Ultraschallkonzentratoren und Wellenleiter. Ultraschall-Vibrationssystem Ultraschall-Vibrationskonzentrator

Um Ultraschallschwingungen vom Wandler auf das Arbeitsgerät oder die Arbeitsumgebung zu übertragen, verwenden Ultraschallanlagen Konzentratoren und Wellenleiter; Letztere haben eine konstante Querschnittsfläche und eine zylindrische Form.

Wellenleiter werden verwendet, wenn keine Notwendigkeit besteht, die Schwingungsamplitude des Wandlers zu verstärken. Hubs sind Geschwindigkeitstransformatoren; Sie haben eine variable Querschnittsfläche, oft eine zylindrische Form. Dank dieses Querschnitts wandeln sie Ultraschallschwingungen mit niedriger Amplitude, die vom Wandler übertragen und an seinem Eingangsende konzentriert werden, in Schwingungen mit höherer Amplitude am Ausgangsende um. Letztere werden an den Arbeitskörper (Werkzeug) der Ultraschallanlage übermittelt. Die Amplitudenverstärkung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Flächen der Eingangs- und Ausgangsenden des Konzentrators – die Fläche des ersten (Eingangs-)Endes des Konzentrators ist immer größer als die Fläche des zweiten.

Wellenleiter und Konzentratoren müssen resonant sein, das heißt, ihre Länge muss ein Vielfaches einer ganzzahligen Anzahl von Halbwellen (λ/2) sein. Unter dieser Voraussetzung ergeben sich die besten Möglichkeiten, sie mit der Energiequelle, dem Schwingsystem als Ganzes und der daran befestigten Masse (dem Arbeitswerkzeug) abzustimmen.

Reis. 14. Halbwellenlängen-Konzentratoren

In ultraschalltechnischen Anlagen werden am häufigsten Konzentratoren mit exponentieller (Abb. 14, a), konischer (Abb. 14, b) und abgestufter Form verwendet. Letztere werden mit Flansch (Abb. 14, c) oder ohne Flansch (Abb. 14, d) ausgeführt. Es gibt auch konische Konzentratoren mit Flansch (z. B. in einem Konverter vom Typ PMS-15A-18) sowie kombinierte Konzentratoren, bei denen die Stufen unterschiedliche Formen haben.

Konzentratoren und Wellenleiter können integraler Bestandteil des Schwingsystems oder dessen austauschbares Element sein. Im ersten Fall werden sie direkt mit dem Konverter verlötet. Austauschbare Konzentratoren werden über Gewinde mit dem Schwingsystem (z. B. einem Adapterflansch) verbunden.

Bei Konzentratoren ändert sich die Querschnittsfläche nach einem bestimmten Muster. Ihr Hauptmerkmal ist die theoretische Verstärkung K, die angibt, wie oft die Schwingungsamplitude am Ausgangsende größer ist als die Amplitude am Eingangsende. Dieser Koeffizient hängt vom Verhältnis N der Durchmesser der Eingangs-D1- und Ausgangs-D2-Enden des Konzentrators ab: N=D1/D2.

Die höchste Amplitudenverstärkung bei gleichem N-Wert wird durch einen Stufenkonzentrator erzielt. Er hat K=N2. Dies erklärt den weit verbreiteten Einsatz von Stufenkonzentratoren in verschiedenen Ultraschallanlagen. Darüber hinaus sind diese Konzentratoren einfacher herzustellen als andere, was mitunter die wichtigste Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz der Ultraschallverarbeitung ist. Die Berechnung eines Stufenkonzentrators ist viel einfacher als die anderer Konzentratortypen.

Der Wert des Amplitudenverstärkungsfaktors des Stufenkonzentrators wird unter Berücksichtigung der Vermeidung möglicher seitlicher Vibrationen, die bei großen Verstärkungsfaktoren (K>8...10) beobachtet werden, sowie seiner Festigkeitsdaten berücksichtigt. In der Praxis wird angenommen, dass die Verstärkung eines Stufenkonzentrators zwischen vier und sechs liegt.

Die Resonanzlänge eines Stufenkonzentrators lð wird aus dem Ausdruck lð=à/2=С/2f bestimmt, wobei X die Wellenlänge in einem Stab mit konstantem Querschnitt ist, cm; C – Längswellengeschwindigkeit (für Stahl C = 5100 m/s); f - Resonanzfrequenz, Hz.

Der Film hat die Fähigkeit, zuverlässig an den Körnern des Poliermaterials zu haften, die sich auf dem Polierpad befinden. Durch die Bewegung des Polierpads wird der Film vom Glas entfernt und ein neuer Film gebildet.

Glaszersetzung und Filmbildung erfolgen im Bruchteil einer Sekunde. Unter Polieren versteht man aus chemischer Sicht die kontinuierliche Entfernung eines Films vom Glas und dessen sofortige Bildung.

Das Polieren sollte als komplexer physikalischer und chemischer Prozess der Glasbearbeitung betrachtet werden.

Das Polieren der Teile erfolgt auf einer Maschine B1.M3.105.000 mit einer wässrigen Lösung aus optischem Polyrit.

Die Bearbeitung erfolgt mit einer Schleifgeschwindigkeit von 40 U/min.

Die Teile werden mit Zahnwachs am Gerät befestigt.

Polyrit ist das Hauptpolierpulver, das in der optischen Industrie verwendet wird. Es hat eine zimtfarbene Farbe und chemische Zusammensetzung ist eine Mischung aus Oxiden seltener Erdelemente. Es enthält hauptsächlich Ceroxid (mindestens 45 %). Die Polyritdichte beträgt 5,8-6,2*103 kg/m3.

Das Problem, das für ein erfolgreiches Polieren sehr wichtig ist, ist die richtige Wahl Polierpad. Zu den Parametern von Polierkissenmaterialien gehören ihre relative Härte, die Struktur der Oberflächenschicht des Materials, das Vorhandensein von Haarigkeit und deren Beschaffenheit.

Diese Parameter wirken sich direkt auf die Leistung des Prozesses, die Genauigkeit der geometrischen Parameter und die Rauheit der polierten Oberfläche aus. Je höher die Steifigkeit des Poliertellers ist, desto geringer ist der Rückzug des Schleifkorns unter Belastungseinfluss und desto größer ist der Druck in der Kontaktzone des Schleifkorns mit dem Material des Teils. Dieser Druck kann zu einer Erhöhung der Eindringtiefe des Schleifkorns in das Material des Teils führen, was mit einer leichten Steigerung der Prozessproduktivität bei gleichzeitiger Verschlechterung der Oberflächenrauheitsklasse und einer Erhöhung der Tiefe einhergehen kann der beschädigten Schicht und zur Zerstörung des Schleifkorns, was zu kraterartigen Aushöhlungen im Bauteilmaterial führen kann. Durch die Erhöhung der Steifigkeit des Polierkissenmaterials können die für das Polieren charakteristischen Fehler in den geometrischen Parametern von Glas – Rollkanten und Oberflächenwelligkeit – reduziert werden.

Moleskin wird zum Polieren von Teilen verwendet. Seine Oberflächenschicht besteht aus Zellen, die Polyrit-Partikel gut fixieren, die ein Mikroschneiden der Oberfläche des Teils bewirken. Die gute Benetzbarkeit dieses Materials mit einer Schleifmittelsuspension erleichtert den periodischen Wechsel der Schleifpartikel in den Zellen des Polierpads.

Abb.26. Blockdiagramm des technologischen Prozesses der mechanischen Bearbeitung einer Platte aus Elektrovakuumglas C40-1

Technologischer Prozess der mechanischen Bearbeitung von Polycor . Unter Berücksichtigung der Verwendung von Ultraschallfräsen handelt es sich um eine Reihe sequentieller Ausführung der folgenden Vorgänge:

Oberflächenschleifen.

Das Schleifen von Keramikteilen erfolgt auf einer Profilschleifmaschine JE525 mit einer Diamantscheibe mit geradem Profil, Körnung 80/63; Bakelitbindung B1; Konzentration der Diamantkörner – 50 %.

Die Bakelitbindung ermöglicht das Schleifen sehr spröder Materialien. Dies liegt an der größeren Elastizität des Bakelit-Bindemittels im Vergleich zu Keramik. Dank dieser Elastizität verringert diese Bindung die Stoßbelastung der Partikel des zu bearbeitenden Materials durch die Schleifkörner etwas, d. h. sie schafft Voraussetzungen für deren sanfteres Eindringen in das Material.

Ultraschall.

Die Hauptumformung erfolgt auf einer Versuchsanlage mit einem Ultraschallwerkzeug mit diamanthaltiger Schicht der Körnung 80/63 bei einer Spindeldrehzahl von 2500 U/min, Vorschub 0,7 mm/min und einer Frequenz von 22 kHz. Die Teile werden mit einem Mastix aus Wachs, Kolophonium und Paraffin auf eine Platte aus technischem (Fenster-)Glas geklebt. Der Werkzeugdurchmesser entspricht dem Mindestdurchmesser am Außendurchmesser. Außen- und Innenkonturen werden in einem Arbeitsgang ausgeschnitten.

Zur Reinigung von Glasteilen nach dem Polieren werden Waschflüssigkeiten verwendet, die sich in organische Lösungsmittel und heiße alkalische Lösungen einteilen lassen.

Die Reinigung der Teile von Mastixresten und verschiedenen Verunreinigungen erfolgt nacheinander in Toluol und Ammoniakperoxidlösung, gefolgt vom Waschen in einem Strom ionisierten Wassers. Anschließend werden die Teile gereinigt und in Isopropylalkohol getrocknet. Das Kochen in Isopropylalkohol dehydriert (entzieht Feuchtigkeit) und reinigt gleichzeitig weiter. Die Teile werden an der Luft gehalten, bis der Isopropylalkohol vollständig verdunstet ist.

Abb.27. Blockdiagramm des technologischen Prozesses der mechanischen Bearbeitung von Polycor.

6. Berechnung eines Stufenkonzentrators.

6.1. Ultraschallkonzentratoren und Wellenleiter.

Konzentratoren und Wellenleiter fungieren als resonante Längenverbindungen, die Ultraschallenergie verstärken und vom Wandler zum Arbeitsbereich – zum Werkzeug – übertragen. Maximale Schwingungsamplitude der Wandler Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">Ultraschallkonzentratoren (Geschwindigkeitstransformatoren) werden verwendet, um das Werkzeug in Schwingungen zu versetzen und den Wandler an die Last anzupassen. Stäbe oder Röhren mit konstanter Geschwindigkeit Querschnitt, der den Wandler oder Konzentrator mit der Last verbindet, werden Ultraschallwellenleiter genannt.

Abhängig von der Art der Schwingung können Konzentratoren und Wellenleiter Längs-, Biege- oder Querschwingungen sein. Auch Wellenleiter anderer und komplexerer Schwingungsarten sind möglich. Derzeit wird an der Schaffung von Wellenleitern zur multidirektionalen Übertragung von Schwingungen und Schwingungssystemen mit verschiedenen Schwingungsarten gearbeitet.

Durch die Kombination mehrerer Wellenleiter ergeben sich verschiedene Möglichkeiten zur multidirektionalen Übertragung akustischer Energie. Solche Systeme können sowohl zur multidirektionalen Übertragung von Schwingungen von einem Wandler als auch als Speichersystem verwendet werden, wenn Energie aus mehreren Quellen in eine Richtung übertragen wird. Der Wellenleiter zur Umwandlung von Radialschwingungen in Längsschwingungen ist eine Scheibe, in der am Umfang Wandler angebracht sind, in diesem Fall treten Längsschwingungen an den mit der Scheibe verbundenen Enden des Zylinders auf.

6.2. Eigenschaften von Konzentratoren.

Fokussierende Konzentratoren werden üblicherweise entweder in Form von Spiegelsystemen oder in Form sogenannter fokussierender Ultraschallstrahler in Kugel- oder Zylinderform ausgeführt. Letztere bestehen meist aus piezoelektrischer Keramik und schwingen über die gesamte Dicke mit einer Resonanzfrequenz. Es werden auch zylindrische magnetostriktive Strahler verwendet. Fokussierende Konzentratoren werden sowohl in der Laborpraxis als auch in der Industrie hauptsächlich in Anlagen zur technologischen Anwendung von Ultraschall eingesetzt: Ultraschallreinigung, Dispergierung, Aerosolerzeugung usw. Bis zu 90 % der gesamten emittierten Schallenergie werden im Brennfleck von fokussierenden Konzentratoren gesammelt . Da es für eine gute Fokussierung erforderlich ist, dass die Größe der Konzentratoren im Verhältnis zur Wellenlänge groß ist, wird dieser Konzentratortyp hauptsächlich im Bereich hoher Ultraschallfrequenzen (105 Hz und höher) eingesetzt. Mit ihrer Hilfe werden Intensitäten von 103-104 W/cm2 erreicht. Das Diagramm des fokussierenden sphärischen Emitters ist in Abbildung 28 dargestellt.

Reis. 28 − Schema eines fokussierenden sphärischen Strahlers aus Piezokeramik, der entlang der Dicke oszilliert

Ein Wellenleiterkonzentrator (manchmal auch mechanischer Transformator genannt) ist ein Abschnitt eines ungleichmäßigen (sich verjüngenden) Wellenleiters, in dem es aufgrund einer Querschnittsverringerung zu einer Energiekonzentration kommt. Weit verbreitet sind resonante Wellenleiterkonzentratoren in Form von Metallstäben halber Wellenlänge, deren Querschnitt sich nach einem bestimmten Gesetz oder in Sprüngen fließend ändert. Solche Konzentratoren können eine 10- bis 15-fache Amplitudenverstärkung bewirken und ermöglichen den Empfang im Frequenzbereich ~104 Hz Schwingungsamplituden bis 50 Mikrometer. Sie werden in Ultraschallbearbeitungsmaschinen, Ultraschallschweißanlagen, chirurgischen Ultraschallinstrumenten usw. verwendet. Das Diagramm der akustischen Wellenleiterkonzentratoren ist in Abbildung 29 dargestellt.

Für die Ultraschallverarbeitung werden am häufigsten exponentielle konische und symmetrische Stufenkonzentratoren verwendet. Die unten angegebene Methode zur Berechnung dieser Konzentratoren ermöglicht es, Daten für ihre Konstruktion ganz einfach und mit ausreichender Genauigkeit für den praktischen Gebrauch zu erhalten.

Ausgangsdaten zur Berechnung des Konzentrators:

D2 – Durchmesser des zu bearbeitenden Lochs 14 mm

n – Amplitudenverstärkung 5

f – Resonanzfrequenz des Wandlers Hz

6.3. Methoden zur Befestigung des Instruments an der Nabe.

Die besten Leistungseigenschaften erzielen Instrumente, die als Einheit mit einem Konzentrator hergestellt werden.

Aufgrund der Abnutzung ist die Lebensdauer eines solchen Werkzeugs jedoch begrenzt. Die Anzahl der mit einem Werkzeug gefertigten Teile hängt vom zu bearbeitenden Material, der Art des Vorgangs und der erforderlichen Bearbeitungsgenauigkeit ab.

https://pandia.ru/text/78/173/images/image128.png" width="244" height="25">

(Laut Abb. T. nehmen wir bei einer Maschinenleistung von 2,5 kW 56 mm)

Das optimale Verhältnis zwischen den Durchmessern der Stufen wird aus den in Abb. gezeigten Versuchskurven ermittelt. 31.

2) Die geschätzte Länge des Konzentrators wird bestimmt (https://pandia.ru/text/78/173/images/image132.png" width="328" height="49">

Außerdem kann aus den experimentellen Kurven die geschätzte Länge des Konzentrators ermittelt werden (Abbildung 31).

Schallgeschwindigkeiten in verschiedenen Materialien, die zur Herstellung von Konzentratoren verwendet werden, sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Material	Dichte ρ	Elastizitätsmodul E	Längswellengeschwindigkeit C
Aluminium

3) Das Gewicht des Konzentrators kann aus folgendem Ausdruck bestimmt werden:

In Abb. 32. Vorgestellt wird ein Stufenkonzentrator zur Bearbeitung von Löchern mit einem Durchmesser von 29,6 mm mit einem Amplitudenverstärkungsfaktor n=5 und einer Resonanzfrequenz f=19 kHz.

Reis. 32-stufiger Hub

Für Stufenkonzentratoren https://pandia.ru/text/78/173/images/image140.png" width="178" height="49">

wobei S1 und S2 die Querschnittsflächen der großen und kleinen Stufen sind.

N – Flächenkoeffizient.

7. Analyse gefährlicher und schädlicher Produktionsfaktoren.

Die gewählten Beleuchtungsparameter widersprechen nicht den Anforderungen von GOST 12.3.025-80, wonach in mechanischen Montagehallen die allgemeine Beleuchtungsbeleuchtung mindestens 300 Lux betragen muss.

GOST 12.1.003 - 83 legt die maximal zulässigen Bedingungen für Dauerlärm am Arbeitsplatz fest, unter denen der Lärm, der einem Arbeitnehmer während eines Acht-Stunden-Arbeitstages ausgesetzt ist, keine Gesundheitsschäden verursacht. Die Normierung erfolgt in Oktavfrequenzbändern mit geometrischen Mittelfrequenzen 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz.

Laut GOST 12.1.003 sollte er 85 dBA nicht überschreiten, an Arbeitsplätzen: in der Metallbearbeitung - 75...100 (hoher Geräuschpegel), beim CNC-Schleifen - 80 dBA, im Ultraschall - 60 dBA.

Lärm- und Vibrationsquellen in der geplanten Werkstatt sind:

Werkzeugmaschinen zur Metallbearbeitung (Schleifen, Metallbearbeitung, Ultraschall);

Zum Schutz vor Lärm und Vibrationen sind folgende Maßnahmen zur Reduzierung des Lärm- und Vibrationspegels vorgesehen:

Akustische Behandlung des Raumes (Installation von schallabsorbierenden Bildschirmen, Verkleidungen, Installation von Schallschutzzäunen);

Einbau von Schalldämpfern in Lüftungsanlagen.

Eine deutliche Geräuschreduzierung wird durch den Austausch von Wälzlagern durch Gleitlager (Geräuschreduzierung um 10 dBA) und Metallteilen durch Kunststoffteile erreicht.

Durch die Durchführung dieser Maßnahmen werden die Werte des Geräuschpegels und der Vibrationsgeschwindigkeit auf Werte reduziert, die die zulässigen Werte nicht überschreiten (GOST 12.1.003, GOST 12.1.012).

Gemäß GOST 12.1.030 erfüllt die entworfene Werkstatt die Anforderungen an die elektrische Sicherheit (alle Maschinen sind geerdet). Gefahr einer Niederlage Stromschlag abwesend.

8. Maßnahmen zur Gewährleistung sicherer Arbeitsbedingungen.

Die wichtigsten Arbeitsschutzanforderungen für das Produkt und den technologischen Prozess sind:

– Sicherheit für den Menschen;

– Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit der in diesem technologischen Prozess verwendeten Geräte.

Daher muss der Betrieb einer Ultraschallmaschine zur Dimensionsbearbeitung mit der Einhaltung aller Sicherheitsanforderungen einhergehen, die bestimmt werden durch:

GOST 12.2.009-80 „System der Arbeitssicherheitsstandards. „Metallbearbeitungsmaschinen“

GOST 12.3.024-80 „System der Arbeitssicherheitsstandards. „Verletzungssicherheit“

Die Hauptursachen für Verletzungen bei Arbeiten an Maschinen können sein:

– Bewegungsmechanismen von Werkzeugmaschinen;

– scharfe Teile des Werkstücks und Vorrichtungen zu seiner Befestigung;

– Fehlfunktion von Handwerkzeugen;

– leitfähige Teile von Anlagen oder Maschinenteilen, die unbeabsichtigt unter Spannung stehen;

– schlechte Gestaltung des Arbeitsplatzes des Maschinenbedieners;

– schlechte Beleuchtung des Arbeitsplatzes;

Für einen Arbeiter, der an dieser Maschine arbeiten wird, können Arbeitsschutzanforderungen in Form der folgenden Faktoren dargestellt werden:

– Mikroklimaparameter;

– Industriebeleuchtung;

– Produktionslärm;

– Industrievibrationen;

9. Mikroklimaparameter.

Die Mikroklimaparameter, die die Arbeitstätigkeit jedes Teilnehmers am technologischen Prozess begleiten, sind:

- Temperatur Umfeld, t, °С;

– Luftgeschwindigkeit, W, m/s;

Unter Berücksichtigung der Jahreszeit und der Schwere der durchgeführten Arbeiten werden optimale und akzeptable Werte dieser Parameter für den gesamten Arbeitsbereich des Produktionsgeländes festgelegt.

Gemäß GOST 12.1.005-88 werden in der Werkstatt optimale Mikroklimaparameter aufrechterhalten (Tabelle 3).

Tabelle 3 – Mikroklima-Parameter

Zeitraum des Jahres		Relative Luftfeuchtigkeit, %	Temperatur, C	Luftbewegungsgeschwindigkeit m/s, nicht mehr
Kalt

Die angegebenen Mikroklimaparameter werden durch Heizungs- und Lüftungssysteme unterstützt.

Gemäß SN 245-71(88) ist bei einem spezifischen Volumen von mehr als 40 m3/Person der Einsatz einer allgemeinen Lüftungsanlage in Produktionsräumen zulässig. Um entstehenden Staub und Kühlmittelaerosole zu entfernen, sind lokale Absauganlagen vorgesehen.

Um die Temperatur im Raum (insbesondere im Winter) aufrechtzuerhalten, ist die Werkstatt mit einer Warmwasserbereitung und Elektroheizungen mit Ventilatoren ausgestattet, die im Winter Wärmevorhänge an den Toren und Eingangstüren erzeugen.

10. Industriebeleuchtung.

Die Werkstatträume des Produktionsgebäudes sind mit natürlicher und künstlicher Beleuchtung ausgestattet.

Natürliche Beleuchtung – von oben (durch Laternen) und von der Seite (durch seitliche Öffnungen in den Wänden des Gebäudes).

Künstliche Beleuchtung – kombiniert, bestehend aus allgemeiner und lokaler Beleuchtung. Die Allgemeinbeleuchtung wird mit Hochdruck-Quecksilbergasentladungslampen vom Typ DRL-400(700,1000) realisiert. Die lokale Beleuchtung erfolgt mit 36-V-Glühlampen.

Die Industriebeleuchtung in Metallverarbeitungsbetrieben ist gemäß SNiP 05.23.95 standardisiert.

Zur Verdeutlichung für Maschinenwerkstätten und Präzisionszerspanungsmaschinen können folgende Beleuchtungsstandards angegeben werden (Tabelle 4):

Tabelle 4 – Beleuchtung für Metallverarbeitungsbetriebe METALLVERARBEITUNG
Beleuchtung, Lux.	Pulsationskoeffizient Kp, %
Kombiniert Beleuchtung	Von Allgemeinbeleuchtungskörpern in einem kombinierten System
	Von allgemein	Gasentladungslampen	weißglühend

Zur lokalen Beleuchtung werden Lampen verwendet, die an der Maschine installiert und so eingestellt werden, dass die Ausleuchtung des Arbeitsbereichs die festgelegten Werte nicht unterschreitet.

Lampen zur örtlichen Beleuchtung müssen mit lichtdichten Reflektoren mit einem Schutzwinkel von mindestens 30° ausgestattet sein.

Glas, Fensteröffnungen und Oberlichter werden mindestens zweimal im Jahr gereinigt.

10.1. Berechnung der künstlichen Beleuchtung.

Die Beleuchtung am Arbeitsplatz ist der wichtigste Faktor für die Schaffung normaler Arbeitsbedingungen. Unzureichende Beleuchtung am Arbeitsplatz kann zu schneller Augenermüdung, Aufmerksamkeitsverlust und in der Folge zu Arbeitsunfällen führen.

Die Mindestbeleuchtung des Arbeitsplatzes muss mindestens Emin = 400 Lux betragen.

Bestimmen Sie den Abstand zwischen den Lampen:

wobei h= 5 m – Installationshöhe der Lampe über dem Boden.

Also l=1,4*5=7m.

Wir ermitteln die Größe der Werkstatt, in der gedreht wird:

Werkstattgröße A = 8 m; B = 20 m.

Raumfläche S = A*B = 160m2

3. Bestimmen Sie die Anzahl der Lampen in der Werkstatt:

Wir akzeptieren n=12 Stück.

4. Bestimmen Sie den erforderlichen Lichtstrom:

wobei: k=1,3 – Leistungsreservefaktor der Lampe,

b=0,47 – Auslastungsfaktor der Beleuchtungsanlage,

z=0,9 – Koeffizient der Beleuchtungsungleichmäßigkeit,

Lichtstrom einer Lampe:

Diesen Lichtstrom liefert eine Lampe vom Typ DRL mit einer Leistung von 200 W und einem Lichtstrom Fl = 4,3 * 103 lm.

1) Bestimmen Sie die tatsächliche Beleuchtung:

11. Umweltschutz.

Im Zeitalter der modernen wissenschaftlichen und technologischen Revolution ist das Problem der Störung des ökologischen Gleichgewichts, das sich in der Verschlechterung der Umweltqualität infolge der Verschmutzung durch Industrieabfälle äußert, äußerst akut geworden. Ihre ständig steigende Zahl gefährdet die Selbstreinigungsfunktion der Biosphäre, stört das ökologische Gleichgewicht und droht letztlich mit negativen Folgen für den Menschen. Umweltverschmutzung ist mit dem Verbrauch und der Stromerzeugung, der landwirtschaftlichen Produktion, der Entwicklung des Verkehrs, der Atomindustrie und anderen Industrien verbunden. In den Industrieländern beginnt bereits ein Mangel an sauberem Wasser. Die Industrie verbraucht immer mehr Sauerstoff und die Freisetzung von Kohlendioxid nimmt zu. Gegenwärtig hat die menschliche Produktionstätigkeit ein solches Ausmaß erreicht, dass sie nicht nur Veränderungen in einzelnen Biogeozänosen (Steppe, Wiese, Feld, Wald usw.), sondern auch in einer Reihe historisch etablierter Prozesse innerhalb der gesamten Biosphäre verursacht.

Bei der Herstellung von LPT-Klingen werden alle ungünstigen und Schadstoffe gemäß den Anforderungen der Arbeitssicherheit verarbeitet: flüssige Produktionsabfälle, wie Waschlösung, aus einer Waschmaschine, gebrauchtes Kühlmittel wird zu einer Neutralisationsstation transportiert, feste Metallspäne werden an Sammelstellen für Metallabfälle geliefert.

12. Luftreinigung.

Bei Schleifarbeiten wird Staub freigesetzt. Zyklone werden am häufigsten zum Reinigen der Luft von Staub mit Partikelgrößen über 10 Mikrometer eingesetzt. Ihr Design ist einfach und die Bedienung unkompliziert, sie haben einen relativ geringen hydraulischen Widerstand (750-1000 Pa) und hohe wirtschaftliche Indikatoren. Zyklone arbeiten lange Zeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen bei Lufttemperaturen von bis zu 550 K.

Zyklone (Abbildung 22) werden verwendet, um die Luft von trockenem, nicht faserigem und nicht koaleszierendem Staub zu reinigen. Die Staubabscheidung in Zyklonen basiert auf dem Prinzip der Zentrifugalabscheidung. Wenn der Luftstrom tangential durch das Einlassrohr / in den Zyklon eintritt, erhält er eine spiralförmige Rotationsbewegung und sinkt zum Boden des konischen Teils des Körpers 3, tritt durch das Zentralrohr aus 2. Unter dem Einfluss der Zentrifugalkräfte werden Partikel in Richtung der Zyklonwand geschleudert und fallen in den unteren Teil des Zyklons und von dort in den Staubabscheider 4.

Reis. 33 – Staubsammler: Zyklon

12.1. Verschmutzung und Luftreinigung des Arbeitsbereichs

Bei der Metallbearbeitung entstehen Späne, Wasserdampf, Ölnebel und Emulsionen.

Maximal zulässige Konzentrationen einiger der häufigsten Stoffe in der Luft des Arbeitsbereichs (Tabelle 5):

GOST 12.2.009-80 „System der Arbeitssicherheitsstandards. „Metallbearbeitungsmaschinen. Allgemeine Anforderungen„Safety“ bietet eine Vorrichtung zum Entfernen von Staub, kleinen Spänen und schädlichen Verunreinigungen an metallverarbeitenden Mehrzweckmaschinen.

Tabelle 5 – Maximal zulässige Konzentration

Substanz	Konzentration, mg/m3	Gefahrenklasse
Aluminium und seine Legierungen
Wolfram
Kobaltmetall
Kupfermetall
Legierte Stähle

GOST 12.3.025-80 „System der Arbeitssicherheitsstandards. „Metallschneidende Bearbeitung. „Sicherheitsanforderungen“ für den Prozess der Metallbearbeitung mit Schneidflüssigkeiten stellt folgende Anforderungen:

Schneidflüssigkeiten müssen eine Genehmigung des Gesundheitsministeriums haben;

Fehlen kontinuierlicher oder Lochfraßkorrosion bei COTS-Einwirkung auf eine Probe mit einer Rauheit von Ra = 0,63 für 24 Stunden;

COTS, die der Schneidzone durch Sprühen zugeführt werden, müssen hygienische Anforderungen erfüllen;

Durch die Reinigung von Arbeitsplätzen von Spänen und Staub soll Staubbildung verhindert werden.

Lüftung ist ein organisierter und regulierter Luftaustausch, der dafür sorgt, dass mit Industrieschadstoffen belastete Luft aus dem Raum entfernt wird. - mechanisch. Lüftungsarten aufgrund natürlicher Gegebenheiten. Durch die unterschiedliche Dichte von warmer und kalter Luft im Raum und kälterer Luft im Außenbereich sowie durch den Wind sorgt die natürliche Belüftung für den notwendigen Luftaustausch. Das Belüftungsdiagramm für unseren Standort ist in Abbildung 34 dargestellt.

Abb. 34 − Lüftungsdiagramm eines Industriegebäudes.

Es gibt kanallose und Kanalbelüftung. Die erste Variante wird mit Querbalken (Lufteinlass) und Abluftlaternen (Luftauslass) durchgeführt; sie empfiehlt sich in großen Räumen und in Werkstätten mit großem Wärmeüberschuss. Die Kanalbelüftung wird normalerweise in kleinen Räumen installiert und besteht aus Kanälen in den Wänden. Am Ausgang der Kanäle sind an den Abdeckungen Deflektorvorrichtungen angebracht, die Zug erzeugen, wenn der Wind darauf weht. Natürliche Lüftung ist wirtschaftlich und einfach zu bedienen. Die Nachteile bestehen darin, dass die Luft beim Eintritt nicht gereinigt und erwärmt wird, die entnommene Luft ebenfalls nicht gereinigt wird und die Atmosphäre belastet. Die mechanische Belüftung besteht aus Luftkanälen und Bewegungsstimulatoren (mechanischen Ventilatoren oder Ejektoren). Der Luftaustausch erfolgt unabhängig von den äußeren meteorologischen Bedingungen, wobei die einströmende Luft erwärmt oder gekühlt, befeuchtet oder entfeuchtet werden kann. Die Abluft wird gereinigt. Das Zuluftsystem saugt Luft durch eine Luftansaugvorrichtung an, dann strömt die Luft durch eine Heizung, wo die Luft erwärmt und befeuchtet wird und von einem Ventilator durch Luftkanäle über Düsen in den Raum geleitet wird, um den Luftstrom zu regulieren. Verunreinigte Luft wird durch Türen, Fenster, Laternen und Ritzen nach außen gedrückt. Die Abluftlüftung entfernt kontaminierte und überhitzte Luft durch Lüftungsschlitze und Luftreiniger, während Frischluft durch Fenster, Türen und strukturelle Lecks eindringt.

Die lokale Belüftung belüftet die Bereiche, in denen Schadstoffe direkt freigesetzt werden, und kann auch als Zu- oder Abluft dienen. Die Abluftlüftung entfernt verschmutzte Luft durch Luftkanäle; Die Luft wird durch Lufteinlässe angesaugt, die wie folgt ausgeführt werden können: Lokale Absaugungen werden direkt an den Stellen angeordnet, an denen Schadstoffe austreten: an Elektro- und Gasschweißarbeitsplätzen, in Ladeabteilungen Batteriewerkstätten, in der Nähe von galvanischen Bädern. Um das Mikroklima eines begrenzten Raumbereichs zu verbessern, wird eine lokale Zuluftlüftung in Form einer Luftdusche, einer Luftoase – einem Bereich mit sauberer kühler Luft oder einem Luftschleier – eingesetzt. Ein Luftschleier dient dazu, das Eindringen kalter Außenluft in einen Raum zu verhindern. Dazu wird im unteren Teil der Öffnung ein Lüftungsschlitz mit Schlitz eingebaut, aus dem warme Luft in einem Winkel von 30-45 Grad dem Kaltluftstrom zugeführt wird. mit einer Geschwindigkeit von 10-15 m/Sek.

Als Luftreiniger vor Ort empfiehlt sich der Einsatz eines pneumatischen Zyklons, dargestellt in Abbildung 35.

Reis. 35 – Pneumozyklon

Schwebstoffe werden unter Einwirkung von Zentrifugal- und Trägheitskräften aus dem Gasstrom abgeschieden. Der Staubgasstrom tritt tangential durch das Einlassrohr in das Gehäuse ein, wo er durch Führungen sequentiell in einzelne Ströme aufgeteilt wird und der Staub weiter zentrifugal abgeschieden wird. Grober Staub setzt sich an den Wänden der Führungen und des Gehäuses ab und fällt in den Staubsammelbehälter.
Feinstaubige Gase gelangen, aufgeteilt in einzelne Ströme, in die Sockelschaufeln, wo sie ihre Richtung um 180° ändern. An diesem Punkt fällt feiner Staub in den Boden des Auslasses und dann in den Staubbehälter und den Staubsammler. Gereinigte Gase verlassen den Staubabscheider durch den internen Auslasskanal und das Auslassrohr.

13. Fazit zum Abschnitt.

Daher wurde eine Analyse der gefährlichen und schädlichen Produktionsfaktoren durchgeführt, die im Bereich der Ultraschall-Maßbearbeitung auftreten. Es wurde eine Berechnung der für sicheres Arbeiten an einem Ultraschallgerät notwendigen lokalen Beleuchtung durchgeführt. Es wurden Umweltschutzmaßnahmen vorgeschlagen, um den Arbeitsbereich vor Luftverschmutzung zu schützen. Das Ultraschall-Kalibrierungsverfahren ist abfallfrei und umweltfreundlich.

14. Allgemeines Fazit zur Arbeit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Ultraschall nicht nur eine Steigerung der Produktivität und eine Reduzierung des Werkzeugverschleißes ermöglicht, sondern auch die Bearbeitung dünnwandigerer Teile durch Reduzierung der Schnittkräfte ermöglicht Rz. Bei der Ultraschallbearbeitung wird auch die Wahrscheinlichkeit von Absplitterungen und Zerstörung von Teilen verringert. Die Teile, für die das Verfahren entwickelt wurde, erfüllten die Grundanforderungen dafür. Nämlich: Das Vorhandensein von Rissen im Glas ist inakzeptabel; in keinem der oben genannten Experimente gab es solche. Auf den Endflächen der Platten waren einzelne Späne mit einer Länge von nicht mehr als 1 mm, mit einem Austritt zur Arbeitsfläche von nicht mehr als 0,2 mm und einer Breite von nicht mehr als 0,3 mm zur Nichtarbeitsfläche zulässig . Der durchschnittliche Werkzeugverschleiß beträgt 0,03 % bei der Herstellung eines Teils aus Polycor und 0,035 % bei einem Teil aus C-40-Glas. Die Hauptformung des Teils muss durch den Werkzeug- und Ultraschallfräsvorgang erreicht werden. Es war möglich, die Anzahl der Arbeitsgänge zur Herstellung eines Teils zu reduzieren und dadurch die Zeit zur Herstellung eines Teils um 25–30 % zu verkürzen. Derzeit kostet eine Maschinenausrüstung dieser Art etwa 15 Millionen Rubel. Die Anlage, an der die Experimente durchgeführt wurden, wird auf etwas mehr als 1,7 Millionen geschätzt.

Basierend auf den durchgeführten Experimenten wurde ein Bericht erstellt und an das Unternehmen des Kunden gesendet. Bei einem positiven Ergebnis in Bezug auf Leistung, Zuverlässigkeit und Zufriedenheit mit der Menge der geeigneten Maschinen wird ein Vertrag über 2 ähnliche Maschinen abgeschlossen. Neben dem im Diplom genannten Unternehmen werden solche Geräte auch für die Herstellung anderer Instrumente von großem Interesse sein. Das Design des Kopfes ermöglicht nicht nur das Ultraschallfräsen mit einem Diamantwerkzeug, sondern auch ohne. In Verbindung mit einem CNC-System können mit dieser Funktion Teile mit komplexen Formen hergestellt werden, wobei die Funktion herkömmlicher Fräs- und Graviergeräte erfüllt wird.

15. Referenzliste.

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6. „Ultraschallbearbeitung von Materialien“ – M. „Maschinenbau“, 1980

7. „Technologische Prozesse der Glasverarbeitung in der Elektrovakuumindustrie“ – M. Zentrales Forschungsinstitut „Elektromechanik“, 1972

Die Erfindung bezieht sich auf die Ultraschalltechnik, nämlich auf die Gestaltung von Ultraschall-Schwingsystemen. Das technische Ergebnis der Erfindung ist eine Erhöhung der Schwingungsamplitude bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs sowie einer Reduzierung der Gesamtabmessungen und des Gewichts. Das Ultraschallschwingsystem besteht aus Paketen piezoelektrischer Elemente, die auf der schwingungserzeugenden Oberfläche des Konzentrators angeordnet sind. Auf den Paketen der Piezoelemente befinden sich reflektierende Pads, deren Oberfläche gegenüber den Piezoelementen flach ist oder einen stufenweise veränderlichen Durchmesser aufweist. Der Konzentrator verfügt über eine Befestigungseinheit und endet mit einer Oberfläche mit einem Arbeitswerkzeug. Die Formungs- und Strahlungsflächen des Konzentrators haben einen rechteckigen Querschnitt gleicher Länge, und das Verhältnis ihrer Querabmessungen wird unter der Bedingung ausgewählt, dass eine bestimmte Verstärkung des Konzentrators gewährleistet ist. Die Gesamtlänge des reflektierenden Kissens, des Piezoelementpakets und des Konzentratorabschnitts bis zum Befestigungspunkt beträgt ein Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen. Die Länge des Konzentratorabschnitts, in dem ein sanfter radialer Übergang auftritt, und der Abschnitt mit einer transversalen Größe, die der emittierenden Oberfläche entspricht, entsprechen einem Sechstel der Ultraschallschwingungswellenlänge. 2 Abb.

Zeichnungen für RF-Patent 2284228

Die Erfindung bezieht sich auf die Ultraschalltechnologie, insbesondere auf die Konstruktion von Ultraschallschwingsystemen, und kann in technologischen Geräten verwendet werden, die für die Verarbeitung großer Mengen flüssiger und flüssigkeitsdispergierter Medien bestimmt sind und eine Einwirkung von Ultraschallschwingungen hoher Amplitude auf einer großen Oberfläche ermöglichen, z B. in Durchflussgeräten oder bei der Umsetzung des Pressnaht-Stufenschweißens (Ausbildung von Fernsiegelnähten).

Jedes Ultraschallgerät enthält eine Quelle elektrischer Schwingungen Hochfrequenz(elektronischer Generator) und Ultraschallschwingsystem.

Das Ultraschallschwingsystem besteht aus einem piezoelektrischen Wandler und einem Konzentrator mit Arbeitswerkzeug. Im Ultraschallwandler des Schwingsystems wird die Energie elektrischer Schwingungen in die Energie elastischer Schwingungen der Ultraschallfrequenz umgewandelt. Der Konzentrator ist in Form einer dreidimensionalen Figur mit variablem Querschnitt aus Metall gefertigt, bei der das Verhältnis der Flächen der mit dem Wandler in Kontakt stehenden und mit dem Arbeitswerkzeug endenden (Ultraschallschwingungen aussendenden) Flächen bestimmt wird erforderlicher Gewinn.

Es sind Ultraschallschwingsysteme bekannt, die über große Abstrahlflächen verfügen. Alle bekannten Schwingungssysteme werden nach einem Konstruktionsschema hergestellt, das piezoelektrische oder magnetostriktive Halbwellenwandler und resonante (mehrfache bis halbe Wellenlänge von Ultraschallschwingungen) Konzentratoren von Ultraschallschwingungen kombiniert. Ihre Länge in Längsrichtung entspricht der Wellenlänge von Ultraschallschwingungen und ihre Größe in Querrichtung übersteigt die Hälfte der Länge von Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial.

Der Nachteil von Analoga ist die komplexe Verteilung der Schwingungsamplitude auf der Strahlungsfläche aufgrund des Poisson-Verhältnisses des Konzentratormaterials, die es nicht ermöglicht, den gleichen Ultraschalleffekt entlang der gesamten Strahlungsfläche bereitzustellen, beispielsweise bei der Erzielung von a hochwertige verlängerte Naht.

Der vorgeschlagenen technischen Lösung kommt im technischen Kern das als Prototyp übernommene Ultraschallschwingsystem gemäß US-Patent 4363992 am nächsten.

Ein Ultraschallschwingsystem besteht aus mehreren piezoelektrischen Halbwellenwandlern, die auf einer der Oberflächen eines Konzentrators installiert sind (und Ultraschallschwingungen erzeugen), der in einem Arbeitsende (Werkzeug) einer bestimmten Form und Größe endet. Die Wandler bestehen aus einem hinteren frequenzreduzierenden Pad, einem Paket aus einer geraden Anzahl ringförmiger piezoelektrischer Elemente und einem frequenzsenkenden Strahlungspad, die in Reihe installiert und akustisch miteinander verbunden sind. Die emittierende Oberfläche des Wandlers ist akustisch mit der Oberfläche des Konzentrators verbunden, der Ultraschallschwingungen erzeugt. Die Längsgröße des Konzentrators entspricht der halben Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial. Der Konzentrator besteht aus einer dreidimensionalen Figur mit variablem Querschnitt aus Metall, bei der das Verhältnis der Flächen der Oberflächen, die mit den Wandlern in Kontakt stehen (Ultraschallschwingungen erzeugen) und mit dem Arbeitswerkzeug enden (senden). Ultraschallschwingungen) bestimmt die erforderliche Verstärkung.

Der Konzentrator verfügt über durchgehende Rillen, die es ermöglichen, eine ungleichmäßige Verteilung der Schwingungsamplitude entlang der Strahlungsoberfläche des Konzentrators zu beseitigen (d. h. eine Verformung des Konzentrators senkrecht zur Kraftrichtung zu verhindern). Dies ermöglicht eine gleichmäßige Ultraschallbelastung entlang der gesamten Abstrahlfläche.

Der Prototyp ermöglicht es uns, die Nachteile bekannter Schwingungssysteme teilweise zu beseitigen, weist jedoch die folgenden allgemeinen wesentlichen Nachteile auf.

1. Das bekannte Ultraschallschwingsystem, bestehend aus Ultraschallwandlern und einem Konzentrator, ist ein Resonanzsystem. Wenn die Resonanzfrequenzen der Konverter und des Konzentrators übereinstimmen, ist die maximale Amplitude der Ultraschallschwingungen des Arbeitswerkzeugs und damit der maximale Energieeintrag in die verarbeiteten Medien gewährleistet. Bei der Umsetzung technologische Prozesse Das Arbeitswerkzeug und ein Teil des Konzentrators werden in verschiedene technologische Medien eingetaucht oder einem statischen Druck auf die strahlende Oberfläche ausgesetzt. Der Einfluss verschiedener technologischer Medien oder äußerer Drücke kommt dem Auftreten einer zusätzlichen anhaftenden Masse an der strahlenden Oberfläche des Konzentrators gleich und führt zu einer Änderung der Eigenresonanzfrequenz des Konzentrators und des gesamten Schwingsystems als Ganzes. In diesem Fall wird die optimale Frequenzanpassung von Konverter und Konzentrator verletzt. Eine Fehlanpassung zwischen Ultraschallwandler und Konzentrator führt zu einer Verringerung der Schwingungsamplitude der emittierenden Oberfläche (Arbeitswerkzeug) und einer Verringerung der in das Medium eingebrachten Energie.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird bei der Konstruktion und Herstellung von Schwingungssystemen eine vorläufige Fehlanpassung zwischen dem Konverter und dem Konzentrator bei der Resonanzfrequenz durchgeführt, so dass bei Auftreten einer Last und abnehmender Eigenfrequenz des Konzentrators diese der Eigenfrequenz von entspricht des Konverters und sorgt für einen maximalen Energieeintrag. Dies schränkt den Anwendungsbereich eines solchen Ultraschallschwingsystems erheblich ein und ist unzureichend, da es bei den meisten implementierten technologischen Prozessen zu einer Änderung des Wertes der hinzugefügten Masse kommt (z. B. einem Übergang von wässrigen oder öligen Medien zu deren Emulsion). Entstehung und Entwicklung eines Kavitationsprozesses, der zur Bildung einer Wolke aus Dampf-Gasblasen führt und die hinzugefügte Masse in jedem flüssigen Medium verringert) während der Durchführung des Prozesses selbst, was zu einer Verringerung der Effizienz des Ultraschalleintrags führt Vibrationen.

2. Das Problem der optimalen Frequenzanpassung von Wandler und Konzentrator wird durch die Notwendigkeit verschärft, die Wellenimpedanzen von flüssigen und flüssigkeitsdispergierten Medien an feste piezokeramische Materialien der Wandler anzupassen. Für eine optimale Anpassung sollte die Hubverstärkung 10–15 betragen. Solch hohe Verstärkungsfaktoren können nur mit Stufenkonzentratoren erreicht werden, sie verschärfen jedoch die Abhängigkeit der Eigenresonanzfrequenz von der Last und erfordern einen kleinen Ausgangsquerschnitt auf einer signifikanten Länge (entsprechend einem Viertel der Wellenlänge von). Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial), was zu einer Verringerung der Abstrahlfläche, einem Verlust der dynamischen Stabilität und dem Auftreten von Biegeschwingungen führt. Aus diesem Grund haben die in der Praxis verwendeten Schwingungssysteme eine Verstärkung von nicht mehr als 3...5, was sie für die Bereitstellung hochintensiver Ultraschalleffekte auf verschiedene technologische Medien ungeeignet macht.

Zusätzlich zu den Hauptnachteilen, die sich aus dem angewandten Entwurfsschema für den Aufbau schwingungsfähiger Systeme ergeben, weist der Prototyp aufgrund der technologischen und betrieblichen Merkmale seiner Herstellung und Verwendung mehrere Nachteile auf.

1. Ein Ultraschall-Schwingsystem mit zwei oder mehr piezoelektrischen Wandlern (Durchmesser bis 40...50 mm) kann eine Abstrahlflächenlänge von mehr als 200...250 mm bei einer Breite von mehr als 5 mm haben. In diesem Fall unterscheiden sich die Eigenresonanzfrequenzen der piezoelektrischen Wandler, was auf akzeptable Unterschiede in den elektrischen und geometrischen Parametern der piezoelektrischen Elemente, frequenzreduzierende Pads, unterschiedliche Druckkräfte beim Zusammenbau des Wandlers usw. zurückzuführen ist gemäß den Vorschriften und der Konstruktionsdokumentation. Dabei erfolgt die Anregung mechanischer Schwingungen des resonanten Konzentrators durch Konverter mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen, die teilweise nicht mit der Resonanzfrequenz des Konzentrators übereinstimmen. Besonders schwierig ist die Anpassung in einem Schwingsystem mit mehreren Wandlern unterschiedlicher Frequenz und einem Stufenkonzentrator mit maximaler Verstärkung. Denn dadurch verringert sich die Effizienz der Ultraschalleinwirkung, selbst im Vergleich zu einem Schwingsystem gleicher Größe, aber mit einem Wandler.

2. Die Unmöglichkeit, eine Abstrahlfläche mit komplexem Profil herzustellen (zum Beispiel für die gleichzeitige Bildung von zwei Schweißnähten und das Schneiden des Materials dazwischen), da in diesem Fall jede Längsdimension ihre eigene Resonanzfrequenz des Konzentrators bestimmt, was nicht der Fall ist entsprechen der Resonanzfrequenz der Konverter (nur einer der Vorgänge wird effektiv ausgeführt – das Formen einer Naht oder das Schneiden eines Materials).

3. Die Unmöglichkeit, Ultraschall-Schwingungssysteme mit einer im Vergleich zu Resonanzsystemen erweiterten Bandbreite zu schaffen.

4. Ein Zwei-Halbwellen-Schwingsystem mit einer Arbeitsfrequenz von 22 kHz hat eine Längsabmessung von mindestens 250 mm und wiegt bei einer Abstrahlflächenlänge von 350 mm mindestens 10 kg. In diesem Fall wird das Schwingsystem im Bereich minimaler Vibrationen montiert: entweder in der Mitte des Konverters oder in der Mitte des Konzentrators. Eine solche Befestigung führt zu einer geringen mechanischen Stabilität und der Unmöglichkeit, die Präzision des Aufpralls sicherzustellen. Aufgrund der großen Amplituden der mechanischen Schwingungen und der unvermeidlichen Dämpfung des Schwingsystems ist eine optimale Befestigung im Massenschwerpunkt nicht möglich.

Die festgestellten Mängel des Prototyps führen zu einer unzureichenden Effizienz, schränken seine Funktionalität ein und machen ihn für den Einsatz in einer leistungsstarken, automatisierten Produktion ungeeignet.

Vorgeschlagen technische Lösung zielt darauf ab, die Mängel bestehender Oszillationssysteme zu beseitigen und ein neues Oszillationssystem zu schaffen, das in der Lage ist, Ultraschallschwingungen mit einer gleichmäßigen Amplitudenverteilung entlang der Abstrahlfläche des Konzentrators (Arbeitswerkzeugs) mit maximaler Effizienz unter allen möglichen Belastungen und Änderungen in der Umgebung auszusenden Eigenschaften der verarbeiteten Medien und Parameter des schwingungsfähigen Systems, d. h. letztendlich, um eine Steigerung der Produktivität von Prozessen im Zusammenhang mit der Ultraschallbelichtung bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs sicherzustellen.

Der Kern der vorgeschlagenen technischen Lösung besteht darin, dass das Ultraschallschwingsystem, das piezoelektrische Elemente und einen Konzentrator enthält, aus parallel auf der Konzentratoroberfläche angeordneten, Ultraschallschwingungen bildenden und akustisch verbundenen Paketen einer geraden Anzahl in Reihe angeordneter piezoelektrischer Elemente besteht. Auf den Paketen aus piezoelektrischen Elementen befinden sich reflektierende Polster, die akustisch mit den piezoelektrischen Elementen verbunden sind. Die Oberfläche, die derjenigen, die mit den Piezoelementen in Kontakt steht, gegenüberliegt, ist flach oder hat einen stufenweise variablen Durchmesser, und die Abmessungen und die Anzahl der Stufen werden unter der Bedingung ausgewählt, eine bestimmte Bandbreite zu erhalten. Der Konzentrator verfügt über eine Befestigungseinheit und endet mit einer Oberfläche, die mit einem Arbeitswerkzeug Ultraschallschwingungen aussendet. Die Formungs- und Strahlungsflächen des Konzentrators haben einen rechteckigen Querschnitt gleicher Länge, und das Verhältnis ihrer Querabmessungen wird unter der Bedingung ausgewählt, dass eine bestimmte Verstärkung des Konzentrators gewährleistet ist. Die Gesamtlänge des reflektierenden Kissens, des Pakets piezoelektrischer Elemente und des Abschnitts des Konzentrators bis zum Befestigungspunkt entspricht einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial. Die Abmessungen des Abschnitts des Konzentrators, an dem der sanfte Übergang durchgeführt wird, und des Abschnitts mit einer der Strahlungsfläche entsprechenden Quergröße entsprechen einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Material des Konzentrators und Der sanfte Übergang wird radial gemacht und seine Abmessungen werden aus der Bedingung ausgewählt:

Durch die Analyse möglicher Entwurfsschemata für den Aufbau von Schwingungssystemen konnten wir feststellen, dass die meisten grundlegenden Einschränkungen, die dem Entwurf eines Schwingungssystems mit zwei Halbwellen innewohnen, durch die Verwendung von Schwingungssystemen, die in einer Halbwelle kombiniert werden, beseitigt werden können Entwerfen Sie einen piezoelektrischen Wandler und einen Konzentrator mit hoher Verstärkung und einem Arbeitsgerät jeder Größe.

Das in Halbwellenbauweise ausgeführte Schwingsystem ist ein einzelnes resonantes Schwingsystem und alle Änderungen seiner Parameter führen nur zu einer Nichtübereinstimmung mit dem elektronischen Generator. Der Mangel an praktischen Entwürfen solcher Schwingungssysteme ist auf die Unmöglichkeit ihrer Implementierung auf der Grundlage der bis vor kurzem verwendeten magnetostriktiven Wandler und auf die Komplexität der praktischen Implementierung auf der Grundlage moderner piezokeramischer Elemente aufgrund der Notwendigkeit, diese auf Maximum zu platzieren, zurückzuführen mechanische Beanspruchung, und auch aufgrund des Mangels an elektronischen Generatoren, die in der Lage sind, optimale Leistungsbedingungen für ein solches Schwingsystem mit allen möglichen Änderungen seiner Resonanzfrequenz (bis zu 3...5 kHz) bereitzustellen.

Die vorgeschlagene technische Lösung ist in Abb. 1 dargestellt, die schematisch ein Ultraschallschwingsystem zeigt, das piezoelektrische Elemente 1, reflektierende Resonanzpads 2 und einen Konzentrator 3 enthält. Strukturell besteht das Schwingsystem aus einem Konzentrator 3, der parallel zur Ultraschallschwingung angeordnet ist. Formfläche 4 und mit ihr akustisch verbundene Pakete aus einer geraden Anzahl piezoelektrischer Elemente 1, die in Reihe angeordnet sind (Abb. 1 zeigt ein schwingungsfähiges System mit zwei Paketen piezoelektrischer Elemente). Auf jedem der Pakete, die aus einer geraden Anzahl von Piezoelementen (normalerweise zwei oder vier) bestehen, befinden sich akustisch mit ihnen verbundene reflektierende Pads 2, deren Oberfläche gegenüber der, die mit den Piezoelementen in Kontakt steht, flach 5 oder entlang der stufenweise veränderlichen Oberfläche ausgebildet ist Die Länge 6 und die Abmessungen und die Anzahl der Schritte 7 werden aus Bedingungen zum Erhalten einer bestimmten Bandbreite ausgewählt. Der Konzentrator 3 weist eine Befestigungseinheit 8 auf und endet mit einer Oberfläche 9, die Ultraschallschwingungen mit einem Arbeitswerkzeug 10 aussendet. Die formenden 4 und die emittierenden Oberflächen 9 des Konzentrators haben eine rechteckige Form mit der gleichen Länge L und dem Verhältnis ihrer Querabmessungen D 1 , D 2 wird unter der Bedingung ausgewählt, dass eine bestimmte Verstärkung des Konzentrators gewährleistet wird. Die Gesamtlänge des reflektierenden Kissens 2, des Pakets piezoelektrischer Elemente 1 und des Abschnitts des Konzentrators bis zum Befestigungspunkt beträgt ein Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial. Die Abmessungen des Abschnitts des Konzentrators, auf dem der sanfte Übergang durchgeführt wird, und des Abschnitts mit einer transversalen Größe, die der Strahlungsoberfläche entspricht, entsprechen einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Material des Konzentrators und der Der sanfte Übergang erfolgt radial und seine Abmessungen werden aus der folgenden Bedingung ausgewählt:

wobei L z die Länge des glatten Übergangs ist; D 1, D 2 – Querabmessungen der Formungs- und Emissionsoberfläche des Konzentrators.

Das Ultraschallschwingsystem funktioniert wie folgt.

Wenn eine elektrische Versorgungsspannung von einem Generator elektrischer Schwingungen mit Ultraschallfrequenz (in Abb. 1 nicht dargestellt), die der Eigenfrequenz des Schwingsystems entspricht, an die Elektroden der piezoelektrischen Elemente 1 angelegt wird, beträgt die Energie elektrischer Schwingungen durch den piezoelektrischen Effekt in mechanische Ultraschallschwingungen umgewandelt. Diese Schwingungen breiten sich in entgegengesetzte Richtungen aus und werden an den Grenzflächen von Reflexionspad und Konzentrator (Arbeitswerkzeug) reflektiert. Da die gesamte Länge des Schwingsystems der Resonanzgröße (halbe Wellenlänge der Ultraschallschwingungen) entspricht, werden mechanische Schwingungen mit der Eigenresonanzfrequenz des Schwingsystems abgegeben. Das Vorhandensein eines abgestuften Radialkonzentrators ermöglicht es, die Schwingungsamplitude der Strahlungsoberfläche im Vergleich zur Schwingungsamplitude auf der gegenüberliegenden Oberfläche des reflektierenden Kissens, die mit den piezoelektrischen Elementen in Kontakt steht, zu erhöhen. Die Größe der Schwingungsamplitude auf der Abstrahlfläche hängt von der Verstärkung des Konzentrators ab, die als Quadrat des Verhältnisses der Flächen der Form- und Abstrahlfläche des Konzentrators definiert ist, die einen rechteckigen Querschnitt gleicher Länge haben.

Der Befestigungspunkt 8 des Konzentrators 3 (Abb. 1) befindet sich in einem Bereich nahe dem Knoten minimaler mechanischer Ultraschallschwingungen, was eine minimale Dämpfung des Ultraschallschwingsystems gewährleistet, d.h. maximale Schwingungsamplitude der strahlenden Oberfläche und das Fehlen von Schwingungen an den Befestigungspunkten des Schwingungssystems in den technologischen Leitungen.

Aufgrund der Tatsache, dass es schwierig ist, analytische Beziehungen geometrischer Abmessungen für praktische Berechnungen beim Entwurf schwingungsfähiger Systeme zu erhalten, da eine Reihe genauer Daten zur Ausbreitung von Ultraschallschwingungen in Körpern mit variablem Querschnitt aus abwechselnd unterschiedlichen Materialien fehlen Bei der Auswahl der Parameter des Schwingungssystems wurden die Ergebnisse der numerischen Modellierung sowie grafische Abhängigkeiten der praktischen Forschung von Schwingungssystemen mit unterschiedlichen Verhältnissen der Querabmessungen der bildenden und strahlenden Oberflächen des Konzentrators D 1, D 2 und Abschnitte von verwendet das Schwingsystem unterschiedlicher Länge. Durch experimentelle Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass der maximale elektromechanische Umwandlungskoeffizient unter der Bedingung gewährleistet ist, dass die piezoelektrischen Elemente aus dem Bereich minimaler Vibrationen (maximaler mechanischer Beanspruchung) so verschoben werden, dass die Gesamtlänge des reflektierenden Pads Das Paket aus Piezoelementen und dem Konzentratorabschnitt bis zum Befestigungspunkt entspricht einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial. Die Wahl der Größe des Konzentratorabschnitts, bei dem ein sanfter Übergang erfolgt, der einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial entspricht, und seiner Form gemäß der angegebenen Formel sorgt für die erforderliche Verstärkung und minimale mechanische Spannungen die Übergangsgrenze zwischen dem glatten Übergangsabschnitt und einem Abschnitt mit einer der Quergröße entsprechenden Abstrahlfläche. Die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen von Schwingungssystemen mit unterschiedlichen Verhältnissen der Querabmessungen der Form- und Strahlungsflächen des Konzentrators D 1, D 2 sind in Abb. 2 a, 6, c, wo Diagramme der Abhängigkeit der Hauptparameter des Schwingsystems werden angezeigt: Änderung der Eigenresonanzfrequenz f(a), Koeffizientenverstärkung M p (b) und maximale mechanische Spannung max (c) aus dem Radius eines glatten Übergangs. Aus den erhaltenen Abhängigkeiten wird festgestellt, dass für jedes Verhältnis der Querabmessungen der Formungs- und Strahlungsflächen des Konzentrators D 1, D 2 die minimale Auswirkung auf die Eigenresonanzfrequenz auftritt

In diesem Fall nähert sich die Verstärkung dem maximal möglichen und es wird eine deutliche Reduzierung der mechanischen Belastung im Bereich der Platzierung der Piezoelemente gewährleistet.

Die durchgeführten experimentellen Studien ermöglichten es, die Richtigkeit der erzielten Ergebnisse zu bestätigen und praktische Konstruktionen von Schwingungssystemen mit unterschiedlichen Verhältnissen der Querabmessungen der Form- und Strahlungsflächen des Konzentrators D 1, D 2 zu entwickeln.

Somit ist in einem schwingungsfähigen System mit einer Quergröße der emittierenden Fläche gleich D 2 = 10 mm und mit einer Quergröße der schwingungsbildenden Fläche D 1 gleich 38 mm (d. h. bei Verwendung der am weitesten verbreiteten Ringpiezoelemente mit Mit einem Außendurchmesser von 38 mm sorgt das entwickelte Schwingsystem für eine mindestens 11-fache Verstärkung der von piezoelektrischen Elementen erzeugten Ultraschallschwingungen (siehe Abb. 2).

Ähnliche Ergebnisse wurden für andere Werte von D2 erhalten.

Wenn also Ringpiezoelemente mit einem Außendurchmesser von 50 mm im vorgeschlagenen Schwingsystem verwendet werden und eine Verstärkung von 10...15 bereitgestellt wird, kann die Quergröße der Strahlungsfläche des Konzentrators D 2 16 mm betragen.

Um im erstellten Schwingsystem mit einer Größe von D 2 = 20 mm eine Verstärkung von 10...15 zu erhalten, beträgt D 1 nur 70 mm, was auch in der Praxis leicht umzusetzen ist (Piezoelemente mit einem Durchmesser von 70 mm sind Massenware).

Wenn also die Schwingungsamplitude eines Pakets aus zwei piezoelektrischen Elementen 5 μm beträgt (Versorgungsspannung nicht mehr als 500...700 V), beträgt die Schwingungsamplitude der strahlenden Oberfläche des Schwingsystems 50...75 μm, was ausreicht, um den effizientesten Modus der entwickelten Kavitation bei der Verarbeitung von flüssigen und flüssigkeitsdispergierten Medien, beim Schweißen von Polymermaterialien und bei der dimensionalen Verarbeitung fester Materialien zu realisieren.

Das entwickelte Ultraschallschwingsystem lieferte den Koeffizienten nützliche Aktion(elektroakustischer Umwandlungskoeffizient) nicht weniger als 75 % (bei Emission ins Wasser).

Durch die Herstellung eines reflektierenden Kissens mit einer sich in Längsrichtung schrittweise ändernden Größe (d. h. indem die gegenüberliegende Oberfläche, die mit den Piezoelementen in Kontakt steht, der Durchmesser stufenweise variiert wird) ist es möglich, mehrere unterschiedliche Resonanzgrößen entlang der Länge des Schwingsystems zu bilden. Jede dieser Resonanzdimensionen entspricht ihrer eigenen Resonanzfrequenz mechanischer Schwingungen. Die Wahl der Anzahl und Größe der Schritte ermöglicht es, die erforderliche Bandbreite zu erhalten (d. h. den Betrieb des Schwingsystems in dem Frequenzbereich sicherzustellen, der durch die maximalen und minimalen Längsabmessungen des reflektierenden Kissens bestimmt wird).

Das technische Ergebnis der Erfindung äußert sich in der Steigerung der Effizienz des Ultraschallschwingsystems (Erhöhung der Amplitude der in verschiedene Medien eingeleiteten Schwingungen) durch Gewährleistung einer optimalen Abstimmung mit den Medien und dem elektronischen Generator. Längs Gesamtgröße Das Schwingsystem ist im Vergleich zum Prototyp um das Zweifache und die Masse um das Vierfache reduziert.

Das im Labor für akustische Prozesse und Geräte des Biysk Technological Institute der Staatlichen Technischen Universität Altai entwickelte Ultraschallschwingsystem hat Labor- und technische Tests bestanden und wurde im Rahmen einer Anlage zur Herstellung einer 360 mm langen Längsnaht beim Verschließen von Beuteln praktisch umgesetzt zum Verpacken von Schüttgütern.

Die Serienproduktion der erstellten Schwingsysteme ist für 2005 geplant.

Informationsquellen

1. US-Patent Nr. 3113225, 1963

2. US-Patent Nr. 4607185, 1986

3. US-Patent Nr. 4651043, 1987

4. US-Patent Nr. 4363992 (Prototyp), 1982

5. Ultraschalltechnologie. Ed. B.A. Agranata. - M.: Metallurgie, 1974.

6. Khmelev V.N., Popova O.V. Multifunktionale Ultraschallgeräte und ihr Einsatz in der Kleinindustrie, Landwirtschaft und Haushalt. Barnaul, AltGTU-Verlag, 1997, 160 S.

FORMEL DER ERFINDUNG

Ein Ultraschall-Schwingsystem, das piezoelektrische Elemente und einen Konzentrator enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es aus parallel auf der Oberfläche des Konzentrators angeordneten, Ultraschallschwingungen erzeugenden und mit dieser akustisch verbundenen Paketen einer geraden Anzahl hintereinander installierter piezoelektrischer Elemente besteht, auf denen sich reflektierende Pads befinden akustisch mit ihnen verbunden, gegenüber dem kontaktierenden mit piezoelektrischen Elementen, deren Oberfläche flach oder im Durchmesser stufenlos ausgebildet ist und deren Abmessungen und Stufenanzahl unter der Bedingung der Erzielung einer vorgegebenen Bandbreite ausgewählt werden, verfügt der Konzentrator über eine Befestigungseinheit und endet mit einer Oberfläche, die Ultraschallschwingungen mit einem Arbeitswerkzeug aussendet, wobei die Formungs- und Emissionsoberflächen des Konzentrators einen rechteckigen Querschnitt gleicher Länge haben und das Verhältnis ihrer Querabmessungen unter der Bedingung ausgewählt wird, dass eine bestimmte Verstärkung gewährleistet ist Der Konzentrator, die Gesamtlänge des reflektierenden Kissens, das Paket aus Piezoelementen und der Abschnitt des Konzentrators bis zum Befestigungspunkt entsprechen einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Material des Konzentrators, die Abmessungen des Abschnitts des Konzentrator, an dem ein glatter Übergang auftritt, und ein Abschnitt mit einer transversalen Größe, die der emittierenden Oberfläche entspricht, entsprechen einem Sechstel der Wellenlänge der Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial, und der sanfte Übergang ist radial ausgeführt, und seine Abmessungen werden aus ausgewählt der Zustand

wobei L z die Länge des glatten Übergangs ist;

D1, D2 – Querabmessungen der Formungs- und Emissionsoberfläche des Konzentrators.

Bei der Installation von Leitungsdrähten in SPP für die Leistungselektronik wird hauptsächlich USS verwendet. Die wichtigsten Prozessparameter für dieses Mikroschweißverfahren sind: die Schwingungsamplitude des Arbeitsendes des Werkzeugs, die von der elektrischen Leistung des Konverters und der Konstruktion des Schwingsystems abhängt; Druckkraft geschweißter Elemente; Dauer der Einwirkung von Ultraschallschwingungen (Schweißzeit).

Das Wesentliche der USS-Methode ist das Auftreten von Reibung an der Grenzfläche zwischen den zu verbindenden Elementen, was zur Zerstörung von Oxid- und Adsorptionsfilmen, zur Bildung von physischem Kontakt und zur Entwicklung von Abbindezentren zwischen den zu verbindenden Teilen führt.

Ein Ultraschallkonzentrator ist eines der Hauptelemente der Schwingsysteme von Mikroschweißanlagen. Konzentratoren werden in Form von Stabsystemen mit gleichmäßig variierendem Querschnitt hergestellt, da die Strahlungsfläche des Konverters immer deutlich größer ist als die Fläche der Schweißverbindung. Der Konzentrator wird an den Wandler mit dem größeren Eingangsabschnitt angeschlossen, und das Ultraschallgerät wird an den kleineren Ausgangsabschnitt angeschlossen. Der Zweck des Konzentrators besteht darin, Ultraschallschwingungen mit möglichst geringen Verlusten und höchster Effizienz vom Wandler zum Ultraschallgerät zu übertragen.

In der Ultraschalltechnik sind eine Vielzahl verschiedener Konzentratortypen bekannt. Am weitesten verbreitet sind die folgenden: Stufen-, Exponential-, konische, katenoidale und „Zylinder-Katenoid“-Konzentratoren. In oszillierenden Anlagensystemen werden häufig konische Konzentratoren eingesetzt. Dies liegt daran, dass sie einfach zu berechnen und herzustellen sind. Von den fünf oben genannten Konzentratoren weist der konische Konzentrator jedoch die größten Verluste aufgrund innerer Reibung auf, verbraucht die meiste Leistung und erwärmt sich daher stärker. Die beste Stabilität wird bei Konzentratoren mit dem kleinsten Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsdurchmessern bei gleicher Verstärkung K y erreicht. Es ist auch wünschenswert, dass seine „Halbwellenlänge“ minimal ist. Für Mikroschweißzwecke sind Konzentratoren mit 2 geeignet

Das Konzentratormaterial muss eine hohe Dauerfestigkeit aufweisen, geringe Verluste aufweisen, sich gut mit Hartloten löten lassen, leicht zu verarbeiten und relativ kostengünstig sein.

Bei der Berechnung eines Ultraschallkonzentrators kommt es auf die Bestimmung seiner Länge, der Ein- und Auslassquerschnitte sowie der Profilform seiner Seitenflächen an. Bei der Berechnung werden folgende Annahmen getroffen: a) eine ebene Welle breitet sich entlang des Konzentrators aus; b) die Schwingungen sind harmonischer Natur; c) der Konzentrator schwingt nur entlang der Mittellinie; d) Die mechanischen Verluste im Konzentrator sind gering und hängen linear von der Amplitude der Vibrationen (Verformung) ab.

Theoretischer Gewinn K y Aus dem Ausdruck wird die Amplitude der Schwingungen des Exponentialkonzentrators bestimmt

Wo D0 Und D 1– jeweils die Durchmesser der Einlass- und Auslassabschnitte des Konzentrators, mm; N– das Verhältnis des Durchmessers des Einlassabschnitts des Konzentrators zum Auslass.

Die Länge der Nabe wird nach der Formel berechnet

(2)

Wo Mit– Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial, mm/s; F– Betriebsfrequenz, Hz.

Position der Knotenebene x 0(Wellenleiter-Befestigungspunkte) wird durch die Beziehung ausgedrückt

(3)

Die Form der Profilerzeugenden des katenoidalen Teils des Konzentrators wird anhand der Gleichung berechnet

(4)

wo ist der Formkoeffizient der Generatrix; X– aktuelle Koordinate entlang der Länge des Konzentrators, mm.

In dieser Arbeit wurde ein Computerprogramm zur Berechnung der Parameter von fünf Arten von Ultraschallkonzentratoren entwickelt: Exponential-, Stufen-, Konus-, Katenoid- und „Zylinder-Katenoid“-Konzentrator, implementiert in der Pascal-Sprache (Turbo-Pascal-8.0-Compiler). Die Ausgangsdaten für die Berechnungen sind: die Durchmesser der Ein- und Auslaufstrecken ( D0 Und D 1), Betriebsfrequenz ( F) und die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallschwingungen im Konzentratormaterial (c). Mit dem Programm können Sie die Länge, die Position der Knotenebene, die Verstärkung sowie für Exponential-, Katenoid- und „Zylinder-Katenoid“-Konzentratoren die Form der Erzeugenden mit einem bestimmten Schritt berechnen. Das Blockdiagramm des Algorithmus zur Berechnung des Exponentialkonzentrators ist in Abb. dargestellt. 6.9.

Berechnungsbeispiel. Berechnen Sie die Parameter eines Halbwellen-Exponentialkonzentrators, wenn die Betriebsfrequenz gegeben ist F= 66 kHz; Einlassdurchmesser D0= 18 mm, Ausgabe D 1=6 mm; Konzentratormaterial – Stahl 30KhGSA (Ultraschallgeschwindigkeit im Material). Mit= 5,2·10 6 mm/s).

Mit Formel (1) ermitteln wir die Verstärkung des Konzentrators.

Reis. 6.9. Blockdiagramm des Algorithmus zur Berechnung des Exponentialkonzentrators

Gemäß den Ausdrücken (2) und (3) die Länge des Konzentrators , Position der Knotenebene mm.

Gleichung (4) zur Berechnung der Form des Konzentratorprofils nimmt nach Substitutionen die folgende Form an:

Berechnungen mit einem Computerprogramm des Profils der Generatrix eines Exponentialkonzentrators mit einem schrittweisen Parameter X, gleich 5 mm, sind in der Tabelle angegeben. 6.1. Laut Tabelle. 6.1 Das Konzentratorprofil wird entworfen.

Tisch 6.1. Berechnungsdaten des Nabenprofils

x, mm
D x, mm		15,7	13,8		10,6	9,3	8,2	7,2	6,3

In der Tabelle Tabelle 6.2 zeigt die Ergebnisse der Berechnungen der Parameter verschiedener Arten von Ultraschallkonzentratoren aus 30KhGSA-Stahl (mit D0= 18 mm; D 1= 6 mm; F= 66 kHz).

Tisch 6.2. Parameter von Ultraschallkonzentratoren

* l 1 Und l 2– jeweils die Länge der zylindrischen und katenoidalen Teile des Konzentrators.

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