Линейный электродвигатель для электрифицированного секатора

Ручные и электрические секаторы, используемые при обрезке деревьев в промышленном садоводстве,являются недостаточно эффективными. Электрифицированный секатор с усовершенствованным магнитопроводом (статором и якорем электродвигателя) и оптимальными энергетическими характеристиками будет способствовать эффективному развитию отрасли. Исследования проведены с целью разработки линейного электродвигателя (ЛЭД) для привода ручного электрифицированного секатора и адаптации его технических характеристик (силы резания) к условиям промышленного садоводства. В предлагаемой конструкции ЛЭД усилие резания создается двумя намагничивающими катушками (рабочей и пусковой). Первая катушка установлена на неподвижный магнитопровод, вторая расположена на магнитной системе, имеющей немагнитную вставку. Линейный размер немагнитной вставки якоря варьировался и достигал 5, 10 и 15 мм. Теоретические значения силы тяги якоря в зависимости от размера немагнитной вставки, полученные моделированием в программе ElCut, сравнивали с экспериментальными данными. Результаты исследований показали, что чем длиннее немагнитная вставка, тем больше длина эффективного хода второй (пусковой) катушки. Для немагнитной вставки размером 5 мм длина хода составила 3 мм, а у вставки 15 мм – 9 мм соответственно. Установлено, что с увеличением размера немагнитной вставки пусковое усилие снижается с 27 до 17 Н. Суммарное усилие, создаваемое двумя намагничивающими катушками, позволяет в начальный момент осуществить перемещение системы на холостом ходу, а в конце рабочего хода при действии первой (рабочей) катушки реализовать процесс резания ветки диаметром 6 мм с нарастающим усилием от 25 до 132 Н. Теоретические значения суммарной силы тяги практически совпадают с экспериментальной кривой. Полученные характеристики силы резания ветки и работы линейного электродвигателя можно использовать при проектировании ручных электрифицированных секаторов.

1. Тавасиев P.M. Обоснование энергетического средства для крестьянских (фермерских) хозяйств // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 11. С. 42-43. EDN: ICCUGV

2. Кудзаев А.Б., Тавасиев Р.М. Обоснование конструктивно-технологической схемы обрезчика ветвей // Известия Горского государственного аграрного университета. 2009. Т. 46, № 2. С. 82-86. EDN: MVJLDD

3. Тавасиев Р.М., Кудзаев А.Б., Туриев О.И. Математическая модель гидравлической цепи обрезчика ветвей // Аграрная наука. 2008. № 9. С. 13. EDN: JUYNPD

4. Апхудов Т.М., Шекихачев Ю.А. Разработка и исследование садовой пилы с электрическим приводом // АгроЭкоИнфо. 2020. № 1 (39). С. 15. EDN: FPVRHT

5. Усанов К.М., Каргин В.А., Волгин А.В., Моисеев А.П. Оценка режимов работы электромагнитных ударных машин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2020. № 10 (192). С. 137-142. EDN: AJVDGG

6. Kargin V.A., Volgin A.V., Moiseev A.P. et al. Linear stepping electromagnetic engine for driving conveyors. Journal of Physics: Conference Series: International Conference «Information Technologies in Business and Industry». 4 – Mechatronics, Robotics and Electrical Drives. Novosibirsk: Institute of Physics Publishing. 2019;1333(5):052011. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1333/5/052011

7. Usanov K.M., Volgin A.V., Kargin V.A. et al. Electric converters of electromagnetic strike machine with battery power. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Tomsk: Institute of Physics Publishing. 2018;327(5):052031. https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/5/052031

8. Kargin V., Usanov K., Moiseev A. et al. Simulation of energy conversion processes in linear electromagnetic motors with through axial channel. Strojnicky Casopis. 2023;73(2):71-82. https://doi.org/10.2478/scjme-2023-0022 EDN: XKXBIF

9. Antonov S., Nikitenko G., Adoshev A. et al. Simulation of the magnetic system of a linear motor for a delimber. International Scientific-Practical Conference «Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources» (FIES2021): Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources. Kazan: EDP Sciences. 2021;37:00097. EDN: CVWEPE

10. Forbes M., Robertson W.S.P., Zander A.C., Paulides J.J.H. An elemental modelling method for linear motor parametric studies using boundary-free analytic magnetic field solutions: Including 3D geometry, permeability, and end effects. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2025;630:173416. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2025.173416

11. Hsieha Min-Fu, Tungb Chin-Juei, Yao Wu-Sung et al. Servo design of a vertical axis drive using dual linear motors for high speed electric discharge machining. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2007;47:546-554. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.05.011

12. Guo G., Zhao Y., Yu A. Analysis of electromagnetic vibration of submerged tubular linear motors based on wave propagation approach. Wave Motion. 2024;127:103287. https://doi.org/10.1016/j.wavemoti.2024.103287

13. Линейный электродвигатель: Патент № 2835904 C1 Российская Федерация, МПК H02K 33/02 / Г.В. Никитенко, С.Н. Антонов, И.В. Каланчук; заявл. 02.08.2024; Опубл. 05.03.2025. EDN: JOWISQ