B2功率超声振动系统的电声效率测量

本文用导纳圆图法和谐振导纳计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量。结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等。测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径     

B2 功率超声振动系统的电声效率测量

本用导纳圆图法和谐振导计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量，结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等，测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径。     

异步两点激励振动试验系统相位差校准的实现

异步两点激励振动试验系统相位差控制的准确度直接影响台面振动条件的输出,对其进行相位差的校准是非常必要的。本文基于LabVIEW,以多重相关法和频谱分析法为理论基础,开发相位差校准软件,并对两种方法进行评估。搭建用于进行同频正弦振动信号相位差测量的相位差校准平台,采用该相位差校准平台实现某型号异步两点激励振动试验系统相位差校准,验证了相位差校准平台具有较高的准确度以及有效性。     

超声对接焊的研究

本文提出并研究了一种将金属件端对端连接起来的超声对接焊方法。作者曾提出过有两个振动系统的超声点焊法,这种方法对于焊接厚金属板很有效,使焊接大约10毫米厚的铝板成为可能,而用只有一个振动系统的常规超声点焊法,则是不可能的。但是若铝板厚度超过8毫米,用超声点焊还是很困难。因此对厚度更大的焊件进行端对端的焊接,用超声对接焊要比点焊更有效。 用超声对接焊技术已成功地端对端焊接了10毫米厚的铝板,焊接强度为每单位面积90兆帕,这差不多等于焊样本身的强度。此外,还成功地实现了6毫米厚的铝板与铜板的焊接。这表明,超声对接焊系统对厚金属板的焊接十分有效。     

多峰超声振动系统频率自动搜索和跟踪

在大功率超声应用中,由于超声振动系统具有多峰性,超声振动系统的频率搜索和频率跟踪非常困难。文中用实验的方法研究多峰振子与振动系统的电流电压相位和电流大小关系,以及工具头的横向尺寸与振动系统主峰频宽之间的关系。根据实验规律,文中采用相位和电流双参数对振动系统的谐振状态进行判别,并在20kHz超声塑料焊接机上进行频率搜索和频率跟踪实验,实验表明双参数频率搜索和跟踪的方法是可行。     

柱-壳式圆形超声塑料焊接模具的耦合振动及优化

提出一种由圆柱、圆壳、圆盘结构组成的大尺寸圆形超声塑料焊接模具,并对其进行了耦合振动分析,同时给出了基于有限元分析的设计优化方法。分析及优化结果表明：对径向尺寸大于一个波长的圆柱形模具,柱．壳式结构的超声塑料焊接模具能获得良好的振动特性,是一种有效的大尺寸圆形辐射面模具的新结构。     

空间单质体双机同轴线振动系统的自同步特性

对两偏心转子同一旋转轴线驱动振动系统的自同步特性进行了研究。首先建立了该类振动系统的动力学模型,利用拉格朗日方程推导出其运动微分方程。其次将两偏心转子的角速度和相位差进行平均,得到振动系统的稳态响应。接着由Hamilton原理推导出两偏心转子实现同步的两大条件,即同步性条件和同步运动的稳定性条件。然后根据两大条件得出振动系统具有两类工作状态的结论。最后通过试验验证了理论分析的正确性。试验结果证明了振动系统可以实现两偏心转子之间无联接轴形式的同步运动,而且在满足一定结构参数条件下,分别实现了空间0°相位差的圆周运动和180°相位差的圆锥运动。相关研究结果可以为双机同轴类振动机械的设计提供理论上的依据。     

超声焊接

超声焊接是一种藉助于超声振动使两种硬材料连结起来的方法。 金属的焊接 为了把同样金属或不同金属的零件不经过熔化就能连结在一起,这就要采用超声焊接。在被连结的两零件的接触面上施加垂直压力N,以使两者夹紧。然后,沿着与接触面相切的方向上激励频率在10至100千赫的超声频率。图1是超声焊接的原理图。其中4为超声焊头,1、2为两个待要焊接的零件。焊接时,超声焊头的振动引起零件1以频率f、振幅ζ1振动;并且,焊头4在垂直轴z方上向零件1施以恒定的压力N。佛头4同时还以交变力Txsinωt(其中ω=2πf)作用于零件1,它是平行于x轴的。由零件1…     

大功率超声波塑料焊接机的设计

随着超声波塑料焊接工艺的不断发展,对不同类型超声波塑料焊接设备的需要就越来越突出。最大输出功率在1千瓦以下的超声焊接设备已不能满足用户的要求,特别对较大面积的塑料件和可焊性较差的塑料件等就需要提供更大功率的超声波焊接设备。我们根据以上这一情况,在我厂成熟产品的基础上又设计研制了功率为2千瓦的大功率超声波塑料焊接机,该焊接机已于1988年12月通过了样机审定。 超声波塑料焊接机是一个由机、电、声三者有机结合的综合性设备,本文主要讨论大功率塑料焊接机的电声设计中的几个关键问题。 一、振动系统 在塑料焊接设备中所用的…     

塑料焊接超声振动系统的力负载对其电端阻抗的影响

本文用实验方法研究超声塑料焊接设备中超声振动系统（包括换能器、变幅杆和焊头）力负载变化对电端阻抗的影响。实验时采用不同的被焊材料及施加不同的静压力来改变振动系统的力负载阻抗。实验结果表明，在适当的工作条件下，超声振动系统电端阻抗随力负载阻抗的增加而减少，这一特性可用于超声时接设备中的输出功率自动调节。     

D1 金属材料的超声焊接

Ｄ１金属材料的超声焊接陈思忠，徐开兴（上海船舶电子设备研究所上海·２０００２５）金属材料的超声焊接可以认为是超声波工具头在静压力Ｐ的作用下，纵向的超声振动以Ｔｘｓｉｎωｔ的力作用于被焊样品上，焊面在这横向的激励下，被焊两金属间产生高频摩擦，使两金属原...     

基于干涉条纹移动量的非接触振动测量研究

为了实现大振幅、高带宽振动的非接触精密测量,本文提出了一种全新的光学测量系统.两束相干光的远场干涉条纹位置与两束光之间相位差有关,相位差的变化将引起干涉条纹移动.获取主条纹的位置,可以计算两束光之间的相位差,基于此可以还原物体的振动位移量.对振幅为10μm的单频余弦信号以及频率为44.1 kHz的声音信号仿真还原结果表明,本文所提光学系统和还原算法可以还原出亚微米级的振动信号,并能准确还原出音频信息.     

塑料超声波焊接技术(中)

(上接《塑料包装》2014年第6期)4.各种塑料的超声波焊接性塑料的性能影响超声波的成功焊接。塑料的超声波焊接性取决于塑料对超声振动的衰减能力和熔化温度的高低以及物理性能如弹性模量、抗冲击性、摩擦系数及导热系数等等。实验证明,塑料的焊接性G正比于弹性模量E、导热系数λ、摩擦系数μ,反比于塑料的密度ρ、比热C、熔点t,如     

工具杆几何尺寸对超声扭转振动系统的影响

1引言 随着功率超声技术的不断发展,超声加工技术应用范围也越来越广,如超声振动切削、超声钻孔、超声焊接、超声研磨和抛光以及超声金属塑性材料加工等,日益受到人们的重视.在这些超声加工应用技术中,除了利用纵向超声振动系统外,扭转振动以及纵-扭复合振动系统也具有很大的发展潜力.超声加工过程中通常是通过在换能器的变幅杆端加载工具杆来对材料进行处理的,因此,必须考虑工具杆对振动系统的影响.为此,一些文献[1～5]对此进行了研究,但基本上只涉及了纵向振动系统.对于扭转超声加工振动系统中工具杆对系统振动特性的影响研究甚少,几乎未见此方面的报道.本文主要利用四端网络理论和机电类比方法对扭转超声加工振动系统的共振频率随工具杆的截面积与长度的变化规律进行了有益探讨,结果表明,理论和实验比较地一致,为超声扭转加工振动系统的设计提供了参考依据.     

一种基于LMS的振动信号相位差自适应无偏估计方法及应用

针对振动信号相位差估计问题,提出了一种基于LMS的自适应无偏估计方法。该方法通过一路信号与其正交的三角运算来配准另一路信号,相位差的正切值等于两个配准系数之比;根据均方误差最小原则对配准系数进行迭代更新,从而实现相位差自适应估计;理论推导出噪声引起的估计偏差,并据此对估计结果进行偏差补偿,实现相位差无偏估计,给出了补偿公式和方法流程。实验结果表明:该方法能准确估计出两路同频振动信号相位差,经偏差补偿后估计精度显著提高;在相位差发生突变时,能进行快速跟踪测量,具有较好动态测量特性;该方法在变化流量下科氏流量计振动信号相位差估计中的应用,验证了方法的工程实用性。     

铝/钢异种金属的超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺

采用新型超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金以及QP980高强钢的搭接焊, 对比分析了有无超声作用下, 接头的宏观形貌、微观组织和拉伸剪切性能, 同时研究了超声振动对焊接载荷的影响。结果表明: 焊接前对母材施加超声振动, 可以起到软化母材的作用, 促进了材料的塑性流动, 扩大了铝/钢界面区和焊核区, 使更多的钢颗粒随搅拌针旋转进入铝合金侧, 在界面区边缘形成钩状结构, 进而提高了接头的失效载荷; 超声改变了FSW接头断裂位置和断口形貌, 提高了接头力学性能, 在本实验工艺参数范围内, 接头最大的平均失效载荷为4.99 kN; 当焊接速度为90 mm/min, 下压量为0.1 mm时, 施加超声振动使接头的平均失效载荷提高了0.98 kN, 拉剪性能提升28.24%;施加超声振动后轴向力F_z、搅拌头扭矩M_t和主轴输出功率分别下降2.46%, 6.44%和4.59%。     

CSH-831型超声塑料焊接机

一、前言 塑料制品种类繁多,应用广泛。在生产过程中用超声塑料焊接机对热塑性硬质塑料制品进行焊接,与用溶剂粘接或用烙铁熔接等方法比较起来,有许多优点。超声塑料焊接,焊接时间很短,操作简便而安全,焊接过程自动化,焊接牢固,焊缝平整美观,被焊接件不会变形,不必加入液剂和焊     

两激振器同一旋转轴线振动系统的自同步理论

对两激振器同一旋转轴线振动系统的自同步理论进行了研究。采用拉格朗日方程建立振动系统的运动微分方程。应用小参数平均法获得两激振器的无量纲耦合方程,进而将该类振动系统的同步问题简化为小参数无量纲耦合方程零解的存在性与稳定性问题。由无量纲耦合方程零解存在的条件得出了两激振器实现同步运动的同步性条件,并根据Routh-Hurwitz判据得到了两激振器同步运动的稳定性条件。分析振动系统选择运动特性可知,在远共振的情况下当激振器的旋转中心距离质心的距离大于机体的当量回转半径时,振动系统实现相位差为0°的空间圆周运动;反之,振动系统实现相位差为180°的空间圆锥运动。最后通过试验验证了理论分析的正确性。     

U槽式大尺寸圆形超声塑料焊接模具

介绍了在大尺寸圆柱体上开U形槽从而得到大尺寸圆形超声塑料焊接模具的方法,此法是该圆形塑料焊接模具的一个解决方案。可以改善其端面的振幅均匀性;以模具共振频率和输出端面振幅均匀性为指标,利用商用有’限元软件,给出了这种模具的设计路线;该模具的设计,可利用商用有限元软件,以其输出端面振幅分布均匀性为目标函数,应用子问题近似法进行优化。计算结果进行了实验验证,结果表明计算结果与实验结果有很好的一致性。     

超声电机振子振型激励技术研究进展

超声电机是靠压电陶瓷的逆压电效应激发振子的共振,利用振子、动子之间的摩擦耦合来推动动子运动的。根据合成振子和动子接触面质点的周期运动所需的模态数目, 超声电机振型激励技术可以分为单一振动模态类、两同频振动模态叠加类和多个振动模态叠加类,文中介绍了各类中具有代表性的超声电机的振型激励原理和特点,最后对超声电机振子振型激励技术的发展方向进行了展望。