Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
21
щении ротора и быстром чередовании совмещений и несовмещений щелей
(прорезей) или отверстий статора и ротора (роторные излучатели). Гидродина-
мические излучатели получили широкое применение в установках для интен-
сификации процессов гомогенизации (смешивания), эмульгирования и др.
Электромеханические излучатели по принципу действия делятся на
электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные и пьезокера-
мические (пьезоэлектрические).
С помощью электромеханических излучателей можно создавать механи-
ческие колебания в пределах от десятков герц до сотен мегагерц. Однако коле-
бания УЗ диапазона способны генерировать только магнитострикционные и
пьезокерамические излучатели.
Магнитострикционные излучатели известны с 1887 г., когда Джоуль
заметил, что если стержень из ферромагнитного материала поместить в направ-
ленное вдоль него магнитное поле, геометрические размеры стержня изменя-
ются. Это явление было названо магнитострикционным эффектом. При этом
независимо от вектора направленности магнитного поля, но в зависимости от
материала стержня он будет либо удлиняться, либо укорачиваться. Каждому
полупериоду изменения магнитного поля соответствует пропорциональное из-
менение длины (
∆l) стержня. Поэтому одному периоду изменения магнитного
поля будут соответствовать два периодических изменения длины стержня, то
есть частота колебаний стержня будет в два раза выше частоты переменного
магнитного поля. Величину
∆l можно определить по формуле
B
E
ll
s
λ
=∆
, (25)
где
∆l – амплитуда колебаний, м; l – длина стержня, м;
λ
s
– магнитострикцион-
ная постоянная, А/(м⋅Па); В – магнитная индукция, Т.
Магнитострикционный эффект объясняется следующим образом [96]. В
ферромагнетиках существуют элементарные магнитные диполи, которые отли-
чаются от диполей неферромагнитных материалов. Как и все материалы, фер-
ромагнетики состоят из малых однородных кристаллов, расположенных очень
плотно, кристаллографические оси которых ориентированы беспорядочно. От-
дельные кристаллы объединяются в домены, состоящие из большого числа
кристаллов и образующие элементарный диполь. В домене атомные магнитные
моменты ориентированы в одном направлении, совпадающем с направлением
наилегчайшего намагничивания и соответствующим минимуму потенциальной
энергии, складывающейся из энергии кристалла и энергии упругих напряже-
ний.
Энергия кристалла минимальна в направлениях его кристаллографиче-
ских осей, вдоль которых могут быть ориентированы магнитные моменты (для

Страницы