比例电磁阀电磁设计流程
- 格式:doc
- 大小:424.50 KB
- 文档页数:5
电磁阀工艺流程嗨,朋友们!今天咱们来聊聊电磁阀的工艺流程。
这东西听起来有点复杂,不过只要跟着步骤来,没那么难的。
首先呢,得有原材料准备。
这原材料啊,那可得选好了。
我觉得在选择的时候,质量好的材料是基础,不然后面的工序可能会出问题呢。
这材料的选择也要根据具体的需求和预算来决定。
比如说,如果是用于一些要求不高的小设备,那可能就不需要特别高端的材料。
接下来就是加工啦。
这个加工过程可有点复杂哦。
有各种零件要制作,像阀芯、阀座这些。
制作的时候,精度很重要!这一步要特别注意!我见过一些新手,不太重视精度,结果做出来的电磁阀就不好用。
不过呢,也不用太紧张,刚开始可能会觉得麻烦,但习惯了就好了。
然后啊,就是组装环节。
把之前做好的零件组装到一起。
这里面有个小窍门,在组装的时候,要按照一定的顺序。
我觉得这个顺序可以更灵活一点,但是最好还是按照常规的来,不然可能会装不上去或者装错。
小提示:别忘了每个零件的位置和方向哦!这要是弄错了,那可就麻烦了。
再然后呢,就是测试环节啦。
这测试可不能马虎呀!为什么要这么重视测试呢?因为这关系到电磁阀能不能正常工作呀!测试的时候,要检查电磁阀的各种性能,像开闭是否正常啊,流量控制是否准确啊等等。
要是发现有问题,就得回到前面的步骤去检查和修正。
这时候可别嫌麻烦,毕竟把问题解决了,产品才能合格嘛。
最后就是包装啦。
包装看起来简单,但也很重要呢。
要保证电磁阀在运输过程中不会被损坏。
这个环节可以根据实际情况自行决定包装的方式和材料。
小提示:别忘了最后一步哦!。
电磁阀工艺流程
《电磁阀工艺流程》
电磁阀是一种通过电磁力来控制液体或气体流动的设备,在很多工业领域都有广泛的应用。
电磁阀的制造工艺流程对其品质和性能有着直接的影响,下面我们来了解一下电磁阀的生产工艺流程。
首先,电磁阀的制造需要选用优质的原材料,比如不锈钢、铜、铝等材料。
这些原材料需要经过切割、冲压、成型等工艺加工,才能制成各种电磁阀的零部件。
在这个过程中,需要使用各种机床和生产设备进行加工和组装。
接着,经过加工成型的零部件需要进行表面处理,比如喷漆、镀镍、抛光等工艺,以提高电磁阀的表面光泽和防腐能力。
表面处理工艺不仅能美化产品外观,还能增强其耐腐蚀性能,提高产品的使用寿命。
然后,经过表面处理的零部件进行组装,包括安装电磁线圈、阀芯、密封件等。
组装过程需要严格遵守产品图纸和工艺要求,确保电磁阀的各个零部件能够完全配合,确保产品的密封性和性能稳定。
最后,所有的组装好的电磁阀需要进行严格的质量检验,确保产品符合相关的标准和规定。
检验包括外观检查、性能测试等内容,通过检验合格的产品才能够进行包装和出厂。
以上就是电磁阀的制造工艺流程,这个生产流程需要各种专业设备和技术人员的协作,通过严格的工艺控制和质量管理,才能够生产出高质量的电磁阀产品。
电磁比例减压阀是一种通过电磁阀控制液压系统中压力的装置。
其工作原理如下:
1. 电磁阀控制:电磁比例减压阀内部包含一个电磁阀,通过该电磁阀的控制,可以调整阀口的开度,从而实现对流体流过阀门的调节。
2. 比例阀芯位置:电磁比例减压阀内部有一个可移动的阀芯,它的位置决定了阀口的开度。
电磁阀通过控制电磁铁的通断,使阀芯位置发生变化。
3. 压力传感器:在液压系统中,通常会配备压力传感器用于实时监测系统中的压力变化。
4. 反馈信号:压力传感器检测到系统压力变化后,会产生反馈信号,将这一信号传送到电磁比例减压阀的控制系统。
5. 控制系统:电磁比例减压阀配备了一个控制系统,根据压力传感器的反馈信号,通过调节电磁阀的开关状态,控制阀芯的位置,进而调整阀口的开度。
6. 减压作用:当系统压力超过设定值时,电磁比例减压阀的控制系统会使电磁阀打开,使阀芯上升,阀口逐渐打开,从而减小液压系统中的压力。
反之,当系统压力过低时,控制系统则会关闭电磁阀,使阀芯下降,减小阀口开度,提高系统压力。
通过电磁阀的精确控制,电磁比例减压阀能够在液压系统中实现稳定、精准的压力调节,确保系统在不同工况下都能够工作在合适的压力范围内。
这种调压方式广泛应用于需要精确压力控制的液压系统,如工业自动化、数控机床、液压工程等领域。
电磁阀控制系统建模流程
电磁阀控制系统建模流程:
①系统定义:明确电磁阀控制系统的功能和目标,识别系统的主要组成部分,包括电磁阀、控制器、传感器和被控对象。
②数据收集:收集电磁阀的物理参数,如电压、电流、磁通量、力-位移特性等,以及系统运行的历史数据。
③建立数学模型:根据电磁学原理和流体力学原理,建立电磁阀的数学模型,描述电磁阀的电磁特性和流体特性。
④控制器设计:设计合适的控制器,如PID控制器、模糊控制器或自适应控制器,用于调节电磁阀的响应,实现精确控制。
⑤模型验证:使用仿真软件对建立的模型进行初步验证,对比模型预测结果与实际数据,评估模型的准确性和稳定性。
⑥参数辨识:通过实验或数据分析,辨识模型中的未知参数,使模型更加贴近实际情况。
⑦系统集成:将电磁阀模型与控制器模型、传感器模型和被控对象模型集成,形成完整的控制系统模型。
⑧闭环测试:在仿真环境中进行闭环测试,观察系统在不同工况下的表现,评估控制策略的有效性。
⑨优化与调整:根据测试结果,对模型和控制策略进行优化调整,提高系统的响应速度和稳定性。
⑩实验验证:在实际系统上进行实验,验证模型的预测能力和控制策略的可行性。
⑪结果分析:分析实验数据,评估模型的精度和控制效果,记录存在的问题和潜在的改进点。
⑫文档编写:整理建模过程和结果,编写详细的模型描述和技术文档,为后续的研究和应用提供参考。
⑬模型更新:根据实验反馈和系统升级,持续更新和优化模型,确保其与实际系统的匹配度。
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MF ,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。
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·S1F′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。
比例电磁阀工作原理
比例电磁阀是一种通过改变电磁铁的输入电流来控制阀门的开度的装置。
它通过电磁铁的磁场作用于阀门,使阀门的开度与电磁铁的输入电流成正比。
具体工作原理如下:
1. 电磁铁:比例电磁阀的核心部件是电磁铁,它由线圈和铁芯组成。
当通过线圈通入电流时,电流在线圈中产生磁场,磁场作用于铁芯上,使铁芯受到吸引力或排斥力。
2. 阀门结构:比例电磁阀通常具有一个阀芯和阀座,阀芯可以根据磁场的变化来调整与阀座之间的间隙,从而控制流体的流量。
3. 控制电路:比例电磁阀的控制电路通过改变输入电流的大小来调整电磁铁的磁场强度。
根据电流的变化,电磁铁的磁场强度也随之变化,进而改变阀门的开度。
4. 反馈信号:为了保证阀门开度与输入电流之间的精确关系,比例电磁阀通常还配备有反馈传感器。
该传感器可以实时监测阀门的开度,并将阀门开度的反馈信号发送给控制电路,以进行调整。
总体上,比例电磁阀通过电磁铁的磁场作用于阀门,通过控制电路调整电磁铁的输入电流来改变阀门的开度,从而实现对流体流量的精确控制。
通过反馈传感器,可以实时监测和调整阀门的开度,以满足不同工况下的需求。
电磁阀工作原理及控制电路设计
电磁阀是一种常见的控制元件,常用于管道上的流体控制。
其工作原理是利用电
磁力控制流体的开关,从而实现流体的通断。
具体工作过程如下:
1. 电磁阀由主体、线圈和阀芯组成。
主体是外部固定的金属零件,通常由铜、铝
或不锈钢制成。
线圈是用绝缘导线绕成的线圈,能够产生磁场。
阀芯是铁芯,当
线圈通电时能够受到电磁力的作用。
2. 当不通电时,阀芯处于关闭状态,流体无法通过阀门。
此时,弹簧压力将阀芯
推向关闭位置,并将密封圈与阀门密封面紧密贴合,防止流体泄漏。
3. 当线圈通电时,产生的磁场作用于阀芯,产生电磁力将阀芯从关闭位置推向打
开位置。
弹簧压力减小,阀门打开,流体得以通过。
4. 当线圈再次断电时,阀芯受到弹簧力的作用,回到关闭位置,阀门关闭。
设计电磁阀的控制电路一般包括以下几个部分:
1. 电源部分:为线圈提供工作电源,通常选择DC或AC电源。
需要根据具体应
用选择合适的电源供电。
2. 控制信号部分:根据系统的需求,选择合适的开关信号来控制电磁阀的开关。
可以使用按钮、开关、传感器等。
3. 保护部分:添加保护电路,例如过流保护电路、过压保护电路等,以保护电磁
阀的安全可靠运行。
4. 驱动电路部分:根据电磁阀的线圈特性,设计合适的驱动电路。
例如,可以使
用继电器、MOSFET或三极管等来驱动线圈。
5. 信号处理部分:根据需要添加信号处理电路,例如放大、滤波、计时等。
需要根据具体应用情况和要求来设计电磁阀的控制电路,确保其可靠性和稳定性。
电磁阀制作工艺流程英文回答:The manufacturing process of an electromagnetic valve involves several steps that ensure the final product meets the required specifications. Here, I will provide a detailed explanation of each step involved in making an electromagnetic valve.1. Design and Prototyping:The first step in the process is to design the electromagnetic valve according to the specific requirements. This involves creating a detailed blueprint that includes all the necessary dimensions and features. Once the design is finalized, a prototype of the valve is created to test its functionality and make any necessary adjustments.2. Material Selection:Next, the appropriate materials for constructing the valve are selected. The choice of materials depends on factors such as the type of fluid or gas that the valvewill handle, the operating pressure and temperature, and the durability requirements. Common materials used for electromagnetic valves include stainless steel, brass, and various types of plastics.3. Machining and Forming:After the materials are selected, they undergo machining and forming processes to shape them into the desired components of the valve. This can involve techniques such as cutting, drilling, milling, and turning. CNC (Computer Numerical Control) machines are often usedfor precision machining to ensure accurate and consistent results.4. Assembly:Once the individual components are ready, they areassembled to create the complete electromagnetic valve. This involves carefully fitting the various parts together, such as the valve body, solenoid, diaphragm, and seals. The assembly process may also include the installation of electrical connections and wiring.5. Testing and Quality Control:After assembly, each electromagnetic valve undergoes rigorous testing to ensure its proper functioning and reliability. This can include pressure testing, leakage testing, and electrical testing. Quality control measures are implemented to identify any defects or deviations from the required specifications. If any issues are found, adjustments or repairs are made before the valves are approved for final use.6. Packaging and Shipping:Once the electromagnetic valves pass all the necessary tests and quality checks, they are carefully packaged to protect them during transportation. Proper packagingmaterials, such as foam or bubble wrap, are used to prevent any damage. The valves are then shipped to the customers or distributors, ready for installation and use.中文回答:电磁阀的制造工艺包括几个步骤,以确保最终产品符合要求的规格。
电磁阀工作原理及控制电路设计电磁阀工作原理:电磁阀是一种用电磁力来控制流体(液体或气体)的阀门。
其工作原理是通过控制电磁铁产生或断开电磁力来打开或关闭阀门。
电磁铁由线圈和铁芯组成,当施加电流到线圈上时,线圈会产生磁场,吸引铁芯使阀门打开;当电流断开时,磁场消失,铁芯回弹,阀门关闭。
电磁阀的控制电路通常包括一个功率驱动电路和一个控制信号电路。
功率驱动电路负责将电源电压转化为线圈所需的电流,而控制信号电路负责监测输入信号,并根据信号的变化来控制驱动电路的开关。
控制电路设计:1. 选择适当的电源电压和线圈的额定电流,并根据需要选择合适的电磁阀。
2. 设计一个稳压电源电路,将电源电压转化为适合线圈的电流。
稳压电源电路通常包括变压器、整流器、滤波电容和稳压电阻等。
根据电磁阀的额定电流和工作电压,选择合适的变压器和电阻。
3. 设计一个控制信号电路,用于监测输入信号并控制驱动电路的开关。
控制信号电路通常包括信号接收器、比较器、开关电路和驱动电路等。
信号接收器用于接收输入信号,比较器用于将输入信号转化为开关信号,开关电路用于放大和控制开关信号,驱动电路用于接收开关信号并控制电流的通断。
根据具体要求,选择合适的器件和电路拓扑结构。
4. 进行电路布线和连接,根据设计的电路原理图进行电路布线和元件连接。
根据线圈的极性和电源极性,正确连接电源和线圈。
5. 进行电路测试和调整,将设计好的电路进行测试,检查各个部分的工作状态。
根据测试结果调整电路参数和元件安装位置。
6. 进行电路封装和保护,根据需要对电路进行封装和防护,以保证电路的正常工作和安全性。
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。