автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Создание ручного электромагнитного молотка с энергией удара 15 Дж

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА СИШРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

На правах рукошои

Для служебного пользования

Экз. »0001 Л 1

ПЕРЬЕВ Анатолий Аркадьевич

Ш 534.11

СОЗДАНИЕ РУЧНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОЛОТКА С ЭНЕРШЕМ УДАРА 15 ДЕ

Специальность 05.05.04 - "Дорожные и строительные машины"

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук -

Новосибирск, 1991 г.

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделен] Академии наук СССР.

Научный руководитель старший научный сотрудник

кандидат технических наук Тимошенко Е.1

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Смоляницкий Борис Николаевич доктор технических наук, профессор Ковалёв Юрий Захарович

Ведущее предприятие - научно-инженерный центр "Импульс" Академии наук Киргизской ССР.

Защита состоится " -.дх^Чр 1991 г. в ^^ час.

на заседании специализированного Учёного совета Д 003.17.03 при Институте горного дела СО АН СССР (630091, Новосибирск-91, Красна проспект, 54).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела СО АН СССР.

Автореферат разослан -1991г.

Учёный секретарь специализированного совета к.т.н. <с— Кортелев 0.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш

Большой объём в строительстве занимают работы, связанные с бурением отверстий в конструкциях из искусственных и естественных строительных материалов и разрушением бетона, гранита, кирпичной ¡сладки и асфальтных покрытий. Потребность народного хозяйства в ручных электрических машинах ударного действия, по данным Даугав-шлсского завода "Электроинструмент", удовлетворяется на 30-40%. {ашедшие широкое распространение в СССР и за рубежом электрические юшины ударного действия, в которых используются коллекторные двигатели и компрессионно-вакуумные механизмы, преобразующие враща-гельное движение в возвратно-поступательное, обладают удобством эксплуатации, особенно при частых сменах объектов обработки, высокой устойчивостью работы при низких температурах и не требуют до-юлнительных затрат на оборудование питающих сетей. Диапазон энергий удара электромеханических машин ударного действия, выпускаемых отечественной промышленностью в настоящее время, находится в преде-их от 2 до 25 Дк. Использование в электрических машинах ударного действия электромагнитных двигателей возвратно-поступательного дш-гения позволяет получить ряд дополнительных преимуществ, таких как увеличение удельной ударной мощности, снижение уровня вибрации, по-зышение надёжности работы ударного узла и обеспечение большей стабильности выходных характеристик. Отечественной промышленностью ос-юен выпуск только двух электромагнитных машин с энертиями ударов 2,5 и 4,8 Дк. Создание ручных вибробезопасных электромагнитных ма-шн о большей энергией удара являегоя актуальной научно-техничеокой (адачей, которая в работе рассматривается на примере создания макет-гого образца электромагнитного молотка о энергией удара 15 Дж.

Цель работы. Разработка научных основ создания ручных электро-1агнитных'машин с повышенной энергией ударов и создание макетного »бразца электромагнитного молотка о энергией удара 15 Дк.

Основная идея, обеспечивающая достижение поставленной цели, ¡включается в том, что для увеличения энергии удара и устойчивости >аботы электромагнитных машин, питающихся от источников напряжения промышленной частоты, используются рабочие циклы о возвратом, оста-:овкой и удержание» бойка в одном из крайних положений.

Задачи исследования:

- разработать рабочие циклы, позволяющие создать элекгромагнит-ие машины о повышенной энергией ударов и определить область их

применения;

- разработать методику инженерного расчёта геометрических размеров и обмоточных данных для выбранной конструктивной схемы ударного узла;

- разработать способы и методы измерения, позволяющие определять энергетические параметры электромагнитных двигателей с повышенной энергией ударов;

- разработать конструкцию макетного образца электромагнитного молотка на 15 Да.

Методы исследования. В диссертации использовались теоретически! и экспериментальные методы исследований. Определение параметров электромагнитных двигателей с шнимаяьной массой осуществлялось с помощью физического и математического моделирования.

Научные положения, защищаемые в диссертации

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты исследований:

- для создания ручного электромагнитного молотка массой до

10 кг и энергией удара 15 Дж необходимо обеспечить снижение частоты ударов до 25 с-1;

- фиксация бойка с помощью катушки холостого хода наряду с повышением энергии ударов обеспечивает увеличение стабильности работи электромагнитного молотка;

- снижение степени влияния работы электромагнитных машин с повышенной энергией ударов на питающую сеть может быть получено за счёт использования одних и тех же катушек как для разгона бойка в прямом направлении, гак и для разгона в обратном направлении, что позволяет прикладывать к бойку в течение одного цикла работы большее число силовых импульсов;

- введение соотношений геометрических размеров и величины удельных потерь в обмотке, полученных для конкретной конструкции ударного'узла,в математическую модель, предназначенную для определ* ния рациональных пнраметров электромагнитных двигателей с помощью теории подобия, позволяет разработать инженерную методику поиска геометрических размеров и обмоточных данных электромагнитных ударных узлов с минимальной массой;

- использование устройств измерения, в которых осуществляется распознавание электрических импульсов, поступающих с контактного датчика, позволяет снизить погрешность измерения энергии удара и автоматизировать процесс определения энергетических параметров электромагнитных машин ударного действия;

- устройства измерения, в которых используются элементы аналоговой техники и коммутирующие блоки, работающие синхронно с испытуемым электромагнитным .двигателем, обеспечивают снижение погрешности измерений действующего значения тока и потребляемой мощности электромагнитных машин с повышенной энергией ударов и позволяют автоматизировать процесс определения энергетических параметров электромагнитных машин ударного действия.

Достоверность приведённых в работе научных положений, выводов, рекомендаций обеспечивается:

- теоретически:,и исследованиями, основанными на использовании классических, неоднократно опробованных методик оптимизации параметров электромагнитных двигателей;

- экспериментальными исследованиями, выполненными с применением современных методов и средств измерения;

- совпадением результатов расчёта параметров электромагнитных ударных узлов и результатов экспериментальных исследований.

Научная новизна заключается в следующем:

- Обосновано применение новых, защищенных авторскими свидетельствами способов и устройств управления, позволяющих получать уста!чи-вые режимы работы электромагнитных машин ударного действия с повышенной энергией ударов при изменении напряжения питающей сети и изменении коэффициента отскока бойка от рабочего инструмента,а также снизить степень влияния работы электромагнитных машин на питающую сеть.

- Разработана новая методика определения параметров электромагнитных машин с минимальной массой.

- Разработаны методы и средства измерений энергетических параметров электромагнитных машин с повышенной энергией ударов, защищенных авторскими свидетельствами, позволяющие автоматизировать процесс накопления и обработки информации и снизить погрешность измерений.

Личное участие автора заключается в анализе существующих рабочих циклов ручных электромагнитных двигателей и в разработке новых рабочих циклов, позволяющих создавать электромагнитные машины ударного действия с повышенной энергией ударов.

Автором разработан ряд способов и устройств управления элект-ромагнитныш двигателями,. обеспечивающих повышение уровня помехозащищённости устройств управления.

Разработана методика расчёта параметров электромагнитных двигателей с минимальной массой, для предложенной автором конструктивной схемы электромагнитного двигателя.

Предложенные автором диссертационной работы способы и методы

определения энергетических параметров позволили создать при непосред ственном участии автора измерительно-испытательный стенд, который используется в НГД СО АН СССР для проведения исследований физически? моделей и определения параметров экспериментальных электромагнитных ударных машин.

При создании экспериментального образца электромагнитного молотка с энергией удара 15 Дк автором осуществлялось непосредственно« руководство и участие в проведении экспериментальных исследований и доводочных работ.

Практическая ценность результатов работы заключается:

- в разработке устройств управления электромагнитными машинами ударного действия, позволяющих повысить уровень помехозащищённости устройств;

- в разработке инженерной методики определения геометрических размеров и обмоточных данных электромагнитных ударных узлов с минимальной массой;

- в создании экспериментального образца электромагнитного молотка с энергией удара 15 №. по своим удельным показателям превосходящего серийно выпускаемый Даугавпилсским заводом "Электроинструмент" электромагнитный молоток ИЭ4213 и наиболее близкий зарубежный аналог - молоток №>Ы -10 фирмы "Бош";

- в разработке, создании и внедрении измерительно-испытательного стенда для определения энергетических параметров и проведения исследований электромагнитных двигателей.

Реализация результатов работы

Результаты теоретических и экспериментальных исследований авгО' ра использовались при выполнении хозяйственных договоров Института горного дела СО АН СССР с Даугавпилсским заводом "Электроинструмент при проектировании и изготовлении электромагнитных молотков с энергией ударов 25 Дд и электромагнитного молотка на 15 Дж, цри создании измерительно-вычислительных комплексов, иопользуемых в ИГД СО А СССР, Даугавпилсоком заводе "Электроинструмент" и СКБ ПГ СО АН СССР для определения энергетических параметров экспериментальных образцо и серийно выпускаемых электромагнитных и электромеханических машин ударного действия.

^прпбятптя работы. Основные положение работы и результаты иссле дований докладывались и подучили одобрение

- на Ш совещании по проблеме "Электрические силовые импульсные системы" т.Новосибирск, 1976 г.;

- на У совещании "Электрические виброимпульо ные сиотемн"

'.Новосибирск, 1984 г,;

- на У1 совещании "Электрические виброимпульсные системы" '.Новосибирск, 1987 г.;

- на Всесоюзном научно-техническом совещании "Основные направ-;ения повышения технического' уровня и качества ручных машин (меха-изированного инструмента)", г.Даугавпилс, 1986, 1989 г.г.;

- на объединённых научно-технических семинарах лабораторий си-:овых электромагнитных импульсных систем, горных и строительных 'Лектромагнитных машин ударного действия и систем управления вибро-эдульсныш источниками Института горного дела СО АН СССР, г.Ново-ибирск, I975-1990 г.г.;

. - на семинаре "Строительные и дорожные машины" Института гор-:ого дела СО АН СССР, Г990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, i том числе II' авторских свидетельств на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, че-ырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной ма-ериал изложен на 99 стр. машинописного текста, иллюстрируется 47 не. и 2 таблицами, сопровождается списком литературы из 46 наиме-ований. Приложения представлены на 63 стр.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность теш, сформулированы цель задачи диссертационной работы, обоснована перспективность разра--отки ручных электромагнитных машин с повышенной энергией ударов и ктуальность выполнения работ по созданию таких машин.

В первой главе проведён анализ рабочих циклов ручных электро-агнитных машин ударного действия и определены области их применения, ассмотрены особенности создания устройств управления электромагнит-ыми двигателями с повышенной энергией ударов.

Электромагнитные машины ударного действия, выпускаемые серийно, ахоцят широкое применение при проведении монтажных и сантехничес-их работ, однако,при создании электромагнитных машин, предназначенья для разрушения бетона и дорожных покрытий', необходимы ударные злы с большей энергией ударов. Увеличение энергии ударов не может ыть произвольщм и ограничивается регламентированными санитарными ормами усилия нажатия. Величина допустимой энергии ударов о учё-ом уменьшения на 30£ усилия, прикладываемого к ударному узлу за чёт соударений корпуса с буртиком рабочего инструмента, определяет-я зависимостью

4-У

А - -

где - усилие подачи; V - скорость бойка перед моментом удара; ^ - частота ударов; КйТ - коэффициент отскока бойка от рабочего инструмента.

Получение устойчивых режимов работы электромагнитных двигате лей, питающихся от источников напряжения промышленной частоты, вс можно только при определённых частотах, кратных частоте питающей сети, поэтому значения допустимых энергий ударов, приведённые ния в таблице, определялись для различных фиксированных частот при различных значениях предударной скорости бойка.

К м/с / , с"1

50 25 16,7

5 6,1 12,2 18,3

6 7,4 14,8 22,2

7 8,6 17,2 25,8

8 9,8 19,6 29,4

9 II,Г 22,2 33,3

10 12,3 34,6 36,9

Как видно из приведённых в таблице значений допустимых величин энергии удара, частота ударов электромагнитного молотка, имев щего энергию 15 Дж, не должна превышать 25 с-1.

Проведённый в работе анализ рабочих циклов, используемых в ручных электромагнитных машинах ударного действия, показал, что ; создания молотка с энергией ударов 15 Дж наиболее целесообразно I пользовать электромагнитные ударные узлы с фиксацией бойка в начг ле рабочего хода.

В предложенной автором конструкции электромагнитного молоткг [9] функции возврата, остановки и удержания бойка в крайнем положении осуществляются с помощью катушки холостого хода, что кроме снижения частоты ударов до необходимой величины позволяет снизит] влияние изменения коэффициента отскока бойка и напряжения питающей сети на стабильность работы электромагнитного двигателя.

Дальнейшее повышение энергии удара ручных электромагнитных двигателей возможно за счёт использования свободного выбега бойю двухкатушечных ударных узлах [ю] , позволяющих за счёт увеличе-

тя количества электрических импульсов, подаваемых в обмотки электромагнитного .двигателя за один цикл работы, снизить влияние раборг электромагнитного двигателя на питающую сеть.

Обеспечение работоспособности электромагнитных двигателей в. ¡оответствии с выбранными рабочими циклами возможно только при по-вче электрических импульсов определённой длительности и формы. Для этой цели в ручных электромагнитных машинах ударного действия ис-юльзуются тиристорные устройства управления, отличительной особен-юстью которых явллется расположение их в непосредственной близости рт ударных узлов, в результате чего они подвергаются воздействию зибрации и электромагнитных помех. Разработанный принцип построения гстройсгв управления электромагнитными .двигателями с пониженной юстотой ударов [ 8 ], заключавшийся в подаче напряжения накопительной гмкости на управляющий электрод силового тиристора через звенья переноса напряжения, позволяет повысить уровень помехозащищённости устройств управления и повысить устойчивость работы электромагнитах двигателей.

Во второй главе рассматривается метод определения параметров рлектромагнитных ударных узлов, обладающих минимальной массой, на гримере определения параметров электромагнитного молота на 15 Дж.

Решение уравнений динамики электромагнитного двигателя в об-}ем виде представляет собой сложную задачу в связи с тем, что на гроцессы энергопреобразований сказывается довольно большое число [акторов, таких как насыщение стали, вихревые токи, гистерезис и ряд других факторов, поэтому при решении уравнений динамики прибегает к ряду существенных допущений, снижающих точность полученных результатов.

3 Институте горного дела СО АН СССР разработаны принципиальные рсновы метода, позволяющего определять оптимальные параметры электромагнитных ударных узлов без решения уравнений .динамики.

На рис.1 приведён план проведения работ по определению параметров молотка на 15 Дж с минимальной массой, в соответствии с которым ш первом этапе необходимо обосновать конструкцию ударного узла и ¡пособ управления электромагнитным двигателем. На втором этапе опре-взлнпгаярациональные режимы работы электромагнитного двигателя. Под рациональными режимами в этом случае понимаются такие режимы работы, гри которых обеспечиваются наилучшие условия преобразования энергии, [а третьем этапе разрабатывается методика расчёта геометрических размеров и обмоточных данных ударных узлов с рациональными процесса-га энергии преобразований и оцределяется ударный узел с минимальной

Рио.1

Рио.2

laccoîî.

В качестве физической модели, позволяющей обеспечить работу лектромагнитного двигателя с возвратом, остановкой и удержанием ойка перед началом рабочего хода, может быть использован двухкауу-:ечный ударный узел рис.2, в котором боёк I перед началом рабочего лкла фиксируется с помощью катушки холостого хода. При подаче си-ового электрического импульса^в катушку рабочего хода 3 боёк I со-ершает рабочий ход и наносит удар по рабочему инструменту 4, пос-:е чего с помощью катушки холостого хода 2 боёк возвращается в ис-:одное положение и фиксируется. Для увеличения поверхности гепло-'твола обмотка катушки рабочего хода снабжена поперечными каналами хлаждения 6.

Определение рациональных режимов работы модели электромагниг-:ого двигателя на 15 Дж, обеспечивающих максимальный КЩ, осуществилось путём изменения величины напряжения, подаваемого в обмот-л электромагнитного .двигателя, и величины рабочего хода. Зависи-ости КПД от величины напряжения питающей сети, прикладываемого к атушке рабочего хода, для различных воздушных зазоров приведены а рис.3. Как видно из графиков, для каждого воздушного зазора су-.ествует определённое значение напряжения, при котором КПД имеет аксимальное значение.

Для нахождения геометрических размеров и обмоточных данных лектромагнитного двигателя, тлеющего требуемую энергию ударов и инималькую массу, необходимо обеспечить подобие процессов энерго-реобразований проектируемого электромагнитного ударного узла с ационадьннш процессами энергопреобразований, найденными при про-едении физического моделирования. Математическая модель, которую озволяет получить метод подобия, включает в себя соотношение мас-табных коэффициентов, соотношение геометрических размеров, полу-енньк для выбранной конструкции ударного узла,и результаты поиска аииональ'ных режимов работы физической модели.

Уравнения, описывающие переходные процессы в электромагнитной

ашине ударного действия]__,

i^-fû'^S-— -2Lt„ f2^10-}wzS sin u>t ■ VF+ QkK F =z

озволяют получить критерии подобия и записать соотношения между асштабннш козЗижциентага Ае =&*£е£'е = , и/с =

А~*UCÈC$сtc , Щ^А'^^Яс. e^K'Vftc . где iv -

число витков в катушке;^ - сечение бойка; (Jm - амплитудное зна-

Еао.З

Рнс.4

12

тение напряжения;£ - сопротивление обмотки; т - масса бойка; -- величина начального воздушного зазора; Р - тяговое усилие электромагнита;/^, - силы сопротивления движению бойка;В - магнитная индукция;/! - энергия единичного удара;£ - длительность импульсов напряжения. Этими же символами с индексом "С" обозначены масштабные коэффициенты соответствующих величин.

Исследования, проведённые на физической модели, позволили найти рациональные режимы работы электромагнитного двигателя с фиксированным положением бойка для ряда воздушных.зазоров. Для каждого рационального режима работы физической модели можно рассчитать ряд ударных узлов, имеющих необходимую энергию ударов, подобные процессы энергопреобразования, но полученные при различных предударных скоростях бойка. Изменяя предударную скорость бойка, можно охватить все возможные рациональные режимы работы физической модели при данной величине максимальной магнитной индукции и выбрать параметры ударного узла, наиболее полно удовлетворяющего заданному критерию оптимизации. На рис.4 приведён порядок расчёта масштабных коэффициентов для ряда фиксированных скоростей. Особенностью разработанной методики является то, что определение параметров электромагнитного двигателя осуществляется для конкретной конструкции электромагнитного .двигателя и системы охлаждения. Одним из комплексных показателей, позволяющих оценить степень совершенствования системы охлаждения, является величина удельных потерь в обмотке, определяемая выражением:

где Р - потери в обмотке; V - объём обмотки, поэтому в методике определения геометрических размеров и обмоточных данных ударных узлов с минимальной массой для нахождения соотношений геометрических размеров ударного узла с фиксированным положением бойка используются экспериментальные данные, полученные при проведении тепловых испытаний физической модели.

Величина потерь в обмотке определяется квадратом тока и величиной сопротивления

Л гго Гг ^С^ен

Р--

где у» - удельное сопротивление;^ - коэффициент заполнения обмотки; и/д/ - высота и длина обмотки; «э^, - внутренний диаметр обмотки.

Объём обмотки может быть подсчитан в соответствии с выражением

V Т Сс!вн + ¿„г .

Выражение для определения высоты обмотки катушки рабочего хода .имеет вид .

"к-

Масса меди катушки рабочего хода определяется объёмом обмотки ( У ), коэффициентом заполнения обмотки (Ку) и удельной плотностью меди ) М^да =

Масса магнитопровода определяется длиной магнитопровода ( ¿маг ), сечения бойка (£¿0 и удельной плотностью стали ( )

Мглаг = Уст ¿~«г = 7,8/"2(ЛЖ+ 4) + ¿к + + £,]. ^ .

• Выражение для нахождения массы ударного узла, определяемой как масса меди обмотки намагничивания и масса магнитопровода, имеет вид

После постановки в выражение для нахождения массы численных значений входашх в ного величин,оцределяются массы проектируемых ударных узлов, имеющих рациональные процессы энергоцреобразований.

Зависимость массы ударных узлов от предударной скорости для каждого режима работы приведены на рис.5. Как видно из приведённых зависимостей, для каждого рационального режима работы, найденного при различных воздушных зазорах, существует определённое значение предударной скорости бойка,при котором масса ударного узла имеет наименьшее значение, а ударный узел, имевдий режим работы подобный режиму работы физической модели при воздушном зазоре равном 27 мм при предударной скорости бойка равной 7 м/с будет иметь самую минимальную массу.

В третьей главе проводится оценка существующих способов определения энергетических параметров ручных электромагнитных машин с повышенной энергией ударов и рассматривается ряд новых способов и устройств измерения, позволяющих автоматизировать процесс сбора и обработки информации и снизить погрешность измерений.

. Особенность работы электромагнитных двигателей с повышенной энергией ударов, заключающаяся в импульсном потреблении энергии,

1.

?i:c.5

приводит к явновыраженному несинусоидальному характеру токов, протекающих в обмотках электромагнитного двигателя, что накладывает определённые требования к разрабатываемым устройствам измерения.

Использование типовых методик определения энергетических параметров электромагнитных машин, основанных на обработке данных, полученных с помощью шлейфовых или запоминающих осциллографов,даёт погрешность измерений порядка 15-20$.

Снижение погрешности измерений рассматриваемых в работе устройств было получено за счёт использования элементов аналоговой техники, специально разработанных коммутирующих блоков £ I&J ж введения операции распознавания электрических имдульсов, поступающих с контактного датчика.

Распознавание электрических импульсов в устройствах определения энергии ударов осуществляется за счёт сравнения длительности импульсов, поступающих с контактного датчика, с длительностью стробирующего импульса [ IlJ или за счёт выбора необходимого момента подключения преобразователя к выходу контактного датчика /12J, что позволило использовать в качестве отсчётных блоков высокоточные цифровые приборы и вычислительную технику.

В работе предложены новые конструкции контактных датчиков /"13,14.7, позволяющие-снизить погрешность измерения, обусловленную отклонением режимов работы испытуемой машины от номинальных. Погрешность разработанных устройств измерения не превышает 5%.

В четвёртой главе приводится описание экспериментального стен да и конструкции электромагнитного молотка на 15 №.

Исследования физической модели и доводочные работы по созданию макетных образцов электромагнитных, машин ударного действия необходимо проводить на специально разработанном измерительно-вычислительном комплексе, позволяющем менять режимы работы испытуемых ударных узлов и машин ударного действия £lbj, условия их испытаний, проводить измерение энергетических характеристик и контролировать постоянство условий испытаний в цроцессе определения энергетических параметров flQj.

В ходе экспериментальных исследований, проведённых при создании электромагнитного молотка на 15 Дк, было проведено сравнение ударных узлов с различными конструкциями магнитопроводов: цилиндрической, выполненной в виде скобы и звездообразной - и установлено, что ударный узел со звездообразным магнитопроводом обеспечивает снижение потерь в стали, позволяет снять с поверхности ударного узла большее количество тепла и обеспечить меньшее сопротивле-

ние воздушного тракта.

Конструкция электромагнитного молотка на 15 Дж, обеспечивающая .двойную изоляцию и виброзапщту оператора, приведена на рис.6. Использование в ударном узле катушек рабочего и холостого хода с поперечными каналами охлаждения определило конструкцию электромагнитного молотка с параллельным размещением ударного узла и коллекторного двигателя, предназначенного для охлаждения ударного узла.

Работы, проведённые по минимизации массы ударного узла, позволили создать экспериментальный образец электромагнитного молотка ЭГ.1-15 с высокими удельными параметрами. В приведённой ниже таблице даны технические характеристики электромагнитного молотка ЭМ-15, электромеханического молотка ИЭ4213А, серийно-выпускаемого Даугавпилсским заводом "Электроинструмент", и электромеханического молотка ИЯЫ-10 фирмы "Бош".

Таблица сравнительных данных

Технические данные 14Э4213А ИЯЫ-10 Электромагнитный молоток ЭМ-15

Энергия удара, Дж ГО 15 15

Частота ударов, Гц 18 22,8 25

Ударная мощность, Вт 180 342 375

Потребляемая мощность ,Вт 480 - 1330

Напряжение сети, В 220 220 220

Частота тока, Гц 50 50 50

Режим работы длительный дательный .длительный

Масса, кг 7,8 10,8 10

Удельная ударная

мощность, Вт/кг 23 31,7 37,5

Наличие виброзащиты операгода нет нет есть

В приложении приводятся программы расчёта геометрических размеров и обмоточных данных молотка на 15 Дж, акты внедрения результатов диссертационной работы и расчёт экономической эффективности от использования электромагнитного молотка на 15 Дж.

Заключение

В диссертации дано новое решение актуальной научно-технической задачи создания электромагнитных машин о повышенной энергией удара, как основы для опытно-конструкторских работ.

Основные научные и практические результаты

I. Определены области применения рабочих циклов ручных элек-

тромагнитных двигателей с повышенной энергией ударов.

2. Разрэбоган новый рабочий цикл с фиксированием бойка с помощью катушки холостого хода, позволяющий повысить энергию удара и устойчивость работы электромагнитных .двигателей.

3. Разработаны новые рабочие циклы, в которых за счёт использования свободного выбега бойка в цвухкатушечных ударных узлах снижается степень влияния работы электромагнитных двигателей с повышенной энергией ударов на патующую сеть.

4. Разработаны способы и устройства управления электромагнитными двигателями с пониженной частотой ударов, обладающие высокой помехозащищённостью и надёжностью работы.

5. Разработана-методика расчёта оптимальных параметров электромагнитных двигателей с фиксированным положением бойка.

6. Создан измерительно-испытательный комплекс, включающий в себя устройства питания катушек и устройства измерения параметров электромагнитного двигателя, позволяющий проводить исследования физической модели и определять параметры серийно выпускаемых электромагнитных машин при измерении коэффициента отскока бойка от рабочего инструмента непосредственно при проведении испытаний.

7. В результате теоретических, экспериментальных и конструкторских работ разработан и испытан макетный образец электромагнитного молотка на Г5 та сзсг;: удельным показателям превосходящий серийно выпускаемый электромеханический молоток И34213А и лучший зарубежный аналог - молоток HS^-IG фирмы "Бош".

8. Расчёты, проведённые в Институте горного дела, показали, что ожидаемый годовой экономический эффект от использования электромагнитных молотков на 15 Дх составляет 176 рублей, что при условии выпуска электромагнитных молотков ЭМ-15 в объёме производства электромеханических молотков типа ИЭ4213А составит 3,5 млн.руб.

Основные положения диссертации изложена в следующих работах:

1. А.А.Перьев "Обоснование рабочих циклов ручных электромагнит ных машин с повышенной энергией ударов"- в сб.: Основные направления повышения технического уровня и качества ручных машин - Москва: изд-во НПО "ВШИСГМ", 1989 г.

2. Тимошенко Е.М.", Фалин Ю.И., Перьев A.A. Решение, уравнений рабочего процесса электромагнитного двигателя ВВД на АВЛ1.- В сб.: Электрические импульсные системы. Новосибирск, 1976 г.

3. Перьев A.A. Методика определения параметров ручных электромагнитных двигателей с фиксированным положением бойка. - В сб.:

'лектромагнитные импульсные системы.- Новосибирск: ИГД СО АН СССР.

4. Перьев A.A. Совершенствование методов и средств измерений нергетических параметров электромагнитных'машин ударного дейотвия. ■В сб.: Электромагнитные импульсные системы.- Новосибирск: ИГД СО Н СССР, 1989 г.

5. Перьев A.A., Осокин А.Л. "Способы Определения коэффициента токока йойка электромагнитных машин ударного дейотвия" в сборнике мцульскый электромагнитный привод. Институт горного дела СО АН ССР, Новосибирск, 1988 г.

6. Перьев A.A., Осокин А.Л., Андреев И.В. "Повышение точности змерения энергии удара электромагнитных машин ударного дейотвия",

сборнике Импульсный электромагнитный привод, Институт горного ела СО АН СССР, Новосибирск, 1988 г.

7. Тимошенко Е.М., Фигуровский Е.А., Перьев A.A., Куликов И.Ф., ндреев И.В. "Определение основных параметров электромагнитных им-ульсных машин ударного действия" в сборнике Электромагнитные сило-ые имупльсные системы. Институт горного дела СО АН СССР, Новоси-нрсн, 1982 г.

8. A.C. .№ 92Г021 СССР Н02Р 7/12. Устройство для управления пектроматнитным двигателем возвратно-поступательного движения / .А.Перьев, Н.П.Ряшенцев, Е.М.Тимошенко, Б.Г.Гольдштейн, В.М.Бори-ов - опубл. в ЕЙ 1982 г., № 14.

9. Заявка на изобретение Л 4431446 СССР Н02Р 7/12. Устройство правления электромагнитным двигателем возвратно-поступательного вижения / Перьев' A.A., Тимошенко Е.М., Осокин АД. Положительное зшение на выдачу авторского свидетельства от 31.07.89 г.

10. A.C. № 1525856 СССР Н02Р 7/62. Способ управления двухкату-зчным электромагнитным двигателем / A.A.Перьев, Е.М.Тимошенко, .Л.Осокин, В.М.Борисов, опубл. в Ш 1989 г., № 44.

11. A.C. № 1249464 СССР SOIP 3/64. Устройство для измерения ■сорости движения бойка ударной машины. Перьев A.A., Куликов И.Ф., адреев И.В. Опубл. в Ш 1986 г., № 29.

' 12. A.C. № 1425552 СССР GOIP 3/64. Устройство для измерения гергии удара бойка ударной машины. Перьев A.A., Куликов И.Ф., Анд-гев И.В., Тимошенко Е.М., Осок?н А.Л. Опубл. в Ш 1988 г., № 35.

13. A.C. Л 1262386 СССР GOIP 3/64. Устройство для измерения >едударной скорости бойка-ударника рабочего инструмента /Ё.М.Тимо-:нко, А.А.Перьев, А,Л.Осокин, В.М.Борисов, К.А.Штаф - опубл. в Ш >86 г., № 37.

14. A.C. ü 1262387 СССР GOIP 3/64. Устройство для определения

предударной скорости бойка - Е.М.Тимошенко, И.Ф.Куликов, И.В.Андрв' ев, А.Л.Осокин, А.А.Перьев - опубл. в ЕЙ, 1986 т., й 37.

15. A.C. № 1554736 СССР Н02Р 7/62. Электропривод ударного действия / А.А.Перьев, Е.М.Тимошенко, А.Л.Осокин, Ю.М.Кашин.

16. A.C. Je 789907 СССР GOIP 29/02. Устройство для измерения параметров импульсов периодического электрического сигнала / A.A. Перьев, Е.М.Тимошенко. Опубл. в Ш 1980 г., й 47.

17. A.C. Я I274II0 СССР Н02Р 7/62. Устройство для управления однообмоточным электромагнитным двигателем / А.А.Перьев, Е.М.Тимошенко, А.Л.Осокин, М.Р.Ляснянский, И.Ф.Куликов, В.Н.Борисов, И.В.А дреев - опубл. в Щ 1986 г., Л 44.

18. A.C. Я 1348733 СССР €01? 3/08. Устройство для измерения скорости / А.А.Перьев, Е.М.Тимошенко, А.Л.Осокин, И.В.Андреев, И.Ф.Куликов.- Опубл. в БИ, Г987 г., Ш 40.