Результат интеллектуальной деятельности: СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Изобретение относится к электромагнитным машинам возвратно-поступательного или ударного действия, применяемым для выполнения различных технологических операций (например, ударное вибропрессование, клеймение, разрушение строительных материалов при выполнении строительных и монтажных работ).

Известен синхронный электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения [а.с. 1327243 СССР, МКл. Н02К 33/12. Электропривод возвратно-поступательного движения // Ю.Г. Почуев, И.Ю. Почуев, В.Я. Офицеров, В.В. Голубев, В.П. Николаев, В.Н. Зенякин. - №3779963/ 24-07; заявл. 21.06.84; опубл. 30.07.87, Бюл. №28-3 с.], включающий магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, питаемые от источника переменного напряжения, боек в направляющей трубе и устройство для передачи удара.

К недостаткам этого электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения следует отнести повышенный уровень вибрации с увеличением частоты и скорости перемещения бойка, вследствие чего снижается его надежность.

Известен также электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения [а.с. 606193 СССР, МКл. Н02К 33/12. Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения // Н.П. Ряшенцев, М.Е. Тимошенко, И.М. Королев. - №2357223/24-07; завл. 06.05.76; опубл. 05.05.78; Бюл. №17-2 с.], содержащий корпус, магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, боек, инерционный компрессионно вакуумный преобразователь импульсов обратного хода, включающий промежуточное тело, большей массы бойка, выполненное в виде поршня, размещенного внутри цилиндрической камеры.

Недостатком такого двигателя являются повышенные требования, предъявляемые к точности изготовления сопрягающихся поверхностей деталей компрессионно вакуумного преобразователя. Кроме того, постоянно возникающее трение способствует преждевременному износу указанных поверхностей преобразователя, что оказывает влияние на работоспособность двигателя и снижает его надежность.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения. [а.с. 442755 СССР, МКл. Н02К 33/12. Электрический двигатель возвратно-поступательного движения // В.М. Борисов, Б.Г. Гольдштейн, А.А. Гоппен, В.А. Елецкий, В.Л. Шерман, Х.Ж. Буш, Н.П. Ряшенцев, Е.М. Тимошенко. - №1383666/24-07; заявл. 11.12.69; опубл. 15.11.84: Бюл. №42-2 с.], содержащий корпус, магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, боек для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент, упругий элемент, в котором для уменьшения вибрации на корпус между бойком и упругим элементом размещено промежуточное тело массой, превышающей массу бойка.

Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.

К недостаткам этого технического решения можно отнести относительно низкую надежность работы, вызванную усилением вибрации на корпус, которая обусловлена отсутствием защиты механизмов электромагнитного двигателя от динамических нагрузок, возникающих при нарушении цикличности работы с изменением коэффициента отскока бойка при ударном воздействии на материал различной степенью твердости, а также в моменты остановки двигателя вследствие большой инерционности массы промежуточного тела.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности за счет предохранения узлов электромагнитного двигателя от динамических нагрузок вследствие отклонений от рабочих режимов, нарушающих цикличность его работы.

Поставленная задача решается тем, что синхронный электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, включающий корпус, с размещенными внутри магнитопроводом с катушками прямого и обратного хода, бойком для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент, и размещенные соосно на одном из торцов бойка механически связанный упругий элемент с промежуточным телом, массой больше массы бойка, содержит промежуточное тело, выполненное с упорной поверхностью, обращенной в сторону бойка, а между промежуточным телом и бойком установлен дополнительный упругий элемент, взаимодействующий через упорную поверхность с промежуточным телом.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого синхронного электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения.

Синхронный электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения содержит корпус 1 с расположенными в нем магнитопроводом 2 с электромагнитными катушками прямого 3 и обратного 4 хода, направляющую трубу 5 с размещенными в ней бойком 6, взаимодействующим с ударным инструментом 7 и промежуточным телом 8, связанным с дополнительным упругим элементом 9 и упругим элементом 10.

Синхронный электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения работает следующим образом.

При подаче импульса напряжения на катушку 3 прямого хода под действием возникающей электромагнитной силы боек 6 совершает движение в сторону ударного инструмента 7 и наносит удар. После нанесения удара и отскока бойка 6 от ударного инструмента 7 одновременно подается импульс напряжения на катушку 4 обратного хода. Под действием электромагнитной силы боек 6 разгоняется в обратном направлении и наносит удар по промежуточному телу 8. После нанесения удара и отскока от промежуточного тела 8 боек 6 под действием электромагнитных сил включающейся в этот момент катушки 3 прямого хода совершает движение в сторону ударного инструмента 7. Одновременно промежуточное тело 8 после соударения с бойком 6 отходит назад, сжимая упругий элемент 10 и ослабляя усилие дополнительного упругого элемента 9, движется навстречу возвращающемуся после удара по рабочему инструменту 7 бойку 6, ускоряющемуся под действием электромагнитных сил катушки 4 обратного хода.

Далее цикл повторяется.

При цикличной работе электромагнитного двигателя в режиме вынужденных колебаний энергия, запасаемая инерционной массой промежуточного тела 8 в предыдущем цикле, используется в следующем цикле, суммируясь с электромагнитной энергией катушки 3 прямого хода.

За счет того, что масса промежуточного тела 8 превышает массу бойка 6, возникающие при ударе вибрации не передаются на корпус 1.

Дополнительный упругий элемент 9, установленный с возможностью взаимодействия через образованную упорную поверхность промежуточного тела 8 с упругим элементом 10, обеспечивает режим свободных колебаний механической системы.

При нарушении цикличности работы электромагнитного двигателя, вызванной отклонениями от рабочих режимов или в режиме остановки, остатки кинетической энергии, запасаемой инерционной массой промежуточного тела 8, гасятся механической системой в режиме свободных колебаний и не передаются на корпус 1.

Собственная частота механических колебаний системы обеспечивается выбором жесткости дополнительного упругого элемента 9 и упругого элемента 10 и согласуется с частотой и длительностью импульсов напряжения поочередно подаваемых на катушки прямого 3 и обратного 4 хода.

Питание электромагнитного двигателя наиболее просто может быть осуществлено от источника переменного напряжения промышленной частоты по двухполупериодной схеме выпрямление. При этом катушка 3 прямого хода запитывается положительной полуволной, а катушка 4 обратного хода - отрицательной полуволной выпрямленного напряжения. Собственная частота механических колебаний системы для обеспечения цикличности работы двигателя должна быть синхронизирована с частотой питающего источника.

Принятые решения приводят к повышению надежности электромагнитного двигателя.