FESTO電磁閥的結(jié)構(gòu)設計與理論計算

第第頁FESTO電磁閥的結(jié)構(gòu)設計與理論計算FESTO電磁閥設計要解決的重要問題是密封問題，必需通過對電磁力、彈簧力和氣體壓力的計算確保電磁閥斷電時氣路被隔斷，在通電時電磁力能夠克服彈簧力和氣體壓力快速打開氣路。同時合理設計密封結(jié)構(gòu)，選用合適的料子保證電磁閥在高溫（+50℃）和低溫（—20℃）環(huán)境中正常工作。1、FESTO電磁閥結(jié)構(gòu)設計要實現(xiàn)FESTO電磁閥密封要求，首先要保證重要密封件的結(jié)構(gòu)設計合理，加工容易保證。參考進口減壓閥的工作原理，進行了如下改進設計。1.1、FESTO電磁閥閥桿的設計進口FESTO電磁閥的密封形式是利用閥桿兩端錐面，通過閥桿的移動分別密封入口端和放氣口端。這種密封形式要求閥桿的加工精度特別高，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)控機床加工必需經(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，而國內(nèi)傳統(tǒng)電磁閥只能應用于低壓工作范圍，圖2為閥桿工作原理圖。在FESTO電磁閥的設計當中，通過轉(zhuǎn)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度用普通數(shù)控機床可以在一次定位中加工出來，閥桿的設計精度就比較容易保證，同時降低了加工本錢。圖3為閥桿改型設計簡圖。1.2、密封力的設計在FESTO電磁閥設計中，引進氣動密封力概念，即通過轉(zhuǎn)變進氣口兩端面的橫截面積S1、S2,使截面S1S2,在通入高壓氣體P0時，作用在兩截面的氣體壓力分別是：F1=P0S1F2=P0S2這樣，當電磁閥閉合時，由于兩截面均密封，在截面兩端形成壓力差F1—F2,產(chǎn)生氣動密封。此時電磁閥閉合時的密封力由氣體密封力和彈簧力共同供應，既保證了電磁閥閉合時所需要的密封力，同時可以降低了彈簧的設計強度，延長彈簧的使用壽命。FESTO電磁閥理論計算電磁力計算電磁鐵設計形式為Ⅲ型電磁鐵，具體外形見圖4、FESTO電磁閥的電磁鐵簡化圖FESTO電磁閥在該磁系統(tǒng)的磁路中，由于工作氣隙較小，故雖然存在漏磁通，但相對于主磁通來說可以疏忽，故由《平衡力電磁鐵設計計算及試驗研究》中電磁鐵對銜鐵的吸力F為：所以，0=275.56103；由上代入公式（6）得：F=1848.9N以上計算結(jié)果從理論上證明白該電磁閥設計的合理性，同時這種高壓大流量電磁閥已應用在某型號地面測試儀中，實踐證明使用可靠，性能穩(wěn)定。它的研制成功解決了以往產(chǎn)品倚靠進口的現(xiàn)象，并為同類產(chǎn)品的研制供應了可借鑒的方法。為了避開因電源故障而導致電磁閥在聯(lián)鎖發(fā)生時動作失敗，通常電磁閥都為常閉型（NC），即正常時帶電，聯(lián)鎖動作時失電；另外還有一種為通用型（可以連成常閉或常開的任意一種）。在實際應用中，應依據(jù)工藝過程的安全保護需要，確定哪種形式能夠滿足的條件選用NC（常閉）或通用。下面以該項目工程設計中電磁閥的應用實例進行說明。1、FESTO電磁閥在氣動切斷閥參加聯(lián)鎖時的應用FESTO電磁閥應用在單作用氣開式切斷閥聯(lián)鎖時關閉及單作用氣關式切斷閥聯(lián)鎖時打開的場合。聯(lián)鎖過程：正常狀態(tài)下，電磁閥得電，進氣口1打開，排氣口2關閉，氣路1,3接通，切斷閥正常供氣，氣開式切斷閥打開，氣關式切斷閥則為關閉；聯(lián)鎖狀態(tài)下，電磁閥失電，進氣口1關閉，排氣口2打開，氣路2,3接通，切斷閥供氣停止，執(zhí)行機構(gòu)的彈簧復位，氣開式切斷閥關閉，氣關式切斷閥則為打開。二位三通常閉型電磁閥的應用1二位三通常閉型電磁閥的應用FESTO電磁閥應用在單作用氣開式切斷閥聯(lián)鎖時打開及單作用氣關式切斷閥聯(lián)鎖時關閉的場合。聯(lián)鎖過程：正常狀態(tài)下，電磁閥得電，進氣口1關閉，排氣口2打開，氣路2,3接通，切斷閥不被供氣，氣開式切斷閥關閉，氣關式切斷閥則為打開；聯(lián)鎖狀下，電磁閥失電，電磁閥進氣口1打開，排氣口2關閉，氣路1,3接通，切斷閥供氣，氣開式切斷閥打開，氣關式切斷閥則為關閉。由于通用型可以連成常開或常閉的任意一種，而且價格差別不大，所以為了方便起見，可以將上述兩種應用中的電磁閥均選為通用型。2二位三通通用型FESTO電磁閥的應用3為二位五通單線圈FESTO電磁閥應用在切斷閥執(zhí)行機構(gòu)為雙作用氣缸式的場合。假如聯(lián)鎖發(fā)生時需要關閉切斷閥，則在正常操作時儀表空氣走向為1