Определение размерных параметров кольцевого концентратора ультразвуковой системы

Abstract

Традиционные ультразвуковые системы содержат концентраторы продольного типа для усиления и передачи колебаний инструменту. Наряду с ними в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний акустических систем могут быть эффективно использованы упругие кольца с переменной толщиной сечения. Для их практического применения необходима научно обоснованная методика определения геометрических параметров. В статье дано обоснование методу определения размеров кольцевых концентраторов с переменным сечением, которые могут повысить эффективность работы ультразвукового оборудования для выполнения различных технологических задач. Визуальный анализ акустических волн, излучаемых кольцевыми концентраторами, показал, что наиболее интенсивные колебания возбуждаются в наиболее тонких сечениях. Компьютерное моделирование колебаний колец наружным диаметром 50 мм с переменным сечением показало, что наибольшее усиление амплитуды колебаний достигается при определенном соотношении толщин и диаметров кольца. Анализ численных значений коэффициента усиления амплитуды колебаний Кд показал, что существует предельная граница соотношения толщин стенок кольца, которая в свою очередь зависит от соотношения наружного и внутреннего диаметров кольца при определенных значениях эксцентриситета оси отверстия. Количественно соотношение диаметров выражается коэффициентом Кд. Анализ результатов численных расчетов коэффициента усиления амплитуды, выполненных для указанной модели кольца диаметром 50 мм, показал, что это соотношение должно находиться в пределах 1,30 > Кд > 1,15. Полученные результаты могут быть использованы в ультразвуковых устройствах с кольцевыми концентраторами для выполнения различных технологических задач.