Преобразователь крутильных колебаний

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик иф?9258 (6t) Дополнительное к авт. саид-еу— (22) Заявлено261 277, (21) 2559662/18-10 (51)М. КЛ. с присоединейием заявки М— (23) Приоритет

В 06 В 1/08

Государствеииый комитет

СССР по деяам изобретеиий и открыти й

Опубликовано 150879- Бюллетень Йо30 (53) УДК 534 ° 232 (086. 6) Дата опубликования описания 150879. (72) Авторы изобретения

В.Ф.Казанцев и В.Г.Бадалян (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при ультразвуковой сварке, в испытаниях материалов на усталость.

Известны магнитострикционные устройства для возбуждения крутильных колебаний (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь крутильных колебаний, содержащий цилиндрический магнитострикционный элемент, тороидальную обмотку возбуждения, магнитопровод и обмотку подмагничивания (2).

Недостатком известного устрой- 1з ства является низкая предельная амплитуда ультразвуковых колебаний на выходе системы (т.е. максимально достижимое значение амплитуды смещений, которое может быть получено для данного типа конструкции при увеличении электрической мощности на входе) . Применение специальных концентраторов увеличивает потери акустической энергии, что приводит к снижению эффективности преобразователя. Для ферритового магнитострикционного элемента низкая предельная амплитуда связана с малой усталостной прочностью материала; для магнитострикцнонного элемента нз сплавов она определяется низким порогом магнитострикции насыщения.

Целью изобретения является повышение амплитуды крутильных колебаний.

Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе крутильных колебаний магнитопровод выполнен в виде размещенных коаксиально и соединенных между собой стержня реэонанссной длины, внутреннего кольца, цилиндрического магнитострикционного элемента.с тороидальной обмоткой возбуждения, внешнего кольца с радиусом резонансного размера:а частоте крутильных колебаний и стакана с внешним радиусом, равным радиусу внешнего кольца, внутри которого на стержне размещена обмотка подмагничивания.

При этом используется принцип цилиндрической фокусировки. Кольцевой магннтострикционный элемент располага ется На значительном удалении от оси преобразователя, а крутильные колебания к центру передаются и усиливаются с помощью диска, являющегося одновременно частью колебательной системы и магнитопроводом.

679258

10!

Формула изобретения

На чертеже приведена схема описываемого преобразователя крутильных колебаний.

Преобразователь крутильных колебаний содержит стержень 1, являющийся элементом магнитопровода..Плина стержня 8C/2f,. где С - скорость сдвиговых волн в материале, f — рабочая частота. В качестве материала выбирается любой ферромагнитный сплав, например сталь. В некоторой плоскости к стержню. присоединено внутреннее кольцо 2, к внутреннему кольцу присоединен магнитострйкцион-: нйй элемент 3, имеющий внутреннюю систему цилиндрических отверстий, расположенных по окружности большего радиуса, в отверстия пропущен провод тороидальной обмотки 4 возбуждения. К боковой поверхности магнитострикционного элемента 3 присоединено вйешыее кольцо 5 магнитопровода. Наружный радиус R BHeltl» него кольца 5 выбирается из расчета резонанса на крутильных колебаниях системыг внутреннее кольцо. 2, магнитострикционный элемент 3, внешнее кольцо 5

R = С/f.

На стержне:.1 размещено ярмо в виде цилиндрИческого стакана б, предназначенного для замыкания постоянного магнитного потока, проходящего через стержень 1, кольца 2,5 и магнитострикционный элемент 3. Между стержнем и отверстием в стакане, а также торцовой поверхностью стакана и боковой поверхностью внешнего кольца 5 имеются зазоры достаточно малой толщины, которые не влияют на величину магнитного сопротивления.

На стержень .1 надета обмотка 7 подмагничивания.

Преобразователь крутильных,колебаний работает следующим образом.

Постоянный магнитный поток, созда.— ваемый обмоткой 7 подмагничивания, проходя последовательно через стержень 1, кольцо 2, магнитострикционный элемент 3, кольцо 5 и цилиндрический стакан б, создает постоянное магнитное поле с радиальной по.ляризацией, переменное аксиальное магнитное поле создается обмоткой 4 возбуждения ° Сложение взаимно перпендикулярных постоянного и перемен1 ного магнитных полей приводит к появлению в соответствии с эффектом

Видемана сдвиговых (крутильных) напряжений. При частоте вынуждающей силы, равной резонансной частоте крутильных колебаний диска, состоящего из соединенных между собой внутреннего кольца 2, магнитострикционного элемента 3 и внешнего кольца 5, амплитуда крутильных колебаний достигает максимума.

Крутильные колебания диска возбуждают крутильные колебания в стержне

1, при этом возбуждение крутильных. колебаний в стержне 1 может быть осуществлено в любом его сечении.

За счет цилиндрической фокусировки амплитуда деформаций в центре в

2,78 раза выше, чем в зоне расположения активного элемента 3. Концентрация .напряжений в центре может быть еще больше, если толщину колец плавно уменьшить к центру.

Преобразователь крутильных колебаний, содержащий цилиндрический магнитострикционный элемент, торо-. идальную обмотку возбуждения, маг-. нитопровод и обмотку подмагничивания

Р отличающийся тем, что, с целью повышения. амплитуды крутильных колебаний, магнитопровод выполнен в виде размещенных коаксиально и соединенных между. собой стержня резонансной длины, внутреннего кольца, цилиндрического магнитострикционного элемента с тороидальной обмоткой возбуждения, внешнего кольца с радиусом резонансного размера на частоте крутильных коле-. баний и стакана с внешним радиусом, равным радиусу внешнего кольца, внутри которого,на стержне размещена обмотка подмагничивания..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 148971, кл. В 06 В 1/00, 1962.

2.. Mori Е. Nemotosc . On the torgue iaotor of à torsional magnetostrictive vibrator Bulletin of the

bokyo institute of technology 9 101, 19 70, (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 4652/5

Тираж 585 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул .Проектная,4