Секционный магнитострикционный вибратор

Секционный магнитострикционный вибратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1

А. Г. Кратннов, В. И. Прохоров и И. С. АлейниМЬ ....

/ 4

1

Ворошиловградский машиностроительный институт (72) Авторы мзобретения (7I ) .Заявитель (54) CEKUHOHHblA . МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ

ВИБРАТОР

Изобретение относится к устройствам, испальзуюпп м эффект магнитострикцни для возбуждения упругих колебаний, и может быть использовано в механизмах с активными рабочими органами внбрационного н виброударного действия преS имущественно для бурения горных пород.

Известны магнйтострикционные внбра-. торы, содержашие жестко соединенные

С КОРПУСОМ ВДОЛЬ ЕГО ПРОДОПЬНОй ОСИ шихтованные магнитопроводы из набора магнитострикционных элементов и обмотки возбуждения (l) .

В таких вибраторах магнитопроводы выполнены с постОянным пОперечным сечением, что не позволяет эффективно использовать весь объем магнитострикционного материала для генерации механических колебаний.

Наибапее бпнзок к предЛагаемому секционный магнитострикционный вибратор, состоящий из корпуса и жестко закрепленных в нем секций из магннтострнкционного материала в виде замкнутых магнитопроводов с обмотками возбуждеи-" 5 7.

Недостаток этого устрояства состслгг в невысокой амтшитуде механических колебаний.

0елью изобретения является повышение амплитуды механических колебаний маг нигострикционного внбратсра без увепичения объема магнитострнкцнонного материала.

Поставленная цепь достигается тем, что секции выполнены с различной площадью поперечного сечения магнитопровода, причем секция с наиболыпей площадью расположена в центре вибратора, а пяощадь поперечного сечения каждой последуквцей секции по мере ее удаления от центра вибратора убывает, причем число витков обмотки возбуждения каждой секции обратно пропорционально йлошади ее поперечного сечения.

3, 978

Плошади поперечного сечения магннтопроводов секций по мере их удаления от центра вибратора убывают по закону

fE

6 "-5о СОВ р Х где 5 площадь поперечного сечения магннтопровода секции, находящейся в пентре вибратора, — длина вибратора;

Х - удапение секций or центра вибратора.

На чертеже изображен общий вид виб- 1 ратора, В корпусе 1 жестко закреплены секции.

В каждой секции магнитопровод 2 набран из пластин магнитострикционного материала и имеет вид замкнутого контура, на 20 который намотана обмотка возбуждения

3. Между собой секции соединены с помощью немагнитных вставок 4 (сварной шов или пайка). В корпусе вибратора проходят каналы 5 для очистки агента . 2$

Жесткое крепление всех элементов вибратора осуществляется эа счет заполнения корпуса эпоксидным компаундом 6 с последующей его попимеризацией.

Секции имеют различные площади по- зо перечных сечений магннтопроводов и соединены в корпусе таким образом, что секции с наибольшей площадью поперечного магннтопровода расположена в цент35 по мере ее удаления от центра вибратора, имеет меньшую площадь поперечного сечения магнитопровода. Закон убывания площадей поперечного сечения магнитопровода обусловлен математическрй зави- о симостью

S=SoCOS Х, e где Яо — площадь поперечного сечения магнитопровода секции, при« легающей к центру вибратора, 8 - длина вибратора, Х - расстояние от центра вибратора до cezxom.

Обмотки возбуждения на секциях имеют различное число витков. При одинакой длине секций число витков обмргки возбуждения пропорционально площади поперечного сечения магнитопровода и подобрано таким образом, что при номинальном электропитании внбратора во всех секциях наводнтся од паковая магнитная индукпия, 947 4 обеспечивающая магннтострнкпию насыше>

1 ния, т.е. число витков обратно пропорционально площади поперечного сечения секции е

Вибратор работает следующим обра-, зом.

При подаче в обмотку возбуждения электрического тока с частотой, равной собственной частоте механических колебаний вибратора, в нем возникают резонансные продольные ксйебания, обусловленные магнитострикционным эффектом материала, из которого изготовлены секции. В установившемся режиме каждая секция, работая с магнитострикцией насышення, генерирует максимальное количество механической энергии. Тепло, выделяющееся в магнитопроводах секций и обмотках возбуждения, отводится через корпус, а также очистным Й ентом, проходящим по внутренним каналам.

При прочих равных условиях, работа магнитострикционных напряжений на участках внбратора зависит только от объема этого участка и пропорциональна ему.

Следовательно, энергия, генерируемая участками вибратора, имеющего переменное поперечное сечение, по сравнению с теми же участками с постоянным поперечным сечением, увеличится (уменьшит ся) ровно во столько раз, во сколько óâeличится (уменьшится) объем этого участK8„

Расчеты показывают, что энергия, генерируемая первым участком вибратора длиной 1/16 Е, прилежащим к его середине, увеличится на 12%, энергия, генерируемая вторым участком увеличится. на 9,88 ; третьим - увеличится на 7%; четвертым - увеличится на 3 ; пятым— уменьшится на 0,48 ; шестым — уменьшится на 2,52%; седьмым — уменьшится на 3,02%; восьмым - уменьшится на

1,68%.

Поскспьку при равных объемах магнитострикционного материала увеличение энергии, генерируемой центральными секциями, больше, чем уменьшение энергии, генерируемой концевыми секциями, суммарная энергия, генерируемая предлагаемым вибратором, превосходит энергию, генерируемую вибратором с постоянным поперечным сечением магнитопровода. Согласно расчетам прирост энергии (мощности) превьппает 24%.

Формула изобретения

1. Секционный магнитострнкпнонный вибратор,.состоящий из корпуса и жестко

978947 6 мере их удаления от центра вибратора убывает по закону

S=S соь. Х, где закрепленных в нем секций из магнитострикционного материала в виде замкнутых магнитопроводов с обмотками возбуждения, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения амплитуды меха- s нических колебаний без увеличения объема магнитострикционного материала, секции выполнены с различной плошадью поперечного сечения магнитопровода, причем секция с наибольшей плошадью расположена 10 в центре, а плошадь поперечного сечения каждой последующей секции по мере ее удаления от центра вибратора убывает, при этом число витков обмотки возбуждения каждой секции обратно пропорцио.— 15 нально плошади ее поперечного сечения.

2. Вибраторпоп. 1, отлич аю— ш и и с я тем, что плошади S поперечного сечения магнитопроводов секций по

5о — площадь поперечного сеч ния магнитопровода секции, находящейся в центре вибратора;

0 — длина вибратора, (— удаление секции от центра вибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 553013, кл. Я06Э 1/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 132587, кл. 306 Э 1/08, 1960 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 9457/12 Тираж 495 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4