Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

249 / 460

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Технологическое оборудование,
оснастка и инструменты
____________________________________________________________________
249
УДК 621.313.282
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ УДАРНОГО УЗЛА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
Л.А. НЕЙМАН, канд. техн. наук, доцент
(НГТУ, г. Новосибирск)
Нейман Л.А. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,
Новосибирский государственный технический университет,
e-mail:
В промышленности широкое практическое применение находят высокоэффективные
вибрационные и виброударные процессы, для реализации которых в качестве
электроприводов хорошо зарекомендовали себя линейные электромагнитные машины
ударного действия. Основу таких машин составляют силовые электромагниты
цилиндрической структуры, обладающие относительно высокими силовыми и
энергетическими показателями. Актуальность исследований обусловлена необходимостью
повышения удельной ударной мощности электромагнитных машин с продолжительным
режимом работы, что неразрывно связано с разработкой и проектированием эффективных
систем охлаждения, которая должна отводить выделяющееся тепло, поддерживая
максимальную температуру катушки ударного узла на допустимом уровне, определяемом
классом нагрева изоляции обмоточного провода. Выполнен расчет температуры нагрева
активных элементов электромагнитного ударного узла в программном комплексе ELCUT.
Представлены графики температурных полей стационарного режима нагрева активных
элементов ударного узла.
Ключевые слова: тепловыделение, катушка, электромагнитный ударный узел,
тепловое поле, конечноэлементное моделирование, электромагнитные ударные машины.
Введение
В промышленности широкое практическое применение, как менее энергоемкие, нахо-
дят высокоэффективные вибрационные и виброударные процессы, для реализации которых в
качестве электроприводов хорошо зарекомендовали себя линейные электромагнитные ма-
шины ударного действия [1–8]. Основу электромагнитных машин составляют силовые элек-
тромагниты цилиндрической структуры, обладающие относительно высокими силовыми и
энергетическими показателями [9, 10]. Анализ рабочих режимов этих машин свидетельству-
ет о сложности процессов энергопреобразования электрической энергии в полезную меха-
ническую работу [11–15].
Повышение ударной мощности, особенно электромагнитных машин с продолжитель-
ным режимом работы, неразрывно связано с разработкой и проектированием эффективных
систем охлаждения, которая должна отводить все выделяющееся тепло, поддерживая макси-
мальную температуру обмотки ударного узла на допустимом уровне, который определяется
классом нагревостойкости изоляции обмоточного провода катушки.
Анализ результатов исследований тепловых процессов ударных узлов электромагнит-
ных машин показал, что при естественным способе охлаждения отдача тепла не всегда обес-
печивает заданный температурный режим машины, ограничивая тем самым продолжитель-
ность работы кратковременным или повторно-кратковременным режимом [16]. Ограничение
продолжительности включения до ПВ = 60, 40, 25 и 15% позволяет дополнительно нагрузить