I = ix = на рис. 7.20, в / = = ty2 = c/(2/0); на рис. 7.20, г / = anc/(nf) для <7 = MJM, где Мх - масса накладки; М - масса пьезокерамики; ап определяют по данным работы [60, с. 233]; на рис. 7.20, д I и /х находят

В) - в)

Рис, 7.20. Основные типы ПГЩ технологического назначения и их размеры: с-без накладок; б-четвертьволновый с накладкой; в - полуволновый с накладкой; г - с накладкой произвольной толщины; д- типа преобразователя Ланжевена

Рис. 7.21. Кольцевые составные ППК: с - радиальных УЗК; б - радиально-продольных УЗК

из выражения tg nf0l/c- tg 2nf0l1/c1 = q, где q = pcS/(p1c1S1); SaS1 - площади сечения пьезокерамики и накладки [60].

Максимальную толщину ПКЭ определяют из условия прочности [14]

o=apctg4]/-10-<-,

где а - напряжение в ПКЭ; ар - напряжение, соответствующее пределу механической прочности при статическом нагружении; w = рс - волновое сопротивление пьезокерамики.

Излучающую накладку изготавливают из алюминиевого сплава Д16Т; отражающую - из стали 45.

Для повышения стабильности работы ППК его размещают между узловой плоскостью (/ = А./4) и нерабочим торцом.

Параметры ППК из материала ЦТС-19

ПШ-0,1/18 ПП1-0.06 44

Электрическая мощность, кВт Резонансная частота, кГц . .

Напряжение, В ......

Полное сопротивление, Ом. . Электроакустический КПД, % Диаметр ПКЭ, мм.....

0,1 18+7,5 % 350-400 800-1000

0,06 44±10 о/о 200-250 300-400 35 50

Рис. 7.22. Способы крепления ППК в ультразвуковом оборудовании: с-эпоксидным клеем марки ДМ5-65 (ОСТ 9892-81); б- центральным болтом; в-сваркой; е-резиновой манжетой; д-шпилькой;

1 - отражающая накладка из стали 45; 2 - ПКЭ; 3 - излучающая накладка из сплава Д16Т; 4 - дно или стенка оборудования; 5 - слоя клея; 6 - болт; 7 - манжета; 8 - сварной шов; 9 - шпилька; 10 - согласующая канавка в дне увеличенной толщины

Разработаны более мощные ППК: ПШ-0,63/18 и ПШ-2,5/18 с выходной мощностью 0,63 и 2,5 кВт, они состоят из нескольких ППК типа ПШ-0,1/18.

Составные кольцевые ППК радиальных колебаний (рис. 7.21) выполняют с излучением внутрь или наружу. Пьезокерамические кольца, размерами 50x20x8 и 50 х

X 20x4,5 мм используют для преобразования радиальных колебаний в продольные.

Способы крепления ППК показаны на рис. 7.22.

Волноводы, концентраторы, излучатели передают ультразвуковую энергию от преобразователя к инструменту или технологической среде.

Волноводы - стержни или трубки постоянного сечения, связывающие преобразователь и присоединенный к нему концентратор с нагрузкой (рис. 7.23). Колебания

Рис. 7.23. Волноводы постоянного поперечного сечения: а - однородный; б - с сосредоточенной на конце массой; в - с произвольно расположенной массой

волноводов со свободными концами описывают уравнением

k2AR = 0,

(7.5)

вид

sin klp = 0, L =

зажат, то

где k = 2п/Х - волновое число.

Решения уравнения (7.5) имеют klp = пп, где п = 1, 2, 3, ... .

Если один из концов волновода = cn/(4fp), где п = 1, 3, 5, ... .

Для волноводов с массой на конце (рис. 7.23, б) при ck/di -< 2 и /2 0,1 А, имеем lt = л<р/(сос), tg ср =

= di/di tg ы2.

Если масса сосредоточена в произвольной точке (рис. 7.23, в), то

di h

didi

2did

2Л

cos k {I + 2a)

причем d\ld\ < l/(kh) + 1 и (f0 - fv)/f0 1, где / - резонансная частота однородного волновода.

Концентраторы - трансформаторы упругих колебаний, осуществляющие передачу УЗК с увеличением значения Ак. По типу колебаний различают концентраторы продольных, крутильных и изгибных колебаний. По