Стандарты изобретательства

1 — корпус; 2 — северныймагнитный полюс; 3 — южный магнитный полюс; 4 — магнитные частицы; 5 — магнитный датчик; 6 — поры; 7 — круглое основание; 8— немагнитный сжимаемый слой; 9 — концентратор потока; 10 — оболочка.

Пример 9.81. Беспроводная зарядная система

Система содержит зарядную станцию с излучателем и приемник потребителя электрической энергии, выполненные с катушками, работающими с использованием обратной связи.

Катушка излучателя представляет из себя резонатор со стоячей волной в виде резонансного трансформатора Теслы187.

Пример 9.82. Контактная точечная сварка

Автоматическое управление термическим циклом контактной точечной сварки основано на измерении термоэлектродвижущей силы, которую измеряют в паузах между импульсами сварочного тока188.

Пример 9.83. Определение износа инструмента

При сверлении глубоких отверстий сверло может изнашиваться не только по задней кромке, но и по калибрующей ленточке, что приводит к снижению качества отверстия (диаметр обрабатываемого отверстия оказывается меньше заданного).

О степени износа калибровочной ленточки сверла судят по амплитуде колебаний по время сверления.

Износ инструмента определяют по разности экстремальных значений амплитуд колебаний в момент врезания инструмента в заготовку и его калибрующей ленточки.

Процесс врезания инструмента в заготовку начинается в момент времени Т1 (рис. 9.31).

Рис. 9.31. График изменения амплитуды колебания в зависимости от времени обработки. А — амплитуда колебаний; Т — время обработки.

1 — кривая изменения колебаний при начальной степени износа; 2 — кривая при предельном износе инструмента по калибрующей ленточке.

Амплитуда колебаний принимает минимальное значение, определяемое демпфированием колебаний в момент касания инструментом заготовки. При дальнейшем врезании режущей части инструмента в заготовку амплитуда колебаний увеличивается за счет возрастания сил резания, определяемых постепенно увеличивающейся шириной срезаемого слоя. При полном врезании режущей части инструмента, когда она обрабатывает всю ширину среза, рост сил резания прекращается. При этом амплитуда колебаний достигает максимального значения Т2 и начинает монотонно уменьшаться. Временной интервал Т1 и Т2 соответствует длительности процесса врезания режущей части инструмента в заготовку. В момент врезания в заготовку калибрующей ленточки возрастают силы резания и увеличивается амплитуда колебаний вплоть до появления еще одного максимума Т4. Временной интервал Т2 — Т4 соответствует длительности процесса врезания калибровочной ленточки (кривая 1 — начальная степень износа) и Т2 — Т6 (кривая 2 — предельная степень износа). Этот временной интервал пропорционален величине износа инструмента по калибровочной ленточке.

Однако использование этого интервала времени в качестве оценки степени износа инструмента по калибрующей ленточке в условиях изменения режимов резания, например подачи инструмента, приводит к погрешности контроля, так как эта величина зависит от подачи инструмента.

Для исключения этого влияния сравнивают интервалы Т2—Т4 с Т2—Т6, например, в виде отношения этих величин.

Пример 9.84. Резка стекол

Для повышения эффективности резки стекла делают надрез на его поверхности и подают на стекло акустические колебания, с частотой, равной частоте собственных колебаний стекла189. Стекло намного быстрее и точнее режется.

Пример 9.85. Качество сварного шва

Качество сварного шва улучшается, если перемешивать расплавленный металл в сварочной ванне (зоне плавления). Перемешивание осуществляют вращающимся магнитным полем с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний сварочной ванны. В процессе сварки параметры (размеры и масса) сварочной ванны меняются, а значит, меняется и собственная частота ванны.

Предложено улавливать спектр электромагнитных волн, генерируемых самой ванной. Этот спектр частот определяет частоту вращения магнитного поля190.

Пример 9.86. Инъекционный аппарат

Профессор MIT IanHunter разработал инъекционный аппарат для введения лекарства сквозь кожу без игл.

Небольшой мощный магнит приводит в действие поршень, который выбрасывает лекарство со скоростью 314 м/с. Тонкая струя лекарства проникает прямо под кожу, а пациент ничего не чувствует (рис. 9.32)191.

Рис. 9.32. Инъекционный аппарат

Пример 9.87. Воздействие на человека

Давно замечено, что низкие частоты отрицательно влияют на человека и даже могут убить его. Это свойство использовали для создания психотропного оружия.

Многие органы человеческого тела имеют довольно низкие резонансные частоты: голова — 20—30 Гц, вестибулярный аппарат — 0,5—13 Гц, руки — 2—5 Гц, а сердце, позвоночник, почки имеют общую настройку на частоту около 6 Гц.