Электромагнитный молот

 

Изобретение относится к электромагнитным ударным механизмам и может быть использовано в строительстве и горном деле для забивки в грунт шпунта, свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения асфальтобетонов и т.д.. Цель изобретения увеличение удельной энергии удара молота. Электромагнитнь/й молот включает корпус 1 с установленными в нем по направле

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 51) 4 E 02 D 7/06, E 21 С 3/16 k

Г*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ю

1 1Э

Н д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4272081/29-33 (22) 22.04.87 (46) О?. 11.88. Бнш. Р 41 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Н.П.Ряшенцев, Г.Г.Угаров и N.À.Òåðåáåíèè (53) 621.643.002(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1051256, кл. Е 21 С 3/16, 1982.

Малов А.Т. Электромагнитные молоты, Новосибирск: Наука, 1979, с. 15. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬИ МОЛОТ (57) Изобретение относится к электромагнитным ударным механизмам и может быть использовано в строительстве и горном деле для забивки в грунт шпунта, свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения асфальтобетонов и т.д. Цель изобретения увеличение удельной энергии удара молота. Электромагнитный молот вкл)0чает корпус 1 с установленными в нем по направле1435708 ию прямого хода полюсами 5, 6, 8, и силовыми катушками обратного 2, 4 и прямого 7 хода, внутри которых расположен якорь 10, имеющий возможность перемещения в аксиальном направлении в немагнитной направляющей втулке .11. На обращенной к якорю поверхности полюсов 5, 6 и 8 выполнены оперечные кольцевыевыступы с посоянным шагом по длине полюса. Шаг

Изобретение относится к электроагнитным ударным механизмам и может

ыть использовано в строительстве для абивки в грунт деревянных и железо еонных свай, металлических труб, рыления и уплотнения грунта, дроблеия негабаритов, разрушения асфальтоетонов и т.д.

Цель изобретения — увеличение 10

1 дельной э нер гии удар а молот а.

На фиг. 1 представлена конструк-! тивная схема электромагнитного моло|та на фиг. 2 — тяговые характеристи1 ки зубцовых зон и тяговые характерис- 15 тики катушки прямого хода в режиме с удержанием и без удержания. .Электромагнитный молот содержит цилиндрический ферромагнитный корпус

1 внутри которого соосно установле- 20

1 ны секции 2-4, катушки обратного хода с полюсами 5 и 6 и катушка 7 прямого хода с полюсами 8.и 9. Внутри катушек расположен цилиндрический ферромагнитный якорь 10, имеющий воз- 25 можность перемещаться в аксиальном направлении внутри немагнитной направляющей втулки 11.На внешней стороне полюсов 5 и 9 установлены индуктивные датчики 12 и 13 положения пря- 30 мого и обратного хода соответственно.

К верхней части корпуса 1 прикреплена крышка 14 с упругим элементом 15, Электромагнитный молот содержит 35 также систему 16 питания и управления, входы которой соединены с датчиками 12 и 13, а выходы — с секциями

2-4 катушки обратного хода и с катушкой 7 прямого хода. выл тупов полюса 5 вдвое больше шага выступов полюса 6 и втрое больше шага выступов полюса 8, а на якоре выполнены ответные выступы с таким же шагом, как и на полюсах. Удержание бойка осуществляется электромагнитными силами самих силовых катушек либо их секциями без дополнительных устройств, что позволяет повысить надежность молота. 2 ил.

Полюс S является первым по счету в направлении прямого хода якоря, а полюса 6 и 8 — соответственно вторым и третьим.

На внутренней поверхности полюсов 5, 6 и 8, обращенной к якорю 10, выполнены поперечные кольцевые выступы с постоянным шагом по длине полю-- са, причем шаг выступов полюсов 6 и 8 соответственно вдвое и втрое меньше шага по зубцам полюса 5. На боковой поверхности якоря 10, начиная от верхнего торца, выполнены ответные выступы, образующие в направлении прямого хода первую, вторую и третью секции. Шаг выступов первой, второй и третьей зон якоря равен соответственно шагу выступов полюсов

S 6 и 8, а расстояния между любыми выступами первой и второй, второй и третьей зон якоря равны соответственно:

1 . 1 1 ш = d — - z++-К,; n = c - — z+-К,, 4 2 12, 3 где d — расстояние между полюсами

5и 6; с — расстояние между полюсами

6и8; — шаг по зубцам и ширина зубца полюса 5;

К вЂ” целое скисло (К = О, 1,2 ...), Все выступы полюсов и якоря выполнены с одинаковыми соотношениями

1 геометрических размеров внутри одной секции. Расстояние между упругим элементом 15 и полюсом 5 равно свободному выбегу бойка и подобрано так, что в крайнем положении, обратного хода выступы якоря опережают

14357 выступы полюсов в направлении прямого хода на половину ширины выступа.

Число выступов на якоре выполнено таким, что ь этом положении зоны якоря и полюсов с одинаковыми выступами полностью перекрываются.

Электромагнитный молот работает следующим образом.

Пусть в начальный момент якорь 10 10 находится в крайнем нижнем положении (фиг. 1, пунктир) и координата пере-. мещения Х равна нулю. При подаче нап-, ряжения на секции 2-4 катушки обратного хода в них начинает протекать ток. В результате взаимодействия магнитного потока рассеяния между боковой и торцовой поверхностями якоря

10 и внутренней поверхностью корпуса

1 с током, проходящим по виткам секций 2-4, возникает электромагнитная сила, под действием которой якорь 10 движется вверх. При входе верхнего торца якоря 10 в полюс 5 датчик 12 положения вырабатывает управляющий 25 сигнал, поступающий на вход системы

16 питания и управления, которая отключает питание секции 3 катушки обратного хода и формирует импульс направления прямого хода. Импульс прямого хода поступает на катушку 7 прямого хода с некоторой задержкой отно. сительно времени срабатывания датчика 12 положения. В течение этого вре мени осуществляется свободный выбег якоря на катушки обратного хода. По мере движения якоря его скорость под действием силы тяжести уменьшается и в крайнем верхнем положении торец якоря 10 упирается в упругий элемент i5. При этом незначительный избыток кинетической энергии якоря рассеивается в упругом элементе. В крайнем верхнем положении выступы якоря опережают в направлении прямого хода 45 выступы полюсов на половину его ширины, Благодаря этому на якорь 10 действует максимальное результирующее удерживающее усилие F создаваемое за счет взаимодействия магнитных потоков в первой зоне якоря 10 и полюса 5, а также во второй зоне якрря 10 и полюса 6.

При подаче питающего импульса на катушку 7 прямого хода в ней начина- ется переходный процесс нарастания тока и соответственно тягового усилия Р, направленного вниз. При этом между выступами полюса 8 и третьей I

08 зоны якоря 10 возникает электромагнитная сила, направленная вверх и результирующее удерживающее усилие от всех выступов зон якоря и полюсов увеличивается (точка О, фиг. 2) . По мере нарастания тока в катушке 7 прямого хода, начиная с момента времени, когда сила F совместно с силой тяжести якоря 10 станет больше удерживающего усилия F осуществляется ускоренное перемещение якоря 10 вниз.

При этом выступы полюсов 5, 6 и 8 и якоря создают соответственно первую (кривая 17, фиг. 2), вторую (кривая 18) и третью (кривая 19) гармоники результирующего тягового усилия (кривая 20) от зон, Поскольку на участке 0-L (фиг. 2) движения якоря

10 удерживающее усилие резко уменьшается при увеличении Х, то результирующее усилие, действующее- на якорь

10 (кривая 21, фиг. 2), быстро нарастает до значения удерживающего усилия. На интервале движения L-P peзультирующее усилие от выступов 5, 6 и 8 и якоря совпадает с направлением движения якоря и складывается с рабочим тяговым. усилием Р катушки прямого хода. При выходе верхнего торца якоря иэ датчика 12 положения в нем вырабатывается импульс напряжения, который следует на вход системы 16 питания и управления. Система 16 питания и управления отключает секции

2 и 4 катушки обратного хода с некоторой задержкой относительно времени прихода сигнала с датчика 12 положения. Время задержки подобрано таким, что секции 2 и 4 отключаются, когда якорь 10 проходит расстояние О-Р, .а рабочий режим катушки 7 прямого хода подобран так, что при дальнейшем увеличении координаты Х магнитная сис" тема молота входит в режим насыщения и выступов якоря 10 и полюса 8 не оказывают существенного влияния на его работу. При входе якоря 10 в полюс 9 срабатывает датчик 13 положения, сигнал с которого следует на систему 16 питания и управления. Система 16 питания и управления отключает питание катушки 7 прямого хода, вырабатывает напряжение питания секций 2-4 катушки обратного хода, и процесс повторяется.

Таким образом, практически на всем интервале хода якоря 10 на него воздействует ускоряющее усилие, превыВарьируя число выступов на полюсах и на якоре, можно изменять амплитуды каждой из гармонических составляющих результирующего тягового усилия этих зон и соответствующим образом менять форму результирующего тягового усилия °

Электромагнитный молот, включающий корпус, электромагнит с полюсами и силовыми катушками прямого и обратного хода, установленный внутри них якорь-боек, расположенные на крайних полюсах датчики положения якоря-бойка, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной энер.— гии удара молота, катушка обратного хода выполнена из секций, а на обращенных к якорю поверхностях первого, второго и третьего в направлении прямого хоДа полюсов выполнены с постоянным шагом по длине полюса выступы, шаг .которых на первом полюсе .вдвое превышает шаг на втором и втрое на третьем полюсах, при этом на боковой поверхности якоря зонально образованы ответные выступы, размещенные с шагом, соответствующим шагу выступов на полюсах, причем расстояние m между зонами выступов якоря, соответствующих первому и второму полюсам, определяют иэ формулы m = d

1 1

- — z+ — КТ а расстояние и между

4 2 зонами выступов якоря, соответствующих второму и третьему полюсам, из формулы ьи z

1435708 шающее максимальное усилие удержания зон с выступами, которое может быть

:достаточно большим. Поэтому в электромагнитном молоте с удержанием ус5 коряющее усилие, действующее на якорь, . больше, чем в молоте без удержания (кривая 22, фнг. 2), Следовательно, и кинетическая энергия якоря 10, за пасенная им к концу прямого хода, в молоте с удержанием может быть значительно большей в сравнении с известными устройствами. Это приводит к увеличению удельной энергии удара электромагнитного молота, позволяет уменьшить массу и габариты устройства в целом, Выполнение на обращенной к якорю поверхности полюсов и на якоре поперечных кольцевых выступов обеспечи- 20 вает бесконтактное удержание якоря в крайнем положении обратного хода за его боковую поверхность. Это позволит увеличить удельную энергию удара вследствие снижения массы мо- . 2В лота, .так как удержание осуществляется электромагнитными силами самих силовых катушек либо их секциями без дополнительных устройств, а также позволит повысить надежность электро- З0 магнитного молота. Кроме того, после трогания якоря удерживающее усилие от эон с выступами резко снижается, изменяя, свое направление на противоположное, и на некотором интервале

35 движения может быть использовано для. дополнительного ускорения якоря.

Совокупность перечисленных факторов позволяет увеличить силу тяги катушки прямого хода на всем интерва- 4 ле движения якоря и ведет к достижению указанного полезного эффекта.увеличение силы тяги обусловлено тем, что при удерживании якоря электромагнитными силами зон в крайнем положе- 45 нии обратного хода, к началу прямого хода ток в катушке прямого хода дос".:. тигнет большей величины, чем без удерживания якоря. м у л а и з обретения

1 1

n=с — -- z - — Кс

12 3 — расстояние между первым и вторым полюсами;

" расстояние между вторым и третьим полюсами, — шаг по выступам и ширина выступа первого полюса; — целое число (К = О, 1,2 ...)..

1435708

Составитель Н.Заболоцкая

Техред Л.сердюкова Корректор В.Гирняк

Редактор А.Ворович

Заказ 5618/28 Тирак 637

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4