SU901495A1 - Устройство дл образовани механических колебаний - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  ударного разрушени  горных пород и крепких углей с преобразова нием электрической энергии в механическую энергию возвратно-поступательного движени  и может быть использовано, например, в добычных и проходческих горных машинах.

Известны электрические устройства возвратно-поступательногр движени , которые можно использовать в устройствах дл  ударног о разрушени  горных пород. Эти устройства имеют электромагнитную систему, периодически подключаемую к сети, а в качестве накопител  энергии используетс  ферромагнитный боек, который в одном направлении перемешаетс , под действием силы электромагнитного прит жени , а в обратном направлении - под действием упругих элементов 1 .

Указанные устройства возвратно-поступательного движени  обладают низким КПД, малой энергией единичного удара .бойка и низкой надежностью из-за наличи  кинетически соудар емых частей (бойка и рабочего органа). Эти недостатки ограничивают возможность использовани  известных электромагнитных устройств возвратно-поступательного движени , особенно дл  высокопроизводительных горных машин ударного действи , например, динамических угольных стругов. Поэтому указанные устройства получили применение лишь в ручных ударных электроинструментах малой мошности .

Наиболее близкил  к предлагаемому по технической суш,ности  вл етс  устройство дл  образовани  механических колебаний, которое позвол ет осуШ,ествить накапли10 вание электрической энергии и затем пр мое электродинамическое преобразование электрического импульса в импульс силы. Устройство содержит электродинамический преобразователь энергии с обмотками статора и 15  кор , жестко соединенного с рабочим органом . В качестве накопител  энергии этого устройства может быть применена конденсаторна  батаре  или индуктивный (магнитный ) накопитель энергии 2.

Однако наличие отдельных накопител 

20 энергии и электродинамического преобразовател  значительно усложн ет схему, увеличивает потери при переходе энергии из накопител  в преобразователь и, тем самым, снижает КПД, и ухудшает параметры механического удара. Кроме того, это устройство имеет относительно низкую надежность вследствие неизбежных механических ударов  кор  о корпус преобразовател  в случае резкого снижени  нагрузки на рабочем органе.

Цель изобретени  - снижение потерь энергии и упрощение конструкции.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дополнительно содержит датчик накопленной механической энергии и датчик положени  - кор , при этом обмотка  кор  шунтирована посредством выключател , в цепь управлени  которого последовательно включены указанные датчики.

Дл  полного преобразовани  накопленной магнитной энергии в механическую и дл  повышени  надежности работы устройства за счет электродинамического торможени   кор  в случае резкого снижени  нагрузки на рабочем органе в конце его хода электромагнитна  система преобразовател  выполнена многополюсной с равным полюсным шагом, при этом количество ампервитков обмоток статора и  кор  одинаково, а направлени  витков  кор  в смежных полюсах противоположны.

Благодар  этому необходимость в устройстве отдельного накопител  энергии исключаетс , а функции накопител  энергии одновременно выполн ет обмотка и магнитна  система статора преобразовател .

На фиг. 1 показана принципиальна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - устройство, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - размещение обмотки  кор  в кольцевом магнитном зазоре статора (узел I на фиг. 2). Основным узлом устройства  вл етс  электродинамическийпреобразователь,

включающий многополюсный магнитопровод статора, выполненный из двух цилиндрических частей 1 и 2, образующих кольцевой магнитный зазор, обмотку 3 статора и  корь с импульсной обмоткой 4.

Обмотка 4  кор  имеет круговые витки, которые з апрессованы в изол ционный материал , размещены в кольцевом магнитном зазоре статора и перемещаютс  вместе с  корем поперек магнитного потока, образованного электромагнитной системой статора . В смежных полюсах магнитопровода направление магнитного потока в токе р ветках обмотки 4  кор  измен етс  на обратное .

Электрическа  схема устройства питаетс  от источника посто нного напр жени  иЛи, как показано на примере, от источника переменного напр жени  через управл емый зар дный вентиль 5. Диод 6 обеспечивает протекание тока через обмотки 3 при закрытом зар дном вентиле 5.

Выключатель 7, шунтирующий обмотку 4  кор , имеет в цепи управлени  последовательно включенные контакты датчика 8 накопленной магнитной энергии, замыкающиес  при образовании заданного уровн  магнитного потока энергии, в воздушном зазоре магнитопровода 1 и 2 и контакты датчика 9 положени   кор .

Конструктивно датчик положени   кор  содержит подвижный контакт, закрепленный на  коре, и неподвижный - на статоре. Замыкание контактов происходит при наличии нагрузки на рабочем органе 10 и перемещении жестко св занного с ним  кор 

внутрь устройства. В случае отсутстви  нагрузки на рабочем органе 10  корь выдвигаетс  под действием пружины 11 и контакты датчика 9 будут находитьс  в разомкнутом состо нии.

Выключатель 7 может быть выполнен на бесконтактных полупроводниковых приборах , например, по известной схеме на двух параллельно соединенных тиристорах, в силовую цепь одного из которых включен конденсатор с обратной подзар дкой. Датчики

энергии и положени   кор  также могут выполн тьс  на бесконтактных полупроводниковых и магнитных приборах. В качестве датчика энергии может быть использовано токовое реле, включенное в обмотку статора преобразовател .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При включении устройства в сеть переменного напр жени  в обмотке 3 будет возрастать и протекать ток по цепи: напр жение сети, управл емый зар дный вентиль 5, датчик 8 энергии, обмотка 3 статора, размыкающийс  контакт выключател  7. При увеличении тока в электромагнитной системе накопител  статора будет возрастать магнитна  энерги , равна 

р Ф И -u/t

где Ф - магнитный поток;

ii -ток в обмотке 3 статора; cj,-количество витков обмотки 3.

При обратном напр жении сети ток i, в обмотке 3 замыкаетс  через шунтирующий диод 6. При достижении заданного тока (заданного уровн  энергии P ) срабатывает датчик 8 магнитной энергии, который

своими контактами в цепи управлени  вентилей 5 отключает питание сети и подготавливает цепь управлени  выключател  7 к включению.

В случае наличи  нагрузки,и прижати  ударного устройства к забою рабочий орган 10 и жестко соединенный с ним  корь перемест тс  по направлению внутрь электромагнитной системы примерно на половину полюсного шага. Контакты датчика положени   кор  замкнутс  и включат цепь

управлени  выключател  7, который своими силовыми контактами выключит щунтирующую цепь обмотки 4  кор  и через эту импульсную обмотку 4, обладающую малым сопротивлением, будет протекать ударный ток благодар  запасенной магнитной энергии по цепи: обмотка 3 статора, обмотка 4  кор , диод 6, датчик 8 энергии. При прохождении импульсного тока через обмотку 4, котора  размещена в воздушном зазоре магнитопровода 1 и 2, возникает механический удар, передаваемый на рабочий орган 10 к разрушаемой горной породе, т. е. запасенна  в воздушном зазоре магнитна  энерги  перейдет в механическую энергию дл  разрушени  горной породы. Магнитна  энерги , преобразованна  в механическую, равна р - Ф ia -cJg 12 где ii -ток в обмотке 4  кор , U/2 - количество витков обмотки 4. Условием полного преобразовани  накопленной магнитной энергии в механическую  вл етс  равенство Р РП или при общем магнитном потоке Ф ампервитки обмотки статора и  кор  должны быть равны . В случае резкого снижени  нагрузки на рабочем органе в результате разрушени  горной породы, в конце его хода, возникают силы обратного электродинамического торможени   кор  за счет многополюсного исполнени  электромагнитной системы устройства . Благодар  наличию пружины 11, выталкивающей  корь, контакты датчика 9 положени   кор  остаютс  разомкнутыми и поэтому работа устройства в холостую (без нагрузки на рабочем органе 10) исключаетс . Регулирование энергии удара производитс  изменением уставок датчика 8 энергии .

Claims (2)

1. фиг.) Использование предлагаемого устройства обеспечивает эффективную и безопасную работу добычных и проходческих горных машин в угольных шахтах, позвол ет снизить вес и размеры горных машин, эксплуатационные расходы и энергозатраты на 1 т добычи полезных ископаемых. Формула изобретени  Устройство дл  образовани  механических колебаний, преимущественно дл  разрушени  горных пород, содержащее электродинамический преобразователь энергии с обмотками статора и  кор , жестко соединенного с рабочим органом, отличающеес  тем, что, с целью снижени  потерь энергии и упрощени  конструкции, устройство до-полнительно содержит датчик накопленной механической энергии и датчик положени   кор , при этом обмотка  кор  шунтирована посредством выключател , в цепь управлени  которого последовательно включены указанные датчики. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что электромагнитна  система преобразова выполнена многополюсной с равным полюсным шагом, при этом количество ампервитков обмоток статора и  кор  одинаково , а направлени  витков  кор  в смежных полюсах противоположны. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 425279, кл. Н 02 К 33/12, 1971.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 475580, кл. G 01 V 1/14, 1966 (прототип).