82 / 142
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017
Technological Equipment, Machining
Attachments and Instruments
____________________________________________________________________
82
возможности анализа рабочих процессов электромеханических колебательных систем, рабо-
тающих в переходных и квазиустановившихся режимах [15-19].
Целью работы является разработка математической модели динамического состояния
двухкатушечной синхронной электромагнитной машины ударного действия с пружинным
реверсом бойка, обеспечивающей возможности в проведении всестороннего анализа взаимо-
связанных электромеханических процессов в переходных и квазиустановившихся режимах
работы.
Решение поставленной проблемы
В качестве объекта исследований рассматривается конструкция электромагнитного
ударного узла двухкатушечной синхронной электромагнитной машины ударного действия
(рис. 1) [20, 21], содержащая независимые катушки прямого 1 и обратного хода 2, размещен-
ные внутри магнитопровода 3 и обеспечивающие поочередно разгон ударной массы бойка 4
электромагнитными силами в прямом и обратном направлении. Боек 4, совершая возвратно-
поступательные движения, поочередно взаимодействует с буферной пружиной 5, осуществ-
ляющей его остановку и реверс, и рабочим инструментом 6, взаимодействующим с дефор-
мируемой средой 7. Устойчивая связь электромагнитного ударного узла с рабочим инстру-
ментом и с деформируемой средой обеспечивается усилием нажатия
н
F
. Реализация рабоче-
го цикла осуществляется при постоянном воздействии электромагнитных сил катушек, по-
лучающих питание от однофазного источника напряжения по однополупериодной схеме вы-
прямления.
Полный рабочий цикл электромагнитного ударного узла осуществляется за время од-
ного периода напряжения питающего источника, что при частоте
f
=50Гц обеспечивает син-
хронную частоту ударов бойка
уд
n
и длительность времени рабочего цикла
уд
t
:
мин уд 3000
2
60
уд
p
f
n
;
с02,0 2
ц
f
р t
,
где 2
р
= 1 - число периодов напряжения в течение времени рабочего цикла.
Механическая и магнитная подсистемы связаны функциональной зависимостью элек-
тромагнитного усилия
11
эм1
,
x if
f
и
1 2
эм2
,
x if
f
от величины протекающего по
обмотке тока
i
1
,
i
2
и координаты положения бойка
x
1
, а электрическая и магнитная подсисте-
мы – функциональной зависимостью величины потокосцепления
1 1
1
,
x if
и
1 2
2
,
x if
.
Связь электрической и магнитной подсистем описывается уравнением электрического
равновесия
dt
x i
d ri tu
1 11
11
1
,
, (1)
dt
x i
d ri t u
1 2 2
22
2
,
, (2)
где
u
1
(
t
),
u
2
(
t
) - напряжение на обмотке первой и второй катушки;
r
1
,
r
2
- активное сопротив-
ление обмотки первой и второй катушки.
В соответствии с установленными связями в конструкции ударного узла (рис. 1) и
действующими в системе обобщенными силами на рис. 2 представлена расчетная динамиче-
ская схема механической колебательной системы.