混凝土电磁振动棒的研究

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发布时间：2021-09-17

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混凝土电磁振动棒的研究
蒋萍，高顶，王森，郝锋
(中国矿业大学机电工程学院)
关键词：电磁振动；动力学分析；Matlab／Simulink仿真
混凝土振动棒是通过机械振动对浇注混凝土进
行振动捣实的建筑机械，插入式是其主要形式。目前
常用的插人式振动棒主要有电机软轴式和电机内装
式两种：前者是由电机通过软轴驱动棒体内偏心块
产生机械振动实现捣实，其结构复杂、能耗高、故障
率较高，使用范围受到限制；后者是将电机直接装在
棒体内，操作和携带较方便，但造价昂贵，推广应用
受到限制，多用于大型混凝土工程。为了克服传统插
入式振动棒的缺点，设计了一种新型混凝土电磁振
动棒。
l 电磁振动原理
电磁振动结构利用电磁铁产生振动，把电能转
换为机械能，主要由线圈和铁芯组成，铁芯包括静铁
芯、衔铁(动铁芯)两部分，为了实现衔铁的自动返
回，还装有供铁芯返回的弹簧。其原理如图1所示。
电磁铁通电后产生的电磁吸力F：
衔铁
图1 电磁振动原理图
×10-7
‘ 0 ． 16l2 ‘ ‘
式中：为电磁吸力，N；Ⅳ为绕组匝数；，为通过绕组
的电流，A；So为磁极与衔铁间气隙的面积，m ；z为
气隙长度，即衔铁和铁芯间的距离，最初的气隙长度
为Z0，ITI。
式(1)表明电磁吸力F与气隙长度的平方成反
比，与电流，的平方成正比，随着气隙长度的减小，
电磁吸力增大。为使铁芯能够产生足够的电磁吸力
吸引衔铁，可采用多磁极铁芯，各磁极上的线圈以异
极性串联，其对衔铁的电磁吸力可认为是若干个完
全相同的磁极对衔铁的电磁吸力。
2 电磁振动棒的结构及动力学分析
2．1 电磁振动棒的结构
电磁振动棒结构如图2所示。图2中，序号1为
多磁极铁芯，序号2为线圈，序号3为返回弹簧，左、
右衔铁架4、5通过焊接和衔铁6连接在一起，左、右
支架7、8通过螺钉固定连接在铁芯1上，配重块9
固定在衔铁架上。
铁芯材料选用电工纯铁，含铁量在99．5％以上，
导磁性好，具有良好的冷、热加工性能。由于铁芯结
构复杂，通常采用铸造方法制造。线圈选用高强度缩
醛漆包圆铜线，用502胶胶结在铁芯内。衔铁的材料
也选用电工纯铁。
基金