ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению, преимущественно к трубопроводной арматуре с электромагнитными приводами и предназначено для одностороннего перемещения деталей сопряженного агрегата.
Известна конструкция прямоходового электромагнита, содержащая корпус, внутри которого размещены две катушки и якорь, упругие элементы, причем концы якоря жестко закреплены на них, пружина сжатия, регулировочная гайка с глухим отверстием, в котором установлен якорь с возможностью перемещения. Регулировочная гайка резьбой связана с фланцем, выполненным на корпусе, а пружина сжатия размещена между гайкой и упором, выполненном на якоре. Корпус закреплен с помощью гайки, так как электромагнит должен быть устойчив при вибрационных нагрузках (см. патент на изобретение РФ №2040057, МПК H01F 7/16, Н02К 33/12, опубл. 20.07.95 г.).
Недостатком конструкции является то, что вывода катушек электромагнита в месте выхода их из кожуха прибора не закреплены и при вибрационных нагрузках могут быть повреждены.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция электромагнита, содержащая расположенные соосно корпус, кожух, катушку, якорь, вкладыш, упор, крышку, закрепленную вальцовкой кожуха, и электросоединительную вилку (см. Руководство по капитальному ремонту ЭМТ-182, с.103-104, рис.101, от 25.09.92 г.).
Недостатком вышеописанной конструкции является недостаточная механическая прочность и надежность изделия при вибрационных нагрузках, особенно на резонансных частотах, в месте соединения
крышки электромагнита и кожуха только за счет вальцовки кожуха на крышку.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности изделия за счет повышения устойчивости его к вибрационным нагрузкам на резонансных частотах путем увеличения механической прочности.
Поставленная задача достигается тем, что в электромагните, содержащем расположенные соосно корпус, кожух, катушку, якорь, упор, вкладыш, крышку, закрепленную вальцовкой кожуха, и вилку соединителя, согласно техническому решению, кожух выполнен составным, состоящим из двух, расположенных друг над другом частей, при этом нижняя часть кожуха выполнена из магнитопроводящего материала, а верхняя часть кожуха выполнена из нержавеющей пластичной стали, обе части кожуха соединены друг с другом при помощи сварки, причем крышка электромагнита выполнена из нержавеющей стали и имеет полый цилиндрический выступ, запрессованный с натягом в верхнюю часть кожуха, кроме того, электромагнит снабжен штифтами, и в крышке и в верхней части кожуха выполнены соосно четыре отверстия, равномерно расположенные по окружности кожуха под углом 90 градусов к оси электромагнита, в которые запрессованы штифты.
Во вкладыше выполнен дополнительный паз, а в кожухе выполнено отверстие, в котором расположена заклепка и развальцована, при этом дополнительный паз вкладыша расположен напротив заклепки в кожухе.
Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежом, где на фигуре изображен пример выполнения электромагнита, в продольном разрезе.
На фигуре показан электромагнит, который содержит корпус 1, кожух, состоящий из нижней части 2 и верхней части 3, катушку 4, якорь 5, упор 6, вкладыш 7, крышку 8 и вилку соединителя 9, при этом в верхней части 3 кожуха и в крышке 8 выполнены четыре отверстия 10, в
которые запрессованы штифты 11, при этом верхняя часть кожуха выполнена с отбортовкой 12, которая завальцована на крышку 8, а в нижней части 2 кожуха выполнено отверстие для заклепки 13, при этом вкладыш 7 выполнен с дополнительным пазом, который расположен напротив заклепки 13 (см. фигуру).
Электромагнит собирают следующим образом.
Собирают кожух, состоящий из двух, расположенных друг над другом частей 2 и 3, например, с помощью электронно-лучевой сварки, и в сборке обтачивают место сварки до требуемых размеров, а затем сваривают с корпусом 1, после чего в полость между ними помещают катушку 4. Устанавливают в отверстие нижней части 2 кожуха заклепку 13 и развальцовывают ее. Затем вкладыш 7 устанавливают таким образом, чтобы вывода катушки 4 располагались в соответствующих пазах вкладыша 7, а его дополнительный паз располагался напротив заклепки 13. Запрессовывают с натягом крышку 8 полым цилиндрическим выступом в верхнюю часть кожуха 3 и завальцовывают отбортовку 12 верхней части 3 кожуха на крышку 8. Затем выполняют в крышке и кожухе четыре соосных отверстия 10, равномерно расположенные по окружности кожуха 3, запрессовывают в них штифты 11 и зачеканивают их. К вилке соединителя 9 припаивают вывода катушки 4 и устанавливают ее на крышку 8, закрепляют, например, винтами. Для обеспечения надежности и взрывобезопасности изделия внутреннюю полость электромагнита, где размещена катушка 4 с выводами, заливают герметиком 14 через технологическое отверстие в кожухе 3 и, например, одно из крепежных отверстий в крышке 8 и в вилке соединителя 9 (на чертеже не показаны). После этого скрепляют вилку соединителя 9 и крышку 8, например, винтами, и устанавливают якорь 5 (см. фигуру).
Выполнение верхней части 3 кожуха из нержавеющей пластичной стали позволяет производить запрессовку в него полого цилиндрического выступа крышки 8 с натягом, увеличивая ее механическое крепление, а также добиться качественной завальцовки отбортовки 12 верхней части
кожуха 3 на крышку 8, чем, в совокупности с установкой штифтов 11, достигается жесткое крепление крышки 8, обеспечивая надежность изделия при вибрационных нагрузках.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа наличием новых конструктивных элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом, их взаимным расположением и материалом, из которого выполнены крышка и часть кожуха.
В прототипе корпус выполнен из магнитопроводящего материала с покрытием, что не позволяет осуществлять прессовую посадку крышки из-за большого разброса допусков на толщину покрытия, кроме того, материал кожуха, в результате термообработки в специальной среде для получения необходимых магнитных свойств, становится более хрупким, и, в результате завальцовки кожуха на крышку, может растрескаться, что ухудшит качество закрепления, т.е. не позволит обеспечить необходимую прочность его при вибрации.
Электромагнит работает следующим образом.
При подаче напряжения на катушку 4 создается электромагнитный поток, который, замыкаясь через корпус 1, нижнюю магнитопроводящую часть кожуха 2, вкладыш 7, упор 6 и якорь 5, создает на якоре 5 необходимое тяговое усилие для его перемещения. При этом якорь 5 перемещает сопряженные элементы на величину отрегулированного хода. При снятии напряжения с обмотки электромагнита якорь 5, под действием пружины, возвращается в исходное положение.
Повышение механической прочности заявляемого технического решения с целью повышения устойчивости его к вибрационным нагрузкам, в том числе и на резонансных частотах, обеспечивается конструктивными особенностями кожуха и крышки, материалом, из которого они выполнены, запрессовкой крышки в кожух, а также их соединением с помощью дополнительно введенных штифтов и их запрессовкой.
А именно, выполнение верхней части 3 кожуха из нержавеющей пластичной стали, хорошо поддающейся вальцовке, и выполнение
крышки 8 с полым цилиндрическим выступом из нержавеющей стали, позволяют запрессовывать ее с натягом в верхнюю часть 3 кожуха. А штифтовка крышки 8 и верхней части 3 кожуха с помощью штифтов 11 увеличивает механическую прочность соединения крышки 8 и верхней части 3 кожуха. Поэтому при работе электромагнита, например, в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц, повышается устойчивость его к вибрационным нагрузкам.
Электромагнит выполнен, например, с использованием следующих материалов: корпус 1 электромагнита выполнен цельнометаллическим из стали 10880Ш, нижняя часть 2 кожуха выполнена из стали 20880-Ш, верхняя часть кожуха 3 выполнена из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, которая поддается вальцовке, крышка 8 изготовлена из нержавеющей стали 30Х13, вкладыш 7 - стальной, выполненный из стали 10880-Ш, заклепки 11 - из стали 12Х18Н10Т, штифты 10 изготавливают из стали 20Х13, заливка электромагнита, производимая через отверстия, выполненные соответственно в крышке и в кожухе, осуществляется резиноподобным герметиком.
Технический результат - создание конструкции электромагнита, обеспечивающей решение поставленной задачи, достигается за счет повышения устойчивости его к вибрационным нагрузкам на резонансных частотах за счет конструктивных особенностей заявляемого технического решения.
Возможность получения предполагаемого результата заявляемого технического решения подтверждена экспериментально при воздействии синусоидальной вибрации в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц.
Таким образом, конструкция заявляемого технического решения работоспособна, обеспечивает решение поставленной задачи, повышает надежность и увеличивает жизненный цикл изделия.