Виброударное устройство Советский патент 1981 года по МПК E21C37/00 E02D7/06 

(54) ВИБРОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к вибрационной и вибрационно-ударной технике и может быть использовано для забивания свай, разрушения мерзлых грунтов и твердых материалов, а также в качестве устройств, генерирующих колебания.

Известны виброударные устройства, в которых привод возвратно-поступательного движения осуществляется с помощью электромагнитов, например с помощью электрического молота, содержащего корпус с обмотками электромагнитов, сердечник электромагнита в виде ударной части и систему управления и коммутации электрообмоток с применением тиристоров. Работа осуществляется путем переключения токов в обмотках электромагнита в моменты изменения направления (подъем и удар) 1.

Недостатками этого устройства являются тяжелые режимы работы при переключении обмоток электромагнита в противоположные стороны, низкий коэффициент полезного магнита в противоположные стороны, низкий КНД, высокая частота переключений, низкая надежность и небольщой срок службы. Кроме этого, требуется сложная аппаратура коммутаций токов.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее корпус, размещенную в нем ударную часть с монтированным в корпусе магнитным приводом ее возвратно-поступательного перемещения и привод вращения. При этом корпус имеет возможность перемещения или вращения. При вращении одного цилиндра корпуса или ударной части взаимодействие магнитов таково, что второй цилиндр осуществляет периодически возвратно-поступательное движение. В данном случае вращающиеся магниты взаимодействуют с магнитами второго цилиндра то на притяжение, то на отталкивание 2.

В устройстве две подвижные части: одна вращается, другая движется возвратно-поступательно. На подщипники вращающейся части прикладывается нагрузка от вибрации, в результате чего снижается надежность. Поэтому использование устройства в ударном режиме, а также осуществление вибраций высокой интенсивности, нецелесообразно. Кроме того, на цилиндре, работающем в режиме возвратно-поступательного движения, расположены магниты. При этом вибрация и особенно ударные нагрузки приводят к потере свойств магнитов, что также снижает надежность и долговечность работы устройства и делает экономически невыгодным использование этого устройства в ударном режиме. Недостатком этого устройства является также частичное использование нормальной составляющей силы взаимодействия магнитов, работающей на притяжение и отталкивание, получаемое за счет сплошной винтовой конструкции магнитов. Это не позволяет получать больщую амплитуду хода и, следовательно, эффективно использовать большую кинетическую энергию подвижной части и большую производительность. Кроме того, наличие двух подвижных частей - сердечника-ротора и статора, затрудняет подвод и использование электроэнергии в приводе возвратнопоступательного движения. Целью изобретения является повышение надежности и производительности работы. Цель достигается тем, что в виброударном устройстве, содержащем корпус, размещенную в нем ударную часть с монтированным в корпусе магнитным приводом ее возвратно-поступательного перемещения и привод вращения, корпус монтирован неподвижно, а магнитный привод возвратнопоступательного перемещения ударной части выполнен в виде парных магнитов, расположенных в корпусе ярусами, причем магниты одного яруса установлены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения магнитов другого яруса, а в каждом ярусе магниты размещены диаметрально противоположно друг другу, при этом ударная часть выполнена из немагнитного материала с ферромагнитными пластинами, расположенными параллельно и симметрично ее вертикальной оси. На чертеже изображена схема вибрационно-ударного устройства с приводом, использующим постоянные магниты (могут быть также использованы электромагниты с приводом в виде линейного асинхронного двигателя). Устройство состоит из привода вращательного движения 1, первой пары магнитов 2 привода поступательного движения вверх, ферромагнетиков (стальных пластин) 3, расположенных по противоположным образующим, цилиндрического сердечника ударной части 4, второй пары магнитов 5 привода поступательного движения, расположенных, как и первые, на неподвижном корпусе 6. Магниты каждой пары (2 и 5) расположены в горизонтальных плоскостях симметрично относительно вертикальной оси и на одном расстоянии от оси. Каждая пара магнитов лежит на соответствующей горизонтальной плоскости, причем одна плоскость находится под другой. Оси лежащие в горизонтальных плоскостях и соединяющие центры магнитов каждой пары, сдвинуты на 90° друг относительно друга. Магниты намагничены перпендикулярно направлению движения ударной части, которое осуществляется вдоль вертикальной оси. В соответствии с этим для движения вдоль вертикальной оси используется тангенциальная составляющая сил магнитов. Это позволяет использовать усилия магнитов на больщой длине перемещения ударной части 4. Ударная часть 4 содержит два ферромагнетика 3 (стальные пластины), расположенных параллельно и симметрично относительно вертикальной оси, и может вращаться относительно вертикальной оси. Ферромагнетики и магниты имеют смещение, обусловленное характеристиками магнитов по вертикали. Работа устройства осуществляется следующим образом. Под действием момента вращения, создаваемого приводом 1, ударная часть 4, вращаясь, приводит ферромагнетики 3 к магнитам 2, которые поднимают ударную часть. При дальнейшем повороте через 90° ферромагнетики, выйдя из взаимодействия с магнитами 2, входят во взаимодействие с магнитами 5, и под действием этой силы и силы тяжести осуществляется движение вниз и удар. При дальнейшем движении цикл повторяется. При увеличении скорости вращения увеличивается частота вибрации или ударов и изменяется энергия ударов. При изменении скорости вращения может изменяться амплитуда поступательного движения. Таким образом достигается регулирование режимом работы. Использование неподвижного статора позволяет удалить с ротора (ударной части) магниты, подвергающиеся виброударному воздействию, что повышает надежность работы устройства. Неподвижный статор позволяет разместить на нем обмотки электропривода, т. е. создавать машины с использованием электроэнергии, которые могут быть иногда более эффективными. Так как враицение привода,, а также работа приводов поступательного движения осуществляются в одну сторону без переключения, может быть получен высокий КПД и, следовательно, высокая экономическая эффективность работы. Предлагаемая конструкция обеспечивает большую длину перемещения ударной части за счет использования только усилий смещения магнитов в двух раздельных приводах поступательного движения. Это позволяет получить большую энергию удара и производительность работы. Кроме того, применение электроэнергии в приводах обеспечивает возможность гибкого регулирования режимов работы, а также высокую эффективность и производительность работы.

Формула изобретения

Виброударное устройство, содержащее корпус, размещенную в нем ударную часть с монтированным в корпусе магнитным приводом ее возвратно-поступательного перемещения и привод вращения, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения надежности и производительности работы, корпус монтирован неподвижно, а магнитный привод возвратно-поступательного перемещения ударной части выполнен в виде парных магнитов, расположенных в- корпусе ярусами, причем магниты одного яруса установлены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения магнитов другого яруса, а в каждом ярусе магниты размещены диаметрально противоположно друг другу, при этом ударная часть выполнена из немагнитного материала с ферромагнитными пластинами, расположенными параллельно и симметрично ее вертикальной оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США № 3483412, кл. 310-103, опублик. 1969.