Электродинамический молот

 

Использование: в области обработки металлов давлением. Сущность изобретения: на станине закреплена катушка-статор, соединенная с основным источником постоянного тока. Внутри статора расположен подвижный ротор из немагнитного материала с обмоткой возбуждения. Последняя связана с основным и дополнительным источниками постоянного тока и образует со статором рабочий зазор. На роторе смонтирована баба с отверстиями с клапанами, открывающимися при рабочем ходе ротора. На бабе установлены два направляющих стержня, расположенные параллельно оси ротора и имеющие аварийные амортизаторы на свободных концах. В катушке-статоре выполнены два отверстия, в которых размещены направляющие стержни. В качестве немагнитного материала использован металл или сплав. В молоте имеется транзисторный коммутатор, посредством которого обмотка возбуждения связана с основным и дополнительным источниками тока. Аксиальная длина обмотки возбуждения равна учетверенной длине рабочего зазора. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к кузнечно-прессовому оборудованию и может быть использовано в устройствах для разделительных и формообразующих операций.

Широко известные и используемые паровоздушные, гидравлические и газогидравлические молоты из-за больших масс движущихся частей не позволяют получить высокую скорость движения бабы.

Эти молоты имеют значительные массо-габаритные показатели.

Наиболее близким аналогом является электродинамический молот, содержащий неподвижно смонтированную на станине катушку-статор, соединенную с основным источником постоянного тока, ротор из немагнитного материала с обмоткой возбуждения, связанной с дополнительным источником постоянного тока, расположенный внутри статора с образованием рабочего зазора между последним и обмоткой возбуждения с возможностью перемещения относительно статора, а также бабу, закрепленную на роторе [1] Недостатками данной конструкции являются следующие: щеточные конструкции, используемые для соединения обмотки возбуждения с источником тока, требуют постоянного ухода, при больших скоростях движения имеют значительный износ и большие потери электроэнергии на искрение; диэлектрический материал ротора при больших энергиях удара разрушается; при несимметричной форме поверхности удара возникает крутящий момент на роторе, отрицательно действующий на токоподводящее устройство; при увеличении рабочего хода бабы, а значит увеличении аксиальной длины обмотки возбуждения уменьшается КПД молота; при длительной работе молота происходит нагрев обмотки возбуждения, что приводит к увеличению расхода энергии; емкостный накопитель энергии требует времени для зарядки, поэтому при высокой частоте ударов накопление энергии не полное, что снижает энергию удара.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение энергии удара, упрощение конструкции устройства, повышение надежности и стабильности работы, повышение КПД установки.

Указанная цель достигается тем, что известный электромагнитный молот, содержащий неподвижно смонтированную на станине катушку-статор, соединенную с основным источником постоянного тока, ротор из немагнитного материала с обмоткой возбуждения, связанной с дополнительным источником постоянного тока, расположенный внутри статора с образованием рабочего зазора между последним и обмоткой возбуждения и с возможностью перемещения относительно статора, а также бабу, закрепленную на роторе, снабжен транзисторным коммутатором, обмотка возбуждения выполнена с аксиальной длиной, равной учетверенной длине рабочего зазора и связана с основным источником постоянного тока, при этом связь обмотки с дополнительным и основным источниками тока осуществлена через упомянутый транзисторный коммутатор, к которому она подключена посредством гибких токоподводов, баба выполнена с отверстиями оснащенными клапанами, встроенными в упомянутые отверстия с возможностью открытия при рабочем ходе ротора, и двумя направляющими стержнями, расположенными параллельно оси ротора и выполненными с аварийными амортизаторами на свободных концах, катушка-статор выполнена с двумя отверстиями, в которых размещены направляющие стержни бабы, а в качестве немагнитного материала использован металл или сплав.

Наличие двух направляющих стержней исключает проворачивание ротора вокруг его продольной оси при появлении крутящего момента. Амортизаторы снижают динамические нагрузки в случае аварийного отключения источников постоянного тока. Гибкие токоподводы значительно проще в эксплуатации, не имеют потерь энергии при любых скоростях движения ротора.

Выполнение отверстий с клапанами в бабе позволяет организовать прокачку воздуха между статором и ротором, далее между обмоткой возбуждения ротора и статором, тем самым происходит охлаждение статора и обмотки ротора окружающим воздухом, что снижает нагрев обмоток ротора и статора. За счет этого происходит снижение затрат энергии.

Блок управления приводом выполнен на двух силовых транзисторных ключах различной мощности с двумя источниками постоянного тока, причем напряжение основного источника постоянного тока превышает напряжение дополнительного источника.

Данная схема позволяет повысить энергию удара независимо от частоты ударов.

Как показывают эксперименты, выполнение обмотки возбуждения с аксиальной длиной, более чем в четыре раза превышающей длину рабочего зазора, нецелесообразно, так как при этом резко уменьшается КПД двигателя.

На фиг. 1 изображен общий вид электродинамического молота в разрезе со схемой соединения с источниками постоянного тока.

Электродинамический молот содержит блок управления БУ, смонтированную на станине 1 катушку-статор 2, соединенную с основным источником постоянного тока ИП1 блока управления БУ. Ротор 3 с обмоткой возбуждения 41 связан с дополнительным источником постоянного тока ИП2 через транзисторный коммутатор ТК. Ротор 3 расположен внутри статора 2 с образованием рабочего зазора 5 между последним и обмоткой возбуждения 4. Аксиальная длина L обмотки возбуждения 4 равна учетверенной длине t рабочего зазора 5. Ротор 3 имеет возможность перемещения относительно статора 2. На роторе 3 закреплена баба 6, в которой выполнены отверстия 7, снабженные клапанами 8. Обмотка возбуждения 4 посредством гибких токоподводов 9 подключена к транзисторному коммутатору ТК. Баба 6 снабжена двумя направляющими стержнями 10, которые размещены в отверстиях 11 катушки-статора 2. На свободных концах направляющих 10 установлены аварийные амортизаторы 12. К бабе 6 прикреплен инструмент 13.

Электродинамический молот работает следующим образом. При включении источников постоянного тока ИП1, ИП2 молот переходит в статический режим (режим ожидания), при этом ток подается в обмотку катушки-статора 2, создается постоянное магнитное поле в рабочем зазоре 5. От источника постоянного тока ИП2 через транзисторный коммутатор ТК и гибкие токоподводы 9 ток подается в обмотку возбуждения 4. При этом ротор 3 вместе с бабой 6 и инструментом 13 поднимется до упора вверх. Величина тока в роторе подбирается достаточной для удержания его в верхнем положении. В режиме хода на обмотку возбуждения 4 через гибкие токоподводы 9, транзисторный коммутатор ТК подается импульс тока от источника постоянного тока ИП1. За счет взаимодействия этого тока с постоянным магнитным полем возникает сила, действующая вдоль оси ротора вниз.

При движении ротора вверх, клапаны 8 закрываются и за счет этого происходит вытеснение воздуха через зазор между статором 2 и ротором 3, далее через рабочий зазор длиной t катушки-статора 2. При движении ротора вниз клапаны 8 открываются и окружающий воздух через отверстия 7 попадает в полость между бабой 6, ротором 3 и торцом статора 2. При отключении блока управления БУ и отсутствии обрабатываемой детали, ротор 3 вместе с бабой 6 и инструментом 13 опускаются в нижнее положение. При движении вниз до крайнего положения амортизаторы 12 смягчают удар о статор 2.

Авторами разработана серия линейных электродинамических приводов ударного типа, имеющих энергию удара от 4 Дж. до 0,8 кДж.

Основные характеристики некоторых электродинамических молотов приведены в таблице 1.

Формула изобретения

Электродинамический молот, содержащий неподвижно смонтированную на станине катушку-статор, соединенную с основным источником постоянного тока, ротор из немагнитного материала с обмоткой возбуждения, связанной с дополнительным источником постоянного тока, расположенный внутри статора с образованием рабочего зазора между последним и обмоткой возбуждения и с возможностью перемещения относительно статора, а также бабу, закрепленную на роторе, отличающийся тем, что он снабжен транзисторным коммутатором, обмотка возбуждения выполнена с аксиальной длиной, равной учетверенной длине рабочего зазора, и связана с основным источником постоянного тока, при этом связь обмотки с дополнительным и основным источниками тока осуществлена через упомянутый транзисторный коммутатор, к которому она подключена посредством гибких токоподводов, баба выполнена с отверстиями, оснащенными клапанами, встроенными в упомянутые отверстия с возможностью открытия при рабочем ходе ротора, и двумя направляющими стержнями, расположенными параллельно оси ротора и выполненными с аварийными амортизаторами на свободных концах, катушка-статор выполнена с двумя отверстиями, в которых размещены направляющие стержни бабы, а в качестве немагнитного материала использован металл или сплав.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2