СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ
SYNCHRONOUS ELECTROMAGNETIC PERCUSSION MECHANISM

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным ударным машинам для импульсных устройств с поступательным движением рабочих органов, применяемых в электроинструменте ударного действия.
Известен синхронный электромагнитный ударный механизм [а.с. 442755 СССР, МКл. H02K 33/12. Электрический двигатель возвратно-поступательного движения // В.М. Борисов, Б.Г. Гольдштейн, А.А. Гоппен, В.А. Елецкий, В.Л. Шерман, Х.Ж. Буш, Н.П. Ряшенцев, Е.М. Тимошенко. - №1383666/24-7; заявл. 11.12.69; опубл. 15.11.84, бюл. №42. - 3 с.], содержащий корпус, магнитопровод с намагничивающими катушками, ударник, упругий элемент и размещенное между ударником и упругим элементом промежуточное тело большей массы ударника.
К недостаткам этого известного электрического двигателя возвратно-поступательного движения следует отнести зависимость энергии единичного удара от массы промежуточного тела.
Известен также электромагнитный ударный механизм [а.с. 973816 СССР, МКл. E21C 3/16. Электромагнитный ударный механизм // О.Д. Алимов, П.С. Туровский, А.В. Фролов. - №2921261/22-03; завл. 15.11.82; опубл. 15.11.82, бюл. №42. - 2 с.], состоящий из корпуса, намагничивающих катушек, рабочего и подпружиненного дополнительного ударников, хвостовика инструмента с основной и дополнительной наковальней. На хвостовике инструмента выполнена дополнительная наковальня, на которую оперт ударный торец дополнительного бойка.
Недостатком данного электромагнитного ударного механизма является низкая энергия единичного удара, обусловленная рассредоточением в цикле следующих друг за другом с незначительным интервалом времени ударных импульсов рабочего и дополнительного ударников.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является синхронный электромагнитный ударный механизм [а.с. 275008 СССР, МПК. E21C 3/16, B25D 13/00. Двухкатушечный электромагнитный молоток // Н.П. Ряшенцев; заявитель Институт горного дела СО РАН. - 1321787/22-3; заявл. 13.07; опубл. 7.10.70, бюл. №22. - 2 с.], включающий корпус с направляющей трубой, электромагнитные катушки, рабочий и дополнительный ударники, связанные с упругими элементами и установленными один от другого на расстоянии, равном сумме амплитуд их рабочих ходов.
Недостатком известного электромагнитного ударного механизма является то, что движение рабочего ударника при протекании тока по катушкам осуществляется при относительно низкой его начальной скорости, в результате чего снижается энергия единичного удара.
Задачей изобретения является увеличение энергии единичного удара.
Указанная задача достигается тем, что синхронный электромагнитный ударный механизм, содержащий корпус с расположенным в нем магнитопроводом с электромагнитными катушками, направляющую трубу, с размещенными в ней рабочим ударником, и связанным с помощью упругого элемента дополнительным ударником, содержит дополнительную намагничивающую катушку, расположенную с возможностью взаимодействия с рабочим ударником.
На чертеже показан в разрезе общий вид синхронного электромагнитного ударного механизма.
Синхронный электромагнитный ударный механизм содержит корпус 1 с расположенными в нем магнитопроводом 2 с электромагнитными катушками 3, 4, направляющую трубу 5, изготовленную из диамагнитного материала, с размещенными в ней рабочим ударником 6 и связанным с помощью упругого элемента 7 дополнительным ударником 8, рабочий инструмент 9 и дополнительную электромагнитную катушку 10, установленную с возможностью взаимодействия с рабочим ударником 6.
Синхронный электромагнитный ударный механизм работает следующим образом.
При подаче импульса напряжения на электромагнитную катушку 3 под действием возникающей электромагнитной силы, рабочий ударник 6 совершает движение в сторону рабочего инструмента 9.
После нанесения удара и отскока ударника 6 от рабочего инструмента 9 одновременно подается импульс напряжения на дополнительную электромагнитную катушку 10 и электромагнитную катушку 4.
Под действием возникающей электромагнитной силы рабочий ударник 6 начинает ускоренное движение в направлении дополнительного ударника 8, ускоренно движущегося ему навстречу под действием электромагнитной силы, создаваемой электромагнитной катушкой 4.
На расстоянии амплитуд рабочих ходов ударников происходит их соударение. При этом вспомогательный ударник 8 передает рабочему ударнику 6 часть кинетической энергии, и они начинают двигаться в противоположные стороны.
Рабочий ударник 6 подхватывается электромагнитными силами включающейся в этот момент электромагнитной катушки 3.
Одновременно после соударения ударников вспомогательный ударник 8, удаляясь от рабочего ударника 6, сжимает упругий элемент 7, останавливается и под усилием пружины и электромагнитных сил включающейся в этот момент электромагнитной катушки 4 движется навстречу ускоряющемуся под действием электромагнитных сил дополнительной электромагнитной катушки 10 рабочему ударнику 6.
Затем рабочий цикл повторяется.
Введение дополнительной электромагнитной катушки усиливает взаимодействие рабочего ударника с ударным инструментом за счет суммирования внешних тяговых периодических импульсов катушки с собственными колебаниями механической системы. Это повышает начальную скорость перемещения рабочего ударника после соударения и обмена кинетической энергией с вспомогательным ударником, что увеличивает конечную скорость ударника при подходе к рабочему инструменту и, следовательно, энергию удара.
При этом энергия, получаемая вспомогательным ударником, запасается в упругом элементе и, суммируясь с электромагнитной энергией катушки, используется в следующем рабочем цикле ударного механизма.
Собственная частота механических колебаний системы обеспечивается выбором жесткости упругого элемента 7 и начальным положением вспомогательного ударника 8 относительно его магнитного равновесия.
В установившемся режиме вынужденных колебаний удар по рабочему инструменту 9 производится с окончанием действия импульса тока в электромагнитной катушке 3, а соударение рабочего 6 и вспомогательного 8 ударников производится с окончанием импульсов тока в электромагнитных катушках 4 и 10.
Питание ударного механизма наиболее просто может быть реализовано от источника напряжения промышленной частоты по двухполупериодной схеме выпрямления. При этом электромагнитная катушка 3 питается положительной полуволной, а электромагнитные катушки 4 и 10 отрицательной полуволной выпрямленного напряжения. При данном способе питания собственная частота механических колебаний системы должна быть синхронизирована с частотой питающего источника.