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MAC電磁閥的工作特性
閱讀：1337 發(fā)布時(shí)間：2014-7-2 對(duì)于MAC小型和大型電磁閥,它的設(shè)計(jì)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(gè)剖開(kāi)的小型二位三通電磁閥,，它包括了3個(gè)主要零件：電磁線圈,、回位彈簧及氣密封機(jī)構(gòu)。當(dāng)線圈通電時(shí),，電磁樞及可動(dòng)磁極塊（鐵心）產(chǎn)生磁力,，互相吸引。當(dāng)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(shí),，電磁樞推動(dòng)推桿使閥桿往下移,，壓縮彈簧，空氣由進(jìn)氣口流至氣缸口,。當(dāng)線圈斷電時(shí),，磁力消失，彈簧力若大于摩擦力,，提動(dòng)閥芯將會(huì)回到原來(lái)的位置,，空氣由氣缸口排到排氣口。
MAC電磁閥的設(shè)計(jì)特性：
1.平衡式提動(dòng)閥芯設(shè)計(jì)
圖3-2 平衡式提動(dòng)閥芯結(jié)構(gòu)圖
由圖3-2可見(jiàn),，進(jìn)氣壓力在提動(dòng)閥芯上產(chǎn)生一個(gè)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(jì)和工藝保證使其面積相等，根據(jù)上列公式,，不管進(jìn)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(jì)的基本原理,。MAC小型電磁閥采用平衡式閥芯設(shè)計(jì),，所以閥芯的動(dòng)作與進(jìn)口壓力無(wú)關(guān)。為了作進(jìn)一步比較,，下面再介紹非平衡閥芯設(shè)計(jì)原理,。
如圖3-3所示，進(jìn)氣壓力在閥芯的軸封上產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力,，而不產(chǎn)生一個(gè)向下的力與之平衡,。顯然，這種閥芯的動(dòng)作與進(jìn)口壓力有關(guān),。
2.短行程閥芯設(shè)計(jì)
由圖3-2可見(jiàn),，MAC采用的這種閥芯有著良好的流量特性，當(dāng)閥芯剛離開(kāi)閥座時(shí)就出現(xiàn)流量,，而且在很短的行程里就達(dá)到全流量,。而對(duì)圖3-3所示的這種閥芯結(jié)構(gòu)，閥芯軸封離開(kāi)孔口一段距離才出現(xiàn)流量,，并且需較長(zhǎng)行程才能達(dá)到全流量,。另外，從閥芯與閥座間的流動(dòng)通徑分析,，平衡式閥芯由于其動(dòng)作不受進(jìn)口壓力的影響,，流動(dòng)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(duì)非平衡閥芯,，為減少進(jìn)口壓力的影響，圖3-3的流動(dòng)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(guò)上述分析可見(jiàn)：對(duì)平衡式閥芯可采用短行程；而對(duì)非平衡閥芯只能采用長(zhǎng)行程,。
3.電磁線圈
現(xiàn)在讓我們討論MAC電磁線圈的設(shè)計(jì),，電磁線圈是由一條很長(zhǎng)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(gè)客戶特別電壓及功率的需求。當(dāng)線圈通電時(shí),，電磁力使提動(dòng)閥芯移動(dòng),，我們不只是要使電線圈產(chǎn)生足夠的推力推動(dòng)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(mén)能夠維持許多年的壽命。
MAC如何達(dá)到這個(gè)目的,？我們必須討論物理特性,，這是兩塊磁鐵,，如果把它分開(kāi)遠(yuǎn)一點(diǎn)，他們之間就沒(méi)有磁力,，但是如果你把他們漸漸靠近,，你可以感覺(jué)到逐漸增強(qiáng)的磁力。
現(xiàn)在讓我們來(lái)看看下面的這個(gè)磁力曲線圖,。
圖3-4 電磁力與線圈行程關(guān)系曲線
這個(gè)磁力曲線說(shuō)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(dāng)電磁線圈的行程較長(zhǎng)（或是磁鐵的距離較遠(yuǎn)）,，那么它是在曲線的底部,，也就是代表電磁力較小。當(dāng)電磁線圈沖程較短時(shí),，此時(shí)是在曲線較高的位置,，也就是代表電磁力較大。MAC的設(shè)計(jì)是短行程線圈,，它所產(chǎn)生的電磁力大,，這樣，電磁樞對(duì)推桿產(chǎn)生很大的推力,。MAC在出貨前對(duì)每一個(gè)閥門(mén),，都進(jìn)行線圈電磁力的測(cè)試。在測(cè)試中只以額定電壓的80%（19.2VDC）測(cè)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(shí)電磁線圈有很大的推力,，這樣還不夠,。當(dāng)電線圈斷電時(shí)，MAC必須確保在彈簧回位這一端不會(huì)阻塞,，現(xiàn)在讓我們來(lái)看看閥門(mén)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(huì)阻塞。如果我們有一個(gè)長(zhǎng)沖程的電磁線圈,，那么回位彈簧的力量能有多強(qiáng)呢,？首先，長(zhǎng)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(zhǎng)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?yàn)殡姶帕Υ螅@樣我們就可設(shè)計(jì)一個(gè)短粗的強(qiáng)力彈簧,。MAC在設(shè)計(jì)上仍是“短沖程”的效應(yīng)，這個(gè)好處是獲得很大的回位力量,。MAC對(duì)每一個(gè)閥門(mén)都進(jìn)行回位力的測(cè)試,，就象電線圈出力的測(cè)試一樣。我們將電磁線圈通電,，電極樞與可動(dòng)鐵心產(chǎn)生磁力,，互相吸引，電極樞推動(dòng)推桿往下移動(dòng)壓縮彈簧,，空氣由進(jìn)氣口到氣缸口,，此時(shí)彈簧因被壓縮而有反彈的力量，但卻無(wú)法回位,，這是因?yàn)樯厦嬗休^大的電磁力推動(dòng),。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(gè)電壓,，彈簧的彈力克服了電磁線圈電磁力,，使閥桿回到原點(diǎn)。對(duì)一個(gè)24VDC的電磁線圈而言,，彈簧必須在3VDC或更高時(shí)回位,。如果彈簧的力量較弱，假設(shè)在2.9VDC才回位,，那么這個(gè)閥門(mén)將不會(huì)通過(guò)測(cè)試,。因?yàn)镸AC知道這個(gè)彈簧將來(lái)可能沒(méi)有足夠的余力克服摩擦力及污染雜質(zhì)而使閥門(mén)阻塞。MAC出貨給客戶的閥門(mén)必須在電線圈及彈簧兩端都具有很強(qiáng)的出力,。
5.可移動(dòng)磁極塊
MAC*的可移動(dòng)磁極塊可保證閥芯行程到達(dá)時(shí),，可移動(dòng)磁極塊向上移動(dòng)，使電磁樞能和磁極塊很好吸合,，補(bǔ)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(dá)后，電磁樞和磁極塊間不能很好吸合,，則會(huì)造成雜音并且在交流電運(yùn)行時(shí)易燒毀,。
6.氣密封機(jī)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(guò)化學(xué)硬化處理，產(chǎn)生外硬內(nèi)軟的材質(zhì),。制造過(guò)程中還在其內(nèi)部添加了潤(rùn)滑劑,，以降低材質(zhì)的摩擦系數(shù)。同時(shí),，對(duì)閥芯腔體內(nèi)壁面進(jìn)行了鏡化處理,。MAC對(duì)氣密封機(jī)構(gòu)采取的這些措施，可使閥芯移動(dòng)時(shí)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(diǎn)是：平衡式短沖程提動(dòng)閥芯設(shè)計(jì)；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(shí)間極快并且回位精度*,。由于具備這些技術(shù)特點(diǎn),，MAC小型電磁閥是一種線圈不會(huì)燒毀，閥芯不阻塞,，高速動(dòng)作,，不受進(jìn)氣壓力的影響，不怕污染空氣,，非?？煽康碾姶砰y。
二．大型電磁閥
假如我們需要一個(gè)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(diǎn)即可,，同時(shí)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(jì)時(shí)間及技術(shù)上的花費(fèi),。
上述的想法實(shí)際上是行不通的,，因?yàn)榇笮烷y意味著提動(dòng)閥芯具有較大的質(zhì)量與慣性，因此在提動(dòng)頭與閥座之間會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊,，經(jīng)一定時(shí)間后會(huì)自行損壞,。回顧70年代,，MAC曾經(jīng)制造一個(gè)大型3通提動(dòng)閥,，MAC非常清楚這些問(wèn)題。如果提動(dòng)閥芯的設(shè)計(jì)不行，為什么我們不改為軸封式閥芯設(shè)計(jì)呢,？如前所述,，軸封式閥芯較提動(dòng)式閥芯有較長(zhǎng)的沖程，因而電磁線圈的電磁力較小,。以大型閥來(lái)說(shuō),，軸心式設(shè)計(jì)可以解決因沖擊而損壞的問(wèn)題，但無(wú)法以直動(dòng)方式動(dòng)作,，因?yàn)閯?dòng)作力量很小?，F(xiàn)在讓我們來(lái)看看典型的直動(dòng)式軸心閥：MAC500型1949年的設(shè)計(jì)。即使這個(gè)閥可以解決撞擊損壞的問(wèn)題,，但動(dòng)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(dòng)閥芯移動(dòng)。
實(shí)際上是使用一個(gè)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(dāng)于壓力×面積定律），制造一個(gè)不阻塞的氣閥,。
MAC所設(shè)計(jì)出來(lái)的四通先導(dǎo)閥（如圖3-5所示）,，基本上我們用一個(gè)小型的四通閥控制一只雙動(dòng)作氣缸。一個(gè)四通先導(dǎo)設(shè)計(jì)與一個(gè)小型四通閥控制一個(gè)雙動(dòng)氣缸的原理是相同的,。在zui小作動(dòng)壓力方面,，我們有非常足夠的力量克服雜質(zhì)，當(dāng)壓力再增加時(shí),，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(dòng)，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(jì)，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,。