Электромагнитный ударник Советский патент 1986 года по МПК H02K33/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным машинам ударного действия, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, судостроения, в судоремонте для сборки и разборки преим тцественно труднодоступных, крупногабаритных, высокопрочных неподвижных соединений.

ной катушки обратного хода. После включения катушки прямого хода, питающейся пульсирующим выпрямленным током, вокруг нее создается электромагнитное поле. Возникающий магнитный поток индуктирует в передней части бойка из немагнитного материала с высокой электропроводностью и малой магнитной проницаемостью злектЦелью изобретения является повьше- родвижущую силу, а вихревые токи соз

ние ударного усилия.

На чертеже изображён электромагнитный ударник, общий вид.

Электромагнитный ударник содержит электромагнитную силовую катушку 1 прямого хода из медного теплостойкого провода и маломощную катушку 2 обратного хода, расположенные в корпусе 3 из ферромагнитного материала. Катушки установлены на общей цилинд- рнческой .оправке 4, изготовленной из немагнитного материала и закрепленно неподвижно в кронштейнах 5. Внутри оправки с возможностью возвратно-по- ступательного перемещения размещен . рабочий орган - составной якорь, со- дepжa ий переднюю часть 6 из немаг- Литного материала с высокой электропроводностью и малой магнитной проницаемостью и заднюю рабочую ферро- (магнитную часть 7.,На торце передней части бойка установлен сменный наконечник 8 из высокопрочного твердого материала. Материал передней части 6, кроме высокой электропроводности, обладает высокой прочностью (например, алюминиевый сплав ВЛ 95). В задней части ударника установлена опора с демпфирующей подушкой 9. Мелоду катушками 1 и 2 расположена распорная втулка 10 из немагнитного материала. Ударник имеет установочную плиту 11. В исходном положении задний торец передней части бойка расположен посредине катушки прямого кода. Длина передней части бойка составляет 0,7 длины катушки прямого хода. Расстояние между серединами катушек прямого и обратного ходов равно рабочему ходу бойка.

Электромагннтньй ударник работает следующим образом.

В исходном положении составной боек расположен так, что задний торец его передней немагнитной части совпа- дает с серединой катушки прямого хода, а середина рабочей части из ферромагнитного материала - с середич

ной катушки обратного хода. После включения катушки прямого хода, питающейся пульсирующим выпрямленным током, вокруг нее создается электромагнитное поле. Возникающий магнитный поток индуктирует в передней части бойка из немагнитного материала с высокой электропроводностью и малой магнитной проницаемостью злект

5

0 0

5

дают в этой части встречный магнитный поток. Взаимодействие двух встречных потоков в момент нарастания тока в катушке прямого -хода при ее включении вызывает движущую и.ндукционно- динамическую силу, выталкивающую переднюю часть бойка из полости катушки -по направлению его рабочего хода. Эта сила сообщит массе равномерно ускоренно движущегося бойка начальную скорость v,. Расположение заднего торца немагнитной передней части бойка в момент включения катушки прямого хода по ее середине практически исключает встречную составляющую индукционно-динамическо- го усилия выталкивания, направленную в сторону, противоположную рабочему ходу бойка. При этом индукционно- 0 дин амическая сила, выталкивающая

немагнитную часть бойка из полости катушки прямого хода, максимальна.

Одновременно электромагнитное поле катушки взаимодействует с рабочей задней частью бойка, изготовленной .из ферромагнитного -материала - с высокой магнитной проницаемостью, например из листовой электротехнической стали (при небольших усилиях удара бойка) или из прочной конструкционной кованой стали (при значительных нагрузках на боек)о Поле катушки : прямого хода втягивает в себя рабочую часть бойка. Возникающая при этом электромагнитная составляющая втягивания ферромагнитной части бойка сообщает движущейся массе бойка (с начальной скоростью выталкивания передней немагнитной части v )

5

0

5

скорость втягивания v . При этом благодаря выполнению рабочей части бойка из материала с высокой магнитной проницаемостью потери от нихре- вйх токов в этой части незначительны

(до 15%).

В момент удара бойка по объекту

его конечная скорость является суммой двух конечных скоростей выталки-. вания его немагнитной части из полости катушки удара и втягивания ферромагнитной части.

В связи с тем, что кинетическая энергия равномерно ускоренно движущейся массы бойка в каждый момент времени прямо пропорциональна квадрату скорости, увеличение последней вызывает значительное повышение ударного импульса и полезной энергии удара бойка.

Длина передней части .бойка выбрана равной 0,7 длины катушки прямого хода, так как при большей длине масса этой части будет удаляться от электромагнитного поля катушки и вза имодействие с полем будет ослабевать Удаленная часть массы практически станет балластной, так как полезная сила выталкивания в ней действовать не будет.

После нанесения удара катушки прямого хода отключается и включается маломощная катушка обратного хода, которая втягивает боек в исходное положение до совпадения середины фер

ромагнитной части бойка с серединой

/

катушки прямого хода (и одновременного контакта заднего торца бойка с демпфирующей подушкой 9)

Путь бойка, равный расстоянию между серединами катушек прямого и обратного ходов, является участком разгона, после чего начинается участок электромагнитного торможения. Для исключения перемещения бойка на участке торможения необходимо, чтобы максимальная величина рабочего хода бойка равнялась (шш была меньше) длине участка его разгона. Благодаря этому окончание рабочего хода бойка и его удар по объекту будут соответствовать максимальной скорости.

Указанные соотношения размеров составного бойка и его расположение относительно катушки, удара обеспечи- вают повышение полезной энергии удара благодаря повьш1ению усилия удара, равного сумме двух составляющих: ин- дукционно-динамической выталкивания и электромагнитной втягивания (за счет расположения немагнитной части бойка впереди, а ферромагнитной - сзади), устранению участка торможения бойка (за счет того, что расстояние между серединами катушек прямого и обратного ходов, равное участку разгона, больше максимального рабочего хода бойка) и направлению индукционно-динамической составляющей удара в сторону рабочего хода (за счет расположения заднего торца немагнитной части бойка посредине катушки прямого хода)

Пример. Основные размеры ударника: длина каждой катушки 300 мм диаметр бойка 80 мм; длина его передней части из немагнитного материала - высокопрочного электропроводног алюминиевого материала (парамагнетика) ВЛ 95-210 мм; длина рабочей задней части из ферромагнитного материала - стали 56-1210 мм. В исходном положении задний торец передней част бойка располагается посредине катушки удара. Сечение провода марки ПСДК из которого намотана катушка прямого . хода, 60 мм, сечение.провода катушки обратного хода 12 мм. Максимальная величина рабочего хода бойка 500 мм.

Как показали испытания ударника, выполнение бойка составным в виде передней части из немагнитного электропроводного материала, составляющего по длине 0,7 длины катушки прямого хода, при расположении заднего торца передней части посредине катушки удара повьш1ает силу удара бойка по сравнению с известными молотами, имеющими сплошной боек из ферромагнитного материала, в J,8-2,0 раза. При этом скорость движения бойка в момент его удара по объекту -примерно на 40% больше, тчем сплошного бойка (при прочих равных условиях).

Увеличение длины передней части свьш1е 0,7 длины катушки удара умень- силу. Причем с увеличением длины передней части бойка сверх 0,7 снижение силы удара более заметно. Величину рабочего хода бойка можно изменять путем замены распорной втулки 10 .соответствующей длины и продольного перемещения катушки возврата. При этом необходимо выполнить условие., чтобы расстояние между серединами катушек прямого и обратного ходов было равно (или несколько больше) максимальному рабочему ходу бойка. Такая регулировка расположения частей бойка обеспечивает нанесение ударов с максимальным усилием при необходимости увеличить рабочий ход бойка npJT удаленных объектах и значительной длине сопрягаемых деталей.

подлежащих сборке или разборке на предлагаемом устройстве.

Катушка обратного хода в предлагаемом устройстве выполнена маломощной по сравнению с катушкой прямого хода, что снижает потребляемую мощность по сравнению с ударникрм-про- тотипом, у которого все работающие попеременно катушки потребляют одинаковую мощность. Наличие в предлагаемом устройстве двух катушек одна из которых маломощная, обеспечивает значительную энергию удара при уменьще- нии-габаритов устройства по сравнению с многосекторным ударником-прототипом и упрощении конструкции. Формула изобретения

Электромагнитный ударник, содержащий ферромагнитный корпус, охваты12479986

вающий катушки прямого и обратного ходов и ферромагнитный якорь, о т- личающийся тем, что, с целью повышения ударного усилия, фер-, ромагнитный якорь снабжен цилиндрическим участком из немагнитного электропроводного материала, размещенным на передней части бойка, длина участка якоря из злектропроводного материала в осевом направлении равна 0,7 длины катушки прямого хода, при этом плоскость раздела между ферромагнитным и электропроводным участками якоря совпадает с поперечной осью симметрии 15 катушки прямого хода, а расстояние между поперечными осями симметрии катушек равно максимальному рабочему ходу.

10

Составитель С. Венгржановская Редактор А, Лежнина Техред Г.Гербер Корректор

4137/55

Тираж 631 .Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

О, Луговая

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным машинам ударного действия. Цель изобретения - повышение ударного уси- ЛИЯ. Электромагнитный ударник содержит катушку прямого хода 1 и катушку обратного хода 2, размещенные э ферромагнитном корпусе 3, при этом катуш ка обратного хода выполнена меньшей мощности, чем катушка прямого хода. Якорь ударника состоит из двух частей: передней, выполненной из электропроводного материала, и задней, ..выполненной из ферромагнитного материала. Ударное усилие определяется суммой двух составляющих: выталкивающего усилия, действующего на переднюю электропроводную часть якоря, и втя- . гивающего усилия, действующего на ферромагнитную часть якоря. 1 ил. (Л 3 ю 4ib СО СО 00