Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
29
поэтому небольшие участки поверхности излучателя можно рассматривать как
плоские. Следовательно, резонансная толщина излучателя будет равна длине
полуволны
2
уp
d
λ
= или 2cdf
pr
=
. Трубчатые излучатели работают как на
толщинном резонансе, так и на радиальном (окружном). В первом случае, кро-
ме формы они ничем не отличаются от корытообразных и расчет собственной
частоты производится так же. Излучатели с использованием радиального резо-
нанса работают на принципе использования волн Юнга, распространяющихся
по окружности цилиндра. Условием резонанса для тонкостенного цилиндра бу-
дет [96]
r
ю
у
p
f
c
d
r ==
+
λπ
2
2 , (33)
где r – внутренний радиус излучателя, м; d
p
– радиальная толщина кольца, м;
с
ю
– скорость распространения волн Юнга, равная
ρ
Е , м/c.
Для удобства расчетов данное выражение можно представить в виде
π
22
ю
p
r
c
d
rf =
+ . (34)
Более подробные расчеты фокусирующих пьезокерамических излучате-
лей приведены в [23].
Линзы, используемые для фокусирования звуковых волн, распростра-
няющихся в жидкости, могут быть сделаны из самых различных жидкостей или
твердых материалов: пластмасс, металлов и т. п. Звуковые твердые линзы из
пластмасс могут применяться только до интенсивностей не более 1 Вт/см
2
и на
частотах до 2 МГц. При больших интенсивностях и на более высоких частотах
используются металлические линзы. Поскольку на границе металлической лин-
зы в жидкости коэффициент отражения достигает 0,8–0,9, с целью его умень-
шения рабочие поверхности линзы покрывают «просветляющими» слоями, на-
пример, из бакелитового лака, который на алюминиевые линзы наносят с двух
сторон. При этом количество энергии, проходящей через просветленную линзу,
существенно увеличивается.
Фокусное расстояние F двояковогнутой линзы можно определить по фор-
муле [13]
()()
[]
21
21
11 nrnrndn
rnr
F
T
++−−
= . (35)
где п – показатель преломления, равный с
1
/с
2
; с
1
– скорость звука в среде, м/с;
с
2
– скорость звука в линзе, м/с; d
T
– толщина линзы по главной оси, м; r
1
и r
2
–
радиусы кривизны линзы (радиус имеет знак плюс, если соответствующая по-
верхность обращена выпуклостью к падающему лучу).

Страницы