RU2018652C1

RU2018652C1 - Electric hammer

Info

Publication number: RU2018652C1
Authority: RU
Inventors: Э.Ф. Маер; В.И. Мошкин; И.П. Попов
Original assignee: Курганский машиностроительный институт
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: electric hammer has stator with windings of forward and reverse strokes, armature-striker located inside windings, and position pickups of armature-striker. Additionally electric hammer is provided with loading unit of counteracting force of armature-striker. Loading unit is comprised of magnetic circuit with winding and installed on stator for interaction with armature-striker in position of magnetic equilibrium and connected with control unit. Armature-striker is controlled by circuit including capacitor and thyristors whose cathodes are connected with position pickups through diodes. Starting is initiated by pressing button. EFFECT: higher reliability, specific power and efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ударным механизмам и может быть использовано в строительстве и горном деле для забивки в грунт шпунта, свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения породы и асфальтобетона и т.д. The invention relates to percussion mechanisms and can be used in construction and mining for driving into the ground sheet pile, piles, loosening and compaction of the soil, destruction of rock and asphalt concrete, etc.

Известен электропривод, содержащий электрический двигатель возвратно-поступательного движения, якорь которого нагружен приводимым в движение механизмом (Электромагнитные молоты. / Под ред. А.Т.Малова, Н.П. Ряшенцева. Новосибирск: Наука, 1979, с.7). В таком электроприводе существует возможность изменения энергии рабочих ходов якоря путем изменения противодействующего статического усилия со стороны механизма, что улучшает технические возможности двигателя, в частности его удельную мощность и КПД. Known electric drive containing an electric motor of reciprocating motion, the anchor of which is loaded with a driven mechanism (Electromagnetic hammers. / Ed. By A.T. Malov, N.P. Ryashentsev. Novosibirsk: Nauka, 1979, p.7). In such an electric drive, there is the possibility of changing the energy of the working paths of the armature by changing the opposing static force from the side of the mechanism, which improves the technical capabilities of the engine, in particular its specific power and efficiency.

Однако отмеченное свойство известного объекта не может быть распространено на механизм ударного действия. Это связано с тем, что в нем отсутствует временной интервал, в котором к якорю приложено противодействующее (статическое) усилие, и обмотки статора подключены к источнику питания. Вследствие этого двигатель механизма на всем ходу якоря работает в режиме, близком к режиму холостого хода с низкими показателями удельной мощности и КПД. Это существенно затрудняет процесс передачи энергии источника элементам привода и приводимому механизму и исключает возможность изменения энергии рабочих ходов якоря путем изменения противодействующего статического усилия механизма. However, the noted property of a known object cannot be extended to the mechanism of shock action. This is due to the fact that there is no time interval in which a counter (static) force is applied to the armature, and the stator windings are connected to a power source. As a result of this, the engine of the mechanism runs in the mode close to the idle mode with low specific power and efficiency throughout the entire course of the armature. This significantly complicates the process of transferring the source energy to the drive elements and the driven mechanism and excludes the possibility of changing the energy of the armature working paths by changing the counter static force of the mechanism.

Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения, совершающий работу на части рабочего хода якоря и содержащий магнитопровод с обмоткой статора и якорь с короткозамкнутой обмоткой, который, с целью повышения удельной мощности и КПД, снабжен устройством управления, обеспечивающим подключение обмотки статора к источнику постоянного напряжения и последующее за этим кратковременное ее подключение к источнику напряжения с противоположной полярностью [1]. A known reciprocating electric motor that performs work on a part of the armature travel and containing a magnetic circuit with a stator winding and an armature with a short-circuited winding, which, in order to increase the specific power and efficiency, is equipped with a control device that connects the stator winding to a constant voltage source and subsequent short-term connection to a voltage source with opposite polarity [1].

Вместе с этим удельная мощность и КПД известного двигателя ухудшаются при смещении объема работы на заключительную фазу хода якоря. Это объясняется тем, что из-за отсутствия статического противодействия движению якорь большую часть своего рабочего хода совершает во временном интервале, совпадающем с временным интервалом нарастания тягового усилия, и, следовательно, двигатель работает на этом интервале в режиме, близком к режиму холостого хода, для которого низки показатели энергоемкости и КПД. At the same time, the specific power and efficiency of a known engine deteriorate when the amount of work is shifted to the final phase of the armature stroke. This is due to the fact that, due to the lack of static counteraction to the movement, the anchor performs most of its working stroke in a time interval coinciding with the time interval for the increase in traction, and, therefore, the engine runs at this interval in a mode close to the idle speed, for which low energy intensity and efficiency.

Наиболее близок к изобретению по назначению и технической сущности электрический молот, содержащий статор с силовыми обмотками прямого и обратного хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек и расположенные в верхней и нижней частях статора датчики положения якоря-бойка [2]. Closest to the invention in purpose and technical essence, an electric hammer containing a stator with power windings forward and reverse, located inside them is a ferromagnetic striker-arm and position sensors in the upper and lower parts of the stator are anchor-striker [2].

В известном молоте облегчен при его вертикальном расположении процесс передачи энергии источника механизму в обратном ходе, когда двигатель совершает работу, связанную с подъемом якоря-бойка на величину его хода. Однако он существенно затрудняется в прямом ходе, когда якорь-боек движется под действием сил тяготения и двигатель может работать не только в режиме идеального холостого хода, но и в генераторном режиме. В последнем случае молот возвращает источнику часть энергии, переданной ему в обратном ходе, что уменьшает удельную мощность и КПД механизма. Кроме этого известный молот характеризуется сложностью реализации при высоких уровнях напряжения источника, используемых для получения высоких энергий ударов, что снижает его надежность. In the known hammer, the process of transferring the energy of the source to the mechanism in the reverse stroke is facilitated when it is vertically located, when the engine does the work associated with lifting the anchor-striker by the amount of its stroke. However, it is significantly hindered in the forward stroke, when the anchor striker moves under the action of gravity and the engine can operate not only in the ideal idle mode, but also in the generator mode. In the latter case, the hammer returns to the source part of the energy transferred to it in the reverse stroke, which reduces the specific power and efficiency of the mechanism. In addition, the well-known hammer is characterized by the complexity of implementation at high voltage levels of the source used to obtain high impact energies, which reduces its reliability.

Целью изобретения является повышение его надежности, удельной мощности и КПД путем нагружения якоря-бойка статическим противодействующим усилием, что обеспечивает упрощение реализации молота, повышение его энергоемкости и эффективности энергопреобразований. The aim of the invention is to increase its reliability, specific power and efficiency by loading the fastening anchor with a static opposing force, which simplifies the implementation of the hammer, increases its energy intensity and energy conversion efficiency.

Цель достигается тем, что электрический молот, содержащий статор с силовыми обмотками прямого и обратного хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек и в верхней и нижней частях статора датчики положения якоря-бойка, снабжен узлом нагружения якоря-бойка статическим противодействующими усилием, выполненным в виде магнитопровода с обмоткой электромагнита, установленного на статоре с возможностью взаимодействия с торцом якоря-бойка в положении магнитного равновесия, и соединенный с блоком управления. The goal is achieved in that the electric hammer containing the stator with power windings of forward and reverse, located inside them is a ferromagnetic striker-anchor and in the upper and lower parts of the stator position sensors of the anchor-striker, is equipped with a node for loading the anchor-striker with static counteracting force made in in the form of a magnetic circuit with an electromagnet winding mounted on a stator with the possibility of interaction with the end of the armature-striker in the position of magnetic equilibrium, and connected to the control unit.

На фиг.1, 2 приведены функциональная электрическая схемы электрического молота. Figure 1, 2 shows a functional electrical circuit of an electric hammer.

Электрический молот включает статор 1 с силовыми обмотками прямого 2 и обратного 3 хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек 4, датчики 5 и 6 положения якоря-бойка, магнитопровод 7 с обмоткой электромагнита 8. The electric hammer includes a stator 1 with power windings of forward 2 and reverse 3 strokes, a ferromagnetic striker 4 located inside them, sensors 5 and 6 of the position of the striker armature, magnetic core 7 with electromagnet winding 8.

Электрический молот содержит также подключенные к обмоткам прямого 2 и обратного 3 хода коммутирующий конденсатор 9 и тиристоры 10 и 11, катоды и управляющие электроды которых через диоды 12 и 13 связаны с датчиками 5 и 6 положения якоря-бойка. Для пуска молота служит кнопка 14. Для изменения режима работы молота служит блок 15 управления, выход которого связан с обмоткой электромагнита узла нагружения. The electric hammer also contains a switching capacitor 9 and thyristors 10 and 11 connected to the windings of direct 2 and reverse 3 strokes, the cathodes and control electrodes of which are connected via diodes 12 and 13 to sensors 5 and 6 of the armature-striker position. To start the hammer, use button 14. To change the operating mode of the hammer, use the control unit 15, the output of which is connected to the winding of the electromagnet of the loading unit.

Электрический молот работает следующим образом. Electric hammer works as follows.

С помощью блока 15 в обмотке электромагнита 8 задается значение тока, определяемое необходимой степенью нагружения якоря-бойка 4 противодействующим усилием, равным, например, F. Включением кнопки 14 производится запуск молота. Тиристор 11 открывается и по обмотке 3 обратного хода начинает протекать ток, вследствие чего якорь-боек 4 втягивается в нее. Одновременно происходит заряд конденсатора 9 по цепи: источник постоянного напряжения (+) - обмотка 2 прямого хода - открытый тиристор 11 - источник постоянного напряжения (-). При вдвижении якоря-бойка 4 в датчик 5 положения в последнем наводится ЭДС вследствие намагниченности якоря. Одновременно магнитное поле магнитопровода 7 замыкается по торцу якоря-бойка 4, нагружая его статическим противодействующим усилием F. Формируемый в датчике 5 положения импульс положительной полярности через диод 12 подается на управляющий электрод тиристора 10, который открывается, и напряжение конденсатора 9 прикладывается к тиристору 11 (положительное - на катод, отрицательное - на анод), вследствие чего тиристор 11 закрывается. При открытом тиристоре 10 по обмотке 2 прямого хода протекает ток и на якорь-боек 4 воздействует втягивающее усилие F_т. Одновременно происходит заряд конденсатора 9 по цепи: источник питания (+) - обмотка 3 обратного хода - открытый тиристор 10 - источник питания (-). Начиная с того момента времени, когда возрастающее тяговое усилие F_т превысит величину балластного статического усилия, молот начнет совершать работу в нагруженном состоянии по форсированному накоплению кинетической энергии движущейся массы на всем рабочем ходе якоря-бойка 4 с ее последующей отдачей в виде ударного импульса. При вдвижении якоря-бойка 4 в датчик 5 положения циклы повторяются.Using block 15 in the winding of the electromagnet 8, the current value is determined, which is determined by the required degree of loading of the armature-striker 4 with a counteracting force equal to, for example, F. Turning the button 14 starts the hammer. The thyristor 11 opens and a current begins to flow along the reverse winding 3, as a result of which the anchor striker 4 is drawn into it. At the same time, the capacitor 9 is charged along the circuit: constant voltage source (+) - forward winding 2 - open thyristor 11 - constant voltage source (-). When the anchor-striker 4 is moved into the position sensor 5, the EMF is induced in the latter due to the magnetization of the armature. At the same time, the magnetic field of the magnetic circuit 7 is closed at the end of the anchor-striker 4, loading it with a static opposing force F. The pulse of positive polarity generated in the position sensor 5 is supplied through the diode 12 to the control electrode of the thyristor 10, which opens, and the voltage of the capacitor 9 is applied to the thyristor 11 ( positive - to the cathode, negative - to the anode), as a result of which the thyristor 11 closes. When the thyristor 10 is open, current flows through the forward winding 2 and a pulling force F _t acts on the anchor-pin 4. At the same time, the capacitor 9 is charged along the circuit: power supply (+) - reverse winding 3 - open thyristor 10 - power supply (-). Starting from the moment when the increasing traction force F _t exceeds the value of the static ballast, the hammer will begin to work in the loaded state by the forced accumulation of kinetic energy of the moving mass throughout the entire working course of the anchor-striker 4 with its subsequent return in the form of a shock pulse. When the anchor striker 4 is moved into the position sensor 5, the cycles are repeated.

Claims

An ELECTRIC HAMMER containing a stator with forward and reverse power windings, a ferromagnetic striker anchor located inside them and position sensors of the armature-striker located in the upper and lower parts of the stator, characterized in that, in order to increase reliability, specific power and efficiency, it equipped with an anchor-striker loading unit with a static counteracting force, made in the form of a magnetic circuit with an electromagnet winding mounted on a stator with the possibility of interaction between the poles and the end of the anchor-striker in the magn total balance, and connected to the control unit.