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MAC電磁閥的工作特性
閱讀：1338 發(fā)布時間：2014-7-2 對于MAC小型和大型電磁閥,它的設(shè)計原理和技術(shù)特性有著根本的區(qū)別。因此我們按小型和大型電磁閥分別加以敘述,。
一.小型電磁閥
圖3-1是一個剖開的小型二位三通電磁閥，它包括了3個主要零件：電磁線圈,、回位彈簧及氣密封機構(gòu),。當線圈通電時,，電磁樞及可動磁極塊（鐵心）產(chǎn)生磁力，互相吸引,。當電磁線圈產(chǎn)生的電磁力大于摩擦阻力及回位彈簧的彈力時，電磁樞推動推桿使閥桿往下移,，壓縮彈簧,，空氣由進氣口流至氣缸口,。當線圈斷電時，磁力消失,，彈簧力若大于摩擦力,，提動閥芯將會回到原來的位置，空氣由氣缸口排到排氣口,。
MAC電磁閥的設(shè)計特性：
1.平衡式提動閥芯設(shè)計
圖3-2 平衡式提動閥芯結(jié)構(gòu)圖
由圖3-2可見,，進氣壓力在提動閥芯上產(chǎn)生一個向下的作用力F1和向上的作用力力F2。受力面積A1和A2由設(shè)計和工藝保證使其面積相等，根據(jù)上列公式,，不管進口壓力如何變化，F(xiàn)1和F2始終相等,，這就是平衡式閥芯設(shè)計的基本原理,。MAC小型電磁閥采用平衡式閥芯設(shè)計，所以閥芯的動作與進口壓力無關(guān),。為了作進一步比較,，下面再介紹非平衡閥芯設(shè)計原理。
如圖3-3所示,，進氣壓力在閥芯的軸封上產(chǎn)生一個向上的作用力,，而不產(chǎn)生一個向下的力與之平衡。顯然,，這種閥芯的動作與進口壓力有關(guān),。
2.短行程閥芯設(shè)計
由圖3-2可見，MAC采用的這種閥芯有著良好的流量特性,，當閥芯剛離開閥座時就出現(xiàn)流量,，而且在很短的行程里就達到全流量。而對圖3-3所示的這種閥芯結(jié)構(gòu),，閥芯軸封離開孔口一段距離才出現(xiàn)流量,，并且需較長行程才能達到全流量。另外,，從閥芯與閥座間的流動通徑分析,，平衡式閥芯由于其動作不受進口壓力的影響，流動通徑可以做得較大（約10倍于非平衡閥芯）,，所以很短行程就能滿足電磁閥流量需求,。對非平衡閥芯，為減少進口壓力的影響,，圖3-3的流動通徑d只能很小,，因此必需很大的行程才能滿足流量要求。通過上述分析可見：對平衡式閥芯可采用短行程,；而對非平衡閥芯只能采用長行程,。
3.電磁線圈
現(xiàn)在讓我們討論MAC電磁線圈的設(shè)計，電磁線圈是由一條很長的絕緣導(dǎo)線在線軸上纏繞許多圈而成的,。不象其他氣閥制造廠,，MAC的線圈是自己制造的，因此可以滿足每一個客戶特別電壓及功率的需求,。當線圈通電時,，電磁力使提動閥芯移動，我們不只是要使電線圈產(chǎn)生足夠的推力推動閥桿，我們也要電線圈產(chǎn)生更大的推力,，以克服摩擦力及雜質(zhì),，使閥門能夠維持許多年的壽命。
MAC如何達到這個目的,？我們必須討論物理特性,，這是兩塊磁鐵，如果把它分開遠一點,，他們之間就沒有磁力,，但是如果你把他們漸漸靠近，你可以感覺到逐漸增強的磁力,。
現(xiàn)在讓我們來看看下面的這個磁力曲線圖,。
圖3-4 電磁力與線圈行程關(guān)系曲線
這個磁力曲線說明了磁力與電線線圈行程之間的關(guān)系，這跟你手上兩塊磁鐵的距離是一樣的,，當電磁線圈的行程較長（或是磁鐵的距離較遠）,，那么它是在曲線的底部，也就是代表電磁力較小,。當電磁線圈沖程較短時,，此時是在曲線較高的位置，也就是代表電磁力較大,。MAC的設(shè)計是短行程線圈,，它所產(chǎn)生的電磁力大，這樣,，電磁樞對推桿產(chǎn)生很大的推力,。MAC在出貨前對每一個閥門，都進行線圈電磁力的測試,。在測試中只以額定電壓的80%（19.2VDC）測試,，確保電磁線圈即使是在電壓降低的情況下，仍然能有足夠推力,，以克服摩擦阻力或污染雜質(zhì),。所以MAC在電磁圈這一端保證高推力，不阻塞,。
4.高彈力回位彈簧
雖然通電時電磁線圈有很大的推力,，這樣還不夠。當電線圈斷電時,，MAC必須確保在彈簧回位這一端不會阻塞,，現(xiàn)在讓我們來看看閥門的第2部分—回位彈簧。彈簧以確保閥芯在彈簧回位這一端不會阻塞,。如果我們有一個長沖程的電磁線圈，那么回位彈簧的力量能有多強呢？首先,，長沖程電磁線圈的電磁力較小,，它除了用以克服回位彈簧的彈力外，還必需克服摩檫以及雜質(zhì)的阻力,，所以只能采用長行程的軟彈簧,。這種彈簧不但回位推力小，易造成彈簧端堵塞,，而且回位精度也不高,。但是，如果我們有短沖程的電磁線圈,，因為電磁力大,，這樣我們就可設(shè)計一個短粗的強力彈簧。MAC在設(shè)計上仍是“短沖程”的效應(yīng),，這個好處是獲得很大的回位力量,。MAC對每一個閥門都進行回位力的測試，就象電線圈出力的測試一樣,。我們將電磁線圈通電,，電極樞與可動鐵心產(chǎn)生磁力，互相吸引,，電極樞推動推桿往下移動壓縮彈簧,，空氣由進氣口到氣缸口，此時彈簧因被壓縮而有反彈的力量,，但卻無法回位,，這是因為上面有較大的電磁力推動。然后我們漸漸降低電壓以減少電磁線圈的電磁力,，直到某一個電壓,，彈簧的彈力克服了電磁線圈電磁力，使閥桿回到原點,。對一個24VDC的電磁線圈而言,，彈簧必須在3VDC或更高時回位。如果彈簧的力量較弱,，假設(shè)在2.9VDC才回位,，那么這個閥門將不會通過測試。因為MAC知道這個彈簧將來可能沒有足夠的余力克服摩擦力及污染雜質(zhì)而使閥門阻塞,。MAC出貨給客戶的閥門必須在電線圈及彈簧兩端都具有很強的出力,。
5.可移動磁極塊
MAC*的可移動磁極塊可保證閥芯行程到達時，可移動磁極塊向上移動,，使電磁樞能和磁極塊很好吸合,，補賞電磁線圈行程與閥芯行程之間的差異,。如果閥芯行程到達后，電磁樞和磁極塊間不能很好吸合,，則會造成雜音并且在交流電運行時易燒毀,。
6.氣密封機構(gòu)
MAC采用D型密封圈，而不用一般的O型圈,。這種密封圈的制造精度是普通密封圈的10 倍,，并由MAC自己生產(chǎn)制造。密封圈經(jīng)過化學(xué)硬化處理,，產(chǎn)生外硬內(nèi)軟的材質(zhì),。制造過程中還在其內(nèi)部添加了潤滑劑，以降低材質(zhì)的摩擦系數(shù),。同時,，對閥芯腔體內(nèi)壁面進行了鏡化處理。MAC對氣密封機構(gòu)采取的這些措施,，可使閥芯移動時的摩擦力降至zui小值,。
綜上所述，MAC小型電磁閥的技術(shù)特點是：平衡式短沖程提動閥芯設(shè)計,；具有很大的電磁線圈出力和很大的回位彈簧推力,；zui低摩擦阻力；閥芯具有雨刷功能不怕污染空氣,；反應(yīng)時間極快并且回位精度*,。由于具備這些技術(shù)特點，MAC小型電磁閥是一種線圈不會燒毀,，閥芯不阻塞,，高速動作，不受進氣壓力的影響,，不怕污染空氣,，非常可靠的電磁閥,。
二．大型電磁閥
假如我們需要一個較大型的氣閥,，非常合乎邏輯的想法是，為什么我們不能保留小型3通閥的好處,，只要使氣閥及線圈的沖程大一點即可,，同時加大氣閥的體積，以獲得較大流量,？這樣可以節(jié)省很多設(shè)計時間及技術(shù)上的花費,。
上述的想法實際上是行不通的，因為大型閥意味著提動閥芯具有較大的質(zhì)量與慣性,，因此在提動頭與閥座之間會產(chǎn)生較大的沖擊,，經(jīng)一定時間后會自行損壞,。回顧70年代,，MAC曾經(jīng)制造一個大型3通提動閥,，MAC非常清楚這些問題。如果提動閥芯的設(shè)計不行,，為什么我們不改為軸封式閥芯設(shè)計呢？如前所述,，軸封式閥芯較提動式閥芯有較長的沖程,，因而電磁線圈的電磁力較小。以大型閥來說,，軸心式設(shè)計可以解決因沖擊而損壞的問題,，但無法以直動方式動作，因為動作力量很小?，F(xiàn)在讓我們來看看典型的直動式軸心閥：MAC500型1949年的設(shè)計,。即使這個閥可以解決撞擊損壞的問題，但動作力量不夠,。所以我們必須增加閥芯的推力,，典型的氣壓系統(tǒng)是使用空氣壓力作用在氣缸的活塞上，以推動閥芯移動,。
實際上是使用一個沖程短,，出力大的小型引導(dǎo)閥，控制氣壓作用于活塞上（zui小19mm外徑）以增大推力（這相當于壓力×面積定律）,，制造一個不阻塞的氣閥,。
MAC所設(shè)計出來的四通先導(dǎo)閥（如圖3-5所示），基本上我們用一個小型的四通閥控制一只雙動作氣缸,。一個四通先導(dǎo)設(shè)計與一個小型四通閥控制一個雙動氣缸的原理是相同的,。在zui小作動壓力方面，我們有非常足夠的力量克服雜質(zhì),，當壓力再增加時,，我們有更大的力量避免氣閥阻塞。因此MAC82型電磁閥電線圈及回位端都提供了很大的出力使軸心移動,，我們也要使軸心能夠刮除雜質(zhì),，使摩擦阻力降至zui低。MAC使用壓鑄式軸心的設(shè)計,，將橡膠砌合在一支重量很輕的鋁合金軸心桿上,，將整支軸心研磨。