Polikorun mexaniki emalının texnoloji prosesinin blok diaqramı.
6. Pilləli konsentratorun hesablanması.
6.1. Ultrasonik konsentratorlar və dalğa ötürücüləri.
Konsentratorlar və dalğa ötürücüləri ultrasəs enerjisini transduserdən iş sahəsinə - alətə gücləndirən və ötürən rezonans uzunluqlu əlaqələr rolunu oynayır. Ötürücülərin rəqslərinin maksimum amplitudası Koll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark"> alətlərin rəqsləri və çeviricinin yüklə uyğunlaşdırılması ultrasəs konsentratorları (sürət transformatorları) tərəfindən istifadə olunur. Çubuqlar və ya borular. Ötürücü və ya konsentratoru yüklə birləşdirən sabit kəsişmələrə ultrasəs dalğa ötürücüləri deyilir.
Titrəmələrin növündən asılı olaraq, konsentratorlar və dalğa ötürücüləri uzununa, əyilmə və ya eninə vibrasiya ola bilər. Dalğa bələdçiləri və başqaları və daha çoxu mümkündür mürəkkəb növlər dalğalanmalar. Müxtəlif növ salınımlara malik rəqslərin və salınım sistemlərinin çoxistiqamətli ötürülməsi üçün dalğa ötürücülərinin yaradılması üzrə işlər aparılır.
Bir neçə dalğa ötürücüsünü birləşdirərək, akustik enerjinin çoxistiqamətli ötürülməsi üçün müxtəlif variantlar əldə edə bilərsiniz. Belə sistemlər həm bir çeviricidən vibrasiyanın çoxistiqamətli ötürülməsi üçün, həm də bir neçə mənbədən enerji bir istiqamətdə ötürüldükdə saxlama sistemi kimi istifadə edilə bilər. Radial titrəmələri uzununa çevirmək üçün dalğa ötürücü, çeviricilərin periferiyada sabitləndiyi bir diskdir; bu vəziyyətdə diskə qoşulmuş silindrin uclarında uzununa vibrasiya meydana gəlir.
6.2. Konsentratorların xüsusiyyətləri.
Fokuslaşdırıcı konsentratorlar adətən güzgü sistemləri şəklində və ya sferik və ya silindrik formalı sözdə fokuslanan ultrasəs emitentləri şəklində hazırlanır. Sonuncular ən çox piezoelektrik keramikadan hazırlanır və qalınlıq boyunca rezonans tezliyində salınır. Silindrik maqnitostriktiv emitentlər də istifadə olunur. Fokuslayıcı konsentratorlar həm laboratoriya praktikasında, həm də sənayedə, əsasən ultrasəsin texnoloji tətbiqi üçün qurğularda istifadə olunur: ultrasəs təmizləmə, dispersiya, aerozol istehsalı və s. Bütün buraxılan səs enerjisinin 90%-ə qədəri fokuslayıcı konsentratorların fokus yerində toplanır. . Yaxşı fokuslanma üçün konsentratorların ölçülərinin dalğa uzunluğu ilə müqayisədə böyük olması zəruri olduğundan, bu tip konsentrator əsasən yüksək ultrasəs (105 Hz və daha yuxarı) tezliklər bölgəsində istifadə olunur. Onların köməyi ilə 103-104 Vt/sm2 intensivliklər əldə edilir. Fokuslayan sferik emitentin sxemi Şəkil 28-də göstərilmişdir.
düyü. 28 - qalınlığı ilə salınan pyezokeramikadan hazırlanmış fokuslu sferik emitentin sxemi
Dalğa ötürücü konsentratoru (bəzən mexaniki transformator adlanır) bircins olmayan (daralma) dalğa ötürücüsünün seqmentidir, enerji konsentrasiyası kəsişmənin azalması nəticəsində baş verir. Müəyyən bir qanuna və ya sıçrayışlara görə rəvan dəyişən kəsikli yarımdalğalı metal çubuqlar şəklində rezonans dalğalı konsentratorlar geniş yayılmışdır. Belə konsentratorlar amplituda 10-15 dəfə gücləndirmə verə bilir və tezlik diapazonunda əldə etməyə imkan verir. ~ 104 Hz vibrasiya amplitüdləri 50 µm-ə qədər. Onlar mexaniki emal üçün ultrasəs maşınlarında, ultrasəs qaynaq qurğularında, ultrasəs cərrahi alətlərdə və s. istifadə olunur Dalğa ötürücü akustik konsentratorların diaqramı Şəkil 29-da göstərilmişdir.
Ultrasəs müalicəsi üçün eksponensial konusvari və simmetrik pilləli konsentratorlar ən çox istifadə olunur. Aşağıda göstərilən konsentratorların hesablanması üsulu onların dizaynı üçün məlumatları olduqca sadə və praktik istifadə üçün kifayət qədər dəqiqliklə əldə etməyə imkan verir.
Konsentratorun hesablanması üçün ilkin məlumatlar:
D2 - deşik diametri 14 mm
n amplituda qazancıdır 5
f Hz çeviricinin rezonans tezliyidir
6.3. Aləti mərkəzə bağlamaq yolları.
Ən yaxşı əməliyyat xassələri konsentrator ilə vahid vahid kimi hazırlanmış alətlərə malikdir.
Bununla belə, aşınma və yıpranma səbəbindən belə bir alətin ömrü məhduddur. Bir alətlə istehsal olunan hissələrin sayı emal olunan materialdan, əməliyyatın xarakterindən və tələb olunan emal dəqiqliyindən asılıdır.
https://pandia.ru/text/78/173/images/image128.png" eni="244" hündürlük="25">
(Şəkil T.-ə görə 2,5 kVt maşın gücünə görə 56 mm götürürük)
Addımların diametrləri arasındakı optimal nisbət Şəkil 1-də göstərilən eksperimental əyrilərdən müəyyən edilir. 31.
2) Qovşağın təxmini uzunluğu müəyyən edilir (https://pandia.ru/text/78/173/images/image132.png" width="328" height="49">
Həmçinin, konsentratorun hesablanmış uzunluğunu Şəkil 31-dəki eksperimental əyrilərdən müəyyən etmək olar.
Konsentratorların istehsalı üçün istifadə olunan müxtəlif materiallarda səs sürətləri Cədvəl 2-də göstərilmişdir.
cədvəl 2
Material | Sıxlıq ρ | Elastik modul E | Uzunlamasına dalğa sürəti C |
Alüminium |
3) Konsentratorun çəkisi aşağıdakı ifadədən müəyyən edilə bilər:
Əncirdə. 32. amplituda artımı n=5 və rezonans tezliyi f=19 kHz olan diametri 29,6 mm olan deşiklərin işlənməsi üçün pilləli konsentratoru göstərir.
düyü. 32 sürətli hub
Mərhələli mərkəzlər üçün https://pandia.ru/text/78/173/images/image140.png" width="178" height="49">
burada S1 və S2 böyük və kiçik pillələrin en kəsik sahələridir.
N sahə faktorudur.
7. Təhlükəli və zərərlilərin təhlili istehsal amilləri.
Seçilmiş işıqlandırma parametrləri GOST 12.3.025-80 tələblərinə zidd deyil, buna görə maşın yığma sexlərində ümumi işıqlandırma ən azı 300 lüks olmalıdır.
GOST 12.1.003 - 83, səkkiz saatlıq iş günü ərzində işçiyə təsir edən səs-küyün sağlamlığa zərər vermədiyi iş yerində daimi səs-küy üçün icazə verilən maksimum şərtləri müəyyən edir. Normallaşma həndəsi orta tezlikləri 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz olan oktava tezlik zolaqlarında aparılır.
GOST 12.1.003-ə uyğun olaraq, 85 dBA-dan çox olmamalıdır, iş yerlərində: çilingər ilə - 75 ... 100 ( yüksək səviyyə səs-küy), CNC daşlama ilə - 80 dBA, ultrasəs ilə - 60 dBA.
Layihələndirilən emalatxanada səs-küy və vibrasiya mənbələri aşağıdakılardır:
Metal emalı üçün dəzgahlar (daşlama, metal emalı, ultrasəs);
Səs və vibrasiyadan qorunmaq üçün səs-küy və vibrasiyanın azaldılması üçün aşağıdakı tədbirlər nəzərdə tutulur:
Binaların akustik emalı (səs uducu ekranların, korpusların quraşdırılması, səs keçirməyən hasarların quraşdırılması);
Havalandırma sistemlərində səsboğucuların quraşdırılması.
Səs-küyün əhəmiyyətli dərəcədə azalması, yuvarlanan rulmanları düz rulmanlarla (səs-küy 10 dBA azalır), metal hissələri - plastik hissələrlə əvəz etməklə əldə edilir.
Bu tədbirlərin həyata keçirilməsi səs-küy səviyyələrinin və vibrasiya sürətinin dəyərlərini icazə veriləndən çox olmayan dəyərlərə endirəcəkdir (GOST 12.1.003, GOST 12.1.012).
GOST 12.1.030-a uyğun olaraq, dizayn edilmiş atelye elektrik təhlükəsizliyi tələblərinə cavab verir (bütün maşınlar torpaqlanır). Elektrik şoku riski yoxdur.
8. Təmin etmək üçün tədbirlər təhlükəsiz şəraitəmək.
Məhsula və texnoloji prosesə əməyin mühafizəsi üzrə əsas tələblər bunlardır:
- insan təhlükəsizliyi;
– bu prosesdə istifadə olunan avadanlığın etibarlılığı və istifadəsi asanlığı.
Beləliklə, ultrasəs ölçülü emal maşınının işləməsi aşağıdakılarla müəyyən edilmiş bütün təhlükəsizlik tələblərinə uyğunluqla müşayiət olunmalıdır:
GOST 12.2.009-80 “Əməyin mühafizəsi standartları sistemi. "Metal emalı maşınları"
GOST 12.3.024-80 “Əməyin mühafizəsi standartları sistemi. "Zədə təhlükəsizliyi"
Maşınlarda işləyərkən xəsarətlərin əsas səbəbləri ola bilər:
– dəzgahların hərəkət mexanizmləri;
- iş parçasının iti elementləri və onu bərkitmək üçün qurğular;
- əl alətinin nasazlığı;
- qurğuların keçirici hissələri və ya təsadüfən cərəyan alan maşının hissələri;
- mexanizatorun iş yerinin zəif dizaynı;
- iş yerinin zəif işıqlandırılması;
Bu maşında işləyəcək bir işçi üçün əməyin mühafizəsi tələbləri aşağıdakı amillər şəklində təqdim edilə bilər:
- mikroiqlim parametrləri;
- sənaye işıqlandırması;
- sənaye səs-küyü;
- istehsal vibrasiyaları;
9. Mikroiqlim parametrləri.
Müşayiət edən mikroiqlim parametrləri əmək fəaliyyəti texnoloji prosesin hər bir iştirakçısı:
– ətraf mühitin temperaturu, t, °С;
– havanın hərəkət sürəti, W, m/s;
Bu parametrlərin optimal və icazə verilən dəyərləri ilin vaxtı və görülən işin şiddəti nəzərə alınmaqla istehsal müəssisəsinin bütün iş sahəsi üçün müəyyən edilir.
GOST 12.1.005-88-ə uyğun olaraq atelyedə optimal mikroiqlim parametrləri saxlanılacaq (Cədvəl 3).
Cədvəl 3 - Mikroiqlim parametrləri
İlin dövrü | Nisbi rütubət, % | Temperatur, C | Hava sürəti m/s, artıq deyil |
|
Soyuq | ||||
Göstərilən mikroiqlim parametrləri istilik və havalandırma sistemləri tərəfindən dəstəklənir.
SN 245-71 (88) uyğun olaraq, xüsusi həcmi 40 m3 / adamdan çox olan sənaye binalarında ümumi havalandırma sistemindən istifadə etməyə icazə verilir. Yaranan toz və soyuducu aerozolları təmizləmək üçün yerli egzoz sistemləri ventilyasiya.
Otaqda (xüsusilə qışda) temperaturun saxlanması üçün atelye su isitmə sistemi və qışda darvazalarda və giriş qapılarında termal pərdələr yaradan ventilyatorlu elektrik qızdırıcıları ilə təmin edilir.
10. Sənaye işıqlandırması.
İstehsalat binasının sexində təbii və süni işıqlandırma təmin edilir.
Təbii işıqlandırma - üst (fənərlər vasitəsilə) və yan ikitərəfli (binanın divarlarında yan açılışlar vasitəsilə).
Süni işıqlandırma - ümumi və yerli işıqlandırmadan ibarət birləşdirilmişdir. Ümumi işıqlandırma DRL-400 (700,1000) tipli yüksək təzyiqli civə qaz boşaltma lampalarından istifadə etməklə həyata keçirilmişdir. Yerli işıqlandırma 36 V közərmə lampalarından istifadə etməklə həyata keçirilir.
Metal emalı sexlərində sənaye işıqlandırması SNiP 23.05.95-ə uyğun olaraq standartlaşdırılır.
Maşın sexləri və dəqiq metal kəsən dəzgahlar üçün aydınlıq gətirmək üçün aşağıdakı işıqlandırma standartları verilə bilər (cədvəl 4):
Cədvəl 4 - Metal emalı sexləri üçün işıqlandırma METAL emalı |
||||
İşıqlandırma, lx | Pulsasiya əmsalı Kp, % |
|||
Birləşdirilmiş işıqlandırma | Kombinə edilmiş sistemdə ümumi işıqlandırma qurğularından |
|||
Ümumilikdən | Boşaltma lampaları |
közərmə |
||
Yerli işıqlandırma üçün maşında quraşdırılmış və iş sahəsinin işıqlandırılması müəyyən edilmiş dəyərlərdən aşağı olmamaq üçün tənzimlənən lampalar istifadə olunur.
Yerli işıqlandırma üçün istifadə olunan lampalar ən azı 30° qoruyucu bucağa malik qeyri-şəffaf reflektorlarla təchiz edilməlidir.
Şüşə, pəncərə açılışları və tavan pəncərələri ildə ən azı iki dəfə təmizlənir.
10.1. Süni işıqlandırmanın hesablanması.
İş yerinin işıqlandırılması normal iş şəraitinin yaradılmasında ən vacib amildir. İş yerinin qeyri-kafi işıqlandırılması gözün tez yorulmasına, diqqətin itirilməsinə və nəticədə işin zədələnməsinə səbəb ola bilər.
İş yerinin minimum işıqlandırması ən azı Emin=400lx olmalıdır.
Lampalar arasındakı məsafəni təyin edin:
burada h \u003d 5 m - lampanın quraşdırılmasının döşəmə səviyyəsindən yuxarı hündürlüyü.
Beləliklə, l=1,4*5=7m.
Dönmənin aparıldığı atelyenin ölçülərini müəyyənləşdiririk:
atelye ölçüsü A = 8 m; B = 20 m.
otaq sahəsi S = A*B = 160m2
3. Sexdəki lampaların sayını təyin edin:
n=12 ədəd qəbul edirik.
4. Tələb olunan işıq axınını təyin edin:
burada: k=1,3 – lampanın güc əmsalı,
b=0,47 - işıqlandırma qurğusundan istifadə əmsalı,
z=0,9 - işıqlandırmanın qeyri-bərabərlik əmsalı,
Bir lampanın işıq axını:
İşıq axınının bu dəyəri işıq axını Fl = 4.3 * 103lm olan 200 Vt gücündə DRL tipli bir lampa ilə təmin edilir.
1) Faktiki işıqlandırmanı təyin edin:
11. Ətraf mühitin mühafizəsi.
Müasir elmi-texniki inqilab dövründə sənaye tullantıları ilə çirklənmə nəticəsində ətraf mühitin keyfiyyətinin pisləşməsi ilə ifadə olunan ekoloji tarazlığın pozulması problemi son dərəcə kəskinləşmişdir. Onların sayının durmadan artması biosferin özünütəmizləmə funksiyasını təhdid edir, ekoloji tarazlığı pozur və son nəticədə insanlar üçün mənfi nəticələrlə təhdid edir. Ətraf mühitin çirklənməsi elektrik enerjisinin istehlakı və istehsalı, kənd təsərrüfatı istehsalı, nəqliyyat, nüvə sənayesi və digər sənaye sahələrinin inkişafı ilə bağlıdır. Sənayeləşmiş ölkələr artıq təmiz su qıtlığını hiss etməyə başlayıblar. Sənaye getdikcə daha çox oksigen istehlak edir, karbon qazının emissiyası artır. Hazırda insanın istehsal fəaliyyəti elə bir miqyas almışdır ki, o, təkcə ayrı-ayrı biogeosenozlarda (çöl, çəmən, çöl, meşə və s.) deyil, həm də bütün biosfer daxilində bir sıra tarixən formalaşmış proseslərdə dəyişikliklərə səbəb olur.
LPT bıçaqlarının istehsalında bütün əlverişsiz və zərərli maddələr əməyin mühafizəsi tələblərinə uyğun olaraq emal olunur: paltaryuyan maşından maye istehsal tullantıları, məsələn, paltaryuyan məhlul, işlənmiş soyuducu zərərsizləşdirmə məntəqələrinə çıxarılır, bərk tullantılar metal yonqarları metal tullantılarının toplanması məntəqələrinə təhvil verilir.
12. Havanın təmizlənməsi.
Taşlama zamanı toz ayrılır. 10 mikrondan çox hissəcik ölçüsü olan tozdan havanın təmizlənməsi üçün ən böyük tətbiq siklonlar tərəfindən qəbul edilmişdir. Onların cihazı sadədir və əməliyyat sadədir, nisbətən aşağı hidravlik müqavimətə (750-1000 Pa), yüksək iqtisadi göstəricilərə malikdir. Siklonlar 550 K-ə qədər hava temperaturunda müxtəlif ekoloji şəraitdə uzun müddət işlədilir.
Siklonlar (Şəkil 22) havanı quru, lifsiz və birləşməyən tozdan təmizləmək üçün istifadə olunur. Siklonlarda tozun ayrılması mərkəzdənqaçma ilə ayrılma prinsipinə əsaslanır. Giriş borusu vasitəsilə siklona tangensial olaraq daxil olan hava axını spiral şəklində fırlanma hərəkəti əldə edir və bədənin konusvari hissəsinin dibinə enir. 3, mərkəzi boru vasitəsilə çıxır 2. Mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsiri altında hissəciklər siklonun divarına atılır və siklonun aşağı hissəsinə, oradan isə toz toplayıcıya enir. 4.
düyü. 33 - Toz Toplayıcı: Siklon
12.1. Havanın çirklənməsi və iş sahəsinin təmizlənməsi
Metalların emalı çiplərin, su buxarının, yağ dumanının və emulsiyaların buraxılması ilə müşayiət olunur.
İş sahəsinin havasında ən çox yayılmış bəzi maddələrin maksimal icazə verilən konsentrasiyası (cədvəl 5):
GOST 12.2.009-80 “Əməyin mühafizəsi standartları sistemi. “Metal emalı maşınları. Ümumi Tələb olunanlar təhlükəsizlik” çoxməqsədli metal emalı dəzgahlarında toz, kiçik çiplər və zərərli çirkləri təmizləmək üçün qurğu təqdim edir.
Cədvəl 5 - Maksimum icazə verilən konsentrasiya
Maddə | Konsentrasiya, mq/m3 | Təhlükə sinfi |
Alüminium və onun ərintiləri | ||
Volfram | ||
kobalt metalı | ||
mis metal | ||
Alaşımlı poladlar | ||
GOST 12.3.025-80 “Əməyin mühafizəsi standartları sistemi. «Metalların kəsmə üsulu ilə emalı. Kəsmə mayelərinin istifadəsi ilə metalın emalı prosesi üçün təhlükəsizlik tələbləri" aşağıdakı tələbləri qoyur:
kəsici mayelər Səhiyyə Nazirliyi tərəfindən təsdiqlənməlidir;
24 saat ərzində kobudluğu Ra = 0,63 olan nümunədə LC-nin təsiri altında bərk və ya çuxur korroziyasının olmaması;
Kəsmə zonasına çiləmə üsulu ilə verilən LC gigiyenik tələblərə uyğun olmalıdır;
İş yerlərinin çiplərdən və tozdan təmizlənməsi toz əmələ gəlməsini istisna etməlidir.
Havalandırma, sənaye təhlükələri ilə çirklənmiş havanın binalardan çıxarılmasını təmin edən mütəşəkkil və tənzimlənən hava mübadiləsidir. - mexaniki. Təbii şəraitə görə ventilyasiya növləri. Təbii ventilyasiya otaq daxilində isti və soyuq havanın sıxlığının fərqi və çöldə daha soyuq olması, həmçinin külək hesabına lazımi hava mübadiləsini yaradır. Saytımız üçün havalandırma sxemi Şəkil 34-də göstərilmişdir.
Fig.34 − Sənaye binasının ventilyasiya sxemi.
Kanalsız və kanal havalandırmasını fərqləndirin. Birincisi, transomların (hava girişi) və işlənmiş fənərlərin (hava çıxışı) köməyi ilə həyata keçirilir, böyük otaqlarda və böyük həddindən artıq istiliyi olan atelyelərdə tövsiyə olunur. Kanalın aerasiyası adətən kiçik otaqlarda təşkil edilir və divarlardakı kanallardan ibarətdir və qapaqlardakı kanalların çıxışında deflektorlar quraşdırılır - küləklə üfürüldükdə dartma yaradan qurğular. Təbii ventilyasiya iqtisadi və istifadəsi asandır. Onun mənfi cəhətləri odur ki, hava içəri daxil olduqda təmizlənmir və qızdırılmır, çıxarılan hava da təmizlənmir və atmosferi çirkləndirir. Mexanik ventilyasiya hava kanallarından və hərəkət stimulyatorlarından (mexaniki fanatlar və ya ejektorlardan) ibarətdir. Hava mübadiləsi xarici meteoroloji şəraitdən asılı olmayaraq həyata keçirilir, daxil olan hava qızdırıla və ya soyudulur, nəmləndirilir və ya qurudulur. Egzoz havası təmizlənir. Təchizat ventilyasiya sistemi hava qəbulu vasitəsilə havanı çəkir, sonra hava qızdırıcıdan keçir, burada hava qızdırılır və nəmləndirilir və hava axını tənzimləmək üçün hava kanalları vasitəsilə fan tərəfindən otağa verilir. Çirklənmiş hava qapılar, pəncərələr, fənərlər, çatlar vasitəsilə çıxarılır. Egzoz ventilyasiyası çirklənmiş və həddindən artıq qızdırılmış havanı hava çıxışları və təmizləyici vasitəsilə təmizləyir, təmiz hava isə pəncərələrdən, qapılardan və struktur sızmalarından daxil olur.
Yerli ventilyasiya zərərli maddələrin birbaşa buraxıldığı yerləri havalandırır və o, həm də tədarük və ya egzoz ola bilər. Egzoz havalandırması hava kanalları vasitəsilə çirklənmiş havanı çıxarır; şəklində edilə bilən hava girişləri vasitəsilə hava qəbul edilir: Yerli sormalar birbaşa zərərli maddələrin ayrıldığı yerlərdə təşkil edilir: elektrik və qaz qaynaq iş yerlərində, akkumulyator sexlərinin doldurma şöbələrində, sinkləmə vannalarında. Otağın məhdud bir sahəsinin mikroiqlimini yaxşılaşdırmaq üçün hava duşu, təmiz sərin havası olan bir hava vahası, hava pərdəsi şəklində yerli tədarük ventilyasiyası istifadə olunur. Xarici soyuq havanın otağa daxil olmasının qarşısını almaq üçün hava pərdəsi istifadə olunur. Bunu etmək üçün, açılışın aşağı hissəsində 30-45 dərəcə bir açı ilə soyuq hava axınına isti hava daxil olan bir yuva ilə bir hava çıxışı təşkil edilir. 10-15 m / s sürətlə.
Saytda hava təmizləyiciləri kimi Şəkil 35-də göstərilən pnevmosiklondan istifadə etmək məqsədəuyğundur.
düyü. 35 - Pnevmosiklon
Asılı hissəciklər mərkəzdənqaçma və ətalət qüvvələrinin təsiri altında qaz axınından ayrılır. Tozlu qaz axını giriş borusundan tangensial olaraq korpusa daxil olur, burada daha da mərkəzdənqaçma ilə tozun ayrılması ilə bələdçilərin hesabına ardıcıl olaraq ayrı axınlara bölünür. Kobud toz bələdçilərin və gövdənin divarlarına çökür və toz qutusuna düşür.
Ayrı-ayrı axınlara bölünmüş incə tozlu qazlar rozet bıçaqlarına daxil olur və burada istiqaməti 180° dəyişirlər. Bu zaman incə toz rozetkanın aşağı hissəsinə, sonra isə toz bunkerinə və toz toplayıcıya düşür. Təmizlənmiş qazlar çıxış borusu vasitəsilə çıxışın daxili kanalı vasitəsilə toz toplayıcıdan çıxır.
13. Bölmə üzrə yekun.
Beləliklə, ultrasəs ölçülü emal sahəsində baş verən təhlükəli və zərərli istehsal amillərinin təhlili aparıldı. Ultrasəs maşınında təhlükəsiz işləmək üçün lazım olan yerli işıqlandırmanın hesablanması aparılmışdır. İş sahəsini havanın çirklənməsindən qorumaq üçün ətraf mühitin mühafizəsi tədbirləri təklif edilmişdir. Ultrasəs ölçmə prosesi tullantısız və ekoloji cəhətdən təmizdir.
14. İş üzrə ümumi nəticə.
Nəticələrin yekunlaşdırılması tezis deyə bilərik ki, ultrasəsin istifadəsi məhsuldarlığı artırmaq və alətin aşınmasını azaltmaqla yanaşı, kəsici qüvvələri azaltmaqla daha nazik divarlı hissələri emal etməyə imkan verir. Rz. Ultrasonik emal prosesində çiplərin və hissələrin məhv olma ehtimalı da azalır. Prosesin işlənib hazırlandığı detallar onlar üçün əsas tələbləri yerinə yetirirdi. Məhz: şüşədə çatların olması qəbuledilməzdir, yuxarıda göstərilən təcrübələrin heç birində yox idi. Plitələrin son səthlərində, eni 0,2 mm-dən çox olmayan işçi səthə və eni çox olmayan işləməyən səthə çıxışı ilə uzunluğu 1 mm-dən çox olmayan ayrı çiplərə icazə verilir. 0,3 mm-dən çox. Orta alət aşınması bir polikor hissəsi üçün 0,03% və C-40 şüşə hissəsi üçün 0,035% təşkil edir. Parçanın əsas formalaşdırılması alət və ultrasəs freze əməliyyatı vasitəsilə əldə edilməlidir. Bir hissənin istehsalı üçün əməliyyatların sayını azaltmaq və bununla da bir hissənin istehsal müddətini 25-30% azaltmaq mümkün oldu. Hazırda bu tip dəzgahların qiyməti təxminən 15 milyon rubl təşkil edir. Təcrübələrin aparıldığı quraşdırma 1,7 milyondan bir qədər çox qiymətləndirilir.
Təcrübələr əsasında hesabat yaradılıb və sifarişçinin müəssisəsinə göndərilib. Məhsuldarlıq, etibarlılıq və uyğun olanların sayından məmnunluq baxımından müsbət nəticə olduqda, 2 oxşar maşın üçün müqavilə bağlanacaq. Diplomda göstərilən müəssisə ilə yanaşı, bu cür avadanlıq digər alət istehsalı üçün də böyük maraq doğuracaqdır. Başın dizaynı yalnız almaz alətlə deyil, həm də onsuz ultrasəs freze etməyə imkan verir. Bu fürsət CNC sistemi ilə birlikdə adi freze və oyma avadanlığı funksiyasını yerinə yetirən mürəkkəb formalı hissələrin istehsalı üçün istifadə edilə bilər.
15. İstinadların siyahısı.
1., Ş.Şveqla: Materialların ultrasəs emalı (1984, 282 s.)
2. , : Metalların ultrasəs emalı (1966 157s.)
3.: Maşınqayırmada ultrasəs (1974, 282 s.)
4. E. Kikuchi, red. : Ultrasonik çeviricilər 423s.)
5. : Elektrik və ultrasəs üsulları emal (1971, 543 s.)
6. "Materialların ultrasəs emalı" - M. "Mühəndislik", 1980
7. “Elektrovakuum sənayesində şüşə emalının texnoloji prosesləri” – M. “Elektromexanika” Mərkəzi Elmi-Tədqiqat İnstitutu, 1972-ci il.
İxtira ultrasəs texnologiyasına, yəni ultrasəs vibrasiya sistemlərinin strukturlarına aiddir. İxtiranın texniki nəticəsi enerji sərfiyyatını azaltmaqla, ümumi ölçüləri və çəkisini azaltmaqla, salınımların amplitüdünü artırmaqdır. Ultrasəs salınım sistemi konsentratorun səthində yerləşən pyezoelektrik elementlərin paketlərindən hazırlanmışdır və vibrasiya yaradır. Pyezoelektrik elementlərin paketlərində əks etdirici yastıqlar var, onların səthi pyezoelektrik elementlərin əksinə olaraq düz və ya pilləli dəyişən diametrə malikdir. Konsentratorun əlavə nöqtəsi var və iş aləti olan bir səthlə bitir. Konsentratorun formalaşma və şüalanma səthləri en kəsiyində eyni uzunluqda düzbucaqlı formaya malikdir və onların eninə ölçülərinin nisbəti konsentratorun verilmiş qazanc əmsalının təmin edilməsi şərtindən seçilir. Yansıtıcı astarın, pyezoelektrik elementlərin paketinin və konsentratorun birləşmə nöqtəsinə olan hissəsinin ümumi uzunluğu ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir. Konsentratorun hamar radial keçidin həyata keçirildiyi bölməsinin uzunluğu və şüalanma səthinə uyğun gələn eninə ölçüsü olan bölmə ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir. 2 xəstə.
RF patentinin təsvirləri 2284228
İxtira ultrasəs texnologiyasına, yəni ultrasəs salınım sistemlərinin dizaynına aiddir və böyük səthin yüksək amplitudalı ultrasəs titrəyişlərinə məruz qalmasını təmin etmək üçün böyük həcmdə maye və maye-dispers mühiti emal etmək üçün nəzərdə tutulmuş texnoloji cihazlarda istifadə edilə bilər. , məsələn, axın cihazlarda və ya həyata keçirilməsində mətbuat tikişi-addım qaynaq (böyük uzunluqlu sızdırmazlıq tikişlərinin formalaşması).
Hər hansı bir ultrasəsin bir hissəsi kimi texnoloji aparat elektrik vibrasiya mənbəyi daxildir yüksək tezlikli(elektron generator) və ultrasəs salınım sistemi.
Ultrasəs salınım sistemi pyezoelektrik çeviricidən və işləyən aləti olan konsentratordan ibarətdir. Salınım sisteminin ultrasəs çeviricisində elektrik vibrasiyalarının enerjisi ultrasəs tezliyinin elastik vibrasiyalarının enerjisinə çevrilir. Konsentrator metaldan hazırlanmış dəyişən kəsikli üçölçülü fiqur şəklində hazırlanır ki, burada transduserlə təmasda olan və iş aləti ilə bitən səthlərin sahələrinin nisbəti (radiasiya edən ultrasəs titrəyişləri) tələb olunan həcmi müəyyən edir. qazanc.
Şüalanan səthin geniş sahələrinə malik məlum ultrasəs salınım sistemləri. Bütün məlum salınım sistemləri piezoelektrik və ya maqnitostriktiv yarımdalğa çeviriciləri və ultrasəs vibrasiyalarının rezonans (ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun yarısının çoxluğu) konsentratorlarını birləşdirən konstruktiv sxemə uyğun olaraq hazırlanır. Onların uzununa ölçüləri ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğuna uyğundur və eninə ölçüsü konsentrator materialında ultrasəs vibrasiyalarının uzunluğunun yarısını keçir.
Analoqların dezavantajı konsentrator materialının Puasson nisbətinə görə salınan səthdə salınım amplitüdünün kompleks paylanmasıdır ki, bu da bütün şüalanma səthi boyunca eyni ultrasəs hərəkətinə imkan vermir, məsələn, yüksək keyfiyyətli bir şüa əldə edərkən. uzadılmış tikiş.
Texniki mahiyyət baxımından təklif olunan texniki həllə ən yaxın olanı prototip kimi qəbul edilmiş 4363992 saylı ABŞ patentinə uyğun olaraq ultrasəs vibrasiya sistemidir.
Ultrasəs salınım sistemi konsentratorun səthlərindən birində (ultrasəs titrəyişləri əmələ gətirən) quraşdırılmış, müəyyən forma və ölçüdə iş ucu (alət) ilə bitən bir neçə yarımdalğalı piezoelektrik çeviricilərdən ibarətdir. Transduserlər seriyalı quraşdırılmış və akustik olaraq bir-birinə bağlı olan arxa tezlik azaldıcı örtük, bərabər sayda üzük pyezoelektrik elementləri paketi və tezlik azaldıcı şüalanma örtüyü şəklində hazırlanır. Transduserin radiasiya səthi akustik olaraq ultrasəs titrəyişlərini meydana gətirən konsentratorun səthinə bağlıdır. Konsentratorun uzununa ölçüsü konsentratorun materialındakı ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun yarısına uyğundur. Konsentrator metaldan hazırlanmış dəyişən kəsikli üçölçülü fiqur şəklində hazırlanır, burada transduserlərlə təmasda olan (ultrasəs titrəyişləri əmələ gətirən) və işləyən alətlə bitən səthlərin sahələrinin nisbəti (radiasiya edən ultrasəs vibrasiya) tələb olunan qazancı müəyyən edir.
Konsentratorda konsentratorun şüalanan səthi boyunca salınım amplitüdünün qeyri-bərabər paylanmasını aradan qaldırmağa imkan verən yivlər var (yəni, konsentratorun qüvvənin istiqamətinə perpendikulyar deformasiyasını istisna etmək üçün). Bu, bütün şüalanma səthi boyunca eyni ultrasəs effektini təmin etməyə imkan verir.
Prototip, məlum salınan sistemlərin çatışmazlıqlarını qismən aradan qaldırmağa imkan verir, lakin aşağıdakı ümumi əhəmiyyətli çatışmazlıqlara malikdir.
1. Ultrasəs çeviriciləri və konsentratordan ibarət məşhur ultrasəs salınım sistemi rezonans sistemidir. Transduserlərin və konsentratorun rezonans tezlikləri üst-üstə düşdükdə, işləyən alətin ultrasəs titrəyişlərinin maksimum amplitudası və buna uyğun olaraq işlənmiş mühitə enerjinin maksimum daxil edilməsi təmin edilir. Texnoloji prosesləri həyata keçirərkən, iş aləti və konsentratorun bir hissəsi müxtəlif texnoloji mühitlərə batırılır və ya şüalanma səthində statik təzyiqə məruz qalır. Müxtəlif texnoloji mühitlərin və ya xarici təzyiqin təsiri konsentratorun şüalanma səthinə əlavə birləşdirilmiş kütlənin görünüşünə bərabərdir və konsentratorun və bütövlükdə bütün salınım sisteminin təbii rezonans tezliyinin dəyişməsinə səbəb olur. Bu zaman konvertor və konsentratorun optimal tezlik uyğunluğu pozulur. Ultrasəs çeviricisi ilə konsentrator arasındakı uyğunsuzluq şüalanma səthinin (iş alətinin) salınımlarının amplitüdünün azalmasına və mediaya daxil olan enerjinin azalmasına səbəb olur.
Bu çatışmazlığı aradan qaldırmaq üçün salınan sistemlərin layihələndirilməsi və istehsalında rezonans tezliyi baxımından çeviricinin və konsentratorun ilkin uyğunsuzluğu aparılır ki, bir yük görünəndə və konsentratorun təbii tezliyi azaldıqda, o, uyğun olsun. çeviricinin təbii tezliyi və maksimum enerji girişini təmin edir. Bu, belə bir ultrasəs salınan sistemin əhatə dairəsini əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırır və qeyri-kafidir, çünki həyata keçirilən texnoloji proseslərin əksəriyyətində əlavə edilmiş kütlənin dəyəri dəyişir (məsələn, su və ya yağ mühitindən onların emulsiyasına keçid, onların yaranması və inkişafı. qaz-buxar baloncukları buludunun əmələ gəlməsinə və istənilən maye mühitdə əlavə kütlənin azalmasına səbəb olan bir kavitasiya prosesi) prosesin özünün həyata keçirilməsi zamanı ultrasəs vibrasiyalarının daxil edilməsinin səmərəliliyinin azalmasına səbəb olur.
2. Transduserin və konsentratorun tezlikdə optimal uyğunlaşdırılması problemi maye və maye-dispers mühitlərin dalğa empedanslarının çeviricilərin bərk pyezokeramika materialları ilə uyğunlaşdırılması zərurəti ilə daha da kəskinləşir. Optimal uyğunlaşma üçün konsentratorun qazancı 10-15 olmalıdır. Belə yüksək qazanclar yalnız pilləli konsentratorlarla əldə edilə bilər, lakin bu cür qazanclarla təbii rezonans tezliyinin yükdən asılılığını gücləndirir, əhəmiyyətli uzunluğa (ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun dörddə birinə uyğun) kiçik bir çıxış bölməsi tələb olunur. konsentrator materialında), bu, şüalanma səthinin azalmasına, dinamik sabitliyin itirilməsinə və əyilmə vibrasiyalarının görünüşünə səbəb olur. Bu səbəbdən təcrübədə istifadə olunan salınım sistemləri 3...5-dən çox olmayan qazanc əldə edir ki, bu da onları müxtəlif texnoloji mühitlərdə yüksək intensivlikli ultrasəs effektləri vermək üçün yararsız edir.
Salınım sistemlərinin qurulması üçün tətbiq olunan dizayn sxeminə görə əsas çatışmazlıqlara əlavə olaraq, prototip onların istehsalının və istifadəsinin texnoloji və əməliyyat xüsusiyyətlərinə görə bir sıra çatışmazlıqlara malikdir.
1. İki və ya daha çox piezoelektrik çeviricisi (diametri 40...50 mm-ə qədər) olan ultrasəs titrəmə sistemi radiasiya səthinin uzunluğu 200...250 mm və eni 5 mm-dən çox ola bilər. Bu zaman pyezoelektrik çeviricilərin təbii rezonans tezlikləri fərqlənir ki, bu da pyezoelektrik elementlərin elektrik və həndəsi parametrlərindəki fərqlər, tezlik azaldıcı örtüklər, çeviricilərin yığılması zamanı sıxılma qüvvələrinin fərqləri və s. ilə əlaqədardır. normativ və layihə sənədlərinə uyğun olaraq icazə verilir. Bu zaman rezonans konsentratorun mexaniki titrəyişlərinin oyadırılması müxtəlif iş tezliklərinə malik olan çeviricilər vasitəsilə həyata keçirilir, onların bəziləri konsentratorun rezonans tezliyi ilə üst-üstə düşmür. Müxtəlif tezliklərin bir neçə çeviricisi və maksimum qazancı olan pilləli konsentratoru olan salınım sistemində uyğunluğu həyata keçirmək xüsusilə çətindir. Bu, hətta eyni ölçülü, lakin bir çevirici ilə bir salınım sistemi ilə müqayisədə ultrasəs müalicəsinin səmərəliliyini azaldır.
2. Mürəkkəb profilli radiasiya səthinin hazırlanmasının mümkünsüzlüyü (məsələn, ikisinin eyni vaxtda formalaşması üçün). qaynaqlar və onların arasında materialın kəsilməsi), çünki bu halda hər bir uzununa ölçü konsentratorun öz rezonans tezliyini təyin edir, bu da çeviricilərin rezonans tezliyinə uyğun gəlmir (əməliyyatlardan yalnız biri effektiv şəkildə həyata keçirilir - bir tikişin formalaşması). və ya materialı kəsin).
3. Rezonans sistemləri ilə müqayisədə geniş bant genişliyi olan ultrasəs salınım sistemlərinin yaradılmasının mümkünsüzlüyü.
4. İşləmə tezliyi 22 kHz olan iki yarımdalğalı salınım sistemi ən azı 250 mm uzununa ölçüsünə malikdir və şüalanma səthinin uzunluğu 350 mm olan, ən azı 10 kq ağırlığında. Bu vəziyyətdə, salınım sisteminin quraşdırılması minimum vibrasiya sahəsində həyata keçirilir: ya çeviricinin mərkəzində, ya da konsentratorun mərkəzində. Bu bərkitmə aşağı mexaniki dayanıqlığa və təsirin dəqiqliyini təmin etməyin mümkünsüzlüyünə gətirib çıxarır. Mexanik salınımların böyük amplitüdləri və salınım sisteminin qaçılmaz sönümlənməsi səbəbindən kütlənin mərkəzində optimal bərkidilmə təmin edilə bilməz.
Prototipin aşkar edilmiş çatışmazlıqları onun qeyri-kafi səmərəliliyinə, məhdudiyyətinə səbəb olur funksionallıq, bu da onu yüksək məhsuldar, avtomatlaşdırılmış sənayelərdə istifadə üçün yararsız edir.
Təklif olunan texniki həll mövcud salınım sistemlərinin çatışmazlıqlarını aradan qaldırmağa və konsentratorun (işçi alətin) şüalanma səthi boyunca vahid amplituda paylanması ilə ultrasəs vibrasiyalarının radiasiyasını təmin etməyə qadir olan yeni salınım sistemi yaratmağa yönəldilmişdir. maksimum səmərəlilik bütün mümkün yüklər altında və emal edilmiş mühitin xassələrində və salınım sisteminin parametrlərində dəyişikliklər, yəni son nəticədə enerji istehlakını azaltmaqla ultrasəs məruz qalması ilə əlaqəli proseslərin məhsuldarlığının artırılmasını təmin etmək.
Təklif olunan texniki həllin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, pyezoelektrik elementləri və konsentratoru ehtiva edən ultrasəs salınım sistemi, ultrasəs vibrasiyaları və ardıcıl olaraq quraşdırılmış bərabər sayda pyezoelektrik elementlərin akustik şəkildə əlaqəli paketlərini meydana gətirən konsentratorun səthində yerləşən paraleldən hazırlanır. Pyezoelektrik elementlərin paketlərində pyezoelektrik elementlərlə akustik birləşən əks etdirici yastıqlar var. Pyezoelektrik elementlərlə təmasda olan əks səth düz və ya pilləli dəyişən diametrə malikdir və ölçüləri və addımların sayı verilmiş bant genişliyini əldə etmək şərtindən seçilir. Konsentrator bərkidici qurğuya malikdir və iş aləti ilə ultrasəs vibrasiyaları yayan səthlə bitir. Konsentratorun formalaşma və şüalanma səthləri en kəsiyində eyni uzunluqda düzbucaqlı formaya malikdir və onların eninə ölçülərinin nisbəti konsentratorun verilmiş qazanc əmsalının təmin edilməsi şərtindən seçilir. Yansıtıcı astarın, pyezoelektrik elementlərin paketinin və konsentrator bölməsinin əlavə nöqtəyə ümumi uzunluğu konsentrator materialındakı ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir. Hamar keçidin baş verdiyi konsentrator bölməsinin ölçüləri və eninə ölçüsü ilə şüalanan səthə uyğun olan kəsik konsentrator materialında ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir və hamar keçid radial şəkildə həyata keçirilir. , və onun ölçüləri şərtdən seçilir:
Salınım sistemlərinin qurulması üçün mümkün struktur sxemlərin təhlili müəyyən etməyə imkan verdi ki, salınan sistemin iki yarımdalğalı struktur sxeminə xas olan əsas məhdudiyyətlərin əksəriyyəti bir piezoelektrik çevirici və konsentratoru birləşdirən salınım sistemlərindən istifadə etməklə aradan qaldırıla bilər. yüksək qazanc əmsalı və yarımdalğalı struktur sxemində istənilən ölçülü iş aləti ilə. .
Yarım dalğalı konstruktiv sxemə əsasən hazırlanmış salınım sistemi tək rezonanslı salınım sistemidir və onun parametrlərindəki bütün dəyişikliklər yalnız elektron generatorla uyğunsuzluğa gətirib çıxarır. Bu cür salınan sistemlərin praktik dizaynlarının olmaması, son vaxtlara qədər istifadə olunan maqnitostriktiv çeviricilər əsasında onların həyata keçirilməsinin qeyri-mümkün olması və müasir pyezokeramik elementlərə əsaslanan praktik həyata keçirilməsinin mürəkkəbliyi ilə əlaqədardır, çünki onları maksimum mexaniki gərginliyə yerləşdirmək zərurəti, və həmçinin rezonans tezliyində (3...5 kHz-ə qədər) bütün mümkün dəyişikliklərlə belə bir salınım sistemi üçün optimal enerji təchizatı rejimlərini təmin etməyə qadir olan elektron generatorların olmaması səbəbindən.
Təklif olunan texniki həll Şematik olaraq pyezoelektrik elementləri 1, əks etdirən rezonans yastıqları 2 və konsentratoru 3 ehtiva edən ultrasəs salınım sistemini göstərən Fig.1-də təsvir edilmişdir. Struktur olaraq, salınım sistemi ultrasəs səthinə 4 paralel yerləşən konsentratordan 3 hazırlanmışdır. titrəmələr və onunla akustik cəhətdən bərabər sayda seriyalı quraşdırılmış pyezoelektrik elementlərin paketləri 1 (şəkil 1 iki paket pyezoelektrik elementi olan salınım sistemini göstərir). Düz sayda pyezoelektrik elementdən (adətən iki və ya dörd) ibarət olan bağlamaların hər birində akustik olaraq onlarla əlaqəli əks etdirici yastıqlar 2 var, əks səthi pyezoelektrik elementlərlə təmasda olan düz 5 və ya pilləli dəyişən düzəldilir. uzunluğu 6-da və ölçüləri və addımların sayı 7 verilmiş bant genişliyini əldə etmək şərtlərindən seçilir. Konsentratorun 3 qoşma nöqtəsi 8 var və iş aləti 10 ilə ultrasəs titrəyişləri yayan səth 9 ilə bitir. Konsentratorun əmələ gətirən 4 və şüalanan 9 səthi eyni uzunluqda L düzbucaqlı formaya və onların eninə ölçülərinin nisbətinə malikdir. D 1 , D 2 verilmiş konsentrator qazancını təmin etmək şərtindən seçilir . Yansıtıcı astarın 2, pyezoelektrik elementlər paketinin 1 və konsentratorun birləşmə nöqtəsinə olan bölməsinin ümumi uzunluğu konsentratorun materialındakı ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir. Hamar keçidin həyata keçirildiyi konsentrator bölməsinin ölçüləri və şüalanma səthinə uyğun olan eninə ölçüsü olan bölmə konsentrator materialında ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə uyğundur və hamar keçid radial şəkildə aparılır. , və onun ölçüləri şərtdən seçilir:
burada L z hamar keçidin uzunluğudur; D 1 , D 2 - konsentratorun formalaşma və şüalanma səthinin eninə ölçüləri.
Ultrasonik salınım sistemi aşağıdakı kimi işləyir.
Salınım sisteminin təbii tezliyinə uyğun gələn ultrasəs tezliyinin elektrik rəqslərinin generatorundan (şəkil 1-də göstərilmir) elektrik təchizatı gərginliyi pyezoelektrik elementlərin 1 elektrodlarına verildikdə, elektrik rəqslərinin enerjisi çevrilir. piezoelektrik effektə görə ultrasəs mexaniki rəqslərə çevrilir. Bu titrəmələr əks istiqamətlərdə yayılır və əks etdirici astarın və konsentratorun (iş aləti) sərhəd səthlərindən əks olunur. Salınım sisteminin bütün uzunluğu rezonans ölçüsünə (ultrasəs vibrasiyalarının dalğa uzunluğunun yarısı) uyğun gəldiyi üçün mexaniki titrəmələr salınım sisteminin təbii rezonans tezliyində buraxılır. Pilləli radial konsentratorun olması pyezoelektrik elementlərlə təmasda olan yansıtıcı astarın əks səthində salınımların amplitudası ilə müqayisədə radiasiya səthinin salınımlarının amplitüdünü artırmağa imkan verir. Şüalanan səthdə salınma amplitudasının böyüklüyü konsentratorun eyni uzunluqda düzbucaqlı en kəsiyinə malik olan formalaşma və şüalanma səthlərinin sahələrinin nisbətinin kvadratı kimi təyin olunan konsentrator qazancından asılıdır.
Qoşma 8 hub 3 (şəkil 1) ultrasəs salınım sisteminin minimal sönümlənməsini təmin edən minimum mexaniki ultrasəs vibrasiya düyününə yaxın ərazidə yerləşir, yəni. şüalanma səthinin salınımlarının maksimum amplitudası və istehsal xətlərində salınım sisteminin qoşulma nöqtələrində rəqslərin olmaması.
Salınım sistemlərinin layihələndirilməsində praktiki hesablamalar üçün həndəsi ölçülərin analitik nisbətlərini əldə etmək çətin olduğundan, dəyişən kəsikli cisimlərdə ultrasəs vibrasiyalarının alternativ müxtəlif materiallardan yayılmasına dair bir sıra dəqiq məlumatların olmaması səbəbindən salınım sisteminin parametrlərini seçərkən, qrafik asılılıqlarla birlikdə ədədi simulyasiyanın nəticələrindən istifadə edilmişdir. praktik tədqiqat konsentratorun D 1 , D 2 əmələ gətirən və şüalanan səthlərinin eninə ölçülərinin müxtəlif nisbətlərinə malik salınım sistemləri və müxtəlif uzunluqlu salınım sisteminin hissələri . Eksperimental tədqiqatlar, elektromexaniki çevrilmənin maksimum əmsalının, pyezoelektrik elementlərin minimum vibrasiya (maksimum mexaniki gərginliklər) sahəsindən əks etdiricinin ümumi uzunluğuna uyğun olaraq yerdəyişməsi şərti ilə təmin edildiyini müəyyən etməyə imkan verdi. astar, pyezoelementlər paketi və konsentrator bölməsi birləşmə nöqtəsinə konsentrator materialında ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir. Konsentratorun materialında və onun formasında ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabər hamar bir keçidin edildiyi konsentrator bölməsinin ölçüsünün seçilməsi, yuxarıdakı düstura uyğun olaraq, lazımi qazanc və minimum mexaniki təmin edir. hamar keçid bölməsi ilə emissiya səthinə uyğun gələn eninə ölçüsü olan bölmə arasındakı keçid sərhədində gərginliklər. D 1 , D 2 konsentratorun əmələ gətirən və şüalandıran səthlərinin eninə ölçülərinin müxtəlif nisbətləri ilə salınan sistemlərin eksperimental tədqiqatlarının nəticələri Şəkil 2 a, 6, c-də göstərilmişdir ki, bu da əsas parametrlərin qrafiklərini göstərir. salınım sistemi: təbii rezonans tezliyinin dəyişməsi f(a), əmsal qazancı M p (b) və hamar keçid radiusundan maksimum mexaniki gərginliklər max (c). Alınmış asılılıqlardan müəyyən edilmişdir ki, konsentratorun D 1, D 2 əmələ gətirən və şüalandıran səthlərinin eninə ölçülərinin istənilən nisbəti üçün təbii rezonans tezliyinə minimum təsir o zaman baş verir.
Bu vəziyyətdə qazanc mümkün olan maksimuma yaxınlaşır və piezoelektrik elementlər sahəsində mexaniki gərginliklərin əhəmiyyətli dərəcədə azalması təmin edilir.
Aparılmış eksperimental tədqiqatlar əldə edilmiş nəticələrin düzgünlüyünü təsdiq etməyə və konsentratorun D 1, D 2 əmələ gətirən və şüalandıran səthlərinin eninə ölçülərinin müxtəlif nisbətləri üçün salınan sistemlərin praktiki konstruksiyalarını hazırlamağa imkan verdi.
Beləliklə, radiasiya səthinin eninə ölçüsü D 2 =10 mm və vibrasiya yaradan səthin eninə ölçüsü D 1 38 mm-ə bərabər olan salınım sistemində (yəni, ən çox istifadə olunan üzük pyezoelektrik elementlərindən istifadə edərkən). xarici diametri 38 mm), inkişaf etdirilmiş salınım sistemi pyezoelektrik elementlər tərəfindən yaradılan ultrasəs vibrasiyalarının ən azı 11 dəfə gücləndirilməsini təmin edəcəkdir (Şəkil 2-ə baxın).
Oxşar nəticələr D 2-nin digər dəyərləri üçün də əldə edilmişdir.
Belə ki, təklif olunan salınım sistemində xarici diametri 50 mm olan həlqəvari pyezoelektrik elementlərdən istifadə edildikdə və 10...15 qazanc təmin edildikdə, D 2 konsentratorunun şüalanma səthinin eninə ölçüsü 16 mm-ə bərabər ola bilər.
Ölçüsü D 2 \u003d 20 mm olan yaradılmış salınım sistemində 10 ... 15-ə bərabər bir qazanc əldə etmək üçün D 1 yalnız 70 mm-ə bərabər olacaqdır ki, bu da praktikada asanlıqla həyata keçirilir (diametrli pyezoelektrik elementlər) 70 mm kütləvi istehsal olunur).
Beləliklə, 5 mkm-ə bərabər olan iki pyezoelektrik elementdən ibarət bir paketin salınım amplitudasını təmin edərkən (təchizat gərginliyi 500 ... 700 V-dən çox olmayan), salınım sisteminin şüalanma səthinin salınım amplitudası 50 ... rejimi olacaqdır. maye və maye-dispers mühitin emalı, polimer materialların qaynaqının və bərk materialların ölçülü emalının həyata keçirilməsində inkişaf etmiş kavitasiya.
İnkişaf etmiş ultrasəs salınım sistemi ən azı 75% (suya şüalandıqda) səmərəliliyi (elektroakustik çevrilmə faktoru) təmin etdi.
Yansıtıcı astarın addım-addım dəyişən uzununa ölçüsü ilə həyata keçirilməsi (yəni, pyezoelektrik elementlərlə təmasda olan əks səthin həyata keçirilməsi diametrdə pilləli dəyişkəndir), salınım sisteminin uzunluğu boyunca bir neçə müxtəlif rezonans ölçüləri yaratmağa imkan verir. Bu rezonans ölçülərinin hər biri mexaniki vibrasiyaların öz rezonans tezliyinə uyğundur. Addımların sayı və ölçüsünün seçilməsi lazımi bant genişliyini əldə etməyə imkan verir (yəni əks etdirici astarın maksimum və minimum uzununa ölçüləri ilə müəyyən edilmiş tezlik diapazonunda salınım sisteminin işləməsini təmin etmək).
İxtiranın texniki nəticəsi media və elektron generatorla optimal koordinasiyanı təmin etməklə ultrasəs salınım sisteminin səmərəliliyinin artırılmasında (müxtəlif mühitlərə daxil edilən salınımların amplitüdünün artırılması) ifadə edilir. Uzunlamasına ümumi ölçü prototiplə müqayisədə salınım sisteminin 2 dəfə, kütləsi isə 4 dəfə azalıb.
Altay Dövlət Texniki Universitetinin Biysk Texnologiya İnstitutunun akustik prosesləri və aparatları laboratoriyasında hazırlanmış ultrasəs salınım sistemi laboratoriya və texniki sınaqlardan keçmiş və çantaları möhürləyərkən 360 mm uzunluğunda uzununa tikiş hazırlamaq üçün quraşdırmanın bir hissəsi kimi praktiki olaraq tətbiq edilmişdir. toplu məhsulların qablaşdırılması.
Yaradılmış salınım sistemlərinin seriyalı istehsalı 2005-ci ilə planlaşdırılır.
Məlumat mənbələri
1. ABŞ patenti No 3113225, 1963
2. ABŞ patenti No 4607185, 1986
3. ABŞ patenti No 4651043, 1987
4. ABŞ patenti No 4363992 (prototip), 1982
5. Ultrasəs texnologiyası. Ed. B.A.Aqranat. - M.: Metallurgiya, 1974.
6. Xmelev V.N., Popova O.V. Çoxfunksiyalı ultrasəs cihazları və onların kiçik sənaye, kənd təsərrüfatı və məişət. Barnaul, AltGTU nəşriyyatı, 1997, 160 s.
İDDİA
Pyezoelektrik elementləri və konsentratoru ehtiva edən ultrasəs salınım sistemi, onun səthə paralel olaraq ultrasəs vibrasiyasını və ardıcıl olaraq quraşdırılmış bərabər sayda pyezoelektrik elementlərin akustik şəkildə birləşdirilmiş paketlərini meydana gətirən konsentratordan hazırlanması ilə xarakterizə olunur. pyezoelektrik elementləri ilə təmasda olandan fərqli olaraq, səthi düz və ya pilləli-dəyişən diametrli və ölçüləri və addımların sayı verilmiş bant genişliyini əldə etmək şərtindən seçilir, konsentratorun qoşulma nöqtəsi var. və işləyən alətlə ultrasəs titrəyişləri yayan səthlə başa çatır, konsentratorun formalaşma və şüalanma səthləri eyni uzunluqda en kəsiyində düzbucaqlıdır və onların eninə ölçülərinin nisbəti konsentratorun müəyyən bir qazancını təmin etmək şərtindən seçilir, əks etdirən n ümumi uzunluğu astar, pyezoelektrik elementlər paketi və konsentratorun birləşmə nöqtəsinə bir hissəsi konsentratorun materialındakı ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə bərabərdir, konsentrator bölməsinin ölçüləri, hamar bir keçid edilir, və şüalanma səthinə uyğun gələn eninə ölçüsü olan kəsik, material konsentratorunda ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun altıda birinə uyğundur və hamar keçid radial edilir və ölçüləri vəziyyətdən seçilir.
burada L z hamar keçidin uzunluğudur;
D1, D2 - konsentratorun formalaşma və şüalanma səthlərinin eninə ölçüləri.
Ultrasonik titrəmələri transduserdən işçi alətə və ya ultrasəs qurğularında iş mühitinə ötürmək üçün konsentratorlar və dalğa ötürücüləri istifadə olunur; sonuncular daimi en kəsik sahəsinə və silindrik formaya malikdirlər.
Dalğa ötürücüləri çeviricinin salınımlarının amplitudasını gücləndirməyə ehtiyac olmadıqda istifadə olunur. Qovşaqlar sürət transformatorlarıdır; onlar daha tez-tez silindrik dəyişən kəsik sahəsinə malikdirlər. Bu kəsiyi nəzərə alaraq, onlar çevirici tərəfindən bildirilən və onun giriş ucunda cəmlənmiş kiçik amplitudalı ultrasəs vibrasiyalarını çıxış ucunda daha böyük amplitudalı vibrasiyaya çevirirlər. Sonuncular ultrasəs qurğusunun işçi orqanına (alətinə) məlumat verilir. Amplitudanın gücləndirilməsi konsentratorun giriş və çıxış uclarının sahələrindəki fərq səbəbindən baş verir - konsentratorun birinci (giriş) ucunun sahəsi həmişə ikincinin sahəsindən daha böyükdür.
Dalğa yönləndiriciləri və konsentratorlar rezonanslı olmalıdır, yəni onların uzunluğu yarım dalğaların tam sayının (λ/2) qatına bərabər olmalıdır. Bu vəziyyətdə onları enerji mənbəyi, bütövlükdə salınım sistemi və onlara qoşulmuş kütlə (iş aləti) ilə uyğunlaşdırmaq üçün ən yaxşı imkanlar yaradılır.
düyü. 14. Yarımdalğalı konsentratorlar
Ultrasəs texnoloji qurğularda eksponensial (şəkil 14, a), konusvari (şəkil 14, b) və pilləli formaların konsentratorları ən çox istifadə olunur. Sonuncu flanşla (şəkil 14, c) və ya onsuz (şəkil 14, d) yerinə yetirilir. Flanşlı konusvari konsentratorlar (məsələn, PMS-15A-18 tipli konvertorda), eləcə də mərhələləri müxtəlif formalı olan birləşmiş konsentratorlar var.
Konsentratorlar və dalğa ötürücüləri salınım sisteminin və ya onun dəyişdirilə bilən elementinin tərkib hissəsi ola bilər. Birinci halda, onlar birbaşa çeviriciyə lehimlənirlər. Dəyişdirilə bilən hublar bir ip vasitəsilə salınan sistemə (məsələn, adapter flanşı ilə) qoşulur.
Konsentratorlar üçün kəsik sahəsi müəyyən qanunauyğunluğa uyğun olaraq dəyişir. Onların əsas xarakteristikası onun çıxış ucunun salınım amplitudasının giriş ucundakı amplitudadan neçə dəfə böyük olduğunu göstərən nəzəri qazancı K-dir. Bu əmsal konsentratorun giriş D1 və çıxış D2 uclarının diametrlərinin N nisbətindən asılıdır: N=D1/D2.
Eyni N dəyəri üçün ən yüksək amplituda qazanc pilləli konsentrator tərəfindən təmin edilir. Onun K=N2 var. Bu, müxtəlif ultrasəs cihazlarında pilləli konsentratorların geniş istifadəsini izah edir. Bundan əlavə, bu konsentratorların istehsalı digərlərinə nisbətən daha asandır, bu bəzən ultrasəs emalının uğurlu tətbiqi üçün ən vacib şərtdir. Pilləli konsentratorun hesablanması digər konsentrator növlərinə nisbətən çox sadədir.
Pilləli konsentratorun amplituda gücləndirmə əmsalının qiyməti yüksək gücləndirmə əmsallarında (K> 8...10) müşahidə olunan yanal titrəyişlərin mümkünlüyünün qarşısının alınması, eləcə də onun möhkəmlik göstəriciləri nəzərə alınmaqla qəbul edilir. Təcrübədə pilləli mərkəzin qazancının dörddən altıya qədər olduğu qəbul edilir.
Pilləli konsentratorun rezonans uzunluğu lp lp=a/2=C/2f ifadəsindən müəyyən edilir, burada X sabit en kəsikli çubuqda dalğa uzunluğu, sm; С - uzununa dalğa sürəti (polad üçün С=5100 m/s); f - rezonans tezliyi, Hz.
