[发明专利]一种超声冲击枪用多针式冲击头及其设计方法

权利要求书

1.一种超声冲击枪用多针式冲击头，由变幅杆端面，冲击针罩板和冲击针三部分组成，所述变幅杆端面的末端直接与变幅杆螺纹相连，其端面设置有冲击针，所述冲击针穿过设置在冲击针罩板上的冲击针针孔，所述冲击针罩板与超声冲击枪枪体固定相连，其特征在于，所述变幅杆端面和冲击针罩板的中央是冲击有效面积，占整个变幅杆端面和冲击针罩板面积的70％—80％，所述冲击针和冲击针针孔充满冲击有效区域内并成行列布置；所述成行列分布的冲击针和冲击针针孔按照下述步骤进行最终确定：

步骤1，确认冲击针的振幅和变幅杆的最小径向面积s；

步骤2，根据变幅杆端面面积与变幅杆径向面积之比增大一倍，冲击针的振幅减小至原来的四分之一，计算得到相应的变幅杆端面的最大面积S；

步骤3，根据变幅杆端面的最大面积S以及冲击枪枪壳尺寸限制，确认变幅杆端面长宽尺寸为a×b，此时冲击针的直径为d，冲击针针间间隙为c，则在长度方向上可以分布的冲击针数量（i）为a/(d+c)+1，宽度方向上冲击针的数量（l）为b/(d+c)+1，即可在变幅杆端面形成i×l的冲击针矩阵；

步骤4，将步骤3得到的冲击针矩阵围绕变幅杆端面中心点旋转θ角，其中θ的取值范围为5-25度，此时整个冲击针矩阵与水平方向呈现夹角θ；

步骤5，设位于变幅杆端面中央的区域为冲击有效面积，占整个变幅杆端面面积的70％—80％，整个冲击针矩阵经过旋转θ角后，落入该冲击有效面积中的冲击针矩阵即为最后冲击针在变幅杆端面的分布矩阵；同理在冲击针罩板上形成与变幅杆端面上冲击针分布矩阵相应的冲击针孔。

2.根据权利要求1所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头，其特征在于，所述超声冲击枪选用半波长超声冲击枪，其中换能器和变幅杆的尺寸分别为系统谐振频率对应波长的四分之一；或者全波长超声冲击枪，其中换能器和变幅杆的尺寸分别为系统谐振频率对应波长的二分之一。

3.根据权利要求2所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头，其特征在于，在所述超声冲击枪中，使用的换能器为压电陶瓷换能器或者磁致伸缩式换能器。

4.根据权利要求1所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头，其特征在于，所述冲击针选择冲击端为圆头，尾端为圆台。

5.根据权利要求1所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头，其特征在于，所述冲击针选择阶梯圆柱形状，冲击端和尾端均为圆头状。

6.根据权利要求1所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头，其特征在于，所述所述变幅杆端面上冲击针安装的位置设置有凹坑。

7.一种超声冲击枪用多针式冲击头的设计方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤1，确认冲击针的振幅和变幅杆的最小径向面积s；

步骤2，根据变幅杆端面面积与变幅杆径向面积之比增大一倍，冲击针的振幅减小至原来的四分之一，计算得到相应的变幅杆端面的最大面积S；

步骤3，根据变幅杆端面的最大面积S以及冲击枪枪壳尺寸限制，确认变幅杆端面长宽尺寸为a×b，此时冲击针的直径为d，冲击针针间间隙为c，则在长度方向上可以分布的冲击针数量（i）为a/(d+c)+1，宽度方向上冲击针的数量（l）为b/(d+c)+1，即可在变幅杆端面形成i×l的冲击针矩阵；

步骤4，将步骤3得到的冲击针矩阵围绕变幅杆端面中心点旋转θ角，其中θ的取值范围为5-25度，此时整个冲击针矩阵与水平方向呈现夹角θ；

步骤5，设位于变幅杆端面中央的区域为冲击有效面积（记为A），占整个变幅杆端面面积的70％—80％，整个冲击针矩阵经过旋转θ角后，落入该冲击有效面积中的冲击针矩阵即为最后冲击针在变幅杆端面的分布矩阵；同理在冲击针罩板上形成与变幅杆端面上冲击针分布矩阵相应的冲击针孔。

8.根据权利要求7所述的一种超声冲击枪用多针式冲击头的设计方法，其特征在于，所述变幅杆端面面积为用于安装冲击针的端面面积，所述变幅杆径向面积为变幅杆的横截面积。