SU1077652A1

SU1077652A1 - Two-stage ultrasonic concentrator

Info

Publication number: SU1077652A1
Application number: SU823471433A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Илларионович Петренко
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1984-03-07

Abstract

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ УЛЬТРАЗВУISOBbfi КОНЦЕНТРАТОР, содержащий вы;полненные в виде тела вращени ступень посто нного и ступень переменного поперечных сечений, о т л и чающийс тем, что, с целью повышени эффективности работы путем увеличени коэффициента усилени амплитуды смещени , тело вращени ступени переменного сечени вы- , полнено с образующей, описываемой уравнением г-г . a соотношение длин ступеней определ етс шфс1жением 1-4-е- дП е , где D - диаметр ступени посто нного сечени ; дианютр меньшего торца концентратора; Г соответственно текущие абсцисса образующей кривой ступени переменного сечени и ее ордината; i.CL . соответственно длина ступеней посто нного и переменного сечений; С : 0,514 + 0,03tfC+ 0,08,; т 0,,087/. + 0,124Х: ; t-H:: KniiO. О 1 :л N3TWO STAGE ULTRAZVUISOBbfi HUB comprising you; complements of a body of rotation and a constant level stage variable cross-sections of m and n chayuschiys in that, in order to increase performance by increasing the amplitude gain of the offset, alternating rotation You are a sectional stage body, complete with generator, described by the equation of g-y. a step length ratio is defined by 1-4-e-dP e, where D is the diameter of the fixed-stage stage; dianutr smaller end of the hub; G, respectively, the current abscissa of the generatrix of a step of variable cross section and its ordinate; i.cl. respectively, the length of the steps of constant and variable sections; C: 0.514 + 0.03tfC + 0.08; m 0, 087 /. + 0.124X:; t-H :: KniiO. About 1: l N3

Description

Изобретение относитс к ультразвуковой технике и может быть использовано в различном технологическом оборудовании, а также в аппаратуре дл излучени и приема акустических волн.The invention relates to ultrasound technology and can be used in various technological equipment, as well as in apparatus for emitting and receiving acoustic waves.

Известен двухступенчатый конценратор , обе ступени которого выполнены с сечени ми посто нными по длине, но различными по площа ди fl A two-stage concentrator is known, both stages of which are made with sections of constant length, but different in area.

Недостатками такого -концентратора вл ютс больша чувствительность к изменению нагрузки на его излучающем торце и высока концентраци напр жений в месте сочлинени сечений.The disadvantages of such a concentrator are greater sensitivity to changes in the load on its radiating end and a high concentration of stresses at the point where the sections cross.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс двухступенчатый концентратор, содержащий выполненные в виде тела . вращени ступень посто нного и ступень переменного поперечных сечений 2 J.The closest in technical essence to the invention is a two-stage concentrator comprising body-shaped. rotation step constant and step variable cross sections 2 J.

Однако известный концентратор обладает недостаточно высоким коэф- , фициентом усилени амплитуды колебательного смещени .However, the known concentrator does not have a sufficiently high coefficient for amplifying the amplitude of the oscillatory displacement.

Цель изобретени - пэвышение эффективности работы путем увеличени коэффициента усилени амплитуды смещени . The purpose of the invention is to increase the working efficiency by increasing the amplitude amplitude bias.

Поставленна цель достигаетс тем что в двухступенчатом ультразвковом концентраторе, содержащем выполненные в виде тела вращени ступень посто нного и ступень переменного поперечных сечений, тело вращени ступени переменного сечени выполнено с образующей, описываемой уравнениемThe goal is achieved by the fact that in a two-stage ultrasound concentrator containing a constant-level stage and a variable cross-section stage made in the form of a body, the rotation body of a variable section stage is formed with the generator described by the equation

--i--i

, ,

а соотношение длин ступеней определ етс выражениемand the step length ratio is determined by

где D - диаметр ступени посто нного сечени ;where D is the diameter of the step of constant cross section;

С1 - диаметр меньшего торца концентратора;C1 is the diameter of the smaller end of the hub;

/2 , -: соответственно текущие абс цисса образующей кривой ступени переменного сечени и ее ордината; в,а - соответственно длина ступеней посто нного и переменного сечений;/ 2, -: respectively, the current abscissa of the generator curve of a variable cross section and its ordinate; b, a - respectively, the length of the steps of constant and variable sections;

С 0,514 + 0;03((.+ 0, т 0,558 - 0, р,124ХC 0.514 + 0; 03 ((. + 0, t 0.558 - 0, p, 124X

. .

KnilO;KnilO;

CV DCV D

.Выбор величины п, варьирующей форму образующей кривой ступени переменного сечени , обусловлен тем, что при п41 коэффициент усилени концентратора не увеличиваетс по сравнению с известным, а при ступень переменного сечени 1 приближаетс по форме к цилиндру, диаметр которого равен диаметру меньшего торца концентратора. При этом радиус переходной .галтели между ступен ми уменьшаетс , что при5 водит к. по влению в этом месте высоких механических напр жений,которые могут витьс причиной усталостного разрушени .The choice of n, which varies the shape of the generatrix curve of a variable cross section, is due to the fact that at n41 the gain factor of the concentrator does not increase compared to the known, and at the variable cross section level 1, the shape approaches the cylinder whose diameter is equal to the diameter of the smaller end of the concentrator. At the same time, the radius of the transitional halves between the steps is reduced, which leads to the appearance of high mechanical stresses in this place, which can be the cause of fatigue failure.

На фиг.1 изображен двухступен0 чатый ультразвуковой концентратор; на фиг.2 приведены кривые зависимости отношени длин ступеней от числа п; на фиг.З и 4 приведены кривые дл определени коэффициентаFigure 1 shows a two-stage ultrasonic concentrator; Fig. 2 shows the curves for the ratio of the lengths of the steps to the number n; FIGS. 3 and 4 are curves for determining the coefficient

5 усилени Z и волнового числа К двухступенчатого концентратора с оптимальной длиной ступени посто нного сечени .5 amplification of Z and the wave number K of a two-stage concentrator with an optimal length of a step of constant cross section.

Концентратор содержит ступень 1The hub contains a stage 1

Q переменного сечени , занимающую по конфигурации промежуточное положение между катеноидом и цилиндром, и ступень 2 посто нного сечени . Штриховой показана образуюг Ща катеноида котора практически совпадает с образующей кривой ступени переменного сечени при . Двухступенчатый ультразвуковый концентратор работает следующим образом.Q is of variable cross section, occupying an intermediate position between the catenoid and the cylinder, and stage 2 of constant cross section. The dashed line shows the formation of the Ea catenoid which practically coincides with the generator of the curve of a step of variable cross section at. Two-stage ultrasonic concentrator works as follows.

0 к ступени 2 посто нного сечени присоедин етс магнитострикционный преобразователь (не показан), возбуждающий смещение торца концентратора , в котором вЬзникают ре5 зонансные продольные колебани . Относительно неподвижной узловой плоскости колебаний наход тс различные по величине массы стержн , а поскольку усили , действующие справа0, a constant-section stage 2 is connected by a magnetostrictive transducer (not shown), which excites the displacement of the end of the concentrator, in which the resonant longitudinal oscillations are extracted. With respect to the fixed nodal plane of oscillations, there are different in mass of the rod, and since the forces acting on the right

0 и слева от узловой плоскости, взаимно компенсируют друг друга, амплитуда смещени торца меньшего диаметра больша . Благодар тому, что форма ступени переменного сечени за5 нимает промежуточйое положение между катеноидом и цилиндром, диаметр торца концентратора,коэффициент его усилени всегда больше, чем у известного .0 and to the left of the nodal plane, mutually compensate each other, the amplitude of the displacement of the end of a smaller diameter is large. Due to the fact that the shape of the step of variable cross section captures the intermediate position between the catenoid and the cylinder, the diameter of the end face of the concentrator, its gain is always greater than that of the known one.

Claims

TWO-STAGE ULTRASONIC CONCENTRATOR, comprising a constant stage and a stage of variable cross-sections made in the form of a body of revolution, which consists in that, in order to increase the work efficiency by increasing the gain of the displacement amplitude, the body of rotation of the stage-Variable section is complete with generatrix described by the equation

Va the ratio of the lengths of the steps is determined by the expression where D is the diameter of the step of constant. sections;

O- is the diameter of the smaller end of the concentrator;

? - respectively ⁷ Cissa abscissa current generator stage variable section curve and its ordinate;

accordingly, the length of the steps of constant and variable sections;

0.514 + 0.03 £ + 0.08X ^L ; 0.0874 + 0.1244; _1. 1 <"410. i

6 a. -