新型兩位三通電磁閥設(shè)計(jì)

    為滿足軍工產(chǎn)品需要，本文介紹了在進(jìn)口電磁閥基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的新型兩位三通大流量電磁閥(簡(jiǎn)稱電磁閥)，并通過計(jì)算分析為該電磁閥設(shè)計(jì)提供理論支持。

     兩位三通電磁閥結(jié)構(gòu)

    1 電磁閥結(jié)構(gòu)組成

    該電磁閥主要應(yīng)用在某型號(hào)地面測(cè)試儀的氣源系統(tǒng)中，在導(dǎo)彈測(cè)試過程中控制給導(dǎo)彈供氣，主要結(jié)構(gòu)由螺塞、彈簧、殼體、襯套、左右閥座、閥桿組合、頂桿、電磁鐵和銜鐵等組成，圖1所示為電磁閥結(jié)構(gòu)圖。

    2 電磁閥工作原理

    當(dāng)電磁閥不工作時(shí)，在彈簧力和氣體壓力作用下，閥桿左側(cè)端面和左閥座緊密接合，將進(jìn)氣口與出氣口、排氣口隔開，氣路被隔斷。工作時(shí)，電磁鐵通電產(chǎn)生電磁力，銜鐵被電磁鐵吸引，通過頂桿推動(dòng)閥桿組合向右移動(dòng)，閥桿組合與左閥座分離，進(jìn)氣口與輸出口連通，同時(shí)閥桿組合右錐面與右閥座緊密結(jié)合，關(guān)閉排氣口，保證輸人高壓氣體由進(jìn)氣口流向電磁閥輸出口供工作使用。電磁閥斷電后，閥桿組合在彈簧力的作用下向左移動(dòng)，閥桿組合與左閥座接合，進(jìn)氣口與輸出口間氣路被隔斷，同時(shí)閥桿組合與右閥座分離，輸出口與排氣口相通，放空輸出端多余氣體，電磁閥停止工作。

 兩位三通電磁閥設(shè)計(jì)

    電磁閥設(shè)計(jì)要解決的主要問題是密封問題，必須通過對(duì)電磁力、彈簧力和氣體壓力的計(jì)算確保電磁閥斷電時(shí)氣路被隔斷，在通電時(shí)電磁力能夠克服彈簧力和氣體壓力迅速打開氣路。同時(shí)合理設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)，選用合適的材料保證電磁閥在高溫(+5O℃)和低溫(一20℃)環(huán)境中正常工作。

   1 電磁閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    要實(shí)現(xiàn)電磁閥密封要求，首先要保證主要密封件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工容易保證。參考進(jìn)口減壓閥的工作原理，進(jìn)行了如下改進(jìn)設(shè)計(jì)。

    電磁閥閥桿的設(shè)計(jì)

    進(jìn)口電磁閥的密封形式是利用閥桿兩端錐面，通過閥桿的移動(dòng)分別密封人口端和放氣口端。這種密封形式要求閥桿的加工精度很高，特別是閥桿兩端錐面的同軸度要求在0．01mm以內(nèi)。這兩錐面用一般數(shù)控機(jī)床加工必須經(jīng)過在兩次定位分別加工，錐面同軸度要求很難保證，因此進(jìn)口電磁閥在使用過程中性能很不穩(wěn)定,使用壽命較短，而國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)電磁閥只能應(yīng)用于低壓工作范圍，圖2為閥桿工作原理圖。在電磁閥的設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過改變閥桿結(jié)構(gòu)形式，將原來閥桿兩端錐面密封形式改為一側(cè)端面密封，另一側(cè)保持錐面密封。這樣錐面的同軸度和端面的垂直度和跳動(dòng)度用普通數(shù)控機(jī)床可以在一次定位中加工出來，閥桿的設(shè)計(jì)精度就比較容易保證，同時(shí)降低了加工成本。圖3為閥桿改型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。

   2 電磁閥密封力的設(shè)計(jì)

    在電磁閥設(shè)計(jì)中，引進(jìn)氣動(dòng)密封力概念，即通過改變進(jìn)氣口兩端面的橫截面積Js Js ，使截面S，>S，在通人高壓氣體P。時(shí)，作用在兩截面的氣體壓力分別是：

F l=P0·S1

F 2=P0·S2

這樣，當(dāng)電磁閥閉合時(shí)，由于兩截面均密封，在截面兩端形成壓力差F 一F ，產(chǎn)生氣動(dòng)密封力(具體計(jì)算見3．2．3氣體密封力計(jì)算)。此時(shí)電磁閥閉合時(shí)的密封力由氣體密封力和彈簧力共同提供，既保證了電磁閥閉合時(shí)所需要的密封力，同時(shí)可以降低了彈簧的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，延長(zhǎng)彈簧的使用壽命。