Электромагнитный молот

ш=6 где ив у полюсам 6 ширина эубо зубц са 5числое) е ыполакж ния, ками2-4 кой ию прямого хода полюсами 5, 6, 8,и силовыми катушками обратного 2, 3, 4 и прямого 7 хода, внутри которых расположен якорь 10, имеющий возможйость перемещения в аксиальном нап 1 авлении в немагнитной направляющей втулке,11. На обращенной к якорю поверхности полюсов 5, 6 и 8 выполнены оперечные кольцевыевыступы с посоянным шагом по длине полюса, Шаг Изобретение относится к электроагнитным ударным механизмам и может ыть использовано в строительстве для абивки в грунт деревянных и железобеонных свай, металлических труб, рыления и уплотнения грунта, дроблеия негабаритов, разрушения асфальтоетонов и т.д.Цель изобретения - увеличение 10 дельной энергии удара молота,На фиг. 1 представлена конструктивная схема электромагнитного молота на фиг. 2 - тяговые характеристиФ ки зубцовых зон и тяговые характерис тики катушки прямого хода в режиме с удержанием и без удержания..Электромагнитный молот содержит цилиндрический ферромагнитный корпус 1 внутри которого соосно установле1 ны секции 2-4, катушки обратного хода с полюсами 5 и 6 и катушка 7 прямого хода с полюсами 8.и 9. Внутри катушек расположен цилиндрический ферромагнитный якорь 10, имеющий воз можность перемещаться в аксиальном направлении внутри немагнитной направляющей втулки 11.На внешней стороне полюсов 5 и 9 установлены индуктивные датчики 12 и 13 положения пря- ЗО мого и обратного хода соответственно. К верхней части корпуса 1 прикреплена крышка 14 с упругим элементом 15,ектромагнитный молот содержит систему 16 питания и управлевходы которой соединены с датчи и 13, а выходы - с секциями атушки обратного хода и с катушпрямого хода. выступов полюса 5 вдвое больше шагавыступов полюса 6 и втрое больше шагавыступов полюса 8, а на якоре выполнены ответные выступы с таким же шагом, как и на полюсах. Удержание бойка осуществляется электромагнитнымисилами самих силовых катушек либо ихсекциями без дополнительных устройств,что позволяет повысить надежностьмолота. 2 ил. Полюс 5 является первым по счету в направлении прямого хода якоря, а полюса 6 и 8 - соответственно вторым и третьим.На внутренней поверхности полюсов 5, 6 и 8, обращенной к якорю 1 О, выполнены поперечные кольцевые выступы с постоянным шагом по длине полю-с са, причем шаг выступов полюсов 6 и 8 соответственно вдвое и втрое меньше шага по зубцам полюса 5, На боковой поверхности якоря 10, начиная от верхнего торца, выполнены ответные выступы, образующие в направлении прямого хода первую, вторую и третью секции, Шаг выступов первой, второй и третьей зон якоря равен соответственно шагу выступов полюсов 5, 6 и 8, а расстояния между любыми выступами первой и второй, второй и третьей зон якоря равны соответственно: ца полюК - целое (К = О, 1,2Все выступы полюсов и якоря в иены с одинаковыми соотношениями геометрических размеров внутри одно секции. Расстояние между упругим элементом 15 и полюсом 5 равно свободному выбегу бойка и подобрано так, что в крайнем положении, обрат" ного хода выступы якоря опережают14357 выступы полюсов в направлении прямого хода на половину ширины выступа. Число выступов на якоре выполнено таким, что ь этом положении зоны якоря и полюсов с одинаковыми выступамиполностью перекрываются.Электромагнитный молот работает следующим образом.Пусть в начальный момент якорь 10 10 находится в крайнем нижнем положении (фиг. 1, пунктир) и координата пере-. мещения Х равна нулю. При подаче нап-, ряжения на секции 2-4 катушки обратного хода в них начинает протекать ток. В результате взаимодействия магнитного потока рассеяния между боковой и торцовой поверхностями якоря 10 и внутренней поверхностью корпуса 1 с током, проходящим по виткам секций 2-4, возникает электромагнитная сила, под действием которой якорь 10 движется вверх. При входе верхнего торца якоря 10 в полюс 5 датчик 12 положения вырабатывает управляющий 25 сигнал, поступающий на вход системы 16 питания и управления, которая отключает питание секции 3 катушки обратного хода и формирует импульс направления прямого хода. Импульс прямого хода поступаетна катушку 7 прямого хода с некоторой задержкой отно. сительно времени срабатывания датчика 12 положения. В течение этого времени осуществляется свободный выбег якоря на катушки обратного хода. По мере движения якоря его скорость под действием силы тяжести уменьшается и в крайнем верхнем положении торец якоря 10 упирается в упругий элемент 4 О 15. При этом незначительный избыток кинетической энергии якоря. рассеивается в упругом элементе. В крайнем верхнем положении выступы якоря опережают в направлении прямого хода 45 выступы полюсов на половину его ширины, Благодаря этому на якорь 10 действует максимальное результирующее удерживающее усилие Р, создаваемое за счет взаимодействия магнитных потоков в первой зоне якоря 10 и полюса 5, а также во второй зоне якрря 10 и полюса 6.При подаче питающего импульса на катушку 7 прямого хода в ней начина-ется переходный процесс нарастаниятока и соответственно тягового усилия Р , направленного вниз. При этом между выступами полюса 8 и третьей 08зоны якоря 10 возникает электромагнитная сила, направленная вверх и результирующее удерживающее усилие от всех выступов зон якоря и полюсов увеличивается (точка О, фиг. 2) . По мере нарастания тока в катушке 7 прямого хода, начиная с момента времени, когда сила Р совместно с силой тяжести якоря 10 станет больше удерживающего усилия Р осуществляется ускоренное перемещение якоря 10 вниз. При этом выступы полюсов 5, 6 и 8 и якоря создают соответственно первую (кривая 17, фиг. 2), вторую (кривая 18) и третью (кривая 19) гармоники результирующего тягового усилия (кривая 20) от зон, Поскольку на участке 0-Е (фиг. 2) движения якоря 10 удерживающее усилие резко уменьшается при увеличении Х, то результирующее усилие, действующее на якорь 10 (кривая 21, фиг, 2), быстро нарастает до значения удерживающего усилия, На интервале движения 1.-Р результирующее усилие от выступов 5, 6 и 8 и якоря совпадает с направлениемдвижения якоря и складывается с рабочим тяговым. усилием Р катушки прямого хода. При выходе верхнего торца якоря иэ датчика 12 положения в пем вырабатывается импульс напряжения, который следует на вход системы 16 питания и управления. Система 16 питания и управления отключает секции 2 и 4 катушки обратного хода с некоторой задержкой относительно времени прихода сигнала с датчика 12 положения. Время задержки подобрано таким, что секции 2 и 4 отключаются, когда якорь 10 проходит расстояние О-Р, .а рабочий режим катушки 7 прямого хода подобран так, что при дальнейшем увеличении координаты Х магнитная сис"тема молота входит в режим насыщенияи выступов якоря 10 и полюса 8 неоказывают существенного влияния наего работу. При входе якоря 10 в полюс 9 срабатывает датчик 13 положения, сигнал с которого следует насистему 16 питания и управления. Система 16 питания и управления отключает питание катушки 7 прямого хода,вырабатывает напряжение питания секций 2"4 катушки обратного хода, ипроцесс повторяется,Таким образом, практически на всеминтервале хода якоря 10 на него воздействует ускоряющее усилие, превыВарьируя число выступов на полюсах и на якоре, можно изменять амплитуды каждой из гармонических составляющих результирующего тягового усилия этих зон и соответствующим образом менять форму результирующего тягового усилия. Электромагнитный молот, включающий корпус, электромагнит с полюсами и силовыми катушками прямого и обратного хода, установленный внутри них якорь-боек, расположенные на крайних полюсах датчики положения якоря-бойка, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной энер. - гии удара молота, катушка обратного хода выполнена из секций, а на обращенных к якорю поверхностях первого, второго и третьего в направлении прямого хоДа полюсов выполнены с постоянным шагом по длине полюса выступы, шаг .которых на первом полюсе ддвое превышает шаг на втором и втрое на третьем полюсах, при этом на боковой поверхности якоря зонально образованы ответные выступы, размещенные с шагом, соответствующим шагу выступов на полюсах, причем расстояние в . между зонами выступов якоря, соответствующих первому и второму полюсам, определяют иэ формулы ш = б1 1- - г+ - КТ а расстояние п между4 2зонами выступов якоря, соответствующих второму и третьему полюсам, из формулы ьи г 51435708шающее максимальное усилие удержаниязон с выступами, которое может бытьдостаточно большим. Поэтому в электромагнитном молоте с удержанием ус 5коряющее усилие, действующее на якорь,больше, чем в молоте без удержания(кривая 22, фнг. 2), Следовательнои кинетическая энергия якоря 10, запасенная им к концу прямого хода, в,молоте с удержанием может быть значительно большей в сравнении с известными устройствами. Это приводит кувеличению удельной энергии удараэлектромагнитного молота, позволяетуменьшить массу и габариты устройства в целом,Выполнение на обращенной к якорюповерхности полюсов и на якоре поперечных кольцевых выступов обеспечивает бесконтактное удержание якоряв крайнем положении обратного ходаза его боковую поверхность. Это позволит увеличить удельную энергиюудара вследствие снижения массы мо- . 2 Влота, .так как удержание осуществляется электромагнитными силами самихсиловых катушек либо их секциями бездополнительных устройств, а такжепозволит повысить надежность электро- З 0магнитного молота. Кроме того, послетрогания якоря удерживающее усилиеот эон с выступами резко снижается,изменяя, свое направление на противоположное, и на некотором интервале35движения может быть исаольэовано для.дополнительного ускорения якоря.Совокупность перечисленных факторов позволяет увеличить силу тягикатушки прямого хода на всем интервале движения якоря и ведет к достижению указанного полезного эффекта,увеличение силы тяги обусловлено тем,что при удерживании якоря электромагнитными силами зон в крайнем положении обратного хода, к началу прямогохода ток в катушке прямого хода дос"тигнет большей величины, чем без удерживания якоря. м у л а изобретения 1 1и = с - г + - КС12 3 ф- расстояние между первым ивторым полюсами;" расстояние между вторым итретьим полюсами,- шаг по выступам и ширинавыступа первого полюса;- целое число (К = О, 1,2 ).,Воров Редак аказ 5618/28 Тирак 637 Подписное о комитета СССР . и открытийушская наб., д. 4 Составитель Н.З Техред Л. Сердюк ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Р ивводственно-полиграфическое предприятие город, ул. Проектная, 4