1.电器装置 2.附加垫板 3.向心轴承 4.飞轮 5.支座 6.附加芯轴 7.电磁线圈 8.后顶尖 9.后尾座 10.附加垫板 11.手轮 12.电磁感应器 13.传动皮带 14.电机
图1 车床改装的磁性研磨机结构
1.底板 2.滑座 3.磁导体 4.电磁线圈 5.磁极头 8.料盘 9.手轮 11.螺杆
图2 电磁感应器结构
1 车床改装磁性研磨机的结构原理
用CA6140普通车床改装的磁性研磨机的结构如图1所示。被研磨工件固定在附加芯轴6的顶尖和后顶尖8上。附加芯轴6通过滑动轴承安装在支座5上,其一端通过花键与机床主轴相联,另一端安装顶尖。安装在机床床身一侧的电机14可通过附加芯轴带动工件作摆动运动,即电机通过传动皮带13将运动传递至具有一定偏心量的向心轴承3,然后将运动传递至附加芯轴上的飞轮4;摆动运动的恢复力则由后顶尖弹簧提供。电磁感应器12安装在横向溜板上,两个磁极可同步相向移动,并可随横向溜板一起在导轨上移动,实现研磨时的纵向进给。安装在进给箱位置上的电器装置1可控制感应器电磁线圈7的供电及感应器的进给运动。刀架的纵向进给由液压装置驱动。由于磁感应器的中心高通常高于机床主轴的中心高,因此机床的前顶尖和后尾座9必须可抬起,以便在床身上安装附加垫板2和10。2 磁感应器参数的设计计算
- 磁感应器磁势的计算
图3 磁路的磁导体尺寸
图4 磁感应器矩形线圈尺寸- 假设磁通量完全通过磁路截面(不考虑漏磁),所有气隙介质均为空气,接头处气隙为零。磁路的磁导体尺寸如图3所示。工作间隙面积S=mA=8×230=1.84×10-3m2,式中:磁极头宽度A=230mm,磁极头包围工件部分弦长m=8mm,工作间隙为2mm,钢的饱和磁感应B=2T,工作间隙的磁通量F=BS=2×1.84×10-3=3.68×10-3Wb。磁导体各部分尺寸见图3:L1=25mm,L2=165mm,L3=190mm,L4=395mm;磁导体的截面尺寸均为230mm×30mm;工件直径为F11mm。磁路段的磁势及总磁势计算如下:
- 工作间隙内的磁场强度:H0=B/µ=2/(4p×10-7)=0.1595×107A/M
工作间隙内的磁势:F0=2H0L0=2×0.1595×107×2×10-3 =6400A - 磁极头面积:S=(m+30)A/2 =4.37×10-3m2
磁极头的磁感应:B=F/S=3.68×10-3/4.37×10-3=0.84T
磁极头的磁场强度:H=940A/m(根据钢的磁化曲线查出)
磁极头的磁势:F1=2HL1=2×0.94×103×25×10-3=47A - 其余磁导体的截面积:S=30×230×10-6=6.9×10-3m2
其余磁导体的磁感应:B=3.68×10-3/6.9×10-3=0.534T
其余磁导体的磁场强度:H=680A/m(根据钢的磁化曲线查出) - 磁导体L2、L3、L4的磁势:F2,3,4=2HL2+2HL3+2HL4=683.4A
- 工件的截面积:S=8×230×10-3m2
- 工件的磁感应:B=3.68/1.84=2T
- 工件的磁场强度:H=50000A/m(根据45钢的磁化曲线查出)工件的磁势:F工=50000×11×10-3=550A
- 工件的磁感应:B=3.68/1.84=2T
- 全部磁路段的总磁势:F总=F0+F1+F2,3,4+F工=7680A
- 假设磁通量完全通过磁路截面(不考虑漏磁),所有气隙介质均为空气,接头处气隙为零。磁路的磁导体尺寸如图3所示。工作间隙面积S=mA=8×230=1.84×10-3m2,式中:磁极头宽度A=230mm,磁极头包围工件部分弦长m=8mm,工作间隙为2mm,钢的饱和磁感应B=2T,工作间隙的磁通量F=BS=2×1.84×10-3=3.68×10-3Wb。磁导体各部分尺寸见图3:L1=25mm,L2=165mm,L3=190mm,L4=395mm;磁导体的截面尺寸均为230mm×30mm;工件直径为F11mm。磁路段的磁势及总磁势计算如下:
- 磁感应器线圈的计算
- 求出磁路的磁势后,即可计算磁感应器线圈参数。
- 计算导线直径d
- 磁感应器矩形线圈尺寸见图4。导线直径d(mm)的计算公式为
式中:rq为q℃时的导线比电阻,rq=0.016(1+q/234.5);IN=F为磁势(A,安匝);LP为线圈的平均长度(cm);C为考虑电压降的系数,C=0.85。取通入线圈的电压U=220V,线圈温度q=50℃时rq=0.0196。由图4可计算出线圈平均长度LP=760mm。由式1可计算出导线直径d=0.88mm,取整为1mm。d=0.2(rqINLP/pCU)½ (1) - 磁感应器矩形线圈尺寸见图4。导线直径d(mm)的计算公式为
- 计算线圈匝数N磁感应器线圈匝数N的计算公式为
式中:L和e分别为线圈的长度和宽度(cm);d为裸导线直径(mm);f为填充系数,f=SK/dJ(dJ+/m),其中:S为导线截面积,S=pd2/4(mm2);为衬纸厚度,取=0.05mm;m为衬纸间导线层数,m=1;K为系数,导线直径d>0.5时,K=1。取带漆皮导线直径dJ=1.23mm,可计算出f=0.5。由式(2)可计算出N=3846匝,两个线圈的总匝数为7692匝。N=4fLe×102/pd2 (2)
- 求出磁路的磁势后,即可计算磁感应器线圈参数。