CC BY
12
I! УДК 621.3(0.84.2)
■ ЗАЩИТА ОТ УДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ЭЛЕКТРОМОЛОТА
¡¡|§ Р.М.Мустафина, ПМ.Мустафина, А.Х.Коккозов
§§§ Павлодарский государственный университет |§§ им. С. Торайгырова
Мацалада элект ро магнит m i цондыргылы ^урылымдарга 1111 вибробалгалардыц сок;па acepinen болатын виброцоргауыштъщ . - hçacuemmepÎHe бага ôepi.ndi.
В статье дана оценка виброзащитных свойств устройств с электромагнитным подвесом при ударных воздействиях вибромолота.
The article is focused on the estimation of vibration — resisting flip properties of devices with electromagnetic suspension under shock influences.
В последнее время ведутся работы по созданию электромолота на электромагнитном подвесе с регулируемой жесткостью для забивки металлического шпунта и труб.
Вибромолот, показанный на рисунке 1, состоит из вибровозбудителя направленных колебаний 1, направляющей рамы 2. Вибровозбудитель установлен на немагнитном основании, на котором закреплены ферромагнитные элементы 4.
Вибровозбудитель снабжен ударником 5. На направляющей раме закреплены магнитопроводы 6 с постоянными магнитами 7 и обмотками управления 8, соединенными с регулируемым источником постоянного тока 9. Направляющая рама устанавливается на наголовник 10, внутри которого располагается наковальня 11.
Вибромолот снабжен также механизмом регулирования воздушного зазора между полюсами постоянных магнитов 7 и ферромагнитными элементами 4 (на чертеже не показан).
Работа вибромолота на магнитных пружинах осуществляется следующим образом. Под действием периодической возмущающей силы, которую создает вибровозбудитель, ударная часть (вибровозбудитель 1, основание 3, ферромагнитные элементы 4 и ударник 5) совершает направленные колебания вдоль вертикальной оси, сопровождаемые периодическими ударами. При движении удар-
ной части вниз или вверх ферромагнитные элементы 4 смещаются относительно полюсов постоянных магнитов (при фиксированном зазоре между ними). При этом тангенциальная составляющая силы магнитного воздействия, играющая роль восстанавливающей силы, линейно изменяется в определенной области перемещений, как это показано на рисунке 2, обеспечивая постоянную жесткость.
При увеличении или уменьшении воздушного зазора между полюсами постоянных магнитов 7 и ферромагнитными элементами 4 изменяется сила их магнитного взаимодействия, при этом изменяется максимум тангенциальной и нормальной составляющих и наклон линейного участка тяговой характеристики к оси абсцисс (оси перемещений), следовательно, изменяется жесткость магнитной пружины.
Жесткость магнитной пружины можно регулировать, если подать на обмотки управления 8 ток от управляемого источника питания 9
/
/
/
/ 1
/
/
1
|
5 Ю 15 ¿0 25 Я? 35 А,1
Рис.2
Варьирование жесткостью магнитного упругого элемента вибромолота в широких пределах позволяет получить при одном и том же магнитном упругом элементе различные виброударные режимы молота.
Регулирование жесткости магнитных пружин возможно без остановок вибромолота и может быть осуществлено дистанционно с помощью выносного пульта управления.
Поскольку роль подвижного магнита магнитной пружины играют ферромагнитные элементы, то надежность и долговечность магнитной пружины велики.
Ударная часть вибромолота, состоящая из вибровозбудителя направленных колебаний, направляющих, немагнитных подставок и ферромагнитных элементов, в зависимости от режима работы электромолота совершает периодические негармонические колебания различных видов, в результате которых происходят периодические удары. Рассмотрим режим работы вибромолота, соответствующий 500 ударам ударной части в минуту. Перемещения ударной части вибромолота определяются выражением
г \
2-10
10 вт
Ш 6
м.
У
(1)
Рассмотрим возможность использования одномассового электромагнитного подвеса в качестве противоударного устройства. Электромолот с массой их, подвешен в поле электромагнита с массой тг механическая система, удержи-
вающая электромолот и электромагнит, представлена в виде пружины жесткости К и демпфера Кд (рисунок 3). Колебания вибромолота х2 (?) определяются исходя из того, что известно перемещение ударной части вибромолота и известно отношение массы вибромолота т, к массе ударной части его т:
тг _ 120 ~т ~ ~34 ~ '
х2 = 0,5 10"
1Л .
Юзт — -вт со г 6
а =157
1
Рис.3
Для анализа возникающих ударных явлений применим метод графического интегрирования дифференциального уравнения относительно регулируемой координаты § (воздушный зазор) / дельта - метод / [1].
Выражение для дельта - функции Л(<5,/) записывается следующим образом:
где
®0 >Л> = .
Кх2+К0х2 А 0«2 2А0а/33 Ао02($ КЗ К,8 г т, т,/? тхОК т^д к т, /П]
\К
т,
принимаем ®0 - 50—
йт
А'й'й
Ор Л Ш
>
Рис.4
Построение фазовой траектории проводилось в координатах шаг
времени Д; = 0.002 с (рисунок 4). Определив по графику наибольшее значение деформации амортизатора ¿>тах, вычисляем соответствующее значение упругой электромагнитной силы
^эшах = = 2615Я.
шах
Максимальное значение ударной силы /^тах уд определяется из значения импульса силы
тУшах = 34 • 0,91 ® 30,94 Дж/с,
где = 34 кг - масса ударной части молота,
^тах = м/с - максимальная ударная скорость,
„ 30,94
тах уд.
г,
= 29394Я,
0,00105 где />у) - время удара.
Качество противоударного свойства виброзащитной системы определяется коэффициентом динамичности при ударе, который в рассматриваемом случае равен
р
у этах
—
тахуд.
Из проведенного анализа следует, что электромагнитный подвес значительно уменьшает величину ударного воздействия вибромолота, следовательно, виброзащитное устройство с электромагнитным подвесом может эффективно использоваться не только при вибрационных воздействиях, но и при ударных возмущениях.
ЛИТЕРАТУРА
1 Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем. - М.. Наука, 1966.-317 с.
