Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2

Technological Equipment, Machining

Attachments and Instruments

____________________________________________________________________

250

электромагнитный ударный узел и тем самым повысить единичную энергию удара или удар-

ную мощность при допустимом нагреве. Колебания температур при этом возрастают.

Длительный режим работы электромагнитных ударных узлов может быть обеспечен

принудительной системой охлаждения обмотки катушки, что повышает интенсификацию

процесса теплоотдачи.

Одним из путей обеспечения допустимого теплового режима электромагнитного

ударного узла является точное согласование его геометрических параметров и параметров

системы охлаждения машины. Большинство существующих методик теплового расчета ма-

шин основаны на допущении однородности объема электромагнитной машины и не рассмат-

ривается распределение температуры по ее сечению [17–22]

Решение задачи

Электромагнитный ударный узел представляет сложную и неоднородную систему,

состоящую из цилиндрической обмотки, заключенной внутри магнитопровода, и размещен-

ного внутри обмотки бойка.

Источником тепловыделений является многослойная обмотка, с теплоотдающей по-

верхности которой тепловая энергия передается окружающей среде конвекцией и излучени-

ем. Условия выделения и переноса выделяющейся тепловой энергии формируют темпера-

турное поле, расчет которого представляет собой многовариантную задачу. Аналитическое

решение задачи затруднено ввиду сложности закономерностей теплообмена в электромаг-

нитном ударном узле.

Цель настоящей работы – решение задачи распределения температуры в электромаг-

нитном приводе ударного узла , конструкция которого представляет собой сложную неодно-

родную систему, состоящую из объемов с различной теплоемкостью, теплопроводностью и

неодинаковыми условиями охлаждения.

Исследования температурного поля в электромагнитном ударном узле выполнены в

программном комплексе ELCUT для моделирования электромагнитных и тепловых процес-

сов методом конечных элементов.

Для решения многовариантной задачи реальную конструкцию ударного узла, имею-

щую сложный характер распределения температурного поля при определенных условиях

можно рассматривать как многослойную цилиндрическую стенку с распределенными источ-

никами тепла.

Для упрощения поставленной задачи реальная конструкция электромагнитного удар-

ного узла приведена к некоторой идеализированной расчетной схеме. Приняты следующие

допущения: процесс теплопередачи стационарный; электромагнитный ударный узел рас-

сматривается как ограниченная многослойная цилиндрическая стенка с реальными размера-

ми поперечного сечения; распределение температуры по сечению электромагнитного удар-

ного узла заменяется радиальным одномерным температурным полем; внутренние источни-

ки тепловыделения принимаем равномерно распределенными; коэффициенты теплопровод-

ности и теплоотдачи не зависят от температуры.

Для расчета в программе ELCUT заданы следующие параметры электромагнитного

ударного узла: диаметр бойка

30 10 м



 

; длина бойка

78 10 м



 

; внутренний

диаметр обмотки

об.вн

33 10 м



 

; наружный диаметр обмотки

об.нар

55 10 м



 

;

высота окна обмотки

об

11 10 м



 

; длина обмотки

кат

64 10 м



 

; внутренний диа-

метр магнитопровода

маг.вн

60 10 м



 

;

наружный диаметр магнитопровода