Реферат- Интенсификация процессов резания ультразвуком - файл n1.docx

Реферат- Интенсификация процессов резания ультразвуком
скачать (148.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx153kb.02.02.2009 12:12скачать

n1.docx

1   2   3   4   5
в зависимости от технологического назначения и среды, в которой происходит их эксплуатация, подразделяются на аэродинамические и гидродинамические. Аэродинамические излучатели предназначены для работы в газовых средах. Практическое применение получили в технологических аппаратах (коагуляционные установки, сушилки и пр.) в виде динамических (вращающихся) и статических (свистковых) сирен.

В гидродинамических излучателях акустические колебания возникают в результате резонансных колебаний пластины или стержня от упругой струи

жидкости, вытекающей из сопла (пластинчатые и стержневые излучатели), или в результате срыва вихрей и образования звуковых волн за счет импульсов давления, возникающих при захлопывании кавитационных пузырьков (вихревые излучатели), а также в результате возникновения пульсаций давления при вращении ротора и быстром чередовании совмещений и несовмещений щелей (прорезей) или отверстий статора и ротора (роторные излучатели). Гидродинамические излучатели получили широкое применение в установках для интенсификации процессов гомогенизации (смешивания), эмульгирования и др.

Электромеханические излучатели по принципу действия делятся на

электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные и пьезокерамические (пьезоэлектрические).

С помощью электромеханических излучателей можно создавать механические колебания в пределах от десятков герц до сотен мегагерц. Однако колебания УЗ диапазона способны генерировать только магнитострикционные и пьезокерамические излучатели.

Магнитострикционные излучатели известны с 1887 г., когда Джоуль

заметил, что если стержень из ферромагнитного материала поместить в направленное вдоль него магнитное поле, геометрические размеры стержня изменяются. Это явление было названо магнитострикционным эффектом. При этом независимо от вектора направленности магнитного поля, но в зависимости от материала стержня он будет либо удлиняться, либо укорачиваться. Каждому полупериоду изменения магнитного поля соответствует пропорциональное изменение длины (l) стержня. Поэтому одному периоду изменения магнитного поля будут соответствовать два периодических изменения длины стержня, то есть частота колебаний стержня будет в два раза выше частоты переменного магнитного поля.

Магнитострикционный эффект объясняется следующим образом. В ферромагнетиках существуют элементарные магнитные диполи, которые отличаются от диполей неферромагнитных материалов. Как и все материалы, ферромагнетики состоят из малых однородных кристаллов, расположенных очень плотно, кристаллографические оси которых ориентированы беспорядочно. Отдельные кристаллы объединяются в домены, состоящие из большого числа кристаллов и образующие элементарный диполь. В домене атомные магнитные моменты ориентированы в одном направлении, совпадающем с направлением наилегчайшего намагничивания и соответствующим минимуму потенциальной энергии, складывающейся из энергии кристалла и энергии упругих напряжений.

Энергия кристалла минимальна в направлениях его кристаллографических осей, вдоль которых могут быть ориентированы магнитные моменты (для железа в шести, для никеля в восьми направлениях) под действием внешнего магнитного поля. Большинство доменов ориентируются в тех из направлений, которые образуют наименьший угол с направлением внешнего магнитного поля. При изменениях ориентации магнитных моментов в отдельных доменах изменяется и кристаллическая решетка в них. Большое количество микроскопических деформаций, направленных в одну сторону, приводит к изменению длины, которое и представляет явление магнитострикции.

Для того чтобы частота колебаний излучателя была равна частоте возбуждающего тока, в обмотку излучателя подводят постоянное напряжение, называемое напряжением поляризации. При наличии поляризации амплитуда деформации Апол (рисунок 4) во много раз больше при той же амплитуде переменной магнитной индукции В.


Рисунок 4 - Временная зависимость относительного удлинения ферромагнита: 1 – при отсутствии поляризации; 2 – при наличии поляризации [1]

Отечественной промышленностью выпускаются магнитострикционные преобразователи ПМС-7, ПМС-11, ПМС-15, ПМС-24, ПМС-27, ПМС-39, ПМС-51 и др., предназначенные для работы в различных УЗ технологических установках. Магнитострикционные преобразователи используют в сочетании с пассивными металлическими элементами –диафрагмами и стержневыми концентраторами. Излучатели на основе магнитострикционных преобразователей с диафрагмами широко используют в ваннах УЗ очистки, в устройствах для воздействия УЗК на различные процессы, протекающие в жидкой среде. Магнитострикционные преобразователи со стержневыми концентраторами составляют основу УЗ инструментов для механической обработки, сварки и т. п. Магнитострикционные преобразователи из металлических материалов обладают КПД ~ 50 %, из ферритов, благодаря отсутствию потерь на токи Фуко и высокой механической добротности ~ 70 – 80 %. При работе с малой нагрузкой (например, в УЗ инструментах) ограничивающим фактором является механическая прочность магнитострикционного материала.

Так, у ферритовых излучателей в отсутствие нагрузки амплитуда колебаний ограничивается величиной ~ 2 мкм на частотах 20 – 40 кГц, у металлических излучателей амплитуда может достигать 10 мкм и более. Высокая механическая прочность, отсутствие специальных требований к гидро- и электроизоляции сердечника являются достоинствами магнитострикционных преобразователей, определяющими в ряде случаев их преимущество перед пьезоэлектрическими преобразователями при использовании в диапазоне частот от 1 до 100 кГц в УЗ технологии. Однако магнитострикционные преобразователи отличаются большими массами и габаритными размерами, повышенным потреблением электроэнергии, в связи с чем, в последние годы в промышленности все более широкое применения находят пьезоэлектрические преобразователи (излучатели).

Пьезоэлектрические излучатели
1   2   3   4   5


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации