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美國MAC電磁閥的工作特性
閱讀：484 發(fā)布時(shí)間：2014-12-11美國MAC電磁閥的工作特性
對于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(jì)特性：
1.平衡式提動閥芯設(shè)計(jì)
圖3-2 平衡式提動閥芯結(jié)構(gòu)圖
由圖3-2可見,，進(jìn)氣壓力在提動閥芯上產(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),，所以閥芯的動作與進(jìn)口壓力無關(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,，MAC采用的這種閥芯有著良好的流量特性,，當(dāng)閥芯剛離開閥座時(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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jì),，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(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(dá)到這個(gè)目的,？我們必須討論物理特性，這是兩塊磁鐵,，如果把它分開遠(yuǎn)一點(diǎn),，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(qiáng)的磁力,。
現(xiàn)在讓我們來看看下面的這個(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（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,，電磁樞對推桿產(chǎn)生很大的推力。MAC在出貨前對每一個(gè)閥門,，都進(jìn)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(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(gè)長沖程的電磁線圈，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?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對每一個(gè)閥門都進(jìn)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(jìn)氣口到氣缸口,，此時(shí)彈簧因被壓縮而有反彈的力量,，但卻無法回位，這是因?yàn)樯厦嬗休^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(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)閥門將不會通過測試,。因?yàn)镸AC知道這個(gè)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(qiáng)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(dá)時(shí),，可移動磁極塊向上移動,，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(shí)，對閥芯腔體內(nèi)壁面進(jìn)行了鏡化處理,。MAC對氣密封機(jī)構(gòu)采取的這些措施,，可使閥芯移動時(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燒毀,，閥芯不阻塞，高速動作,，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(shí)間后會自行損壞?；仡?0年代,，MAC曾經(jīng)制造一個(gè)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(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(jì)可以解決因沖擊而損壞的問題，但無法以直動方式動作,，因?yàn)閯幼髁α亢苄 ,，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(jì)。即使這個(gè)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(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(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,，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,。