Электромагнитный привод

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД, содержащий электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий обмотки прямого н обратного хода, имеющий про точку ферромагнитный якорь, расположенный внутри обмоток, и устройство управления, содержащее эадатч частоты движения якоря, RS -триггер и усилители мощности, подключенные к обмоткам, отличающийс тем, что, с целью повшчения надежности за счет улучшения стабильнос ти управления и повы1ения производительности за счет расширения диапазона регулирования частоты, проточка на якоре имеет переменную глубину вдоль образующей, устройство управления снабжено двумя компараторами напряжения, тремя элементами НЕ, двумя элементами И и источниХом опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, к инвертирующему входу второго компаратора подключен задатчик частоты, к неинвертируюцим входам обоих компараторов подключен датчик, выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ к R-входу триггера , а выход второго компаратора подключен к 5-входу триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И и к второму входу первого элемента И, к третьему входу которого подключен выход триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого усилителя мощности и через элемент RE - с вторым входсм второго элемента И, выход которого подключен к входу второго усилителя мощности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 Н 02 P 7 62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530186/24-07 (22) 04.01.83 (46) 15.04.84. Бюл. Р 14 (72) В.И.Ляшков, С.И.Джансугуров, A.A.Козлов, С.X.Хачатурян и А.И.Пнкулькнн (71) Институт горного дела AH

КазССР (53) 621.313.282(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 497405, кл. E 21 С 3/16, 1972.

2. Малов A.Т. и др. Электромагнитные молоты, Новосибирск, Нау.ка, 1979, с.176-181. (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД содержащий электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий обмотки прямого и обратного хода, имеющий проточку ферромагнитный якорь, расположенный внутри обмоток, и устройство управления, содержащее эадатчик частоты движения якоря, RS -триггер и усилители мощности, подключенные к обмоткам, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения надежности за счет улучшения стабильности управления и повышения произво„„SU» 6539 A дительности за счет расширения диапазона регулирования частоты, проточка на якоре имеет переменную глубину вдоль образующей, устройство управления снабжено двумя ксмпараторами напряжения, тремя элементами НЕ, двумя элементами .И и источником опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, к инвертирующему входу второго комп@ратора подключен задатчик частоты, к неинвертирующим входам обоих компараторов подключен датчик, выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ к Й -входу триг- g гера, а выход второго комн подключен к 5-входу триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И и к второму вхо- С„ ду первого элемента И, к третьему входу которого подключен вьщод триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого усилителя мощности и через элемент ИЕ - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго усилителя мощности.

1086539 го движения, содержащий обмотки прямого и обратного хода, имеющий проточку Ферромагнитный .якорь, расположенный внутри обмоток, и устрой" ство управления, содержащее эадатчик частоты движения якоря, ЙЗ -триггер и усилители мощности, подключенные к обмоткам, проточка на якоре имеет переменную глубину вдоль образующей, устройство управления снабжено двумя компараторами напряжения, тремя элементами НЕ, двумя элементами И и источником опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирунщим входом первого компаратора, к инвертирующему входу. второго компаратора подключен задатчик частоты, к неинвертирующим входам обоих компараторов подключен датчик, выход первого ком" паратора подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НŠ— кй-входу триггера, а выход второго компаратора подключен к

Б-входу триггера и через элемент HE" к первому входу второго элемента И и к второму входу первого элемента И, к третьему входу которого подключен выход триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого усилителя мошности и через элемент HK — с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго усилителя мощности.

На фиг.1-4 показаны различные положения якоря относительно датчика в двухобматочном электромагнитном двигателе возвратно-поступательного двнженияу на фиг.5 - функциональная схема привода.

Электромагнитный привод содержит силовые обмотки прямого 1 и обратного 2 хода, установленные на направляющей 3, внутри которой расположен ферромагнитный якорь 4, на боковой поверхности которого выполнена профилированная проточка, состоящая из конической проточки 5, переходящей в цилиндрическую про-точку б. Задатчик частоты ударов 7 связан с инвертирующим входом компаратора 8, неинвертирующий вход которого вместе с неинвертирующим входом компаратора 9 подключен к датчику положения якоря 11, а инвертнрующий вход связан с источником опорного напряжения 10. Выход компаратора В связан с входом элемента 12 HF, и с R-входом триггера 13, а выход компаратора 9 - с входом элемента HE 14 и с первь|м входом элемента И 15. Выход элемента 12 связан с первым входом элемента И 16 и с вторым входом элемента И 15, а выход элемента HK 14 — с В -входом триггера 13,.выход которого связан с третьим входом элемента 15.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано .при создании электромагнитных машин ударного действия для разрушения

iорных пород, забивания свай, возбуждения сейсмоколебаний в верх- 5 них слоях земной коры.

Известен электромагнитный привод молота, содержащий электромагнит с обмотками первого и обратного хода, внутри которых расположен якорь 10 и индивидуальные датчики, а устрой ство управления содержит коммутирующий конденсатор и подключенные к обмоткам тиристоры, управлякщие электроды которых со дин ны с индук- 15 тивными датчиками 513.

Триггерная схема питания силовых катушек не позволяет осуществить регулировку длительности силового импульса тока в катушках, а сле20 довательно, регулировку энергии и частоты ударов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный привод, включающий в себя электромагнитный двигатель с обмотками прямого и обратного хода, внутри которых расположен якорь, имеющий проточку, и двумя индукционными датчиками, и устройство управления, содержашееЯ-5-триггер, входы которого соединены с датчиками, а выход чере формирователи и цепи задержки, являющиеся задатчиками частоты, связан с й-входами двух других тригге- 35 ров, а через другие Аормирователис 5-входами тех же триггеров, выходы которых через усилители мощности связаны с обмотками прямого и обратного хода 2 j. 40 управление усилителями мощности через задержки, которые выдают сигналы через определенные промежутки времени, приводит к неустойчивости режима работы молота, выходу из синхронизма при изменении параметров рабочего процесса (сил сопротивления, температуры катушек, угла наклона молота, величины отскока бойка), что снижает стабильность управления молотом. расположение дат- чиков относительно силовых катушек ограничивает максимальную частоту и минимальную энергию ударов, т.е. ограничивает диапазон регулирования частоты, а следовательно, энергии ударов.

Цель изобретения - повышение надежности за счет улучшения стабильности управления и повышение производительности за счет расширения 60 диапазона регулирования частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном приводе, содержащем электромагнитный двигатель возвратно-поступательно1086539

Выходы элементов 15 и 16 связаны с усилителями мощности 17 соответственно катушек прямого 1 и обратного 2 хода. Выход элемента 15 через элемент 18 связан с. вторым входом элемента 16.

Задатчик 7 включает н себя источник 19 опорного напряжения и под-. ключенный к нему потенциометр 20, с помощью которого можно изменять величину напряжения, снимаемого с задатчика 7 в пределах от минимального значения (несколько большего опорного напряжения источника 10) до максимального (несколько меньшего максимального сигнала датчика 11). Датчик 11 трансформаторноiro типа имеет разомкнутый магнитопровод, который замыкается якорем 4.

При этом образуется воздушный зазор между магнитопроводом датчика 11 и якорем 4, величина которого изменяется при движении якоря от максимального значения, соответствующего исходному состоянию якоря 4, т.е. замыканию иагнитопронода датчика 11, той частью боковой поверхности якоря 4, которая имеет цилиндрическую проточку 6 (фиг.l ), до минимального, соответствующего замыкания магнитопровода датчика 11 той частью боковой поверхности якоря 4, которая не имеет профилированной проточки (фиг.3 и 4). Соответственно изменяется и величина выходного сигнала датчика 11 от минимального до максимального значения, т.е. с уменьшением величины упомянутого воздушного зазора сиг нал датчика 11 увеличивается и наоборот. Следует отметить, что сигнал датчика 11 при любом значении воздушного зазора всегда имеет положительное значение, а минимальное его значение всегда несколько меньше величины опорного напряжения источника 10. Якорь 4 н конце прямого (рабочего) хода наносит удар но инструменту 21, находящемуся .в направляющей 3.

Привод работает следующим образом.

В начале цикла якорь 4 находится в левом (нижнем при вертикальном расположении машины} крайнем положении (фиг.1). При этом магнитопровод датчика 11 замьпсается той частью якоря 4, которая имеет цилиндрическую прогочку 6. В этом случае сигнал дагчика 11 несколько меньше опорного напряжения источника 10. Поэтому на выходе компаратора 9, а значит и на первом входе элемента 15, появляется сигнал О, который, иннертируясь в элементе 14, поступает на К -вход триггера 13 и переводит его в состояние 0 . Сигнал 0 на выходе эленал 0, который, инвертируясь в

50 элементе 12, поступает через открытый элемент 15 на усилитель мощности 17 и включае-. катушку 1 прямого хода. Якорь 4 начинает втягиваться этой катушкой. Происходит дальшейшее умечьшение сигнала датчика 11.

Наконец, в момент нанесения удара якорем 4 по инструменту 21 н конце прямого хода (фиг.l) магнитопровод датчика 11 снова замыкается той частью якоря 4, которая имеет цилинд60 рическую проточку 6. Сигнал датчика 11 снова становится несколько меньше опорного напряжения источника 10 и описанные процессы повторяются. Для изменения знергии и часто65 ты ударов достаточно потенциомет5

45 мента 15, инвертируясь в элементе 1&, поступает на второй вход элемента 16. В это время сигнал датчика 11 меньше напряжения, подаваемого с задатчика 7 на инвертирующий вход компаратора 8. Поэтому на выходе последнего появляется сигнал 0 ., который,инвертируясь в элементе 12, поступает через открытый элемент 16 на усилитель мощности 17 и включает катушку 2 обратного хода. Якорь 4 начинает: втягиваться этой катушкой.

С этого момента магнитопровод датчика 11 начинает замыкаться той часть|о якоря 4, которая-имеет коническую проточку 5. Это приводит к уменьшению воздушного зазора между магнитопроводом датчика 11 и якорем 4 и к увеличению сигнала, снимаемого с датчика ll. Величина сигнала датчика 11, увеличиваясь по мере перемещения якоря 4, в начале превышает опорное напряжение источника 10, что приводит к появлению на выходе компаратора 9, а значит и на первом входе элемента 1 5, сигнала ".1",который,инвертируясь н элементе 14, снимает с Р -входа триггера 13 сигнал 1, а затем превышает и напряжение задатчика 7 (фиг.2). После этого на выходе компаратора 8 и на 5 -входе триггера 13 появляется сигнал "1".Последний переход в состояние "1",что влечет за собой появление сигнала "1" на третьем входе элемента 15. Одновременно снимаются сигналы с первого входа элемента 16, с второго входа элемента 15, и катушка 2 Обратного хода выключается, а як:рь 4 продолжает движение вверх по инерции до полной остановки в крайнем верхнем положении (фиг.4). После этого под действием собственного веса якорь 4 начинает движение вниз, совершая-прямой (рабочий} ход, при этом сигнал датчика 11, уменьшаясь, становится меньше напряже;;ия задатчика 7. Начиная с этого момента, на выходе компаратора 8 появляется сиг1086539

ВНИИПИ Заказ 2264/51

Тираж 667 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 ром 20 изменить величину напряжения задатчика 7.

Предлагаемый привод по сравнению с известным обладает повышенной стабильностью управления электромагнитной машиной вследствие того, 5 что s нHеeм M р еeа л иmз оoв а нHо, с одной стороны, более глубокое управление движением якоря относительно катушек с помощью самого же якоря, с другой стороны, сигналы на включение и отключение катушек выдаются с учетом изменения параметров рабочего процесса .(сил сопротивления, температуры катушек, угла наклона молота, величины отскока якоря и др.) . Это повышает надежность работы привода.

Привод также имеет расширенный по сравнению с известными диапазон регулирования частоты ударов, что связано с тем, что энергия якоря может сообщаться сколь угодно малому участку, длина которого определяется величиной напряжения эадатчика частоты ударов. При уменьшении необходимой энергии удара возрастание частоты позволяет повысить производительность привода.