Выбор размеров осциллятораВ первых ПД мощность на валу не превышала десятых долей ватта, а к. п д. составлял всего лишь несколько процентов. Параметры часто имели случайный характер. Например, на одном из ПД был зафиксирован к. п. д., равный 40%. Однако результат оказался невоспроизводимым даже для данного двигателя. На характеристики ПД влияли размеры и конструкции ротора, осциллятора, элементов крепления и прижима, углы контакта и прижима, износ пьезоэлемента и другие факторы. Установление механизма взаимодействия продольных и поперечных колебаний открыло широкие возможности для значительного улучшения параметров двигателей. Чтобы понизить напряжение питания ПД, исследователи стремились уменьшить толщину осциллятора. Но это в соответствии с формулой приводило к увеличению номера моды изгибных колебаний. Вместо необходимых второй, третьей или четвертой мод колебаний возбуждались более высокие (выше десятой). Если для высших мод колебаний случайно подбиралось необходимое соотношение между резонансными частотами продольных и изгибных колебаний то сохранить его при воздействии дестабилизирующих факторов было невозможно.Так как в контактной точке продольные и поперечные колебания осциллятора взаимодействуют, фазовые соотношения между ними должны существенно влиять на параметры двигателя. Следовательно, для эффективного возбуждения колебаний изгиба рабочую частоту ПД необходимо выбирать не только в области резонансных частот продольных колебаний, как это считалось раньше, но и в области резонанса колебаний изгиба. При нерезонансном возбуждении продольных колебаний напряжение питания двигателя пришлось бы увеличить в десятки раз. Оптимальное соотношение между резонансными частотами продольных и изгибных колебаний достигается согласованием длины и толщины осциллятора. Грубое согласование размеров можно произвести из условия равенства частот моды продольных и моды изгибных колебаний. Отношения соответствуют экспериментальным данным для ПД с ротором из твердого сплава ВК-6 (угол контакта — 45V сила прижима — 20 Н, ширина пьезоэлемента— 7,8 мм). Обычно в осцилляторе возбуждают продольные колебания первой моды и колебания изгиба второй, третьей, четвертой или пятой мод. Точное определение размеров осциллятора производится экспериментально для данных материала и конструкции ротора, углов контакта и прижима, материала износостойкой прокладки. Длину осциллятора выбирают примерно на 10% большей расчетного значения; затем, постепенно уменьшая ее, определяют оптимальную длину по максимуму к. п. д. Это интересно: в различных областях промышленности используются гидравлические механизмы, преобразующие энергию потока жидкой рабочей среды в энергию движения выходного звена. Насосы гидравлические работают по принципу повышения давления жидкости для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещаемой среды. |
||
