140 / 457
Механики XXI веку. №15 2016 г.
140
Режимы и условия АООКУС
Вид и размеры
концентратора
ППД ПС
Звуковая вибрационная установка
(звуковой генератор, звуковая
колебательная система,
контрольно-измерительный
комплекс)
Характеристика
технологической
квазиупругой
среды
Форма и размеры
детали, исходное
Формирование
качества ПС
Время обработки
Амплитуда
колебаний
Частота колебаний
Рис. 2. Структурная схема процесса ЗООКУС
Основными параметрами АООКУС являются частота, время, амплитуда колебаний, исходное
состояние ПС, состав и вязкость технологической среды, размеры концентратора (рис. 2). Установле-
на взаимосвязь основных конструктивных и геометрических параметров концентратора ЗКС и ам-
плитудно-частотных характеристик (АЧХ) процесса обработки. Расчет акустического концентратора
перемещений проводился с помощью программного комплекса ANSYS 13. Численный анализ пара-
метров концентратора показал, что при приближении к резонансной частоте компоненты перемеще-
ний, которые лежат в плоскости, перпендикулярной оси концентратора, стремятся к нулю, а компо-
нента параллельная оси симметрии концентратора резко возрастает, что свидетельствует о переходе
продольных колебаний в резонансный режим. Диапазон амплитуды колебаний узлов на исходном
сечении концентратора для исследуемых образцов составляет от 20 до 100 мкм.
При увеличении диаметра цилиндрической части концентратора и его длины резонансная
частота уменьшается, как показано на рис. 3(а). При фиксированных размерах цилиндрической части
концентратора увеличение длины его профилированного участка приводит к резкому уменьшению
резонансной частоты (рис. 3(б)). При этом коэффициент усиления колебаний остается неизменным
[8, 9].
а)
б)
Рис. 3. Зависимость резонансной частоты колебаний концентратора от:
а) диаметра с и длины а цилиндрической части; б) длины профилированной части b.
Спроектированная конструкция цилиндрическо-профилированного концентратора (рис. 4)
позволила довести коэффициент увеличения амплитуды перемещений от 4 (конусообразный) до 20.
а)
б)
Рисунок 4 - Концентратор: а) цилиндрическо-профилированный, б) конусообразный
При расчёте напряжений в ПС принято, что значения сил инерции равномерно распределены
по всему объему. Значение узловой нагрузки для механической модели с 9793 узлами равно 0,153 Н.