Рисунок 1. Колебательная система в режиме продольных колебаний

1 - преобразователь; 2 - корпус; 3 - опора; 4 - концентратор; 5 - инструмент; 6 - звукопоглащатель; 7. - уплотнение; 8. - охлаждающая жидкость.

Она состоит из преобразователя 1, трансформатора 4, инструмента 5 и поглотителя звуковых колебаний 6. Опоры 3 служат для крепления корпуса 2 и всего узла в составе технологической установки. Жидкость 8 охлаждает систему при ее нагреве. Герметизация охлаждаемого объема осуществляется уплотнением 7. В колебательной системе любой конструкции всегда присутствует активный и пассивный элемент. Активный элемент системы, УЗ преобразователь предназначен для непосредственного преобразования энергии электрических колебаний в энергию механических колебаний. По принципу работы преобразователи бывают: электродинамические, электростатические, пьезоэлектрические, электромагнитные, магнитострикционные. Наибольшее распространение получили магнитострикционные и пьезоэлектрические. Они позволяют достаточно эффективно преобразовывать и излучать в нагрузку большие плотности акустической энергии. Пассивный элемент системы выполняет одну или несколько из следующих функций

1. Трансформация амплитуд;

2. Согласование механического сопротивления внешней нагрузки (инструмента, технологической среды) с внутренним сопротивлением активного элемента.

3. Крепление колебательной системы в технологической машине.

4. Связь колебательной системы с инструментом.

5. Создание УЗ поля в технологической среде (например, в моющей жидкости), технологическом устройстве корпуса ванны, обрабатываемом объекте (расплаве металла).

В зависимости от выполняемой функции пассивный элемент может называться волноводом (ф.2,3), трансформатором амплитуд или концентратором (ф.1,2,3) или излучателем (ф.3,5). Иногда пассивный элемент выполняет функцию преобразования колебаний: например, продольных в изгибные, продольных в крутильные и т.д. Активный и пассивный элементы жестко соединяются между собой. Причем это соединение может быть как разъемным, так и не разъемным.

Параметры колебательных систем.

1. Резонансная частота (f0) - частота на которой достигаются наибольшие значения колебательных смещений и скоростей.

На резонансной частоте достигается наилучшее согласование всех элементов системы.

Система может иметь несколько резонансных частот. Для каждой резонансной частоты характерна своя форма колебаний и геометрическое распределение стоячей волны (изгибные, крутильные, продольные, комбинированные и т.д.)

Добротность Q - отношение накопленной в резонансной системе энергии к потерям ее за одни период.

Добротность характеризует крутизну и вид АЧХ, ширину полосы рабочих частот колебательной системы.

Обычно добротность определяют экспериментально. Для этого снимают экспериментальную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и вычисляют по формуле

Рисунок 2. К определению добротности.

, (1)

Где Δf = f1-f2 - изменение частоты колебаний системы, при которой амплитуда колебаний уменьшается в е раз.

При использовании колебательной системы для излучения в жидкости

Q= 10-20, что обеспечивает максимальную подачу энергии. При работе с концентратором стремятся к высоким значениям добротности Q = 100-1000. Такая добротность обеспечивает большие амплитуды колебаний выходного торца концентратора.

Механический импеданс (z) - отношение знакопеременного давления в какой либо точке поверхности тела или жидкости, на которое воздействует колебательная система, к колебательной скорости в этой точке.

При f0: z = zmin; приf ≠ f0 значение z→max;

Соответственно приzmin: ξ = ξmax, а при z ≠ zmaxξ << ξmax.

Колебательная система еще характеризуется: амплитудой смещения, подводимой электрической мощностью, мощностью отдаваемой в нагрузку

Классификация технологических колебательных систем :

1. По типу преобразователя УЗКС делят на магнитострикционные и пьезоэлектрические, гидродинамические и аэродинамические.

2. По типу колебаний УЗКС делят на:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--