ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕСС

Полезная модель относится к области машиностроения и в частности может быть использована в конструкциях прессового оборудования с электромагнитным прессом.
Известен электромагнитный пресс (А.с. СССР №734911, МПК: B21J 7/30, опубл. 23.05.1981 г.), содержащий установленный на станине цилиндрический электромагнит, включающий статор с внешним магнитопроводом и стопом, катушку и якорь. Для повышения усилия удара, якорь электромагнита выполнен в виде плоского диска и цилиндрического сердечника длиной (0,5…0,8) длины катушки, а стоп статора высотой (0,2…0,5) длины катушки.
Недостатком этого аналога является малоэффективная работа электромагнитного пресса в начале рабочего хода, т.е. имеет малое усилие удара из-за большого воздушного зазора и очень сильное ударное воздействие в конце рабочего хода, из-за уменьшения воздушного зазора при движении якоря между торцом статора и плоским диском якоря, что может привести также к залипанию якоря при недостаточной возвратной силы пружины. При этом увеличивается потребляемая мощность электромагнитного пресса и наступает сбой в работе пресса.
Известен также электромагнитный пресс (Патент РФ №2193943, МПК В2137/30, B30B 1/42, опубл. 10.12.2002 г.), где электромагнитный двигатель содержит статор с размещенной в нем обмоткой и якорь, направляющий кожух с упором и возвратную пружину. Якорь состоит из двух подвижных относительно друг друга частей. Одна часть представляет собой стакан, а вторая - расположенный внутри стакана цилиндрический сердечник. Площадь поперечного сечения стакана меньше площади поперечного сечения цилиндрического сердечника. В верхней части стакана и сердечника имеются буртики. Якорь в начальном положении установлен с условием, что расстояние между буртиками сердечника и упором направляющего кожуха меньше, чем величина рабочего хода якоря.
Недостатком аналога является недостаточно эффективная работа электромагнитного пресса т.к. искусственно полученный разрыв магнитной цепи остается постоянным, а это не позволяет гасить избыточную электромагнитную силу разных величин при обработке и рубке разных тонколистовых материалов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является электромагнитный пресс (А.с. СССР №1294446, МПК: B21J 7/30, опубл. 07.03.1987 г.), содержащий якорь с плоской дисковой частью, имеющий верхний зазор между плоской дисковой частью якоря и наружным стопом статора и нижний зазор между цилиндрической частью якоря и нижним внутренним стопом статора, направляющего стержня, статора с катушкой, возвратной пружины, станины, корпуса, с направляющей и короткозамкнутого электропроводящего кольца. С целью расширения технологических возможностей путем увеличения энергии удара, прототип снабжен токопроводящим кольцом треугольного сечения, одна сторона которого параллельна оси кольца, а другая - перпендикулярна ей, третья - наклонена к оси кольца, причем наружный диаметр кольца равен диаметру якоря, в якоре на торце выполнена концентрическая канавка с сечением, соответствующим сечению кольца, а кольцо смонтировано в канавке заподлицо с торцом якоря.
Недостатком прототипа является малоэффективная работа электромагнитного пресса в конце рабочего хода, т.е. очень сильное ударное воздействие в конце рабочего хода, из-за уменьшения верхнего воздушного зазора при движении якоря между торцом статора и цилиндрической частью якоря, что может привести также к его залипанию и сбою работы пресса.
Задача настоящей полезной модели заключается в повышении эффективности электромагнитного пресса за счет уменьшения электромагнитной силы, идущей на удар, путем регулировки нижнего воздушного зазора между торцевой поверхностью цилиндрического сердечника и торцевой поверхностью регулировочного стопа статора, где после совершения полезной работы происходит гашение электромагнитной силы, идущей на удар якоря о стоп статора и устранение прилипания якоря к статору.
Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности конструкции пресса и его оборудования, служащего для штамповки или рубки тонколистовых материалов за счет снижения электромагнитная силы, идущей на удар, путем ее регулирования с помощью стопа статора, а также повышения эффективности работы пресса за счет устранения прилипания якоря к статору.
Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном прессе, содержащим установленный на станине корпус, включающий статор с размещенной в нем катушкой, стоп статора, возвратную пружину и якорь, состоящий из плоского диска, цилиндрического сердечника и направляющего стержня, согласно предлагаемому техническому решению, стоп статора выполнен с возможностью перемещения по направляющему стержню и на боковой поверхности стопа выполнена резьба, а в нижней части статора соосно с якорем выполнено сквозное отверстие с резьбой, соответствующей резьбе боковой поверхности стопа статора, при этом на нижней части стопа статора установлен фиксатор корпуса. В качестве фиксатора корпуса использована, например, контргайка.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез электромагнитного пресса до момента подачи импульса напряжения на катушку, а на фиг.2 - представлен продольный разрез электромагнитного пресса в момент подачи импульса напряжения на катушку, где позициями обозначены:
1 - станина;
2 - корпус;
3 - статор;
4 - катушка;
5 - стоп статора;
6 - возвратная пружина;
7 - якорь;
8 - плоский диск якоря;
9 - цилиндрический сердечник якоря;
10 - направляющий стержень;
11 - фиксатор;
12 - сквозное отверстие с внутренней резьбой;
13 - верхний воздушный зазор;
14 - нижний воздушный зазор;
15 - торцевая поверхность якоря;
16 - торцевая поверхность стопа статора.
Электромагнитный пресс содержит установленный на станине 1 корпус 2, включающий магнитопровод, представляющий собой статор 3 с размещенной в нем катушкой 4, стоп статора 5, возвратную пружину 6 и якорь 7, состоящий из плоского диска 8, конструктивно связанного с ним цилиндрического сердечника 9 и направляющего стержня 10 (фиг.1). При этом на боковой поверхности стопа статора 5 выполнена резьба, а регулировочный стоп статора 5 выполнен с возможностью перемещения по направляющему стержню 10. Возвратная пружина 6 служит для перемещения якоря 7 в исходное состояние после отключения импульса напряжения. В качестве основания опоры электромагнитного пресса используется станина 1, на которой крепится корпус 2, одновременно являющийся кожухом и направляющим элементом якоря 7, фиксатором 11, установленным на нижней части стопа статора 5. В нижней части статора 3 соосно с якорем 7 выполнено сквозное отверстие с внутренней резьбой 12, соответствующей резьбе боковой поверхности стопа статора 5.
В исходном положении электромагнитный пресс имеет верхний воздушный зазор 13 между статором 3 и плоским диском якоря 8 и нижний воздушный зазор 14 между торцевой поверхностью 15 цилиндрического сердечника 9 якоря 7 и торцевой поверхностью 16 стопа статора 5 (фиг.1). Верхний воздушный зазор 13 в исходном положении должен быть по величине меньше, нижнего воздушного зазора 14 между торцевой поверхностью 15 цилиндрического сердечника 9 якоря 7 и торцевой поверхностью 16 стопа статора 5. Зафиксированный к станине 1, с помощью фиксатора 11 стоп статора 5 с помощью резьбы может перемещаться в верхнее и нижнее положение по направляющему стержню 10 цилиндрического сердечника 9 якоря 7, тем самым регулируя нижний воздушный зазор 14 и избыточную электромагнитную силу, идущую на удар, а также устранять прилипание якоря к статору.
Электромагнитный пресс работает следующим образом.
При, например, рубке или штамповке тонколистового материала перед работой электромагнитного пресса определяют нижний воздушный зазор 14 в зависимости от электромагнитной силы удара, по выражению:
,
2
-7
0
B
H
где: F - электромагнитная сила, идущая на удар, H; I - величина рабочего тока в катушке 3, A; W - число витков катушки; S - площадь полюса катушки, м; µ=4π·10 - магнитная постоянная вакуума, Гн/м; δ - величина верхнего воздушного зазора, мм; δ - величина нижнего воздушного зазора, м.
з
H
Для срабатывания электромагнитного пресса требуется, чтобы его электромагнитная сила, идущая на удар, F превышала механическое противодействие возвратной пружины 6. Для надежности срабатывания в катушку 4 подают рабочий ток I с коэффициентом запаса к=1,4, однако при этом увеличивается электромагнитная сила, идущая на удар, усиливается вибрация электромагнитного пресса и происходит залипание якоря 7. Для предотвращения залипания якоря 1 и уменьшения электромагнитной силы, идущей на удар F необходимо установить нижний воздушный зазор 14 δ, перемещая стоп статора 5 по направляющему стержню 10.
При подаче импульса напряжения на катушку 4 якорь 7 перемещается вниз, совершая рабочий ход, электромагнитная сила, идущая на удар, при этом создается за счет магнитного потока притягивающего плоский диск якоря 8 к статору 3, цилиндрический сердечник 9 якоря 7 к стопу статора 5. Когда электромагнитный пресс совершает полезную работу, например, рубку или штамповку тонколистового материала, его плоский диск 8 якоря 7 упирается в статор 3, а цилиндрический сердечник якоря 9 не доходит до стопа статора 5 и образует нижний воздушный зазор 14 между торцевой поверхностью 15 цилиндрического сердечника 9 якоря 7 и торцевой поверхностью 16 стопа статора 5 (фиг.2).
Таким образом, магнитная цепь пресса будет разомкнута, а сам нижний воздушный зазор 14 будет представлять большое магнитное сопротивление, уменьшающее магнитный поток, избыточную электромагнитную силу пресса, а также залипание якоря 7 к статору 3. Следовательно, повышается надежность и долговечность конструкции пресса и его оборудования.