10_Actu_vibro (Конспект лекций по предмету, преподаватель Ляхова Н.Б.)

2017-06-07СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Конспект лекций по предмету, преподаватель Ляхова Н.Б.", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология производства электронных средств (иу-4/рт-2)" из 10 семестр (2 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология радиоэлектронных средств" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "10_Actu_vibro"

Текст из документа "10_Actu_vibro"

7


Виброприводы.

Низкочастотные (НЧ) вибродвигатели используются для транспортировки деталей на конвейерах и в вибробункерах. Для создания механических колебаний применяются емкостной (электростатический) и магнитострикционный методы, пневмо- и гидро- приводы.

Действие высокочастотного (ВЧ) вибродвигателя (ВД) основано на преобразовании многокомпанентных упругих колебаний твердых или гибких тел в направленное многомерное движение подвижного звена: ротора, ползуна и др.. Используются стоячие и бегущие ультразвуковые (УЗ) волны от 20 103 Гц.

Для создания ВЧ механических колебаний акустической волны (АВ) применяются электростатический, пьезоэлектрический, оптический, магнитострикционный методы.

В упругой среде могут распространяться объемные (ОАВ) и поверхностные акустические (ПАВ) волны. Для возбуждения объемных волн на пьезоэлектрике формируют пару широких электродов, а для поверхностных волн - несколько пар узких электродов. Для обратного преобразования акустических колебаний в электрические вторая пара электродов для ОАВ располагается на противоположной стороне кристалла, а для ПАВ - на той же.

Для объемных волн максимальная амплитуда наблюдается в подэлектродной области и экспоненциально затухает в перпендикулярном направлении. Это позволяет разместить рядом несколько устройств (с определенным коэффициентом связи вблизи и независимые устройства - на удалении). Затухание объемной волны велико, поскольку возбуждается большое число частиц. Дополнительное рассеивание мощности АВ происходит на дефектах, поэтому к материалу звукопровода предъявляются требования идеальной структуры.

Скорость распространения АВ существенно меньше радиоволн и, следовательно, меньше длина волны  ( = V/ f). АВ эффективно использовать для линий задержки, где требуются тракты с многими .

2 d








(а) (б)

Рис. Схема возбуждения объемных (а) и поверхностных волн (б).

Поверхностные акустические волны (ПАВ) распространяются в приповерхностном слое. Вдоль поверхности амплитуда АВ затухает медленно (частицы беспрепятственно сдвигаются наружу), а вглубь - быстро. Толщина слоя распространения ПАВ (поперечной):

 = (1 ...2) .

f, МГц

100

1.000

, мкм

32

3.2

Чем меньше , тем требуется меньше бездефектного материала.

В отличие от объемных АВ с ПАВ

- легко связываться в любом месте поверхности,

- можно использовать планарную технологию.

АВ от пьезопреобразователя расходится в 2-х направлениях. Для поглощения ненужной АВ на поверхность кристалла наносят резистивное или другое поглощающее покрытие. Гребенчатые электроды возбуждения ПАВ имеют период

d = a + s,

где а - ширина проводника, s - зазор между разнополярными электродами. При равенстве  = 2 d происходит резонансное синхронное сложение упругих колебаний - акустический синхронизм. Резонансная частота f = Vпоп / 2d. Ограничения частотного диапазона:

fmax - в разрешающей способности для реализации минимальных размеров а и d,

fmin - большой площади кристаллической подложки с идеальной структурой.

При воздействии УЗ частицы среды совершают интенсивные колебания. Разность давлений на расстоянии 1/2 длины волны может достигать десятков атмосфер. В результате оказывается механическое, тепловое и химическое воздействие.

Механические воздействия включают акустические течения, давление звуковой волны, кавитацию.

Акустические течения являются результатом действия закона сохранения количества движения - переносимое звуковой волной количество движения, связанное с колебаниями частиц среды, при поглощении волны передается среде, вызывая ее регулярное движение. (Рэлей заметил, что звучащий перед резонатором камертон гасит свечу у другого конца резонатора.) Акустические течения у поверхности препятствий активизируют процессы массо- и теплопередачи через их поверхности. В процессе электролиза акустические течения УЗ в результате отражения от стенок ванны вызывают перемешивание электролита, способствующее выравниванию концентрации и удалению избытка газа из прикатодного пространства и пор катода (дегазации).

Давление звука определяется импульсом, передаваемым волной в единицу времени единице площади препятствия. Давление на границе 2-х жидких или газообразных сред приводит к вспучиванию поверхности раздела, которое при достаточной интенсивности приводит к фонтанированию. Это свойство используется для распыления жидкостей. АВ более энергетически эффективна, чем одноразовое воздействие.

В жидкости УЗ вызывает явление кавитации. Продольная УЗ волна образует чередующиеся зоны высокого и низкого давлений, т.е. области сжатий и растяжений. В разряженной зоне гидростатическое давление понижается до такой степени, что силы, действующие на молекулы жидкости, становятся больше сил межмолекулярного сцепления. Жидкость локально разрывается, образуя множество газовых пузырьков. В период высокого давления пузырьки “схлопываются”, образуя ударные волны с большим мгновенным давлением.

Тепловое воздействие имеет место при поглощении УЗ колебаний. В зоне повышенного давления температура может достигать 1000 К. Нагревание неравномерно, наибольшее - на границе сред с различным волновым сопротивлением.

Химическое воздействие выражается в изменении свойств веществ в результате разрыва молекулярных связей под действием кавитации, акустических течений и локального нагревания. Кавитация активизирует электрохимические процессы. Улучшается структура покрытий: равномерность, мелкозернистость, толщина, твердость, адгезия к подложке.

Типовая схема ВД включает пьезоэлектрический преобразователь (1), который прижат к подвижному звену (4) с помощью упругих элементов (2) и (3) и который подключен к генератору колебаний (5) через блок управления (6).


Генератор - 5 Блок управления - 6



4 У 7 8 Х


9

2 ВД

3


Рис. Схема ВЧ вибродвигателя.

Блок управления (6) задает требуемую форму и вид колебаний. В зоне контакта подвижного звена (4) и ВД возбуждаются 2-мерные колебания, приводящие к постоянной состовляющей суммарной силы, действующей по оси Х и приводящей звено (4) в движение. Датчики положения (7) и скорости (8) звена (4), а также силы (9) на ВД корректируют сигналы управления.

Вибродвигатели с косыми соударениями используют суммирование тангенциальных составляющих ударного импульса. В соответствии с теорией вязкости тангенциальные составляющие не зависят от нормальных составляющих ударного импульса и определяются коэффициентом мгновенного трения при ударе, зависящим от свойств и состояния соударяющихся поверхностей. (Удар толкает, а трение мешает обратному движению.) Двумерное движение колеблющегося звена может быть представлено любой комбинацией продольных, поперечных, радиальных, изгибных, крутильных и сдвиговых колебаний.

Деформация сдвига может сопровождаться в том числе изгибом, кручением смежных сечений пьезоэлемента. Форма колебаний достигается определенным ориентированием кристаллофизических осей относительно точек присоединения электродов (как правило, больше 1-ой пары), а также расположением узлов колебаний (в них отсутствует деформация). Эти принципы применяются в приводах прецизионных манипуляторов, способных выполнять сложные движения.

(для продольных) А В (для крутильных)



Подвижное звено

ВД




Рис. Схема ВД продольно-крутильных колебаний.

Тип колебания достигается определенным расположением электродов, точек крепления и упругих элементов. Важным требованием является совпадение хотя бы одного узла колебаний разных видов для точки крепления преобразователя.


( для продольных) В

( для крутильных) С





Рис. Схема ВД радиально-крутильных колебаний.

Волновые ВД с асимметричными колебаниями основаны на фрикционном взаимодействии колебаний упругого тела и приводимого в движение звена (ротора). К ротору с натягом прижат волновод с преобразователем, возбуждение резонансных продольных колебаний которого приводит к генерации n-кратных ударных режимов движения (импульсных).Они используются для сверхлегких роботов.



Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее