Результат интеллектуальной деятельности: СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к электромагнитным машинам ударного действия, применяемых для выполнения различных технологических операций (например, ударное вибропрессование, клеймение, разрушение строительных материалов при производстве монтажных работ), в которых возвратно-поступательное движение бойка осуществляется за счет катушек прямого и обратного хода, питаемых от однофазного источника промышленной частоты.

Известна электромагнитная машина ударного действия [Патент РФ 2001262, МКл B25D 13/00, E21C 3/16. Электромагнитный пробойник // Л.С. Павлов, А.Г. Тамбовский. - №3028408/03; заявл. 21.02.92; опубл. 15.10.93, Бюл. №37-38. - 3 с.], содержащая корпус, расположенные в корпусе общий магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, цилиндрический боек, поочередно взаимодействующий с ударником и буферным устройством, выполненным в виде амортизированного отбойника с наковальней.

В оптимальном режиме время работы электромагнитной машины ударного действия движения бойка при прямом и обратном ходе должно совпадать с длительностью протекания тока по катушкам, что может быть реализовано только при точной синхронизации возвратно-поступательных движений бойка с частотой питающего источника.

К недостаткам этой электромагнитной машины ударного действия следует отнести то, что при питании от однофазного источника промышленной частоты длительность протекания тока по катушкам и время движения бойка может отличаться от оптимального режима работы, что снижает КПД устройства.

Известна электромагнитная машина ударного действия [Патент РФ 2042500, МКл 25D 13/00. Электромагнитный ударный инструмент // Е.М. Тимошенко, В.М. Борисов, И.В. Андреев, И.Ф. Куликов. - №92014505/28; заявл. 23.12.92; опубл. 27.08.95. - 6 с.], содержащая корпус, расположенные в корпусе магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, механизм крепления рабочего инструмента, буфер и боек, расположенные на одной оси.

К недостаткам этой электромагнитной машине ударного действия следует отнести то, что при питании катушек импульсами тока от однофазного источника промышленной частоты, необходимая длительность протекания тока в отдельно взятых катушках и время движения бойка под действием электромагнитных сил, созданных этими катушками, также в разной степени может отличаться от оптимального режима работы, что снижает КПД устройства в целом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитная машина ударного действия [Патент РФ 2008194, МКл B25D 13/00. Электромагнитная машина ударного действия // И.В. Андреев, В.М. Борисов, И.Ф. Куликов, Е.М. Тимошенко. - №5031933/08; заявл. 12.03.92; опубл. 28.02.94. - 11 с.], содержащая корпус, блок питания, рабочий инструмент, подпружиненный буфер, жестко связанные с направляющей втулкой корпус буфера и буксу, размещенный внутри направляющей втулки боек, статор, выполненный в виде магнитопровода с установленными в нем катушками и механизм крепления статора, состоящий из двух размещенных по обе стороны статора упоров и запорного механизма, установленного на направляющей втулке.

Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.

К недостаткам этого известного технического решения следует отнести отсутствие точной настройки на оптимальный режим работы. Связано это с тем, что рабочий процесс рассматриваемого устройства осуществляется в режиме вынужденных колебаний. Собственная частота механических колебаний системы согласуется с частотой и длительностью импульсов тока, поочередно поступающих на катушки, однако время движения бойка и длительность протекания тока по катушкам может отличаться от оптимального режима работы. Конструктивное исполнение устройства не обеспечивает раздельной регулировки по согласованию длительности протекания тока в отдельно взятых катушках и времени движения бойка под действием электромагнитных сил, созданных катушками, что снижает КПД.

Изобретение направлено на решение задачи точной настройки на оптимальный режим работы и повышение КПД синхронной электромагнитной машины ударного действия.

Указанная задача достигается тем, что синхронная электромагнитная машина ударного действия содержит корпус, блок питания, рабочий инструмент, подпружиненный буфер, жестко связанные с направляющей втулкой корпус буфера и буксу, размещенный внутри направляющей втулки боек, статор, выполненный в виде магнитопровода с установленными в нем катушками и механизм крепления статора, состоящий из двух размещенных по обе стороны статора упоров и запорного механизма, установленного на направляющей втулке, при этом статор выполнен из двух раздельных и примыкающих друг к другу секций, а запорный механизм, упоры и секции статора связаны между собой посредством различных по толщине съемных колец, установленных на направляющей втулке с возможностью точной фиксации взаимного положения упомянутых секций статора относительно друг друга и упоров, причем необходимую толщину съемных колец выполняют набором пакета из более тонких.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемой электромагнитной машины ударного действия.

Синхронная электромагнитная машина ударного действия содержит корпус 1 с размещенными внутри секциями статора, включающими магнитопровод 2 с катушкой 3 прямого хода и магнитопровод 4 с катушкой 5 обратного хода, направляющую втулку 6 с установленным в ней бойком 7 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с рабочим инструментом 8 и буфером 9, а также отдельно установленный блок питания 10. Направляющая втулка 6 жестко соединена с буксой 11 и корпусом буфера 12. Между буфером 9 и корпусом буфера 12 размещена пружина 13.

На направляющей втулке установлен запорный механизм крепления секций статора, содержащий упор 14, выполненный в виде шайбы с выточкой по внутреннему диаметру, в которую входит стопорное кольцо 15, установленная с предварительным поджатием пружина 16, выполняющая функции запорного элемента и упор 17, являющийся внешней торцевой поверхностью корпуса буфера 12.

Между упором 17 и магнитопроводами 2 и 4 установлены различные по толщине съемные кольца 18 и 19, обеспечивающие точную фиксацию положений секции статора.

Синхронная электромагнитная машина ударного действия работает следующим образом.

При подключении машины к однофазно сети переменного тока блок питания 10 формирует импульсы напряжения, поочередно подаваемые на катушки 3, 5 прямого и обратного хода. При подаче импульса напряжения на катушку 3 прямого хода под действием возникающей электромагнитной силы боек 7 движется в сторону рабочего инструмента 8, и наносит по нему удар. После нанесения удара и отскока бойка 7 от рабочего инструмента 8 одновременно подается импульс напряжения на катушку 5 обратного хода. Под действием возникающей электромагнитной силы боек 7 с ускорением движется в сторону подпружиненного буфера 9 и наносит по нему удар. После нанесения удара, ввиду того, что масса подпружиненного буфера 9 больше массы бойка, боек 7 отскакивает от буфера 9 и начинает ускоренное движение в сторону рабочего инструмента 8 под действием электромагнитных сил включающейся в этот момент катушки 3 прямого хода. Одновременно буфер 9 отходит назад, сжимая пружину 13 и, совершая колебательное движение, движется на встречу возвращающемуся после удара по рабочему инструменту 8 бойку 7. Далее цикл повторяется.

Питание синхронной электромагнитной машины ударного действия осуществляется по двухполупериодной схеме выпрямления.

Регулировка и точная настройка на оптимальный режим работы происходит следующим образом.

Благодаря конструктивному исполнению съемного статора, содержащего две независимые и раздельные секции в виде магнитопроводов 2, 4 с катушками 3, 5, а также предусмотренной возможности установки съемных колец 18, 19, согласование между временем протекания тока в отдельно взятой катушке и положением бойка на данный момент времени в режиме вынужденных колебаний механической системы осуществляется выбором необходимой толщины колец.

Как следует из чертежа, установка различных по толщине съемных колец 18 и 19 позволяет изменять положение секций статоров по длине оси направляющей втулки 6, как по отношению друг к другу, так и относительно фиксированных положений упоров 14, 17 и тем самым осуществлять точную настройку на оптимальный режим работы за счет изменения величины хода бойка 7 под действием электромагнитных сил, создаваемых катушками 3, 5 при прямом и обратном ходе бойка 7.

Конструкция устройства обеспечивает независимую регулировку положений секций статора при прямом и обратном ходе бойка, которая предусматривает сохранение положения относительно упоров одной из секций и изменение положения другой секции, что обеспечивает точную настройку механической системы в целом.

Для обеспечения точной настройки на оптимальный режим работы целесообразно необходимую толщину съемных колец выполнять набором пакета из более тонких.

Величина предварительного поджатая пружины 16 выбирается из условия надежной фиксации взаимного положения раздельных секций статора во время работы, исключающего соударения механически связанных с ними съемных колец и упора.

Предложенное решение обеспечивает точную настройку на оптимальный режим работы и повышает КПД синхронной электромагнитной машины ударного действия.