CN110371640B - 一种物体推送方法及推送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用利用电磁原理推送物体的物体推送方法及推送装置，以解决现有的推送装置存在的体积庞大、难以车载的问题，涉及物体推送技术领域。一种物体推送装置，包括基座以及安装在所述基座上的发射管，所述发射管内设置有两根平行设置的第一导电轨道和第二导电轨道，所述第一导电轨道与所述第二导电轨道之间构成电磁推送通道；所述基座上分别设有与所述第一导电轨道、所述第二导电轨道电连接的接线端子；所述基座上设置有与所述电磁推送通道相通的送料孔。本发明使得推送装置操作简单、可靠性高，便于车载。

Description

一种物体推送方法及推送装置

技术领域

本发明涉及物体推送技术领域，具体是一种物体推送方法及推送装置。

背景技术

推送装置是矿业工程、机械工程、石油与天然气等中最基本的构件之一，其主要的功能就是有序地将物体推送到适当的位置。传统的推送装置由动力系统、传动系统和执行系统构成，根据动力系统的形式不同，可以将现有的推送装置分为：电动推送装置、液压推送装置二种。电动推送装置由于其本身具有惯性力不便调节的缺陷，使得其在高速、高频推送过程中的可靠性下降，一般只适用于低速、低频推送；液压推送装置虽然可以解决高频、高速和惯性力调节等问题，但与电动推送装置一样都存在需要设置作动缸和推杆，由于作动缸和推杆的长度之和至少需要等于2倍物体推送的距离，从而会导致装置体积庞大(长度长)、难以车载的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用利用电磁原理推送物体的物体推送方法及推送装置，以解决现有的推送装置存在的体积庞大、难以车载的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物体推送装置，包括基座以及安装在所述基座上的发射管，所述发射管内设置有两根平行设置的第一导电轨道和第二导电轨道，所述第一导电轨道与所述第二导电轨道之间构成电磁推送通道；所述基座上分别设有与所述第一导电轨道、所述第二导电轨道电连接的接线端子；所述基座上设置有与所述电磁推送通道相通的送料孔。

进一步，所述送料孔内设有定位槽。

进一步，所述基座上设有送料仓。

进一步，所述送料仓内设有送料弹簧。

一种物体推送方法，其特征在于：包括以下步骤：

提供上述的物体推送装置；

将物体送到所述电磁推送通道上，将所述接线端子与脉冲电源连通，使得所述第一导电轨道、所述物体、所述第二导电轨道以及所述脉冲电源构成闭合电路；

通过脉冲电源通过电能为J₁的脉冲电压，从而将所述物体沿所述电磁推送通道推送到推送距离为H的指定位置。

进一步，所述充电电压U与所述推送距离H的关系式通过以下方法得出：

确定所述充电电压U产生的电能J₁；

计算出在所述电能J₁下所述物体受到的洛伦兹力F_e；

计算出所述物体在推送过程中的阻力F_f；

将所述物体推送的过程简化为三个阶段，并分别算出每个阶段的位移，从而得出充电电压U与推送距离H的关系式。

进一步，所述洛伦兹力F_e通过以下公式得出：

式中，L'—单位长度导电轨道的电感值，即电感梯度，μH；I—电流强度，A，

其中，R为负载电阻，L为负载电感，U₀为脉冲电容器电容初始电压，C₁为负载电容，t_max为电流达到最大值时间，i_max为电流最大值，e为自然对数，ε为脉冲电容器放电触发控制信号，R'为系统电阻，t为物体在导电轨道上的运动时间。

进一步，所述阻力F_f由以下公式计算出：

F_f＝μ(2F_e+F_X)

其中：μ为摩擦系数，F_X＝(1.3～1.5)P_fS，P_f为物体所允许的最大压强，S为物体与导电轨道的接触面积。

本发明的有益效果是：本发明利用电磁推力推送物体，将有形的推杆化为无形的电磁力，通过通入不同的脉冲电压得到物体不同的推送距离和速度，即，使得推送装置的长度与物体推送距离无关，这样可以极大的减小推送装置的体积(长度)，且采用电磁推送后推送装置所用的脉冲动力电源可模块化集成，这样在方便车载的同时，也使得推送装置操作简单、可靠性高。

附图说明

图1是本发明的物体推送装置的结构示意图；

图2是图1的右视结构示意图；

图3是电磁推送装置原理图；

图4是图1中A处的放大图；

图中所示：1.基座，2.发射管，3.物体，4.脉冲电源，5.电流，11.接线端子，12.送料孔，13.送料仓，14.送料弹簧，21.第一导电轨道，22.第二导电轨道，23.电磁推送通道，121.定位槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的一种物体推送装置，包括基座1以及安装在所述基座1上的发射管2，发射管2采用绝缘材料制成，所述发射管2内设置有两根平行设置的第一导电轨道21和第二导电轨道22，所述第一导电轨道21与所述第二导电轨道22之间构成电磁推送通道23；其中，电磁推送通道23大小是根据发射物体大小尺寸设置，其尺寸约小于物体3尺寸，这样物体3放置在电磁推送通道23后可以与第一导电轨道21、第二导电轨道22接触，物体3成为导电电枢。所述基座1上分别设有与所述第一导电轨道21、所述第二导电轨道22电连接的接线端子11。每根导电轨道可连接多个接线端子，这样可以根据推送的极限能量的不同而选择连接接线端子的数目，以便分散传递电能。所述基座1上设置有与所述电磁推送通道23相通的送料孔12。

参见图3，推送物体时，将物体3经送料孔12送入电磁推送通道23中，将脉冲电源4通过接线端子11与第一导电轨道21、第二导电轨道22连通，使得第一导电轨道21、物体3、第二导电轨道22以及脉冲电源4构成了闭合电路。向导电轨道通入脉冲电压，电流5在通过第一导电轨道21、第二导电轨道22时会产生磁场，而通电物体3在磁场中会受到洛伦兹力作用，从而可以推动物体3运动，从而将物体沿电磁推送通道23推送出去，如此便将有形的推杆化为无形的电磁力，通过通入不同的脉冲电压得到物体不同的推送距离和速度，即，使得推送装置的长度与物体推送距离无关，这样可以极大的减小推送装置的体积(长度)，且采用电磁推送后推送装置所用的脉冲动力电源可模块化集成，这样在方便车载的同时，也使得推送装置操作简单、可靠性高。

如图4所示，送料孔12内设有定位槽121，这样在推送前，可将物体3预先进入送料孔12的定位槽121中等待推送，通过定位槽121防止物体3在送料孔12中自由移动，推送时，在通过人工或其他设备将其从定位槽121中推出。

为了方便连续推送物体，节约上料时间，基座1上设有送料仓13，物体3可通过重力下落到送料孔12中，图1中，送料仓13内还设有送料弹簧14，这样通过送料弹簧14将送料仓13内的带发生的物体推送到送料孔12中，这样不容易发生卡料。

本发明一种物体推送方法，包括以下步骤：

提供物体推送装置，物体推送装置具体结构参考前文，这里再赘述；

将物体3送到物体推送装置的电磁推送通道23上，将接线端子11与脉冲电源4连通，使得第一导电轨道21、物体3、第二导电轨道22以及脉冲电源4构成闭合电路；

通过脉冲电源通入充电电压为U的脉冲电压，从而将所述物体沿所述电磁推送通道推送到推送距离为H的指定位置。

其中，脉冲电源4采用现有的设备，包括电源、脉冲电容器、控制电路等。

其中，充电电压U与推送距离H的关系式通过以下方法得出：

确定充电电压U产生的电能；由于脉冲电压由脉冲电容器产生，充电电能J₁为：

式中，C—脉冲电容器的电容值，μF；U—充电电压值，V。

上述电能下所述物体受到的洛伦兹力F_e为：

式中，L'—单位长度导轨的电感值，即电感梯度，μH；I—电流强度，A，

其中，R为负载电阻，L为负载电感，U₀为脉冲电容器电容初始电压，C₁为负载电容，t_max为电流达到最大值时间，i_max为电流最大值，e为自然对数，ε为脉冲电容器放电触发控制信号，R'为系统电阻，t为物体在导电轨道上的运动时间。

计算出物体在推送过程中的阻力；在物体推送过程中，所受阻力主要有两个来源，一个是与导电轨道的预紧力(过盈力)，另一个是洛伦兹力所产生的扩张力，其中预紧力所产生的正压力的计算如下所示：

F_x＝(1.3～1.5)P_f S (4)

其中，P_f为物体所允许的最大压强，S为物体与导电轨道的接触面积。

总的阻力为：

F_f＝μ(2F_e+F_X) (5)

其中：μ为摩擦系数。

将物体推送的过程，简化为三个阶段，并分别算出每个阶段的位移；

第一阶段	第二阶段	第三阶段
			F<sub>e</sub>≥F<sub>f</sub>	F<sub>e</sub>≤F<sub>f</sub>	F<sub>e</sub>＝0
t<sub>1</sub>:t<sub>2</sub>	t<sub>2</sub>:t<sub>3</sub>	t<sub>3</sub>:t<sub>4</sub>

第一阶段:

第二阶段：

第三阶段：

式中：v₁(t)为第一阶段推送速度，v₂(t)为第二阶段推送速度，v_2(t3)为第二阶段最终时刻速度，

l₃为第三阶段位移。

推送距离为H，则：

l₁+l₂+l₃＝H (9)

式中：l₁为第一阶段位移，l₂为第二阶段位移，l₃为第三阶段位移。

式中：

从而根据上述公式得出推送距离H与充电电压U之间的关系式，从而可计算出在特定推送距离下所需的充电电压值，由此，实现对物体推送距离的精确控制。

在实际应用过程中，可将推送距离H与电能J₁拟合为如下关系式：J₁＝a₁·H²+a₂·H+a₃，式中，a₁、a₂、a₃为推送距离与电能关系的拟合参数。可将推送距离H与物体最大速度V_MAX拟合为如下关系式：V_MAX＝b₁·H²+b₂·H+b₃，式中，b₁、b₂、b₃为推送距离与速度关系的拟合参数。

Claims (6)

1.一种物体推送方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一种物体推送装置，所述物体推送装置包括基座(1)以及安装在所述基座(1)上的发射管(2)，所述发射管(2)内设置有两根平行设置的第一导电轨道(21)和第二导电轨道(22)，所述第一导电轨道(21)与所述第二导电轨道(22)之间构成电磁推送通道(23)；所述基座(1)上分别设有与所述第一导电轨道(21)、所述第二导电轨道(22)电连接的接线端子(11)；所述基座(1)上设置有与所述电磁推送通道(23)相通的送料孔(12)；

将物体送到所述电磁推送通道(23)上，将所述接线端子(11)与脉冲电源(4)连通，使得所述第一导电轨道(21)、所述物体、所述第二导电轨道(22)以及所述脉冲电源(4)构成闭合电路；

通过脉冲电源(4)通入充电电压为U的脉冲电压，从而将所述物体沿所述电磁推送通道(23)推送到推送距离为H的指定位置；

其中，所述充电电压U与所述推送距离H的关系式通过以下方法得出：

确定所述充电电压U产生的电能J₁；

计算出在所述电能J₁下所述物体受到的洛伦兹力F_e；

计算出所述物体在推送过程中的阻力F_f；

将所述物体推送的过程简化为三个阶段，并分别算出每个阶段的位移，从而得出充电电压U与推送距离H的关系式。

2.如权利要求1所述的一种物体推送方法，其特征在于，所述洛伦兹力F_e通过以下公式得出：

式中，L'—单位长度导电轨道的电感值，即电感梯度，μH；I—电流强度，A，

其中，R为负载电阻，L为负载电感，U₀为脉冲电容器电容初始电压，C₁为负载电容，t_max为电流达到最大值时间，i_max为电流最大值，e为自然对数，ε为脉冲电容器放电触发控制信号，R'为系统电阻，t为物体在导电轨道上的运动时间。

3.如权利要求1所述的一种物体推送方法，其特征在于，所述阻力F_f由以下公式计算出：

F_f＝μ(2F_e+F_X)

其中：μ为摩擦系数，F_X＝(1.3～1.5)P_fS，P_f为物体所允许的最大压强，S为物体与导电轨道的接触面积。

4.如权利要求1所述的一种物体推送方法，其特征在于，所述送料孔(12)内设有定位槽(121)。

5.如权利要求4所述的一种物体推送方法，其特征在于，所述基座(1)上设有送料仓(13)。

6.如权利要求5所述的一种物体推送方法，其特征在于，所述送料仓(13)内设有送料弹簧(14)。

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