Устройство для управления механизмом ударного действия

(51) 02 44/16 (2006.01) 02 33/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ накопления электромагнитной энергии,выпрямителей, трех трансформаторов и тиристоров. Технический результат за счет введения полностью управляемых элементов и упрощения схемы управления (основные функции управления выполняют трансформаторы и выпрямительные элементы) повысилась надежность работы устройства за счет вторичного использования электромагнитной энергии и исключения действия усилий в сердечнике в противоположных направлениях увеличилась энергия удара за счет исключения узлов принудительной коммутации и передачи электромагнитной энергии накопителям,исключения рассеивания этой энергии на дополнительных резисторах уменьшились потери энергии в электрической схеме механизма ударного действия.(72) Кругликов Алексей Прохорович Горносталев Максим Анатольевич Туманов Исакул Елегенович Шаполатов Дилмурат Шамухсинович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОМ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ(57) Техническая задача - повышение надежности работы, уменьшение потерь энергии, повышение энергии удара. Эта задача решается путем введения в систему дополнительных элементов полностью управляемых силовых ключей,элементов Изобретение относится к области электротехники, в частности к механизмам ударного действия. Техническая задача - повышение надежности работы, расширение функциональных возможностей с целью уменьшения потерь энергии и увеличения энергии удара. Известный электромагнитный молот А.с. РФ. 2266368, содержащий цилиндрический корпус,магнитопровод с полюсами и и соосно установленными электромагнитными катушками прямого и обратного хода, датчики верхнего и нижнего положения, систему электропитания. На катушки подается выпрямленное напряжение от полностью управляемого тиристорного преобразователя. При подходе к верхнему или нижнему положению тиристорный преобразователь переводится в инверторный режим и электромагнитная энергия от катушек передается в питающую сеть. Недостатками этого устройства являются- очень сложная электрическая схема- передача энергии через преобразователь,переведенный в инверторный режим,сопровождается большими потерями энергии- передаваемая в сеть энергия ухудшает качество напряжения и .- передаваемая в сеть энергия ухудшает качество напряжения и . Известная электромагнитная система Электромагнитный молот, взятая за прототип,(Патент 497405, опубликовано 30.12.1975,),содержит электромагнитные катушки прямого и обратного хода, внутри которых установлен электромагнитный сердечник (магнитопровод),силовые неполностью управляемые ключи(тиристоры ), элементы принудительной коммутации тиристоров, элементы для сброса электромагнитной энергии. Недостатками прототипа являются низкая надежность работы ключевых элементов с принудительной коммутацией- дополнительные потери энергии в узлах принудительной коммутации- дополнительные потери в цепях разряда электромагнитной энергии- наличие интервала одновременного открытого состояния обоих ключей снижают энергию удара- сброс электромагнитной энергии на резистор. Задача предлагаемого изобретения - повышение надежности работы, уменьшение потерь энергии,повышение энергии удара. Устройство для управления механизмом ударного действия (фиг.) состоит из выпрямителя 1,параллельно которому подключен конденсатор 2. К положительному выводу выпрямителя подключены катоды тиристоров 3 и 4, их аноды подключены к накопительным элементам энергии 5 и 6, а управляющие электроды тиристоров подключены к устройствам формирования и задержки подачи управляющих импульсов 7 и 8, другие выводы этих устройств подключены к тиристорам 9 и 10, одни выводы электромагнитных катушек обратного хода 11 и прямого хода 12, содержащие внутри 2 электромагнитный сердечник 13, подключены к положительному полюсу источника питания, другие выводы этих катушек подключены к силовым клеммам полностью управляемых ключей 14 и 15,другие силовые выводы этих ключей подключены к отрицательному выводу источника питания, две вторичные обмотки трансформатора 16 подключены к выпрямителям 17 и 18, положительные выводы которых подключены к резисторам 19 и 20, третья обмотка трансформатора подключена через клеммы датчиков верхнего и нижнего поожения 21, 22, и пусковой кнопки 23 без самовозврата к первичным обмоткам трансформаторов. 24 и 25, вторичные обмотки этих трансформаторов подключены к выпрямителям 26, и 27, выполненным по мостовой схеме, и выпрямителям 28 и 29, выполненным по однополупериодной схеме, и нагруженными резисторами 30 и 31. Устройство для управления механизмом ударного действия работает следующим образом. В исходном состоянии на первичную обмотку трансформатора 16 подано напряжение, датчик нижнего положения 22 находится в замкнутом состоянии, Датчик верхнего положения и пусковая кнопка находятся в разомкнутом положении. Поэтому, на первичных обмотках трансформаторов 24 и 25 отсутствует напряжение. Тиристоры 9 и 10 закрыты, и падения напряжения на резисторах 19 20 равны нулю, соответственно равны нулю и управляющие сигналы на управляющих электродах силовых ключей 14 и 15. При нажатии на кнопку 23(без самовозврата) на первичную обмотку трансформатора 25 подается напряжение. От выпрямителя 27 поступает напряжение питания к устройству формирования и задержки управляющих импульсов 7. Через интервал задержки от устройства 7 поступят управляющие импульсы к тиристору 3 и тиристору 9 (тиристор 3 должен передать энергию от устройства 6 к конденсатору 2,но в устройстве 6 еще нет энергии и тиристор 3 после исчезновения управляющего импульса переходит в закрытое состояние). После открывания тиристора 9 замыкается цепь - резистор 19, тиристор 9, резистор 30. К этой цепи подводится напряжение выпрямителя 17. Падение напряжения на резисторе 19 является управляющим сигналом для ключа 14. Ключ 14 замыкает цепь питания катушки 11 и сердечник 13 перемещается в верхнее положение. При достижении сердечника верхнего положения замыкается контакт датчик верхнего положения 21. И на первичную обмотку трансформатора 24 подается напряжение. Вторичные обмотки этого трансформатора с диодами образуют два выпрямителя 28 и 26. Выходное напряжение выпрямителя 28 направлено встречно напряжению выпрямителя 17, ток через тиристор 9 снижается и он переходит в закрытое состояние, снимается сигнал с управляющего электрода ключа 14 и он тоже переходит в закрытое состояние, разрывая цепь питания катушки 11. В процессе разрыва,запасенная в катушке 11 электромагнитная энергия передается устройству 5. Одновременно от выпрямителя 26 подается питание к устройству формирования управляющих импульсов и их задержку (на время разряда электромагнитной энергии катушки 11 и сердечника 13). Через интервал времени задержки от устройства 8 поступают управляющие импульсы к тиристорам 4 и 10. После открытия тиристора 4 энергия от устройства 5 передается к конденсатору 2. После открытия тиристора 10 падением напряжения на резисторе 20 открывается силовой ключ 15 и к катушке 12 подводится напряжение. Сердечник перемещается в нижнее положение. После достижения сердечника нижнего положения происходит удар (разрушение), а контакт 22 датчика нижнего положения замыкается. Далее процесс повторяется. После каждого подключения катушек 11 и 12 к источнику их питания в них накапливается большое количество электромагнитной энергии. Основная часть этой энергии превращается в энергию удара. Значительная оставшаяся часть этой энергии передается к накопителям энергии 5 и 6. Затем энергия от этих устройств передается через тиристоры 3 и 4 к накопителю 2, увеличивая мощность источника питания 1. Затем эта энергия снова используется ударным элементом. Если без выдержки времени подавать сигналы одновременно на размыкание одного ключа и замыкание другого ключа, то на сердечник 13 в течении некоторого времени будут действовать две электромагнитные силы в противоположных направлениях. Это обусловлено инерционностью электромагнитных катушек. Наличие в схеме устройств формирования управляющих импульсов и их задержку исключает одновременное подключение и отключение обмоток к источнику питания. Отсутствие устройств принудительной коммутации и повторное использование недоиспользованной электромагнитной энергии дважды в течении каждого цикла уменьшает потери энергии и увеличивает надежность работы устройства для управления механизмом ударного действия. Достоинство предлагаемого устройства для управления механизмом ударного действия- в моменты отключения электромагнитных катушек, запасенная в них энергия передается к накопителю, а затем снова превращается в энергию удара- создание интервала между отключением одной катушки и включением источника питания другой катушки исключает создание усилий в сердечнике в противоположных направлениях и увеличивает энергию удара. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для управления механизмом ударного действия, содержащее источник питания,электромагнитные катушки прямого и обратного хода, элементы для сброса электромагнитной энергии, датчики верхнего и нижнего крайнего положения сердечник с рабочим инструментом,отличающееся тем, что в него дополнительно введены полностью управляемые силовые ключи,элементы накопления электромагнитной энергии,выпрямители, три трансформатора, тиристоры,катоды двух тиристоров подключены к положительному полюсу источника питания, их аноды подключены к накопителям электромагнитной энергии, которую они получают при отключении катушек от источников питания,управляющие электроды этих тиристоров подключены к устройствам формирования и задержки управляющих импульсов, другие выводы этих устройств подключены к источникам питания и управляющим электродам других тиристоров,катоды которых подключены к положительным выводам однополупериодных выпрямителей,нагруженных резисторами, отрицательные выводы этих выпрямителей подключены к отрицательным выводам других выпрямителей, выполненных по мостовой схеме, аноды тиристоров подключены к одним выводам регулируемых резисторов,регулируемые выводы которых подключены к управляющим электродам управляемых силовых ключей, другие выводы резисторов подключены к положительным выводам источников питания,выполненных по мостовой схеме, первичная обмотка одного трансформатора подключена к источнику питания через датчик верхнего положения,первичная обмотка другого трансформатора подключена к источнику питания через пусковую кнопку без самовозврата и контакты датчика нижнего положения.