КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ КОЛЬЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТОРА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИСТЕМЫ


https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-220-227

Полный текст:


Аннотация

Дано обоснование применению упругих кольцевых концентраторов ультразвуковых систем, позволяющих повысить интенсивность колебаний инструмента. Показано, что упругие элементы используются в качестве резонаторов и инструментов в ряде ультразвуковых технологических систем. Однако применение упругих элементов в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний недостаточно изучено и требует проведения исследований, а также разработки рекомендаций для их использования. С этой целью проведены теоретические исследования, позволившие выполнить модальный и гармонический анализ нескольких вариантов компьютерной модели кольца наружным диаметром = 50 мм. Проанализированы модели колец с различными размерами отверстий (от 20 до 40 мм) при изменении положения оси отверстия относительно оси кольца. Показаны моды изгибных колебаний кольца, которые могут быть плоскими или трехмерными в зависимости от частоты вынужденных колебаний. Отмечено, что увеличение внутреннего диаметра кольца сопровождается усилением амплитуды изгибных колебаний в наиболее тонком сечении кольца. Такой же эффект достигается при увеличении эксцентриситета оси отверстия. Разработаны рекомендации для определения рациональных геометрических параметров, позволяющих повысить коэффициент усиления амплитуды колебаний, который определяется как отношение толщин сечения кольца. Установлено также, что уменьшение толщины сечения сопровождается увеличением количества частот резонансных колебаний кольца. Так, если концентричное кольцо и кольцо с небольшим диаметром отверстия имеют лишь одну резонансную частоту, то тонкостенные кольца с переменным сечением имеют не менее трех собственных резонансных частот колебаний, что позволяет увеличить диапазон частот колебаний и технологические возможности ультразвуковой системы. Установлено также, что интенсивность колебаний ультразвуковой системы повышается еще в большей мере, если одновременно уменьшать поперечное сечение кольца с переменной жесткостью, как по толщине, так и по ширине.


Об авторах

В. П. Луговой
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Кандидат технических наук, доцент 

Адрес для переписки: Луговой Вячеслав Петрович – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 22, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 293-91-01    kipp@bntu.by



С. А. Пронкевич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент


И. В. Луговой
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Кандидат технических наук


С. С. Довнар
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент


Список литературы

1. Андреева, Л. Е. Упругие элементы приборов / Л. Е. Андреева. М.: Мишиностроение, 1981. 392 с.

2. Попов, Э. А. Упругие накопители энергии в текстильных машинах / Э. А. Попов, Ф. Б. Караев, Л. М. Квартин. М.: МТИ, 1984. 25 с.

3. Ультразвуковой инструмент: а. с. 382439 СССР, МКИ В 06 В3/00 / А. А. Горбунов, В. М. Салтанов, В. Г. Моисеев, Н. В. Савенков, Е. П. Калинин; дата публ. 23.05.1973.

4. Устройство для ультразвукового полирования: а. с 854685 СССР, МКИ В 24 В1/04 / В. Ф. Зимовец, П. М. Герасемчук, С. Н. Стручков, С. Д. Вуйцик; дата публ. 15.08.1981.

5. Ультразвуковая колебательная система с промежуточным резонатором: пат. 2106205 СССР, МКИ В 06 В3/00 / В. Н. Аленичев, Л. О. Макаров, А. А. Рухман; дата публ. 10.03.1998.

6. Марков, А. И. Ультразвуковая обработка материалов / А. И. Марков. М.: Машиностроение, 1980. 237 с.

7. Разработка и исследование нового типа концентраторов ультразвуковых колебаний на основе кольцевых упругих элементов / Д. А. Степаненко [и др.] // Материалы. Технологии. Инструменты. 2013. Т. 18, № 2. С. 90–94.

8. Ультразвуковой инструмент для обработки или измерения детали: пат. на изобр. Респ. Беларусь № 19219, МПК В 06В 1/00 / И. В. Луговой, В. Т. Минченя, В. П. Луговой; дата публ. 30.06.2015.

9. Ультразвуковой инструмент для обработки отверстий: пат. полез. модели Респ. Беларусь № 8169, МПК B 24 B1/04 / И. В. Луговой, В. Т. Минченя, В. П. Луговой; дата публ. 30.04.2012.

10. Устройство для ультразвуковой обработки детали: пат. на изобр. Респ. Беларусь № 19108, МПК В 06В 1/00 / И. В. Луговой, В. Т. Минченя, В. П. Луговой; № а20120030; заявл. 10.01.2012; опубл. 30.04.2015. Бюл. № 2.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Луговой В.П., Пронкевич С.А., Луговой И.В., Довнар С.С. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ КОЛЬЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТОРА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИСТЕМЫ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2018;17(3):220-227. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-220-227

For citation: Lugovoi V.P., Pronkevich S.A., Lugovoi I.V., Dovnar S.S. COMPUTER MODELING AND ANALYSIS OF VIBRATIONS IN ANNULAR CONCENTRATOR OF ULTRASONIC SYSTEM. Science & Technique. 2018;17(3):220-227. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-220-227

Просмотров: 190

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)