Здравствуйтеесть задача:
1. Собрать резонатор (или акртюатор) для ультразвукововй сварки.
2. Подобрать частоту и амплитуду при которой получается максимальный КПД.

Резонатор представляет собой набор пьезокерамических колец (точные данные каких смогу выложить когда они приедут, заказали ждем), Кольца притянуты шпилькой к металлическому цилиндру который служит волноводом, между кольцами проложены металлические контакты, усилие с которым стянуты примерно 20 тонн.

Генератор - мощностью примерно 2 киловата выходной каскад собран на полевых транзисторах. Внутренние модули логика советских времен в основном... ранее генератор работал на частоте 20 килогерц (примерно, потому что есть возможность подстройки и крутили ее как хотели) и аплитудой 300 вольт.

Вопрос: как правильно собирать резонатор, герметизировать его или нет, есть ли особенности при подборе колец, как усилие сжатия подобрать.

Насколько сжимать, я бы посчитал предел прочности на сжатие того сечения и зажил бы не более трети этой силы. Длина и диаметр болта влияют на потери, но при его длине в 1/4 лямбда потери будут минмальны, по-моему.

эээ А под лямбдой что имеется в виду? Если можно помогите выучить мат часть :-) если есть скиньте ссылочек на описание теории потому что у меня есть только справочники за 86 год и это маловато :-(

Усилие сжатия мы можем посчитать так... расчитать максимально допустимое усилие при котором пьезокерамическим кольцам будет плохо и усилие при котором начнет тянуться сталь болта....
Минимальное услилие из двух верхних пунктов будем считать предельным.

Берем кольца, проверяем каждое на работоспособность, подключаем напряжение около 30 вольт той частотой на которую они расчитаны и обычным индикаторомпритронуться и увидеть амплитуду колебаний. Если колеблется - то исправное.

Потом зажимаем на минимальное усилие (чтобы бол просто прижал кольца и элктроды друг к другу)- подключаем напряжение - смотрим, дребезжат - нужно зажать сильнее и так пока дребезг не прекратится. При подключенном напряжении крутить болт которым стянуты кольца не рекомендуется.

А вот чем покрыть бока пакета когда он собран это еще вопрос, и очень важный, потому что если не покрыть набьется пыль, грязь, вода и кольца выйдут из строя примерно через пол года активной работы. Активная работа имеется в виду каждый день по 4 часа вибрации.

Как только дребезг уйдет количество оборотов от касания всех колец и элетродов и угол на который сейчас повернут болт будем считать минимальным усилием. У нас получится небольшой интервал в котором при обределенном сжатии амплитуда колебаний всего пакета будет максимальна.

А вот как определить угол на который потом нужно болт повернуть или рассчитать я не знаю :-(
Хелп хелп.

Дайте пожалуйста ссылок на документацию по расчету пакета, может схемы сварки есть у кого, в общем дайте все что есть потому что есть довольно мало :-(

Я тоже не находил подобной информации. Не разглашается наверное. Длина волны в стальном болте может быть найдена из скорости растпространения звука деленная на время периода колебаний. например 5000 м/c / (1/20000 гц) = длина волны в метрах. Да, ход ваших мыслей - верный, болт раньше лопнет.
А защитить надобно бы, например надеть кусок тонкостенной трубы и закрепить к неподвижной части механически и силикона подмазать чтобы не сосало воду и пыль. а противоположную часть не закреплять, но перед надеванием небольшое колечко из резины или силикона применить. Так, я думаю. Можно ещё и два патрубка для охлаждения маслом предусмотреть, на случай интенсивного использования.

Насчет зажатия. Нетрудно расчитать. Передача силы натаяжения от оси болта к рукоятке гаечного ключа состоит из двух составляющих. Передача винт гайка и плечо пол диаметра винта - длина рукоятки.
1. Диаметр винта * пи / шаг резбы = k1
2. (Диаметр винта/2) / длина гаечного ключа (расстояние от приложения силы до оси винта) = k2

Сила растяжения винта = k1 * k2 * Сила затяжки от руки ;
- приближается к этому выражению, при условии чистой резьбы и применения смазки.
Хотя грубовато, но больше врядли потребуется.

Когда-то обслуживал установки уз. сварки микросхем. Конечно, мощности там не те, но генератор сканировал в некотором диапазоне , а центральную частоту можно было менять в небольших пределах.

А охлаждать как собираешься? У тебя преобразователи закипят уже ваттах при 40.

Поправляю ошибку:
2. длина гаечного ключа (расстояние от приложения силы до оси винта) / (Диаметр винта/2) = k2

Современная элементная база позволяет делать подобные приборы более интелектуальными. С подстройкой частоты и мощности в зависимости от требуемых от утройства задач. Я в данный момент тоже занимаюсь ультразвуком, но без пъезо или магнитострикции, а на простом электромагнитните. Дело движется слишком медленно, хотя я особо и не тороплюсь.
А в интернете есть в продаже различные actuators на пъезокерамике и в больших количествах, но никаких описаний изготовления их я не нашел.

так КПД высок надо нагружать ультразвук, по идее бывают погружные, затем с обдувом и не плохо канализировать энергию уводить ее или рассеивать...

Удивительно но как то все работало пять лет :-))) пока один идиот кольца не разбил... физически... молотком... охлаждается все воздухом, воздействие идет не постоянное а коротким импульсом, 2 вентилятора 12 сантиметровых вполне справляются :-)


Спасибо за помощь приму к сведению, а вообще то прийдется идти в библиотеку вот за этим
"Сварка пластмасс ультразвуком." Волков С.С., Черняк Б.Я. М.: Химия,1986.254 с.

"Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов." Холопов Ю.В. - Л., "Машиностроение".Ленингр. отд-ние, 1988 г., 224с.

"Ультразвуковая сварка." Силин Л.Л., БаландинГ.Ф., КоганМ.Г. М.,Машгиз,1962.

"Ультразвуковая микросварка." Колешко В.М. Минск: Наука и техника, 1977,456с.

"Ультразвуковые машины для прессовой сварки мягких термопластичных материалов." Петушко И.В. - Промышленный каталог №11.30.04-99, Москва, ИнформЭлектро., 1999.

"Ультразвуковые машины для прессовой сварки жестких термопластичных материалов." Петушко И.В. - Промышленный каталог №11.30.06-99, Москва, ИнформЭлектро., 1999.

Подводные электроакустические преобразователи. Справочник/Под редакцией В.В.Богородского. Л.: Судостроение, 983, с. 88-97
если будет время выложу в электронной форме.

Хе хе свысока пройденных недель могу сказать: КЛЮЧОМ ЗАТЯГИВАТЬ НЕЛЬЗЯ!!!! только под прессом иначе кольцам прийдется плохо... либо сразу треснут либо потом, либо раскрутят болт.... Усилие сдавливания под каждый комплект колец подбирается избирательно... ужас...
НО САМОЕ ИНТЕРЕСНОЕ-------НУЖНО ПОДБИРАТЬ КОЛЬЦА--------- это просто кошмар ... по крайней мере те что мне попались довольно сильно отличаются но пьезоэлектрическим параметрам (время реакции и расстояние расширения), и если не подобрать чтобы получался импульс при подаче напряжения то устройство будет работать процентов на 40 от своей мощности....

Кроме того... ВНИМАТЕЛЬНО НУЖНО СЛЕДИТЬ ЗА РЕЗОНАТОРОМ не раскрутилось ли что нибуть.... иначе не будет работать.

А потом начинается самое интересное, нужно заново настроить генератор, чтобы был четкий баланс между колебаниями колец, чтобы раскачать резонатор иначе ток будет тратиться огромный а толку не будет :-((( приходится подстраивать 5 парметров, скорость нарастания сигнала, скоросто затухания, баланс между двумя полуволнами, частота, и амплитуда :-))))) вот это настоящая возня, но технологию настройки вроде бы уже подобрал.

Может есть где посмотреть самопальные конструкции

7 книг по тематике. Список ( Uzvk.txt [1.5 кб]) берем тут
Ссылки на этот вечер рабочие.