超聲清洗在清洗質(zhì)量、時(shí)效、環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢(shì),應(yīng)用日益廣泛。但在批量清洗大件盤形工件時(shí),由于零件之間相互遮擋導(dǎo)致零件被遮擋面聲場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)不到清洗要求,清洗質(zhì)量差,而關(guān)于批量清洗大件零件聲場(chǎng)分布的研究成果鮮見(jiàn)。在設(shè)計(jì)超聲清洗方案時(shí),根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),合理布置換能器和工件,保證所有被清洗表面的聲場(chǎng)強(qiáng)度,才能形成符合清洗所需的聲場(chǎng)。因而提前預(yù)測(cè)聲場(chǎng)分布成為關(guān)鍵。為此,本文采用數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)值分析等方法對(duì)多個(gè)超聲振子輻射聲場(chǎng)疊加和置入工件對(duì)聲場(chǎng)分布的影響的問(wèn)題展開(kāi)研究。首先,基于COMSOL Multiphysics對(duì)單個(gè)換能器輻射聲場(chǎng)進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上研究雙換能器在不同的布置角度、不同聲源偏距以及多換能器輻射聲場(chǎng)疊加的疊加規(guī)律,得到聲場(chǎng)疊加規(guī)律的回歸模型。然后,對(duì)通過(guò)仿真分析得出聲場(chǎng)疊加回歸模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,基于實(shí)驗(yàn)測(cè)得單換能器聲場(chǎng)分布和雙換能器在相向布置和垂直布置的疊加聲場(chǎng)分布,分析疊加聲場(chǎng)回歸值與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差,得到聲場(chǎng)疊加回歸模型的誤差分布,驗(yàn)證模型的有效性。再次,通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)法研究?jī)蓚�(gè)盤形工件遮擋對(duì)聲場(chǎng)分布的影響,分析工件正向、側(cè)向放置時(shí)相互遮擋面在不同工件半徑R、... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：108 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超聲清洗

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-a)超聲清洗機(jī)b)振板c)換能器圖1-1超聲清洗設(shè)備及其組成超聲波清洗需要根據(jù)清洗對(duì)象合理選擇清洗液種類，選擇清洗溫度、超聲波場(chǎng)強(qiáng)與頻率、清洗時(shí)間等工藝參數(shù)[11]。由于工件對(duì)超聲波傳播有阻隔作用，從而影響清洗槽內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)分布，當(dāng)零件尺寸較小時(shí)，由于聲波繞過(guò)零件繼續(xù)往原來(lái)方向傳播，所以對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布影響較校但大件零件對(duì)聲波傳播遮擋比較嚴(yán)重，被遮擋位置的場(chǎng)強(qiáng)較弱，使得聲場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)不到清洗要求[12]，在大型零件的相互被遮擋的表面或半封閉結(jié)構(gòu)，如內(nèi)腔和孔洞等內(nèi)表面清洗質(zhì)量較差或根本清洗不到。這表明清洗槽內(nèi)的超聲波場(chǎng)強(qiáng)分布與清洗質(zhì)量有密切關(guān)系,即由于聲影區(qū)的存在而導(dǎo)致被遮擋的表面處超聲場(chǎng)強(qiáng)較弱，從而造成清洗質(zhì)量不佳。這說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)分布不合理是產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根本原因，為此，如何使遮擋區(qū)域的聲強(qiáng)達(dá)到清洗要求的強(qiáng)度是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)超聲清洗方案時(shí)，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理布置換能器并合理布置工件的位置，才能形成符合清洗所需的聲常要達(dá)到這一要求，需要提前預(yù)測(cè)聲場(chǎng)的分布。目前相關(guān)理論或研究成果未見(jiàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)以滿足清洗工藝要求。預(yù)測(cè)聲場(chǎng)分布涉及兩個(gè)問(wèn)題，其中一個(gè)問(wèn)題，超聲清洗中通常利用多個(gè)換能器，通過(guò)多個(gè)換能器的組合疊加，獲得較高聲場(chǎng)強(qiáng)度以滿足清洗要求，確保清洗效果。換能器輻射聲場(chǎng)之間相互疊加，需要對(duì)其疊加規(guī)律進(jìn)行研究；另一個(gè)問(wèn)題，聲場(chǎng)中放入工件后，工件怎樣影響原來(lái)的聲場(chǎng)分布，尤其在工件表面聲場(chǎng)強(qiáng)度如何改變，聲場(chǎng)變化規(guī)律是有待研究的問(wèn)題。研究清楚這兩個(gè)問(wèn)題是預(yù)測(cè)聲場(chǎng)分布的前提，本文將對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究分析。

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-12-402599326038圖3-2壓電換能器尺寸對(duì)換能器進(jìn)行模態(tài)分析，提取換能器28k附近6階固有頻率和振型，見(jiàn)表3-1和圖3-3。表3-1壓電換能器模固有頻率固有頻率振動(dòng)模態(tài)固有頻率振動(dòng)模態(tài)23615彎曲31016彎曲28011拉伸34331彎曲29569彎曲35091扭轉(zhuǎn)a)23165Hzb)28011Hzc)29569Hzd)31016Hze)34331Hzf)35091Hz圖3-3超聲換能器的不同固有頻率下的振型由換能器模態(tài)分析可知，只有在固有頻率為28011Hz時(shí)，其振型為縱向拉伸，且其附近2階固有頻率為23165Hz和29569Hz，距離28kHz較遠(yuǎn)，與設(shè)計(jì)要求吻合。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]超聲波清洗場(chǎng)強(qiáng)分布規(guī)律研究[D]. 郭好明.燕山大學(xué) 2018
[3]PVDF水聽(tīng)器的研究[D]. 張玲麗.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[4]超聲清洗影響因素與空化場(chǎng)研究[D]. 張明超.陜西師范大學(xué) 2013
[5]夾心式壓電超聲換能器設(shè)計(jì)及其振動(dòng)性能研究[D]. 梁松.東北大學(xué) 2011



本文編號(hào)：2908566