Page 62 - 《应用声学》2023年第4期
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             化喷嘴的前端。然后,在超声波发生器的作用下,超                               由文献 [15] 可知,该带中心孔换能器的等效电
             声雾化喷嘴前端产生强大的声压,当该声压值超越                            路图,如图4所示。
             了润滑液分子间的内聚力,流动的润滑液液体被拉
             破,出现雾化现象。此外,该多余声压还会进一步推                                 1      2             3        4
             动润滑液雾滴进一步向前定向运动,形成一定的冲
                                                                                   5
             击力并突破砂轮-工件磨削过程中产生的“气障”。                                             L 5                     S   S 


                               Ͱພॲ᧚
                            Ι๯ጇፒ
                        ѣ        ᤉ     ๧໏๯                           L      L          L       L 
                                               ᆋᣃ
                                                                   1. Ցԍᄦ;   2. ԍႃᬝၬః۷;   3nj4. Ғቫᄦ;   5. ቇॷᛃಏ

                                                                       图 3  带中心孔超声换能器的结构简图
                                                ҫࢺࢺ͈
                                          ᭉໟ                      Fig. 3 Structural diagram of ultrasonic transducer
                     -     +
                                25 kHzᡔܦ                          with center hole
                                ฉᭉӑإٙ
                ᡔܦฉԧၷ٨
                                                                   Z   Z   Z   Z   Z   Z   Z    Z  
                     图 1  低温微量雾化系统结构示意图                                          Z 
               Fig. 1 The structural diagram of cryogenic mini-     Z                Z 
                                                                        U        .  n
               mum quantity lubrication system                  Z B       C                     Z      Z F

             2 超声雾化喷嘴的频率方程                                              Z       Z   Z 


             2.1 振动模式分析                                                        图 4  等效电路图
                 根据工程实际需求,提出一种单波长超声雾化                                   Fig. 4 Equivalent circuit diagram
             喷嘴,如图 2 所示。该超声雾化喷嘴主要有两部分
                                                                   在空载状态下,带中心孔换能器前后两端的
             组成:第一部分是 A 段带中心孔的 λ/2 波长超声换
                                                               负载阻抗 Z B = Z F = 0。其各段的等效机械阻抗
             能器;第二部分是 B 段带中心孔的 λ/2 波长复合变
                                                               为 [15]
             幅杆。
                                                                 Z i1 = jZ i tan(k i L i /2) = jρ i c i s i tan(k i L i /2), (1)
                       A                   B
                                                                                 Z i        ρ i c i s i
                                                                        Z i2 =          =           ,     (2)
                                                                              j sin(k i L i )  j sin(k i L i )
                                                               其中,L i 、ρ i 、c i 、s i 、R i 、k i 和 Z i 分别表示各段的
                                                               长度、密度、声速、横截面积、半径、纵振圆波数以
                 0
                                                               及阻抗。其中,圆波数 k i = 2πf/c i ;频率为 f;螺
                                                               柱长度 L 5 = L + L ;L = L 1 + L 2 ;L 3 = L ;
                                                                                      ′
                                                                                  ′′
                                                                                                           ′′
                                                                             ′
                                                                             5    5   5                    5
                                                               前后 1/4λ 带中心孔换能器中螺柱长度分别为 L 、
                                                                                                           ′
                         图 2  单波长超声雾化喷嘴                                                                    5
                                                                                                           2
                                                               L ;各段横截面积 s 1 = s 2 = s 3 = s 4 − s 5 = πR ;
                                                                ′′
               Fig. 2 The single wavelength ultrasonic atomizer  5                                         1
                                                               s 5 = π(R 5 − R ) 。
                                                                             # 2
                                                                             5
             2.2 带中心孔换能器的频率方程                                      前1/4λ带中心孔换能器的共振频率方程为
                 带中心孔换能器主要有后压盖、压电陶瓷晶堆、
                                                                         2
                                                                                                    ′
                                                                       Z tan(k 3 L 3 ) tan(k 4 L 4 ) tan(k 4 L )
                                                                         4
                                                                                                    5
             前端盖以及空心螺柱等组成,如图 3 所示。考虑到
                                                                                    ′
                                                                     = Z 3 Z 4 tan(k 4 L ) + Z 5 Z 4 tan(k 3 L 3 ).  (3)
             超声雾化喷嘴安装连接,将法兰设置在 2-3 连接端                                              5
             面处(即1/4λ节面I-I处)。                                      后1/4λ带中心孔换能器的共振频率方程为
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