Способ управления работой электродинамического молота

 

Использование: в области обработки металлов давлением. Сущность изобретения: при статическом режиме работы электродинамического молота в обмотку катушки-статора и в обмотку возбуждения ротора подают токи, величина которых достаточна для втягивания ротора в статор и удерживания его в верхнем положении. Затем в обмотку возбуждения подают импульс тока для обеспечения рабочего хода ротора. Направление импульса тока в обмотке возбуждения противоположно направлению тока в статическом режиме. Длительность импульса тока меньше, чем время перемагничивания магнитопровода статора, но превышает длительность рабочего хода ротора. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области обработки материалов давлением, в частности к устройству для осуществления формообразующих и разделительных операций.

Известен способ управления работой электродинамического молота, заключающийся в создании постоянного магнитного поля в рабочем зазоре пyтем подачи тока в обмотку катушки-статора и в обмотку ротора от одного источника постоянного тока [1] Причем направление и величина тока в обмотке ротора подбираются такими, чтобы ротор втягивался в статор и удерживался в верхнем положении статический режим. В режиме рабочего хода в обмотку ротора подают импульс тока от второго источника постоянного тока, не отключая при этом первый источник тока, что приводит к снижению КПД молота. Если длительность импульса тока будет больше, чем время перемагничивания магнитопровода статора, то это приведет к снижению магнитной индукции в рабочем зазоре, а значит, к снижению энергии удара.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение энергии удара и КПД.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления работой электродинамического молота, включающем подачу в обмотку катушки-статора и в обмотку возбуждения ротора токов, величина которых достаточна для втягивания ротора в статор и удержания его в верхнем положении статический режим, подачу в обмотку возбуждения импульса тока для обеспечения рабочего хода ротора, направление импульса тока в обмотке возбуждения противоположно направлению тока в статическом режиме, при этом длительность импульса тока меньше, чем время перемагничивания магнитопровода статора, но больше, чем длительность рабочего хода ротора.

Энергия удара инструмента пропорциональна квадрату скорости движущихся масс в момент удара. Эта скорость может быть определена следующим образом: v=a·τ, (1) где V скорость в момент удара; а ускорение движущихся масс (масса бабы + масса ротора + масса инструмента); τ время рабочего хода, т.е. время движения инструмента от верхнего положения до момента удара о заготовку.

Ускорение приближенно можно определить: a F/m, (2) где F электромагнитная сила, действующая в рабочем зазоре катушки-статора на обмотку возбуждения ротора; m величина движущихся масс.

Электромагнитная сила определяется по известному закону: F BIl, (3) где В магнитная индукция в рабочем зазоре; I ток в обмотке возбуждения ротора; l длина проводника, находящегося в рабочем зазоре.

Магнитная индукция в рабочем зазоре определяется: B f(F_ст±F_р), (4) где f функция зависимости магнитной индукции от магнитодвижущей силы; F_ст магнитодвижущая сила от обмотки катушки-статора; F_p - магнитодвижущая сила от обмотки возбуждения ротора. Магнитодвижущая сила - величина векторная, поэтому при совпадении направлений векторов магнитная индукция максимальная. Направление магнитодвижущей силы определяется направлением тока в обмотке, поэтому при одинаковом направлении токов в обмотках ротора и статора магнитодвижущие силы складываются (знак "+" в формуле 4). Это происходит в статическом режиме работы молота, значит, магнитная индукция в рабочем зазоре максимальная. В режиме рабочего хода направление тока в обмотке возбуждения меняется на противоположное. В этот же момент должно начинаться перемагничивание магнитопровода статора. Из-за инерционности магнитных диполей материала статора перемагничивание начинается через определенный промежуток времени. Установлено экспериментально, что этот промежуток времени для литого массивного магнитопровода составляет 100 150 мс. Поэтому длительность импульса тока должна быть меньше, чем время перемагничивания, т.к. в течение этого времени магнитная индукция в рабочем зазоре максимальна, значит, и развиваемая электромагнитная сила максимальна, стало быть энергия удара повышенная.

Из выражений (1) и (2) видно, что конечная скорость V определяется временем действия ускорения а и электромагнитной силы F. Для получения максимальной скорости движущихся масс необходимо, чтобы время действия силы F (а значит, длительность импульса тока I) было больше, чем длительность рабочего хода ротора. При этом энергия удара повышенная по сравнению с тем, когда длительность импульса тока в обмотке возбуждения меньше, чем время рабочего хода ротора.

На фигуре 1 изображен электродинамический привод молота, состоящий из обмотки катушки-статора 1, обмотки возбуждения ротора 2, ротора 3, блока управления БУ, магнитопровода 4. 0-0 положение обрабатываемой поверхности.

На фигурах 2, 3, 4 изображено изменение магнитной индукции В, тока в обмотке возбуждения I, перемещение ротора х в зависимости от времени при различной длительности импульса тока t_и.т, рабочего хода τ_р.х и перемагничивания τ_п.

Способ управления работой электродинамического молота осуществляют следующим образом. В статическом режиме от блока управления БУ подают ток I_к в обмотку катушки-статора 1 и ток I₀ в обмотку возбуждения 2 ротора 3. Величину токов подбирают достаточной для втягивания ротора 3 в статор и удерживания ротора в верхнем положении статический режим. При этом направление токов I₀, I_к в обмотках 1 и 2 должно быть одинаковое. Это приводит к сложению магнитодвижущих сил от двух обмоток в рабочем зазоре.

В режиме рабочего хода в обмотку возбуждения 2 ротора подают импульс тока I, направление которого противоположно току в статическом режиме I₀ (фиг. 1 4).

При длительности импульса тока τ_и.т больше, чем время перемагничивания τ_п, происходит уменьшение магнитной индукции В в рабочем зазоре, фиг.4. Это приводит к снижению энергии удара.

При длительности импульса тока τ_и.т меньше, чем длительность рабочего хода τ_р.х. происходит снижение энергии удара, т.к. электромагнитная сила F не действует в течение всего рабочего хода, фиг.3.

При длительности импульса тока τ_и.т. больше, чем время рабочего хода τ_р.х и меньше, чем время перемагничивания τ_п (фиг.2), энергия удара будет максимальная.

Был изготовлен ряд электродинамических молотов с литым магнитопроводом, для которого время перемагничивания составляет 100 150 мс. Рабочий ход ротора 70 мм. В таблице приведены результаты испытаний по предлагаемому и известному из наиболее близкого аналога способам.

Электрическая мощность катушки-статора в обоих случаях одинакова 190 Вт. Плотность импульсного тока в обмотке возбуждения ротора 40 А/мм.

Формула изобретения

Способ управления работой электродинамического молота, включающий подачу в обмотку катушки-статора и в обмотку возбуждения ротора токов, величина которых достаточна для втягивания ротора в статор и удерживания его в верхнем положении, обеспечивая статический режим работы молота, и последующую подачу в обмотку возбуждения импульса тока для обеспечения рабочего хода ротора, отличающийся тем, что направление импульса тока в обмотке возбуждения противоположно направлению тока в статическом режиме, а длительность импульса тока меньше, чем время перемагничивания магнитопровода статора, но превышает длительность рабочего хода ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5