Резонансная электромагнитная машина импульсного действия

 

Изобретение относится к машинам импульсного действия. Предназначено для возбуждения резонансных колебаний в объектах воздействия, например для разрушения негабаритных блоков горной породы. Цель изобретения - повышение эффективности машины за счет снижения энергозатрат , материалоемкости и уровня шума. Поставленная цель достигается возбуждением в рабочем инструменте 2 собственных колебаний, настраиваемых в резонанс с собственными колебаниями разрушаемого блока 6. Для этого вначале в рабочем инструменте , выполненном из упругоэластичного электрострикционного материала, действием переменного электрического по

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 25 В 13 /00.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630146/28 (22) 02.01.89 (46) 15.05,92, Бюл, М 18 (71) Горный филиал Всесоюзного института огнеупоров (72) Н,З. Гармаш (53) 658.515(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1404322, кл. В 08 В 7/02. 1988. (54) РЕЗОНАНСНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к машинам импульсного действия, Предназначено для возбуждения резонансных колебаний в обь/

„„ Ы„„1733224 А1 ектах воздействия, например для разрушения негабаритных блоков горной породы, Цель изобретения — повышение эффективности машины за счет снижения энергозатрат, материалоемкости и уровня шума, Поставленная цель достигается возбуждением в рабочем инструменте 2 собственных колебаний, настраиваемых в резонанс с собственными колебаниями разрушаемого блока 6. Для этого вначале в рабочем инструменте, выполненном из упругоэластичного электрострикционного материала, действием переменного электрического по1733224

Для этого изменяют жесткость рабочего инструмента плавным изменением разности потенциалов на электродах 4. О наступлении резонанса судят по увеличению амплитуды колебаний. После полной резонансной настройки рабочий инструмент прикладывают к свободной поверхности блока 6 и удерживают в таком состоянии до полного разрушения блока. 2 ил. ля через электроды 5 возбуждают вынужденные механические колебания, которые по частоте настраивают в резонанс с собственной частотой колебаний разрушаемого блока 6. Затем посредством постоянного электрического поля, подводимого электродами 4, осуществляют резонансную подстройку собственной частоты колебаний инструмента 2 и вынужденной частоты колебаний электрического поля на электродах 5.

Изобретение относится к машиностро- рической формы в заданном положении при ению, а именно к устройствам импульсного различных возмущениях, привод, включаюдействия, и предназначено для возбужде- щий две пары электродов-обкладок 4 и 5, ния резонансных колебаний в объектах or- выполненных в виде токопроводящих упрураниченных размеров, например в 5 гоэластичных полосковых покрытий, распонегабаритных кусках горной породы, с ложенных вдоль рабочего инструмента и целью их разрушения, фундаментах сноси- соединенных соответственно с управляемых зданий и отдельных обособленных соо- мыми источниками постоянного и переменружениях, может быть также использовано ного напряжения (не показаны). для возбуждения резонансных колебаний в 10 Резонансная электрическая машина стенках бункеров, кузовов автосамосвалов импульсного действия работает следующим и железнодорожных вагонов с целью очист- образом. ки их от прилипших и примерзших инород- Вначале осуществляют подготовку ман ых материалов. шины к работе. Вручную или с помощью

Известна электромагнитная машина 15 известных приспособлений (ручной тележударного действия, предназначенная для ки, самоходного шасси, автоподъемника и разрушения материалов, которая содержит т.д.) машину подводят и прикладывают свокорпус, рабочий инструмент, привод, вклю- бодным (незакрепленным) концом рабочего чающий катушку рабочего хода с магнито- инструмента 2 к объекту воздействия, напроводом, боек и устройство возврата 20 пример к поверхности негабаритного куска бойка. 6 горной породы. Включением источника

Электромагнитной машине ударного переменного электрического напряжения действия присущ недостаток, общий для через электроды-обкладки 5 к рабочему инвсех известных электромагнитных уст- струменту 2 прикладывают переменное ройств импульсного действия, использую- 25 электрическое поле, вследствие чего в элекщих привод с катушками рабочего и трострикционном материале инструмента 2 холостого хода, а для разрушения материа- возбуждаются вынужденные механические

nos — боек: в бойке, рабочем инструменте и колебания, Поскольку источник переменнодругих ф ферромагнитных элементах возни- го электрического напряжения выполнен с кают вихревые токи, приводящие к энерге- 30 возможностью регулирования частоты колетическим потерям, устройство громоздко и баний этого напряжения, то, изменяя частоматериалоемко, а движения рабочего инст- ту колебаний приложенного электрического румента и бойка сопровождаются шумом, поля и вызванную им вынужденную чаЦель изобретения — повышение эффек- стоту механических колебаний рабочего интивности машины за счет снижения энерго- 35 струмента, достигают резонансного затрат, материалоемкости и уровня шума. соответствия вынужденной частоты механиНа фиг. 1 представлена схема резо- ческих колебаний рабочего инструмента и нансной электрической машины импульсно- собственной частоты колебаний негабаритго действия; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1, ного куска 6 горной породы. Резонанс

Машина содержит корпус 1, рабочий 40 определяют визуально по максимальному инструмент 2, выполненный из упругоэла- значению амплитуды колебаний поверхностичного электрострикционного материала, сти куска 6, Подготовку к работе машины спосо ного деформи б формироваться под действи- завершают резонансной подстройкой, то ем внешнего электрич е рического поля, связан- есть приведением в соответствие ное с корпусом зажимн зажимное устройство 3 для 45 собственной частоты колебаний раудержания рабочего инструмен чочего инструмента 2 циоинд- бочага инструмента иаынужденнои частоты

1733224

15

30

40

50 колебаний приложенного переменного— электрического поля, для чего изменяют жесткость упругоэластичного электрострикционного материала рабочего инструмента 2 приложением к материалу постоянного электрического поля через электроды-обкладки 4, соединенные с источником постоянного электрического напряжения, При этом свободный конец рабочего инструмента, колеблющийся под действием переменного электрического поля, подводимого через электроды 5, отрывают от поверхности куска 2, Плавное изменение разности потенциалов на электродах 4 влечет за собой плавное изменение жесткости рабочего инструмента 2 и собственной частоты его колебаний. Это напоминает изменение частоты собственных колебаний струны вследствие изменения ее натяжения, Как и на первом этапе подготовки машины к работе, о наступлении резонанса судят визуально по максимальному значению амплитуды колебаний свободного конца, рабочего инструмента, в котором возбуждается целое число стоячих волн, Для работы пригодны только нечетные гармоники собственных колебаний с узлом в месте закрепления инструмента в зажимном устройстве и пучностью с максимальной амплитудой колебаний на свободном его конце.

После завершения подготовки машины к работе рабочий инструмент 2 снова прижимают свободным концом к поверхности негабаритного куска 6 горной породы и теперь уже удерживают в прижатом состоянии до полного разрушения куска.

Разрушение горной породы происходит изнутри эа счет резонансного поглощения энергии волнового поля и концентрации ее на трещинах внутри куска. В сплошных (монолитных) кусках резонансные колебания характеризуются стремительным возрастанием амплитуды колебаний куска и его разрушением вследствие запредельных напряжений в разрушаемом материале, Снижение энергозатрат в резонансной электрической машине импульсного действия достигают за счет снижения гистерезисных потерь на внутреннее трение материале рабочего инструмента, поскаль. ку он колеблется на собственной частоте, v улучшения условий передачи подводимоР энергии разрушаемому блоку горной поро. ды. Снижение материалоемкости машинь обеспечивается компактностью привода, поскольку функции рабочего инструмента и привода совмещены в одном элементе, Снижение шума осуществляется за счет без. ударного взаимодействия свободногс конца рабочего инструмента с объектом взаимодействия, поскольку поверхность торца инструмента все время находится в контакте с поверхностью разрушаемого блока горной породы, а контактирующие точки движутся с одинаковыми скоростями (относительное движение отсутствует), Помимо всего этого в процессе работы машины возбуждаются нечетные гармоники собственных колебаний рабочего инструмента с неподвижн ым узлом на зажимном устройстве и пучностью (максимальной амплитудой колебаний) на свободном конце инструмента. Этим обеспечивается виброзащита корпуса машины от возбуждаемых в рабочем инструменте колебаний, поскольку через узловые точки, как известно, колебания на корпус не передаются.

Формула изобретения

Резонансная электрическая машина импульсного действия, содержащая корпус, рабочий инструмент, привод, регулируемый источник переменного напряжения, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет снижения энергозатрат, материалоемкости и уровня шума, рабочий инструмент выполнен из упругозластичного электрострикционного материала, привод выполнен в виде двух . пар электродов-обкладок, расположенных вдоль рабочего инструмента, снабжена управляемым источником постоянного напряжения и связанным с корпусом зажимным устройством, одна пара электродов соединена с регулируемым источником переменного напряжения, другая — с регулируемым источником постоянного напряжения, а рабочий инструмент закреплен в зажимном устройстве.

1733224 фия2

30

40

Составитель H,В, Гармаш

Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор А.Маковская

Заказ 1627 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101