比例电磁阀电磁设计流程
1. 比例电磁铁的结构原理
比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻，如图1。
图1 比例电磁铁的剖面图
普通电磁铁就是一个开关量，不是开就是关，关的时候开口最小，开的时候开口最大，没有办法调节；比例电磁铁是根据给定电流的大小决定阀开口的大小，是一个连续的过程。比例电磁铁和普通的电磁铁区别就是比例电磁铁是普通电磁铁加一个弹簧，可以使比例电磁铁输出的力和电流成比例关系，和位移无关，所以比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移无关。若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。
图2 比例电磁铁的电流-力-行程关系
比例电磁铁要求在一定的位移范围内，衔铁的输出力为一准恒定值，如图2所示。根据电磁铁基本工作原理，在衔铁运动过程中，磁阻会越来越小，衔铁受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环。隔磁环采用非导磁材料——通常为黄铜，嵌在前后导套的中间，减少电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变的平稳。
导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。同时为了衔铁可以左右运动，在左端有挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。
2. 比例电磁铁的特性
2.1 电磁力
当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，如图3所示，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1M F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2M F ，二者综合得到比例电磁铁输出力M F ，如图2所示电流-力-行程特性，在比例电磁铁衔铁的整个行程区内，电磁力特性并不全是水平曲线，可将其分为3个区域。在工作气隙接近于零的区域，输出力急剧上升，称为吸合区，比例电磁铁在这一区域不能正常工作，一般在结构上采用非导磁材料限位片将其排除；当工作气隙过大时，电磁铁输出力明显下降，这一区域称为空行程区域，这一区域电磁铁虽然也不能正常工作，但有时是需要的；在吸合区和空行程区之间的区域，具有近似的水平力-位移特性，这一区域称为工作区。
图3 比例电磁铁的磁路分布
1φ产生的端面力为：
2φ产生的轴向附加力为：
图4 不同位置电磁铁内部磁力线分布2.2 影响电磁力的因素 电磁力的大小为S Ni S F M 0202)(2121μδ
μφ==，与线圈匝数平方成正比，与气隙间隙平方成反比。
在电磁阀其它结构参数和驱动电流以及气隙宽度大小相同时，线圈匝数越多，气隙的磁场强度就越强，则气隙磁感应强度也越大，电磁吸力也就越大。但实际上线圈匝数不是越多越好，随着匝数的增加，会使线圈电感和线圈电阻增大，从而在衔铁吸合初始阶段限制了驱动电流的迅速增大，在释放过程中使电流衰减速度变慢。
电磁阀气隙宽度包括衔铁工作行程和残余间隙宽度两个部分。当衔铁完全开启时，此时气隙宽度等于衔铁工作行程和残余间隙宽度之和。当衔铁完全吸合时，气隙宽度等于残余间隙宽度。随着气隙宽度的增大，将使电磁吸力减小。衔铁工作过程中，气隙宽度减小，有利于电磁阀的打开。在残余间隙不变的前提下，如果衔铁工作行程增加，则在关闭过程和重新打开过程的时间增加，电磁力增加速度平缓，电磁阀的动态特性变差。
驱动电路的形式及参数直接决定线圈电流波形，并极大地影响电磁阀的响应速度。驱动电压为24V时，电磁阀响应时间为0.4ms，当驱动电压为48V时，电磁阀响应时间为0.25ms，驱动电压的升高对电磁阀的响应速度有着明显的影响。不过，驱动电压从48V到100V之间，响应时间的提高率为o.02ms/2OV，驱动电压从100V提高到120V，响应时间缩减的幅度更小了，仅为0.01ms。
3. 比例电磁铁的控制
比例阀是由计算机，放大器，比例电磁铁，锥度台阶的阀芯，入口压力补偿阀（单联可以不要），梭阀，内置卸荷阀（把多余的流量送回油箱）等构成的一个完整的体系。
精确控制执行机构的位移，最好的办法是用比例流量阀。比例方向阀只能起到节流阀作用，当负载压力变化时流量会变化，而比例流量阀的流量不遂负载压力变化，开口调定好流量基本不变化。
现在的比例换向阀用的都是电-液比例复合控制。首先，比例阀必须有一个配套的放大器，它接受来自于计算机或者PLC，或者电位器（滑动变阻器）的控制信号，把0-20毫安微弱的信号放大到0-800毫安。然后，放大器把放大的信号传送到电磁阀，电磁阀依据传来的信号大小，克服弹簧力，调节推杆的行程，压力随信号变化的控制油。再后，控制油到达主阀芯的两端，依据不同的压力，推动阀芯移动相应的行程，因为阀芯本身有锥度的台阶与阀体组合，不同的行程得到不同的过流面积，再入口压力稳定的情况下，得到不同的流量，最终实现比例功能。
控制比例阀的比例放大器具有深度电流负反馈的电子控制放大器，其输出电流和输入电压成正比，采用直流稳压源，利用PWM斩波控制技术调整输入电压。比例放大器一般都带有颤振信号发生器和零区电流跳跃等功能。
4. 比例电磁铁的设计
设计电磁铁的一般步骤：首先根据电磁吸力的要求及衔铁结构形式估算衔铁直径，然后估算线圈的外径及长度、确定线圈的匝数、磁势等，最后是确定整个磁路结构。
4.1 设计要求
最大电磁吸力Fmax=80N，初始气隙4mm，衔铁的推杆直径2.9mm，线圈两端的电压24VDC，线圈允许温升[θ]=70℃。
4.2 结构形式
整体采用湿式结构，如图5所示，电磁铁的导套是一个密封筒状结构，可以承受一定的液压力，衔铁上开有两个导油孔，工作时处于油液润滑状态，具有一定阻尼作用而减少了冲击和噪声。线圈和外壳处于干的状态，可以分别拆卸。湿式电磁铁具有吸合声音小，散热快，可靠性好，效率高，寿命长等优点。
4.3 材料选择
电磁铁所使用的软磁材料应具有高的磁导率、高的饱和磁感应强度和低的矫顽力。由于该比例电磁铁才用湿式结构，各主要元件与液压油直接接触，因此，所选用材料除了具有良好的导磁性外，还应有良好的耐腐蚀性。根据磁路走向及电磁铁结构布置，衔铁、前后导套、线圈外壳、端盖均采用耐腐蚀软磁合金材料，隔磁环采用黄铜，调节弹簧采用奥氏体不锈钢。
图5 Rexroth 4WAR6E 比例电磁铁剖面图
4.4 几何尺寸计算
静铁芯和衔铁的结构采用“大铁芯小衔铁”的原则；
4.4.1复位弹簧设计
由于负载工进时阀芯受液压卡紧力大于负载快进时所受的卡紧力，复位弹簧的预紧力必须要保证能克服最大卡紧力使衔铁复位。设计预紧力为F0=18N，初取弹簧刚度k=10N/m，则最大弹力为F Max=48N。材料选用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti。
4.4.2衔铁设计
为了使阀芯运动可靠，电磁铁最大推力F tmax应大于最大弹簧弹力、最大液压卡紧力、最大液动力和摩擦力之和，选取负载快进时阀芯的受力情况来计算，得F tmax=80N。
导套设计
衔铁设计
线圈设计
图3给出了导套和隔磁环的截面图，图中D代表导套和隔磁环的厚度，D=0.22mm，L代表隔磁环长度，L=0.3mm，a和θ分别为隔磁环和导套前、后端的倾角，a=0°，θ=48°，h 和L分别是导套后端结构尺寸，h=3mm，L=1.3mm。
图3 隔磁环（焊铜）
电磁线圈的直径、热扩散系数，阻抗之间相互关联，增加线圈直径可以减小电阻，但是随着线圈阻抗的降低，线圈的发热损耗会增加，造成阀内温度升高，使得阀中油液粘性降低，加剧了摩擦损耗。同时随着线圈直径的增大，线圈的始动安匝数也减小，电感也相应减小，这样会影响到线圈其它性能参数(如出力不够等等)。
线性度、滞环的定义，按一般控制理论的定义，例如滞环大体就是在输入电流为横坐标、输出电磁力为纵坐标的图面上（控制特性），电流从零到最大、以及从最大回到零一个变化周期中，上升电流与下降电流相等点上输出电磁力的最大差值，除以最大输出力之值的百分数。在做电磁铁控制特性滞环、线性度时，是在电磁铁一定位移下测量输出力与输入电流的关系。不同电磁铁位移，会有所差异。
隔磁环专业名叫分磁环，只有交流加隔磁环才有意义，或者说隔磁环是为交流电磁铁而设计的，直流电磁铁铁芯上加隔磁环与在其上设计一个环槽是一个效果，说白了隔磁环就是气隙，会降低闭合时的吸力！在直流电磁铁上加入隔磁环目的就是为了减少电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变的平稳。材料用黄铜或是紫铜，最好是采用摩擦焊接技术，采用此技术焊接后的机械性能比较好，物件内应力小。一般用于比例或者耐高压阀中。
电磁阀的计算选型
电磁阀的计算选型 电磁阀就是电厂热工自动化中应用相当广泛的设备之一。它可以用来控制一定压力下的某些工质在管道中的自动通断,成为特定的执行器,如锅炉的燃油快关阀、汽轮机组调速保安系统油路上的电磁滑阀、给水泵组密封水管路的切换阀以及采暖工程的热水阀等。它还可以作为气动、液动回路自动切换或顺序控制的执行元件,它就成了该气动、液动执行器的电——气、电——液执行元件,这方面的应用更为普遍。如主厂房锅炉的气动安全门、汽轮机组气动或液动的抽汽逆止门等都就是由电磁阀控制通向操作装置的气路、液(水)路的通断来完成其开关动作的,辅助车间及其系统众多气动执行机构的自动控制也离不开电磁阀这一设备。再如,过去在锅炉各段烟道压力的常规检测中也使用过电磁阀切换做到一台表计的多点测量。可见,电磁阀在电厂热工测量、控制及保护联锁上都就是一项基础元件设备,对电磁阀的关注熟悉、正确选用乃就是热工自动化设计的一项基础工作。基于此,本文着重讨论电磁阀在选型与控制上的一些问题,有些见解仅就是笔者一家之言,期盼同仁指正。 1 电磁阀的结构原理及其分类 1.1 电磁阀的结构原理 电磁阀的结构并不复杂,它由两个基本功能单元组成,一就是电磁线圈(电磁铁)与磁芯,另一就是滑阀,即包含数个孔的阀体。电磁线圈带电或失电时,磁芯的运动导致工质流体通过阀体或被切断。 上述用来在工艺管道中直接通断的作为特定执行器的电磁阀,电磁线圈带电时,磁芯 直接开启常闭阀的孔或关闭常开阀的孔,阀门能从0(无压差)至其最大额定压力间开启或关闭。而上述用来在气动、液动执行器充当执行元件的电磁阀,则要借助动力源(压缩空气、有压头的水或油等液体)来操作电磁阀上的先导孔与旁通孔。电磁线圈带电时,磁芯开启先导孔,通过阀的出口消除膜片或活塞顶部的压力,且将其推离主孔,阀门得以开启。电磁线圈失电时,先导孔关闭,动力源的压头通过旁通孑L作用于膜片或活塞顶部而产生阀座力,阀门得以关闭。这就是因为受这些执行机构控制的工艺阀门一般口径都较大, 要求执行机构接受动力源的压头也大(如DNl50及以上的气动隔膜阀、气动蝶阀的操作压力》0.5MPa),则传递动力源的电磁阀的孑L尺寸及工质流体压力势必也要大,只有将电磁线圈做大才足以开启电磁阀来传递执行机构所需的动力源。为了解决这一矛盾,保持电磁线圈的小尺寸,就不再使用磁芯直接启闭阀体孔的直接操作的(直动式)电磁阀, 而改用磁芯启闭先导孔的导向操作的(先导式)电磁阀。 1.2 电磁阀的分类 电磁阀的分类无定式,随分类方式不同而异, 实际上,上表并不能涵盖所有电磁阀的种类。如两通、三通直动式及单电控两位四通、五通(五个接口)电磁阀还有电脉冲控制的,电磁线圈非连续带电,而用磁闪锁控制。还如不同于两个电磁线圈控制的“双稳”先导式电磁阀,另一种“双稳”先导式电磁阀就是由双 外部压力源控制的(先导式要有压力源,丽一种说得更确切,就是由电磁线圈及主压力源控制),已无电气部件——电磁线圈。再如由两个电磁先导阀、一个滑阀及其连接体组成的三位三通、三位五通电磁阀。这些或应用相对较少,或仅就是一个滑阀,就不再列入分
电磁阀原理图解
电磁阀原理图解 电磁阀原理上分为三大类：直动式、分步直动式、先导式。 一、直动式电磁阀 原理：常闭型通电时，电磁线圈产生电磁力把敞开件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把敞开件压在阀座上，阀门敞开。（常开型与此相反） 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。
二、分步直动式电磁阀 原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。 特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。
三、间接先导式电磁阀
原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在敞开件周围形成上低下高的压差，流体压力推动敞开件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔敞开，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动敞开件向下移动，敞开阀门。 特点：体积小，功率低，流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件 工作原理 电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞
比例电磁阀和 MFM-MFC-2824
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概览和选型指南 | 比例电磁阀150 概览 Burkert 比例电磁阀以断电时弹簧作用关闭的开关电磁阀为基础，通过改变开关电磁阀中电磁组件的结构，使弹簧力与线圈电流的电磁力相平衡。由线圈电流和/或电磁力的大小来决定阀芯行程和/或阀门开度。阀门开度与电磁力成正比。 比例电磁阀是由脉宽调制信号（PWM）控制的，该信号使线圈电流根据设定值而变化。由于介质压力和电磁力都克服弹簧力，因此采用控制器可以设置工作条件下的流量最小值和最大值。 比例电磁阀可用于实现开环和闭环控制回路。开环回路不需实际值反馈，而闭环控制回路是根据设定值与实际值之间的偏差来调节的。 比例电磁阀定位性能的主要特性 ? 迟滞: 输入信号从小到大和从大到小变化时输出信号的最大差值，以最大输出信号的 % 表示。 ? 响应灵敏度: 引起输出信号变化的最小设定值差值，以最大输出信号的 % 表示。? 重复性: 重复以同一方向，加同样大小的输入信号时，输出信号的最大偏差。? 调节比: 最大和最小开度下的 Kv值 （参见比例阀的计算）之比。比例电磁阀的调节比可达1:500。 比例电磁阀选型指南 为保证无故障控制功能，必须根据比例阀的用途来进行选型，最重要的选型参数是 Kv 值和压力范围。 阀门的 Kv 值（单位 m 3/h）， 该值是以介质为水、20℃、入口压力 1 bar、出口 0 bar 时测得。对于气体，通常以 QNn 值表示。 QNn 值为空气在 20℃、阀入口 6 bar、阀上压降 1 bar 时的流量值（l N /min）。气体的参考条件为绝压 1.013 bar、温度 0℃。 除了 Kv 值，阀入口的最大预压力也是选阀（型号和通径）的主要因素。阀门通径越小或线圈越大，最大开关压力越高。 Kv 值可用以下公式计算。根据计算出的 Kv 值和实际压力范围，可以从选型指南表上找到阀门型号。 Kv 值计算公式: Kv = 流量值，m 3/h Q = 实际流量，m 3/h Q N = 标准流量，m N 3/h (?p=1 bar, p 1=6 bar 和 T 1=(273+20) K 时的 QNn值)p 1 = 入口压力，bar (a) p 2 = 出口压力，bar (a)?p = 压差，bar ρ = 密度，kg/m 3 ρN = 标准密度，kg/m 3 T 1 = 介质温度，(273+t) K 气体标准或工作状态与正常状态的转换：Q S = 标准状态 (1.013 bar 和 20 °C ) 或工作状态下的流量 p S = 标准状态 (=1.013 bar) 或工作状态下的绝压 T S = 标准状态 (= 293 K) 或工作状态下的温度 (= (273+t)K) Q N = 正常流量p N = 正常压力 T N = 正常温度 (= 273 K) Q N = Q S T N · p S T S · p N [返回目录] [返回目录]
电磁阀密封泄漏率模型与计算
Hydraulics Pneumatics &Seals/No.04.2016 doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2016.04.004 收稿日期：2016-02-23 作者简介：殷图源（1988-），男，北京人，硕士研究生，研究方向为密封技术。 1概述 本文研究加工表面精度和形貌特征对电磁开关截 止阀密封泄漏率影响，尤其对初始泄漏率影响，通过有限元对提取的特征表面进行接触分析，从而提出泄漏率模型计算密封泄漏率。 该阀座为平板状软质PTFE 基聚合物，其金属阀芯圆弧表面与阀座配合密封，密封漏率范围反映阀门密封性能，在阀门装配后用氦质谱检漏，此时漏率称为初始泄漏率，在工作过程中密封接触区形成吻合带，在密封界面逐渐形成了一定量级泄漏通道，会存在一个稳 定期。阀芯一般用数控车加工成型，初始密封偶件泄 漏率的计算过程共有四个过程，第一步表征实际阀芯粗糙峰特征参数，建立泄漏通道的几何模型，第二步，用理想光滑表面有限元接触分析结果得出粗糙峰接触带宽，也就得出接触峰数，第三步，按显微镜下断峰高度给定泄漏模型和接触密封的刃入软表面深度判据，第四步根据泄漏流态和粗糙峰接触后残余孔径计算漏率。 2阀门的工作条件 电磁截止阀：密封偶件结构如图1所示，上面钢件为阀芯，下面PTFE 材料为阀芯，图2为氟塑料原始加工表面，阀芯与阀芯的接触几何形态为线或窄面； 检漏试验介质：He 气体；试验压力：0.10MPa ；内泄漏率：≤1×10-2Pa·L/s ；外泄漏率：≤1×10-6Pa·L/s 。 电磁阀密封泄漏率模型与计算 殷图源1，董志峰1，魏大盛2 （1.中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京100083；2.北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191） 摘要：该文介绍一种常闭式电磁开关阀门，采用圆弧型面的金属阀芯与PTFE 光滑平面阀座，形成线接触密封型式，表征实际金属阀芯粗糙峰特征，建立泄漏通道几何模型，利用有限元分析方法确定泄漏率与粗糙度等级及粗糙峰特征的定量关系。对表征的金属阀芯粗糙峰与光滑阀板进行有限元接触分析，得出接触变形后泄漏通道。假设只存在涡旋形泄漏通道，以粘滞-分子流态泄漏，得出了初始密封泄漏率的计算结果。采用有限元方法避免了利用统计学对表面进行复杂数学处理，通过对电磁截止氦质谱仪检测表明，阀门泄漏率计算结果与测试结果具有较好吻合性，同时发现粗糙峰特征对PTFE 光滑阀板容易形成应力集中，粗糙峰形貌特征对阀门密封性能具有重要影响。 关键词：电磁阀；泄漏率模型；粗糙度表征；有限元接触分析；漏率计算中图分类号：TH137；TH138；TB42 文献标志码：A 文章编号：1008-0813（2016）04-0013-05 Electromagnetic Valve Seal Leak Rate Model Calculation YIN Tu-yuan 1,DONG Zhi-fen 1,WEI Da-sheng 2 (1.School of Mechatronic and Information Engineering, China University of Mining &Technology(Beijing),Beijing 100083,China ；2.School of energy and power engineering,Beihang University,Beijing 100191,China) Abstract ：This article introduces a normally closed electromagnetic valve,which adopts the line contact seal mode between the circular-sur-face metal spool and the smooth PTFE valve plane seat.The actual roughness characteristic of the metal spool is represented.A geometry model of the leak path is established.And the quantitative relations of the leakage rate between with the roughness class and the roughness characteristic is determined by FEA method.Through the contact analysis of the metal spool and the smooth PTFE plate,the leak path after contact deformation is obtained.Assuming that there is only volute leak path,the initial leak rate of the valve is calculated under the pattern of viscous-molecular flow state leakage.The FEA contact analysis avoids the complex mathematical processing to characterize the surface by traditional statistics.According to the helium leak detection,the calculation results of the valve leakage rate coincide with the testing re-sults.Meanwhile,the stress concentration on the smooth PTFE valve plane produced by the roughness peak is observed.It is concluded that the roughness characteristic has an important effect on the sealing property of valves. Key words ：electromagnetic valve;leak rate model;roughness characteristic;FEA contact analysis;leak rate calculation 13
电磁阀 计算1
螺线管计算分析案例（Amperes）1. 模型简介 下图为螺线管模型的外观图： 1.1 模型尺寸 单位：英寸（inch）
尺寸如上图所示，此模型为旋转对称模型（RS），对称轴在x=0的直线上。根据以上图形建立模型。 1.2 模型物性设置 模型分为五个部分，分别为Plugnut，Coil，Core，Yoke，Bonnet。Coil内通有幅度为10000安培的电流，方向为从纸面内指向纸面外（负值）。 Plugnut为非线性磁介质SS430，B-H曲线如下图所示： Core为永磁体NEO35，剩磁Br=1.25T，矫顽力Hc=-9.47e-5(H/m)，如下图所示磁化曲线，磁化方向为Z的负方向。
Yoke与Bonnet所用材料相同，都是冷轧钢Cold Rolled Steel，是非线性磁介 质，B-H曲线如下图所示： SS430和冷轧钢的B-H数据如下面两个数据表格所示： SS430 冷轧钢 H(A/m) B(Tesla) H(A/m) B(Tesla) 0 0 0 0 1.4300000e+002 1.2500000e-001 1.0800000e+003 8.5800000e-001 1.8000000e+002 2.0600000e-001 1.4800000e+003 1.0600000e+000 2.1900000e+002 3.9400000e-001 2.0900000e+003 1.2600000e+000 2.5900000e+002 5.8900000e-001 3.1200000e+003 1.4400000e+000 2.9800000e+002 7.4300000e-001 5.1600000e+003 1.6100000e+000 3.3800000e+002 8.5300000e-001 9.9300000e+003 1.7700000e+000 3.7800000e+002 9.3200000e-001 1.5500000e+004 1.8600000e+000 4.3800000e+002 1.0100000e+000 2.5000000e+004 1.8800000e+000 5.1700000e+002 1.0800000e+000 3.5000000e+004 1.9000000e+000 5.9700000e+002 1.1100000e+000 7.1600000e+002 1.1600000e+000 9.5500000e+002 1.2000000e+000 1.5900000e+003 1.2700000e+000 3.9800000e+003 1.3700000e+000 6.3700000e+003 1.4300000e+000 1.1900000e+004 1.4900000e+000 2.3900000e+004 1.5500000e+000 3.9800000e+004 1.5900000e+000 以上的磁介质电导率很小，都可以看作是完全绝缘的。
气浮法设计计算
气浮法设计计算一．气浮法分类及原理 二．气浮法设计参数
三．气浮法设计计算
四．不同温度下的K T值和736K T值
例：2×75m3 / h气浮池 气浮池设置在絮凝池侧旁，沉淀池上方。气浮类型较多，有全部压力溶气气浮、分散空气气浮、电解凝聚气浮、内循环射流气浮等，这里选择适用于城镇给水处理的部分回流压力溶气气浮。 气浮适用于含藻类及有机杂质、水温较低、常年浊度低于100NTU的原水；它依靠微气泡粘附絮粒，实现絮粒强制性上浮，达到固、液分离，由于气泡的重度远小于水，浮力很大，促使絮粒迅速上浮，提高固、液分离速度。气浮依靠无数微气泡去粘附絮粒，对絮粒的重度、大小要求不高，能减少絮凝时间，节约混凝剂量；带气絮粒与水的分离速度快，单位面积产水量高，池容及占地减少，造价降低；气泡捕足絮粒的机率很高，跑矾花现象很少，有利于后级滤池延长冲洗周期，节约水耗；排渣方便，浮渣含水率低，耗水量小；池深浅，构造简单，可随时开、停，而不影响出水水质，管理方便。 ●结构尺寸： 取回流比R=20%，气浮池处理水量：Q3=（1＋R）Q2=1.2×75=90m3/h 接触区底部上升段纵截面为矩形，上升流速10~20mm/s，取U J1=18mm/s=64.8m/h 接触区底部通水平面面积：F J1=90/64.8=1.389≈1.4m2 接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区底部平面池长方向尺寸：L J1=1.4/2=0.7m 接触区上端扩散段纵截面为倒直角梯形，出口流速5~10mm/s，取U J2=7.5mm/s=27m/h 接触区上端扩散出口通水平面面积：F J2=90/27=3.333m2 接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区上端扩散出口平面池长方向尺寸：L J2=3.333/2=1.6665≈1.7m 扩散段水平倾角α=35°，扩散段高：h K=（1.7－0.7）tan35°=0.7m 扩散段容积：V K=〔（1.7＋0.7）/2〕×0.7×2=1.68m3 接触区停留时间需大于60s，取t J=90s=1.5min，接触区容积：V J=90×1.5/60=2.25m3 接触区底部上升段高：h D=（V J－V K）/F J1=（2.25－1.68）/1.4=0.4m 分离区清水下降流速1.5~2.5mm，取U3=2.5mm/s=9m/h
selection solenoid valve(电磁阀选择)
电磁阀选型与控制 电磁阀的关注熟悉、正确选用是热工自动化设计的一项基础工作。文中介绍了电磁阀的分类、流通能力的计算乃至其选型，并对电磁阀的控制提出一些个人见解。 电磁阀是电厂热工自动化中应用相当广泛的设备之一。它可以用来控制一定压力下的某些工质在管道中的自动通断，成为特定的执行器，如锅炉的燃油快关阀、汽轮机组调速保安系统油路上的电磁滑阀、给水泵组密封水管路的切换阀以及采暖工程的热水阀等。它还可以作为气动、液动回路自动切换或顺序控制的执行元件，它就成了该气动、液动执行器的电——气、电——液执行元件，这方面的应用更为普遍。如主厂房锅炉的气动安全门、汽轮机组气动或液动的抽汽逆止门等都是由电磁阀控制通向操作装置的气路、液(水)路的通断来完成其开关动作的，辅助车间及其系统众多气动执行机构的自动控制也离不开电磁阀这一设备。再如，过去在锅炉各段烟道压力的常规检测中也使用过电磁阀切换做到一台表计的多点测量。可见，电磁阀在电厂热工测量、控制及保护联锁上都是一项基础元件设备，对电磁阀的关注熟悉、正确选用乃是热工自动化设计的一项基础工作。基于此，本文着重讨论电磁阀在选型与控制上的一些问题，有些见解仅是笔者一家之言，期盼同仁指正。 1 电磁阀的结构原理及其分类 1．1 电磁阀的结构原理 电磁阀的结构并不复杂，它由两个基本功能单元组成，一是电磁线圈(电磁铁)和磁芯，另一是滑阀，即包含数个孔的阀体。电磁线圈带电或失电时，磁芯的运动导致工质流体通过阀体或被切断。 上述用来在工艺管道中直接通断的作为特定执行器的电磁阀，电磁线圈带电时，磁芯直接开启常闭阀的孔或关闭常开阀的孔，阀门能从0(无压差)至其最大额定压力间开启或关闭。而上述用来在气动、液动执行器充当执行元件的电磁阀，则要借助动力源(压缩空气、有压头的水或油等液体)来操作电磁阀上的先导孔和旁通孔。电磁线圈带电时，磁芯开启先导孔，通过阀的出口消除膜片或活塞顶部的压力，且将其推离主孔，阀门得以开启。电磁线圈失电时，先导孔关闭，动力源的压头通过旁通孑L作用于膜片或活塞顶部而产生阀座力，阀门得以关闭。这是因为受这些执行机构控制的工艺阀门一般口径都较大，要求执行机构接受动力源的压头也大(如DNl50及以上的气动隔膜阀、气动蝶阀的操作压力》0．5MPa)，则传递动力源的电磁阀的孑L尺寸及工质流体压力势必也要大，只有将电磁线圈做大才足以开启电磁阀来传递执行机构所需的动力源。为了解决这一矛盾，保持电磁线圈的小尺寸，就不再使用磁芯直接启闭阀体孔的直接操作的(直动式)电磁阀，而改用磁芯启闭先导孔的导向操作的(先导式)电磁阀。 1．2 电磁阀的分类 电磁阀的分类无定式，随分类方式不同而异，详见下表。
电磁阀控制电路
电磁阀控制电路 （1）试制作一个电磁阀控制电路 一个参考设计的电磁阀控制电路和印制电路板图[68]如图6.3.8和6.3.9所示，印制电路板的实际尺寸约为65mm×40mm。霍耳传感器U1和小磁铁等构成了铁片检测电路。“555”时基集成电路U2和电位器RP1、电阻器R4、电容器C2等构成了典型单稳态触发电路。交流固态继电器SSR和压敏电阻器RV、限流电阻器R5等构成了交流无触点开关电路，它的负载是一个交流电磁阀。电源变压器T和硅全桥QD，固定式三端集成稳压器U3、滤波电容器C5等构成了电源电路，将220V 交流变换成平滑的9V直流，供控制电路使用。 图6.3.8 电磁阀控制电路电原理图 图6.3.9 电磁阀控制电路印制电路板图 当无铁片插入时，霍耳传感器U1受小磁铁磁力线的作用，其输出端第3脚处于低电平，发光二极管D1亮，晶体三极管Q1截止，与其集电极相接的时基集成电路U2的低电平触发端第2脚通过电阻器R3接电源正极，单稳态电路处于复位状态。此时，U2内部导通的放电三极管（第7脚）将电容器C2短路，U2输出端第3脚为低电平，发光二极管D2不亮，交流固态继电器SSR因无控制电流而处于截止状态，电磁阀无电不吸动，处在闭阀状态。当将铁片投入专门的投票口时，铁片沿着滑槽迅速下滑，在通过检测电路时，小磁铁与U1之间的磁力线被铁片暂时短路，使U1第3脚输出高电平脉冲，经Q1反相后作为U2的触发脉冲。于是，单稳态电路翻转进入暂稳态，U2的第3脚输出高电平，D2发光；同时SSR导通，使控制电磁阀得电自动开阀。这时，U2内部放电三极管截止，延时电路中的C2通过R P和R4开始充电，并使U2的阀值输入端（高电平触发端）第6脚电位不断上升。当。两端充电电压大于号V DD时，单稳态电路复位，U2的第3脚又恢复为低电平，D2熄灭，SSR截止，电磁阀断电关闭。与此同时，U2内部放电三极管导通，C2经第7脚快速放电，电路又恢复到常态。 322
多路换向阀尺寸设计计算
多路换向阀尺寸设计计算 预设主阀的额定流量：Q =80L/min 预设主阀的额定压力：P S =31.4Mpa 为了使换向阀的压力损失尽量小，应使得流道上任意端面的流速V 限制在2~6m/s 以内，高压时最大亦不应超过8m/s ，而且应使整个流道上的过流断面积只在很小范围内变化，以减小在过流断面积剧烈变化处附加压力损失。故以下取速度V =6m/s 。 1 多路换向阀主要尺寸的确定 1.1、进出油口的直径d 从在进出油口的面积可以顺利通过额定流量考虑： Q V )d (≥??π22 即V Q d ?π?≥ 4 (1-1) 式中d ——进出油口的直径； V ——进出油口直径d 处油液流速； Q ——主阀的额定流量； 1.2 阀芯台肩大直径D 和小直径d 1，阀芯中间孔直径d 0 (1)、理论取值 从强度考虑：d 1≥ 0.5×D ； 从阀芯与阀体间环形通道流可以顺利通过额定流量考虑：0.25×π×(D 2-d 12)×V ≥ Q ； 由上两式解得： d D d V Q ?≤≤+?π?242 1 (1-2) V Q D d D 1?π?- ≤≤?4212 (1-3) 式中D ——阀芯台肩大直径； d 1——阀芯台肩小直径； 式(1-2)、(1-3)两式中对于阀芯无中间孔时常取：d 1=0.5×D (1-4) 以上计算所得的D 、d 1、都要圆整为标准值。 (2)、经验取值 为使得阀芯中间孔壁厚面积 4 2 021d d ?-?ππ、阀杆外环形面积 4 2 12d D ?-?ππ、
阀进出油口面积 4 2 d ?π相当。 当阀芯无中心孔时：取D =1.4×d ；d 1=d ； (1-5) 当阀芯有中心孔时：取D =1.7×d ；d １=1.4×d ；d 0=d ； (1-6) 式中d 0——阀芯中间孔直径； 以上计算所得的D 、d 1、d 0都要圆整为标准值。 1.3、有效封油长度l f 和封油长度L f 及间隙δ的确定 (1)、按照理论选取上述参数l f 、L f 、δ 从泄漏量需要小于允许的最大泄漏量考虑：q ≤[q ] (1-7) 带偏心圆环缝隙泄漏量公式为：)5.11(12223δ μδπe l P D q f ?+?????= (1-8) 有效封油长度与封油长度的关系为：l f =L f -Z×b ， (1-9) 式中：D ——阀芯台肩大径； P ——缝隙前后压差； δ——单边间隙； μ——为油液黏度； e ——为偏心距离； Z ——均压槽个数； b ——均压槽宽度； [q ]——最大内泄漏允许值； 结合目前加工工艺水平，设计时常定为[q ]=0.01Q 。考虑当完全偏心时即e/δ=1此时内泄漏量最大。由上式(1-7)、(1-8)、(1-9)解得： Q P D l f ???????≥μδπ01.0125.23 (1-10) 当完全偏心时,由式(1-9)得泄漏量与间隙成三次方的关系，为了减小泄漏量设计时取: δ=0.0035~0.01mm (1-11) (2)、按照经验选取有效封油长度l f 表1-1 工作压力与封油长度推荐值 工作压力(Mpa) 0.5~2.5 2.5~8.0 8.0~16.0 16.0~32.0 >32.0 封油长度(mm) 1.5~ 2.0 2.0~ 3.0 3.0~ 4.0 4.0~ 5.0 6.0~ 7.0 1.4、沉割槽直径D 1及阀体沉割槽间距b
电磁阀驱动电路
设计文件 （项目任务书） 一、设计题目 电磁阀驱动电路系统设计全程解决方案 二、关键词和网络热点词 1．关键词 电磁阀驱动光电耦合…… 2．网络热点词 电动开关……….. 三、设计任务 设计一个简单的电池阀驱动电路，通过按钮开关控制市场上的12V常闭电池阀打开和闭合。 基本要求： 1）电路供电为24V； 2）电磁阀工作电压为12V； 3）带有光电耦合控制电路； 4）用发光二极管来区别、显示电磁阀的开关开关状态 四、设计方案 1.电路设计的总体思路 电磁阀驱动电路是各种气阀、油阀、水阀工作的首要条件，其作用是通过适当的电路设计，使电池阀能够按时打开或半打开，有需要控制阀以几分之几的规律打 开之类的要求，应设计较精密的的驱动电路。我做的只是一个简单的驱动常闭电池 阀全打开的简单驱动电路。通过光电耦合器控制三极管的导通，进而控制电磁阀的 打开与闭合。电磁阀导通的同时，与之并联的LED灯也随之亮。来指示电磁阀正 在工作。我们选用大功率管TIP122来控制电路的导通、截止，而且这里必须用大 功率管，因为电磁阀导通时电流特别大。考虑到电磁阀断开时会有大股电流回流，这时则需要设置回流回路，防止烧坏元器件，我们这里采用大功率二极管1N4007 与电磁阀形成回流回路来消弱逆流电流的冲击。具体的电路图如下图1所示：
2、系统组成：
在设计整个电路前，我们应该先有个整体构思，建立一个整体框架，然后根据设计要求再逐步细化、设计每一个模块的具体电路，及工作原理。最后将各部分有机的连接到一起，形成一个完整的电路系统。完成项目任务。系统框图如下图2所示： 图2 系统框图 电磁阀驱动电路整个系统主要分两个部分： 第一个部分：光电耦合器控制电路。我们都知道光电耦合器随着输入端电流的增加，其内部发光二极管的亮度也会增强，紧随着光电耦合器的输出电流就会跟着增大。光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接受、及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接受而产生光电流，再进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。而我们本电路只需要小电流，故我们加了两个10K限流电阻，产生足以驱动或打开后面的三极管的电流即可。具体电路见图3，其中J1接口外接24V正电源给系统供电。 图3 开关电路原理图
比例电磁阀电磁设计流程
1. 比例电磁铁的结构原理 比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻，如图1。 图1 比例电磁铁的剖面图 普通电磁铁就是一个开关量，不是开就是关，关的时候开口最小，开的时候开口最大，没有办法调节；比例电磁铁是根据给定电流的大小决定阀开口的大小，是一个连续的过程。比例电磁铁和普通的电磁铁区别就是比例电磁铁是普通电磁铁加一个弹簧，可以使比例电磁铁输出的力和电流成比例关系，和位移无关，所以比例电磁铁必须具有水平吸力特性，即在工作区内，其输出力的大小只与电流有关，与衔铁位移无关。若电磁铁的吸力不显水平特性，弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点，这意味着不能进行有效的位移控制。在工作范围内，不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中，对应的电流在弹簧曲线以下，不会引起衔铁位移；在弹簧曲线以上时，若输出这样的电流，电磁力将超过弹簧力，将衔铁一直拉到极限位置为止。相反，若电磁铁具有水平特性，那么在同样的弹簧曲线下，将与电磁力曲线族产生许多交点。在这些交点上，弹簧力与电磁力相等，就是说，逐渐加大输入电流时，衔铁能连续地停留在各个位置上。 图2 比例电磁铁的电流-力-行程关系 比例电磁铁要求在一定的位移范围内，衔铁的输出力为一准恒定值，如图2所示。根据电磁铁基本工作原理，在衔铁运动过程中，磁阻会越来越小，衔铁受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环。隔磁环采用非导磁材料——通常为黄铜，嵌在前后导套的中间，减少电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变的平稳。
电磁阀驱动电路(完整资料).doc
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的要求，应设计较精密的的驱动电路。我做的只是一个简单的驱动常闭电池阀全打开的简单驱动电路。通过光电耦合器控制三极管的导通，进而控制电磁阀的打开与闭合。电磁阀导通的同时，与之并联的LED灯也随之亮。来指示电磁阀正在工作。我们选用大功率管TIP122来控制电路的导通、截止，而且这里必须用大功率管，因为电磁阀导通时电流特别大。考虑到电磁阀断开时会有大股电流回流，这时则需要设置回流回路，防止烧坏元器件，我们这里采用大功率二极管1N4007与电磁阀形成回流回路来消弱逆流电流的冲击。具体的电路图如下图1所示：
图1
2、系统组成： 在设计整个电路前，我们应该先有个整体构思，建立一个整体框架，然后根据设计要求再逐步细化、设计每一个模块的具体电路，及工作原理。最后将各部分有机的连接到一起，形成一个完整的电路系统。完成项目任务。系统框图如下图2所示： 图2 系统框图 电磁阀驱动电路整个系统主要分两个部分： 第一个部分：光电耦合器控制电路。我们都知道光电耦合器随着输入端电流的增加，其内部发光二极管的亮度也会增强，紧随着光电耦合器的输出电流就会跟着增大。光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接受、及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接受而产生光电流，再进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。而我们本电
电磁力计算公式
一、吸力计算公式1 如图所示，作用在被磁化的衔铁上的电磁吸力，其大小与磁力线穿过磁极的总面积及气隙中磁感应强度的平方成正比。如果磁感应强度在磁极表面上是均匀的，则计算电磁吸力的基本公式为 珂聽广沐公斤〉（2-15）式屮F——舸执1】的电盛哦力」——气陳磁適密度（斋斯h希——气隙截曲积］半方厘 式（2- 1却祢为麦克斯威尔吸力公式。由于翰咼）,因此将B汗电代入式（2-15）可得 右公斤） 式中-气隙磴通〔麦克斯韦》 在匚作"比较小时”鼻帧可以怎略.训?二4 同时，在碣踣尚未饱和时，导磁体的磁阻可以忽略，卯1Q-小KJ - Ik则式（2-11）^简化为 出=2W. 将0= |*/21百和阳二切暇代入式（2 - 16）1即可斜幼作用在術铁I.的电磁吸力I .?即 F% = 1.57（J\\ 公斤）（2 - 17）式中iw——空匝值（安）：和——I：作气隙的仃效截面侈〔厘米叮“——【:作气隙总长度（厘米〉a 式（2-17）4-个近似计漳公式，适用于小气隙和SS路尙未饱和的电碓铁的吸力计算. 对于旋转式衔铁F其吸力总转葩M軽也町以用近似公式计算，即 \\^= I .57＜帰只丽7「|｛厂牝公斤■厘米）（2-IS）式中a——衔铁与极牠之间的兴角（呱度） r_ftj铁在动程处的庭转壯牲（凰米） 可见■吸力与（［WF、5成正比?而与沪成反比。当W—定时?IW与统圈上施加的电爪 （止比于电流》成正比*所以吸力随石电压的増高｛磁路尺寸|2定的悄况b'JiruW著地增加，也随间隙的缩小咐增人。 1、吸力计算公式2 F二-M II I 2 2Kf （5 1.□为真空磁导率，卩=4 nX 10 7; 2.S 为磁路截面积（m2）;此电磁阀S=n r2= 3.14 X 72=153.86mm2 3.Kf为漏磁系数，一般为1.2-5.0,此电磁阀我取1.5;
电磁阀的计算选型
电磁阀的计算选型 电磁阀是电厂热工自动化中应用相当广泛的设备之一。它可以用来控制一定压力下 的某些工质在管道中的自动通断，成为特定的执行器，如锅炉的燃油快关阀、汽轮机组调速保安系统油路上的电磁滑阀、给水泵组密封水管路的切换阀以及采暖工程的热水阀等。它还可以作为气动、液动回路自动切换或顺序控制的执行元件，它就成了该气动、液动执行器的电——气、电——液执行元件，这方面的应用更为普遍。如主厂房锅炉的气动安全门、汽轮机组气动或液动的抽汽逆止门等都是由电磁阀控制通向操作装置的气路、液（水）路的通断来完成其开关动作的，辅助车间及其系统众多气动执行 机构的自动控制也离不开电磁阀这一设备。再如，过去在锅炉各段烟道压力的常规检测中也使用过电磁阀切换做到一台表计的多点测量。可见，电磁阀在电厂热工测量、控制及保护联锁上都是一项基础元件设备，对电磁阀的关注熟悉、正确选用乃是热工自动化设计的一项基础工作。基于此，本文着重讨论电磁阀在选型与控制上的一些问题，有些见解仅是笔者一家之言，期盼同仁指正。 1电磁阀的结构原理及其分类 1.1电磁阀的结构原理 电磁阀的结构并不复杂，它由两个基本功能单元组成，一是电磁线圈（电磁铁）和磁芯, 另一是滑阀，即包含数个孔的阀体。电磁线圈带电或失电时，磁芯的运动导致工质流体通过阀体或被切断。 上述用来在工艺管道中直接通断的作为特定执行器的电磁阀，电磁线圈带电时，磁芯 直接开启常闭阀的孔或关闭常开阀的孔，阀门能从0（无压差）至其最大额定压力间开 启或关闭。而上述用来在气动、液动执行器充当执行元件的电磁阀，则要借助动力 源（压缩空气、有压头的水或油等液体）来操作电磁阀上的先导孔和旁通孔。电磁线圈带电时，磁芯开启先导孔，通过阀的出口消除膜片或活塞顶部的压力，且将其推离 主孔，阀门得以开启。电磁线圈失电时，先导孔关闭，动力源的压头通过旁通孑L 作用于膜片或活塞顶部而产生阀座力，阀门得以关闭。这是因为受这些执行机构控 制的工艺阀门一般口径都较大，要求执行机构接受动力源的压头也大（如DNI50及以上的气动隔膜阀、气动蝶阀的操作压力》O . 5MPa）,则传递动力源的电磁阀的孑L 尺寸及工质流体压力势必也要大，只有将电磁线圈做大才足以开启电磁阀来传递执行 机构所需的动力源。为了解决这一矛盾，保持电磁线圈的小尺寸，就不再使用磁芯直接启闭阀体孔的直接操作的（直动式）电磁阀，而改用磁芯启闭先导孔的导向操作的（先导式）电磁阀。 1 . 2电磁阀的分类 电磁阀的分类无定式，随分类方式不同而异， 实际上，上表并不能涵盖所有电磁阀的种类。如两通、三通直动式及单电控两位四通、五通（五个接口）电磁阀还有电脉冲控制的，电磁线圈非连续带电，而用磁闪锁控制。还如不同于两个电磁线圈控制的双稳”先导式电磁阀，另一种双稳”先导式电磁阀是由双 外部压力源控制的（先导式要有压力源，丽一种说得更确切，是由电磁线圈及主压力源控制），已无电气部件——电磁线圈。再如由两个电磁先导阀、一个滑阀及其连接体组
(完整版)电磁阀的结构设计与理论计算
知识堂：电磁阀的结构设计与理论计算字体大小：大中小2010-03-29 11:16:13 来源：真空技术网 电磁阀设计要解决的主要问题是密封问题，必须通过对电磁力、弹簧力和气体压力的计算确保电磁阀断电时气路被隔断，在通电时电磁力能够克服弹簧力和气体压力迅速打开气路。同时合理设计密封结构，选用合适的材料保证电磁阀在高温(+50℃)和低温(-20℃)环境中正常工作。 1、电磁阀结构设计 要实现电磁阀密封要求，首先要保证主要密封件的结a构设计合理，加工容易保证。参考进口减压阀的工作原理，进行了如下改进设计。 1.1、阀杆的设计 进口电磁阀的密封形式是利用阀杆两端锥面，通过阀杆的移动分别密封入口端和放气口端。这种密封形式要求阀杆的加工精度很高，特别是阀杆两端锥面的同轴度要求在0.01mm以内。这两锥面用一般数控机床加工必须经过在两次定位分别加工，锥面同轴度要求很难保证，因此进口电磁阀在使用过程中性能很不稳定，使用寿命较短，而国内传统电磁阀只能应用于低压工作范围，图2为阀杆工作原理图。 在电磁阀的设计当中，通过改变阀杆结构形式，将原来阀杆两端锥面密封形式改为一侧端面密封，另一侧保持锥面密封。这样锥面的同轴度和端面的垂直度和跳动度用普通数控机床可以在一次定位中加工出来，阀杆的
设计精度就比较容易保证，同时降低了加工成本。图3为阀杆改型设计简图。 1.2、密封力的设计 在电磁阀设计中，引进气动密封力概念，即通过改变进气口两端面的横截面积S1、S2，使截面S1>S2，在通入高压气体P0时，作用在两截面的气体压力分别是: F′1=P0·S1 F′2=P0·S2 这样，当电磁阀闭合时，由于两截面均密封，在截面两端形成压力差F′1-F′2，产生气动密封。此时电磁阀闭合时的密封力由气体密封力和弹簧力共同提供，既保证了电磁阀闭合时所需要的密封力，同时可以降低了弹簧的设计强度，延长弹簧的使用寿命。 3.2、电磁阀理论计算 3.2.1、电磁力计算 电磁铁设计形式为Ⅲ型电磁铁，具体外形见图4。 在该磁系统的磁路中，由于工作气隙较小，故虽然存在漏磁通，但相对于主磁通来说可以忽略，故由《平衡力电磁铁设计计算及实验研究》中电
高速电磁阀驱动电路设计及试验分析
2005136 高速电磁阀驱动电路设计及试验分析 宋 军,李书泽,李孝禄,乔信起,黄 震 (上海交通大学内燃机研究所,上海 200030) [摘要] 分析了3种电磁阀驱动方式的特点,并基于HEU I 喷油器对PWM 控制方式进行了试验和分析。试验表明,提高线圈电压有助于实现电磁阀快速开启,开启脉冲和PWM 占空比决定了不同阶段电流的大小,三者的有机调节,可以实现理想的电流波形。试验结果为整机的柔性控制提供了可靠依据。 关键词:高速电磁阀,驱动电路,喷油器,PWM Design and Experimental Analysis of Drive Circuit for High 2speed Solenoid Valve Song Jun ,Li Shuze ,Li Xiaolu ,Q iao Xinqi &H uang Zhen Instit ute of Internal Combustion Engi ne ,S hanghai Jiaotong U niversity ,S hanghai 200030 [Abstract] The features of three types of drive circuits are presented and a PWM drive circuit for HEU I injector is designed ,tested and analyzed.The result indicates that increasing the voltage exerted on the winding is conducive to quick response of solenoid ,and the opening pulse and PWM pulse duty factor determine the mag 2nitude of current in different phases.This provides a reliable foundation for flexible control of the engine. K eyw ords :High 2speed solenoid valve ,Drive circuit ,Injector ,PWM 原稿收到日期为2004年8月17日,修改稿收到日期为2004年11月15日。 1 前言 电控共轨式燃油喷射系统能通过高速电磁阀实现对喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制,是最有发展前途的燃油喷射系统。在共轨系统中,为了实现电磁阀快速准确地开启与关闭,除了电磁阀本身精密的制作工艺外,还需要设计一个高效的驱动电路。 2 高速电磁阀的驱动特性 高速电磁阀是发动机电控喷射系统中的一个关键部件,微处理器ECU 通过控制它的吸合和释放来控制喷油时刻及喷油持续时间,以满足不同工况下的喷射要求,电磁阀的动态响应特性直接影响着整个系统的主要性能指标。由于共轨式燃油喷射系统每次喷射的时间很短,电磁铁必须能在很短的时间 内产生很强的吸力来克服复位弹簧的拉力,电磁阀 的快速响应特性为实现最小喷油量和预喷射提供了系统硬件保证。 由公式F =K (IW )2S /δ2 ×9.8×10-8(F 为 电磁吸引力;K 为常数;I 为线圈电流;W 为线圈匝数;S 为铁芯截面积;δ为气隙大小)可知[1],电磁吸力与电磁阀线圈中的电流的平方成正比,要使电磁铁产生足够的吸力必须加大线圈中的电流。而要使线圈电流在短时间内迅速增大,就要求d i/d t 为一个较大的数值。因为电磁线圈在电路形式上为一个几欧的电阻R 和一个几毫亨的电感L 的串连,当施加外电压U 时,线圈中的电流变化规律满足电压平衡方程U =i R +L d i/d t 。在电磁阀结构参数一定的情况下,尽可能提高驱动能量输入,即增大外加电压U 值,可以得到较高的d i/d t ,实现电磁阀的快速开启。但大电流通过线圈必然会造成发热现象,为了避免电磁阀线圈过热,当阀门开启后应迅速将线圈电流下降到一个较小的数值。因为在电磁铁 2005年(第27卷)第5期 汽 车 工 程 Automotive Engineering 2005(Vol.27)No.5