Трансформатор направления колебаний

Трансформатор направления колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

",--= —

«я» ...;м юР1ССС 1

О П

1 С

И С А Н оИг Е о776б52

Срез Советских

Социалистических респубпик, И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт; свид-ву— (22),Заявлено 03.04.78 (21) 2692249/18-10 51) М.Кл з В 06 В 1/04 с присоединением заявки—

Гесударствейимй комитет. СССР г м изо ретеиий (23) Пр,иоритет— летень № 41 (53) УДК 534.232 (088.8) т ния 05.02.81

A. Г, Сучков и Ю. С. Асташкин

I (71) Заявитель Центральный. научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина

1 мя . 11 .,, сь» Е- -Р л 1»„,« = «Дь» л.зхоф» ПУХСф . фифЩф ф » фра Ф ьС.

1 2

1 зобретение относится к ультразвуко- ные размеры (расстояние между гранями вон технике, а более конкретно к устрой- . совершающими колебания в измененном наа, из е я м а равлелттйе» растйро=: ""гравлении,-равйо«1йоловййе длйны йродольс а е о а альных "колебаний, и мо- ной волны). т быть применено в технологических С Целью изобретения является сокрвЮеа, в о о - е абаритов трансформатора и увеличея э г я. * " - ние амйлйтуды колебании йри расширейии

Известен трансформатор, изменяющий интервала значения угла между направле- " =

"а 90 най1равление распространения уль- ниями распрострайения "первоначальйых и

--; Ф ФЗЪумКО1В«1Х К«О«ЛЕбаинй, ВЫПОЛНЕННЫЙ В 10 траНСфОрМИрОВаННЫХ КОЛЕбаНИй. виде креста, образованного пересечением Это достигается тем, что в трансформадвух полуволновых однородных стерж- — торе направления колебаний параллельно ней (1). противолежащим граням, одна из которых

Недостатками такого трансформатора является входной для первоначальных коявляются малая амплитуда колебаний в 1Ь лебаний, выполнено сквозное отверстие, измененном йаправлении, не превышающая отношение диаметра которого к длинам половины амплитуды первоначальных кол«л» " "этих-г»райей находится в пределах от 1: 1,8 лебаний, значительные габаритные размеры .до 1: 2,5, а. к расстояниям от этих граней

;.,: .и изменение направления распространения до края отверстия — в""пределах«"от 5: 1 первоначальных колебаний только на 90 . 2О до 9: 1.

Наиболее близким к изобретению по На фиг. I показан трансформатор ко° технической сущности и достигаемому ре- лебаний, выполненный в виде прямоугользультату при еГо -использовании, явЛяется ного йафауйтеЛе11иттЁЙа, " а йу«йктщ7ЙЬтМЙ й« трансформатор направления колебаний, вы- сплошными стрелами указано направление g нолненный в форме многогранника (2). 25 распространения соответственно первона- Е Однако этот трансформатор абеспечи- чальных и измененных на. 90 колебаний; вает изменение направления распростране- на фиг. 2 — трансформатор колебаний, изния первоначальных колебаний только на тленяющий направление распространения

90 при сохранении их амплитуды, но не первоначальнь1х колебаний на угол, не увеличивает ее, и имеет больш«йе габарит- ЗО равный 90, на фиг. 3 — трансформатор,г г i тг, . къ,-ж иарЩ фйра155Щ ВУ чзй

776652 =

4 т колебаний, у которого одна грань совершает колебания в изменечннбМ напраЬЛении под углом в 90, а другая — под углом, не равным 90, на фиг. 4 — 1рансформатор колебаний, у которого трй Грайй совершают колебания в изменейном на1ат."т .= /тгазттзил колебаний, у которого ось сквозного отверстия смещена относительно геоМетрйческого центра многогранника.

Оптимальным вариантом выйолйения . трансформатора колебаний является изготовление его в виде прямоугольйого йараллелепипеда (см. фиг. 1) . Данный трансформатор колебаний имеет большие

1, средние 2 и малые 8 грани. Ма больших гранях 1 трансформатора выполнено круглое сквозное отверстие 4 диаметром, равйым восьмой части длины продольной волны в. материале, из которого он изготовлен, на рабочей частоте трансформатоr U i 0 i I r ) | ра. Ось отверстия параллельна граням 8, совершающим колебания в измейеййом направлении, и протйвонлджаЩйм граням 2, 1 к одной из которых (на фиг. 1 —. к нижней) подводят первоначальные колебания.

Йсточником этих колебаний является ультразвуковой преобразователь 5, жестко присоединенный к трансформатбру.вв"

Наилучшие рабочие характеристики этото трансформатора достигаются в случае расположения оси отверстия в геометрическом центре прямоугольного параллелепипеда при, отношениях диаметра отверстия к длинам граней 2, равном 1: 2, и к расстояниям от этих граней до края отверстия равном 7: 1. При этой раслстеояниет"- между гранями 8, совершающими кайебаййя " в измененном направлении, равно четвертой части длины продольной волны.

Такой трансформатор направления колебаний работает следующим образо@:=

При возбуждении ультразвукового преобразователя 5, например полуволнового магнитострикционного, он сообщает продольные колебания трансформатору через одну из его средних граней 2. При этом в участке трансформатора, ограниченном сверху средней гранью 2, а снизу стенкой сквозного отверстия 4, имеющей переменную толщину, возбуждается изгибная волна. Колебания этого участка передаются слоям металла справа и слева от отверстия 4. Вместе с этим указанные слои металла возбуждаются нейпосрйедственйо и от преобразователя 5. В результате сложения этих колебаний малые грани 8 трансатора возбуждаются и совершают коия с ультразвуковой частотой. Приод действием колебаний слоев"металасположенных справа и слева от отия 4, ст енка отверсти я такЖею "сбверHHTQHCHBHbIP. колебания. о Р=Ф =:." . — ч0узиич "-и. л е

Резонансная частота колебательной си,=стйемы, составленной из полуволнового магнитострикционного преобразователя и трансфогриматораю колебаний, выполненного в виде йрямбугольного параллелепипеда, несколько ниже собственной частоты преобразоМтетлйя, причем амплитуда колебаний в измененном направлении больше первоначальной. Это обусловлено тем, что пло- щадь грани 2, через которую возбуждается трансформатор колебаний, больше площади грани 8, совершающей колебания под углом к первоначальным. При изменении

15 отношений между диаметром отверстия и гараметрами многогранника до значений, выходящих за указанные пределы, либо уменьшается амплитуда колебаний в изменеайном нафйравлении, что происходит за

20 счет ухудшения условий возбуждения изгибной волны в участке трансформатора, ограниченном снизу стенкой отверстия 4, а сверху средней гранью 2, либо резко па дает механическая прочность этого участка.

Трансформатор направления колебаний, у которого отверстие выполнено на

: грани, имеющей форму трапеции (см. фиг. 2), изменяет направление распространения первоначальных колебаний на угол, не равный 90 . При этом противолежащие грани, к одной из которых подводят перво начальные колебания, имеют различную длину. Если диаметр отверстия, относится к длине большей из них как 1:. 2,5; а к длине меньшей — как 1: 1,8; то угол меж. ду направлениями распространения первоначальных и измененных колебаний составлиет 75 нли 105 в зравнСиййосоти от тато, к какой из r™ðàíåé подведены йервлонуачалть- =--.

" начальных колебаний в интервале 7о 105- Д Д

45 Причем грани, совершающие, колебвания под углом" к первоначальным, измееийзяют

Ианравление ик расйроетранении на тодина-, ковый угол, так как две грани трансфер= матора ймеют форму правильной траПецйй, =- -.,=,".

gp Трансформатор направления . колеба@йй24@ 1551йййй ний, у которого одна из граней, совверегшаЮ-, " -,=.-;-. - —.щих колебания в измейенном направлейии, не перпендикулярйа грани, к которой 1тодс водят первоначальные колебания (см".

55 фиг. 3) изменяет напрвавтлтесние распростйаненйя "перв оначальных колебаний уодновре менно на 90 и на угол, не равный 90 . При этом протйволеЖащие. грани, к одной," " нз кйторртз12"чгвдводит иеръбйатгалвтГ

00 лебанйи, Йнзйт различную длину. Если ию"-- Р диаметр отверстия относится к длине «болы- . шей из "ЙМ"" как кт1::2,5; а к длйнге менв- —:: шей — как f" 1,8,"то ууго3между"Ъъп аз=

"лениями pacfifIoCfрайенйя Тйрвонач

68 и йзменЬнйЪ|х" кблебганий

У ВЮ . : ..j : 776652

5 6

115, в зависимости от того, к какой из ными варйациями формы отверстйя, а граней подведены первоначальные колеба- также числа, форм и площадей граней ния. Варьируя отношение диаметра отвер- многогранника, и их расположение относистия к длинам этих граней в пределах от тельно оси,отверстия.

° Ю

1: 1,8 до 1: 2,5, можно изменять направле- 5 Принцип работы рассмотренных вариние распространения первоначальных ко -- антов трансформаторов колебаний аналолебаний в интервале 65 — 115 .. гичен предложенному выше.

ИВВ

Причем колебания.под таким углом со- И вершает только одна грань трансформа- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я И тора. 10

Трансформатор направления колебаний Трансформатор направления колебаний, может быть выполнен таким образом, что выполненный в форйе мйогогранника, о т- одна из его граней, совершающих колеба- л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью сокращения в измененном направлении, будет ко- ния габаритов и увеличения амплитуды колебаться с большей амплитудой нежели 15 лебаний при расширении интервала значе другие. Это достигается как за счет разно- ния угла между направлениями распрости площадей этих граней (см. фиг; 4), странения первоначальных и трансформитак и за счет смещения пр горизонтали от- poBGHHbIx колебаний, в нем параллельно носительно геометрического центра много- противолежащим граням, -одна из которых гранника оси отверстия (см. фиг. 5). При- 20 является входной для первоначальных Кочем разница амплитуд колебаний граней, лебаний, выполнено сквозное отверстие, отсовершающих колебания в измененном на- ношение диаметра которого к длинам этихправлении, будет находиться в пределах от граней находится в пределах от 1: 1,8 до

1,1 до 2 раз по отношейию к амплитуде 1: 2,5, а к,расстояниям от этих граней до первоначальных колебаний. Однако смеще- 25 края отверстия — в пределах от 5: 1 ния отверстия ограничены и находятся в до 9: 1. зависимости от отношений eóо диаметра к длинам противолежащих граней, к однои Источники информации, принятые- во из которых подводят первоначальные ко- - внимание при экспертизе: лебания, (смещение по горизонтали) и к расстояниям от этих граней до края отвер- 1. Северденко В. П., Клубоцич В. В. и стия (смещение по вертикали), которые Степаненко А. В. Ультразвук и пластич находятся, соответственно, в пределах от - ность. — Минск, Наука и техника, 1976, 1: 1,8 до 1: 2 5 и от 5: 1 до 9: 1. с. 38 — 39.

К другим примерам конкретного,вы- 88" " 2. Авторское свидетельство СССР е я йре лагаемого трансформатора № 344900, кл. В 06 В 3!02, 1965 (протоо отнес ег изготовлеййе с pàçëè÷- - T»).

1 l

k

4 . ФФг.а, ", . аг. ч (рг.ч - 1 .а, 1

М =.-.,-.-.-;.

Й6ЙЩяжФщд —., „-, - °: - — .,, 1 у !, !"

%УФ 1: .л.

Ъ;; .:„-..- % 1 оставитель 5 Пирогов

Редактор Т. Клюкина Техред В. Серикова Корректор И. Осйновская, - àêàç 1752/66 Изд. № 605 Тираж 569 Подписйое - - - -:":--:-- -- -- -,-:-:=" :@"113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 . " » - . ;,. Я-, - -- ::=" "