Техника - молодёжи 1981-08, страница 11
лучил широчайшее распространение. Он применяется в промышленных и любительских радиостанциях, астрономических хранителях точного времени и... в наручных часах «Кварц». Искушенные в технике читатели и сами продолжат перечень примеров использования этого класса веществ: они напомнят о пьезогромкоговорителях и пьезонаушниках, подробно расскажут об устройстве головки звукоснимателя ГЗК-661 (или ГЭКУ-631 стерео) проигрывателя, где пьезо-кристалл механически связан с иглой, бегущей по бороздкам грампластинки... Но я предвижу недоумение: то говорилось о двигателях, то о пье-зоэффекто. Что тут общего? Но в том-то и дело, что связь между ними прямая. ...Передо мной на гетинаксовой плате лежит серо-голубой диск размером с ладонь, вроде крышки от стеклянной банки с джемом. Щелчок тумблера — и он начинает вращаться. Ухватываю его за края и изо всех сил пытаюсь остановить: куда там! Мне с явным удовольствием объясняют, что один из институтских руководителей, человек, надо сказать, незаурядной физической силы, уже пытался сделать то же самое и... с тем же результатом. Оба «эксперимента», как говорится, имели место в одной из лабораторий кафедры диэлек- Р*с. 2 чие волны, фаза которых относительно продольных колебаний может быТь любой. Если сдвиг фаз между продольными и изгибными колебаниями отличен от нуля, то движение толкающего конца пьезоэлемента происходит по эллипсу (Б). При этом на части траектории произойдет соприкосновение с ротором и передача ему импульса движения, а возврат в исходное положение не будет сопровождаться потерями на трение. триков и полупроводников Киевского политехнического института (КПИ). Вращал же диск все тот же пьезоэлемент. Вообразите такую ситуацию: вы опустили на неподвижную пластинку пьезоадаптер, подали на него сигнал от усилителя, и она вдруг завертелась! Вот с чем-то похожим пришлось столкнуться и мне. Позвольте представить вам Вячеслава Васильевича Лавриненко. Еще в 1964 году он, будучи аспирантом КПИ, занимался пьезоэлектрическими трансформаторами. Принцип их действия довольно прост: переменное напряжение подается на одну из двух пар обкладок, нанесенных на пьезосердечкик. В нем возникают механические колебания, которые генерируют на другой паре обкладок напряжение той же частоты, но иной величины, которая в простейшем случае зависит от соотношения площадей обкладок. При атом сам сердечник может иметь разную форму, наиболее соответствующую тому типу колебаний, который принят за рабочий. Например, в крестообразном пьезоэлементе можно выделять только продольные или только поперечные колебания. Лавриненко заметил, что при включении и выключении питания сердечник трансформатора как-то странно, с поворотом, «подергивается» в держателе, в котором он закреплен. Впрочем, предоставим слово самому Лавриненко, теперь уже автору многих научных работ и более восьмидесяти изобретений: «Возможно, на это явление я и не обратил бы внимания, если бы не две причины. Во-первых, продолжая исследование пьезотранс-форматоров, я уже думал о возможности создания на основе пьезоэлементов целого ряда других безобмоточных приборов, в том числе и двигателей. Надо сказать, вначале мои опыты были безуспешными. При возбуждении крутильных и изгибных колебаний в сердечнике он, контактируя с держателем, подергивался, но не вращался, ничего не вышло и из попыток по «закручиванию» крестообразных пьезоэлементов. Но неудачи только усиливали желание добиться поставленной цели. Во-вторых, уже в то время я на практике понял, насколько важно в научной работе не оставлять без внимания любое непонятное явление... Я стал подбирать положение образца в держателе, стараясь увеличить угол его поворота (начальный доходил до 15°), и наконец добился желаемого. От вращающегося пьезоэлемента до нового двигателя оставалось сделать один шаг». РЕШАЮЩИЙ, НАИБОЛЕЕ ОСТРЫЙ УЧАСТОК СЕГОДНЯ — ВНЕДРЕНИЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ И ИЗОБРЕТЕНИЙ. . ПРОИЗВО Д С Т В О ДОЛЖНО БЫТЬ ЖИЗНЕННО ЗАИНТЕРЕСОВАНО В ТОМ, ЧТОБЫ БЫСТРЕЕ И ЛУЧШЕ ОСВАИВАТЬ ПЛОДЫ МЫСЛИ, ПЛОДЫ ТРУДА УЧЕНЫХ И КОНСТРУКТОРОВ. Из Отчетного доклада ЦК КПСС XXVI съезду партии Не будем упрекать Лавриненко в чрезмерном оптимизме, его чувства первооткрывателя понятны. На деле математическое описание действия нового двигателя и происходящих в нем физических процессов, да и само его создание оказались делом вовсе не простым. В работу включился целый коллектив ученых лаборатории, прежде всего Владимир Сергеевич Вишневский и Игорь Александрович Кар-ташов; но и столь мощному коллективу для достижения заметного успеха потребовались годы напряженного труда. Забегая вперед, скажу, что результаты превзошли, как говорится, самые смелые ожидания — в мировом электромашиностроении ничего подобного просто не было. Об этом убедительно говорят патенты, выданные соответствующими ведомствами в крупнейших промышленных странах мира. Это теперь применение пьезоэф-фекта в том конструктивном воплощении, которое нашли киевские ученые, кажется чем-то очевидным. Посмотрите на конструкцию двигателя (р и с. 1); в корпусе одним концом закреплен пьезоэлемент с обкладками, на которые подается питающее переменное напряжение. Крепление производится через прокладку, о значении которой мы особо поговорим ниже. Другой конец пьезоэлемента касается ротора, изготовленного из твердого материала. Ось ротора выходит из корпуса через подшипники (любого типа). На схеме показаны еще две существенные детали: пружина, прижимающая конец пьезоэлемента к ротору, и износостойкая насадка, которая приклеивается к этому концу, чтобы защитить хрупкий пьезоэлемент от механического разрушения в процессе работы. Угол касания насадки к ротору подобран так, что при включении питающего напряжения, 9 |
