Электромагнитный привод

(19) (1) 3(50 Н 02 Р 7 14Джа нсуг урурян ела ельство СССР б, 1972лектромагск, фНаунитные.ка , 1 АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт горного дКазССР(54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОДсодержащий электромагнитный двигатель возвратно-поступательногодвижения, содержащий обмотки прямого и обратного хода, имеющий проточку Ферромагнитный якорь, расположенный внутри обмоток, и устройство управления, содержащее эадатчикчастоты движения якоря, к 5 -триггери усилители мощности, подключенныек обмоткам, о т л и ч а ю.щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности за счет улучшения стабильности управления и повышения производительности за счет расширения диапазона регулирования частоты, проточка на якоре имеет переменную глубину вдоль образующей, устройство управления снабжено двумя ксмпаратораминапряжения, тремя элемента" ми НЕ, двумя элементами,И и источником опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирующнм входом первого компаратора, к иивертирующему входу второго комператора подключен задатчик частоты, к неиивертирующим входам обоих компараторов подключен датчик, выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ к Й -входу триг-гера, а выход второго компаратора подключен к 5-входу триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента И и к второму вхо- (ду первого элемента И, к третьему входу которого подключен вьщод триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого усилителя мощности и через элемент НЕ - с вторьи входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго усилителя мощности.1086539 го движения, содержащий обмотки прямого и обратного хода, имеющий проточку Ферромагнитный .якорь, расположенный внутри обмоток, и устрой" ство управления, содержащее эадатчик частоты движения якоря, ЙЭ -триггер и усилители мощности, подключенные к обмоткам, проточка наякоре имеет переменную глубину вдольобразующей, устройство управленияснабжено двумя компараторами напряжения, тремя элементами НЕ, двумя элементами И и источником опорного напряжения, выход которого соединен с инвертирукцим входом первого компаратора, к инвертирующему входу второго компаратора подклю" чен задатчик частоты, к неинвертирующим входам обоих компараторов подключен датчик, выход первого ком" паратора подключен к первому входу первого элемента И и через элемент НЕ - кй-входу триггера, а выход второго компаратора подключен к 5-входу триггера и через элемент НЕ" к первому входу второго элемента И и к второму входу первого элемента И, к третьему входу которого подключен выход триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого усилителя мошности и через элемент НЕ - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго усилителя мощности.На Фиг,1-4 показаны различные положения якоря относительно датчика в двухобматочном электромагнитном двигателе возвратно-поступательного движения; на Фиг.5 - Функциональная схема привода.Электромагнитный привод содержит силовые обмотки прямого 1 и обратного 2 хода, установленные на направляющей 3, внутри которой рас" положен Ферромагнитный якорь 4, на боковой поверхности которого выполнена проФилированная проточка, состоящая из конической проточки 5, переходящей в цилиндрическую про- . точку б, Задатчик частоты ударов 7 связан с инвертирующим входом компаратора 8, неинвертирующий вход которого вместе с неинвертирующим входом компаратора 9 подключен к датчику положения якоря 11, а ин" вертирующий вход связан с источником опорного напряжения 10. Выход компаратора В связан с входом элемента 12 НЕ и с Я -входом триггера 13, а выход компаратора 9 - с входом элемента НЕ 14 и с первым входом элемента И 15, Выход элемента 12 связан с первым входом элемента И 16 и с вторым входом элемента И 15, а выход элемента НЕ 14 - с В -входом триггера 13,.выход которого связан с третьим входом элемента 15. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано.при создании электромагнитных машинударного действия для разрушениявгорных пород, забивания свай, возбуждения сейсмоколебаний в верхних слоях земной коры.Известен электромагнитный привод молота, содержащий электромагнитс обмотками первого и обратного хода, внутри которых расположен якорь 10и индивидуальные датчики, а устрой- ство управления содержит коммутирующий конденсатор и подключенныек обмоткам тиристоры, управлякщиеэлектроды которых соединены с индуктивными датчиками 113,Триггерная схема питания силовых катушек не позволяет осуществитьрегулировку длительности силовогоимпульса тока в катушках, а сле 20довательно, регулировку энергии ичастоты ударов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный привод, включающий в себяэлектромагнитный двигатель с обмотками прямого и обратного хода, внутри которых расположен якорь, имеющийпроточку, и двумя индукционнымидатчиками, и устройство управления,содержашееР-триггер, входы которого соединены с датчиками, а выходчере Формирователи и цепи задержки,являющиеся задатчиками частоты, связан с й-входами двух других триггеров, а через другие Аормирователис 5-входами тех же триггеров, выходыкоторых через усилители мощностисвязаны с обмотками прямого и обратного хода 2 . 40управление усилителями мощностичерез задержки, которые выдают сигналы через определенные промежуткивремени, приводит к неустойчивостирежима работы молота, выходу из 5синхронизма при изменении параметров рабочего процесса (сил сопротивления, температуры катушек, угланаклона молота, величины отскокабойка), что снижает стабильностьуправления молотом. расположение датчиков относительно силовых катушекограничивает максимальную частоту иминимальную энергию ударов, т.е.ограничивает диапазон регулированиячастоты, а следовательно, энергииударов.Цель изобретения - повышение надежности за счет улучшения стабильности управления и повышение производительности за счет расширения бОдиапазона регулирования частоты.Ноставленная цель достигаетсятем, что в электромагнитном приводе, содержащем электромагнитныйдвигатель возвратно-поступательно" ЯВыходы элементов 15 и 16 связаны с усилителями мощности 17 соответственно катушек прямого 1 и обратного 2 хода. Выход элемента 15 через элемент 18 связан с. вторым входом элемента 16.Задатчик 7 включает н себя источник 19 опорного напряжения и под-. ключенный к нему потенциометр 20, с помощью которого можно изменять величину напряжения, снимаемого с задатчика 7 в пределах от минимального значения (несколько большего опорного напряжения источника 10) до максимального (несколько меньшего максимального сигнала датчика 11). Датчик 11 трансформаторного типа имеет разомкнутый магнитопровод, который замыкается якорем 4. При этом образуется воздушный зазор между магнитопроводом датчика 11 и якорем 4, величина которого изменяется при движении якоря от максимального значения, соответствующего исходному состоянию якоря 4, т.е. замыканию иагнитопронода датчика 11, той частью боковой поверхности якоря 4, которая имеет цилиндрическую проточку б (фиг.1), до минимального, соответствующего замыкания магнитопровода датчика 11 той частью боковой поверхности якоря 4, которая не имеет профилированной проточки (фиг.З и 4). Соответственно изменяется и величина выходного сигнала датчика 11 от минимального до максимального значения, т.е. с уменьшением величины упомянутого воздушного зазора сигнал датчика 11 увеличивается и наоборот. Следует отметить, что сигнал датчика 11 при любом значении воздушного зазора всегда имеет положительное значение, а минимальное его значение всегда несколько мень" ше величины опорного напряжения источника 10. Якорь 4 н конце прямого (рабочего) хода наносит удар но инструменту 21, находящемуся .в направляющей 3.Привод работает следующим образом.В начале цикла якорь 4 находит" ся в левом (нижнем при вертикальном расположении машины) крайнем положении (фиг.1). При.этом магнитопровод датчика 11 замыкается той частью якоря 4, которая имеет цилиндрическую проточку б. В этом случае сигнал дагчика 11 несколько меньше опорного напряжения источника 10. Поэтому на выходе компаратора 9, а значит и на первом входе элемента 15, появляется сигнал 0, который, иннертируясь в эле" менте 14, поступает на К -вход триггера 13 и переводит его в состояние 0. Сигнал 0 на выходе эле нал 0 ф, который, инвертируясь в 50 элементе 12, поступает через открытый элемент 15 на усилитель мощности 17 и включает катушку 1 прямого хода. Якорь 4 начинает втягиваться этой катушкой. Происходит дальшейшее уменьшение сигнала датчика 11.Наконец, в момент нанесения удараякорем 4 по инструменту 21 н концепрямого хода (фиг.1) магнитопроводдатчика 11. снова замыкается той частью якоря 4, которая имеет цилинд рическую проточку б. Сигнал датчика 11 снова становится несколькоменьше опорного напряжения источника 10 и описанные процессы повторяются. Для изменения знергии и часто ты ударов достаточно потенциомет 5 10 15 20 25 30 35 40 45 мента 15, инвертируясь в элементе 18,поступает на второй вход элемента 16. В это время сигнал датчика 11меньше напряжения, подаваемого сзадатчика 7 на инвертирраций входкомпаратора 8. Поэтому на выходе последнего появляется сигнал Оф., который,инвертируясь в элементе 12,поступает через открытый элемент 16на усилитель мощности 17 и включаеткатушку 2 обратного хода, Якорь 4начинает:втягиваться этой катушкой.С этого момента магнитопровод датчика 11 начинает замыкаться той частью якоря 4, которая. имеет коническую проточку 5. Это приводит к уменьшению воздушного зазора междумагнитопроводом датчика 11 и якорем 4 и к увеличению сигнала, снимаемого с датчика 11. Величина сигнала датчика 11, увеличиваясь по мереперемещения якоря 4, в начале превышает опорное напряжение источника 10, что приводит к появлению навыходе компаратора 9, а значити на первом входе элемента 1 5,сигнала ".1",который,инвертируясьн элементе 14, снимает с Р -входатриггера 13 сигнал 1. , а затемпревышает и напряжение задатчика 7(фиг.2). После этого на выходе ком"паратора 8 и на Б -входе триггера 13появляется сигнал "1",Последний переход в состояние "1",что влечетза собой появление сигнала " 1"на третьем входе элемента 15. Одновременно снимаются сигналы с первого входа элемента 16, с второговхода элемента 15, и катушка 2 обратного хода выключается, а якорь 4продолжает движение вверх по инерции до полной остановки в крайнемверхнем положении (фиг.4). Послеэтого под действием собственноговеса якорь 4 начинает движение вниз,совершая:прямой (рабочий) ход, приэтом сигнал датчика 11, уменьшаясь,становится меньше напряже;ия задатчика 7. Начиная с этого момента, навыходе компаратора 8 появляется сиг1086539 7 Подписное ВНИИПИ Заказ 2264/51 Т Проектная ППП Патевт", г. ужгород Фил ром 20 изменить величину напряжения задатчика 7.Предлагаемый привод по сравнению с известным обладает повышенной стабильностью управления электромагнитной машиной вследствие того, 5 что в нем реализовано, с одной стороны, более глубокое управление движением якоря относительно катушек с помощью самого же якоря, с другой стороны, сигналы на включение и от ключение катушек выдаются с учетом изменения параметров рабочего процесса .(сил сопротивления, температуры катушек, угла наклона молота,величины отскока якоря и др.) . Этоповышает надежность работы привода.Привод также имеет расширенныйпо сравнению с известными диапазонрегулирования частоты ударов, чтосвязано с тем, что энергия якоряможет сообщаться сколь угодномалому участку, длина которого опре"деляется величиной напряжения эадатчика частоты ударов. При уменьшениинеобходимой энергии удара возраста"ние частоты позволяет повысить производительность привода.