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新型两位三通电磁阀设计

    为满足军工产品需要，本文介绍了在进口电磁阀基础上改进设计的新型两位三通大流量电磁阀(简称电磁阀)，并通过计算分析为该电磁阀设计提供理论支持。

     两位三通电磁阀结构

    1 电磁阀结构组成

    该电磁阀主要应用在某型号地面测试仪的气源系统中，在导弹测试过程中控制给导弹供气，主要结构由螺塞、弹簧、壳体、衬套、左右阀座、阀杆组合、顶杆、电磁铁和衔铁等组成，图1所示为电磁阀结构图。

    2 电磁阀工作原理

    当电磁阀不工作时，在弹簧力和气体压力作用下，阀杆左侧端面和左阀座紧密接合，将进气口与出气口、排气口隔开，气路被隔断。工作时，电磁铁通电产生电磁力，衔铁被电磁铁吸引，通过顶杆推动阀杆组合向右移动，阀杆组合与左阀座分离，进气口与输出口连通，同时阀杆组合右锥面与右阀座紧密结合，关闭排气口，保证输人高压气体由进气口流向电磁阀输出口供工作使用。电磁阀断电后，阀杆组合在弹簧力的作用下向左移动，阀杆组合与左阀座接合，进气口与输出口间气路被隔断，同时阀杆组合与右阀座分离，输出口与排气口相通，放空输出端多余气体，电磁阀停止工作。

 两位三通电磁阀设计

    电磁阀设计要解决的主要问题是密封问题，必须通过对电磁力、弹簧力和气体压力的计算确保电磁阀断电时气路被隔断，在通电时电磁力能够克服弹簧力和气体压力迅速打开气路。同时合理设计密封结构，选用合适的材料保证电磁阀在高温(+5O℃)和低温(一20℃)环境中正常工作。

   1 电磁阀结构设计

    要实现电磁阀密封要求，首先要保证主要密封件的结构设计合理，加工容易保证。参考进口减压阀的工作原理，进行了如下改进设计。

    阀杆的设计

    进口电磁阀的密封形式是利用阀杆两端锥面，通过阀杆的移动分别密封人口端和放气口端。这种密封形式要求阀杆的加工精度很高，特别是阀杆两端锥面的同轴度要求在0．01mm以内。这两锥面用一般数控机床加工必须经过在两次定位分别加工，锥面同轴度要求很难保证，因此进口电磁阀在使用过程中性能很不稳定，使用寿命较短，而国内传统电磁阀只能应用于低压工作范围，图2为阀杆工作原理图。在电磁阀的设计当中，通过改变阀杆结构形式，将原来阀杆两端锥面密封形式改为一侧端面密封，另一侧保持锥面密封。这样锥面的同轴度和端面的垂直度和跳动度用普通数控机床可以在一次定位中加工出来，阀杆的设计精度就比较容易保证，同时降低了加工成本。图3为阀杆改型设计简图。

   2 密封力的设计

    在电磁阀设计中，引进气动密封力概念，即通过改变进气口两端面的横截面积Js Js ，使截面S，>S ，在通人高压气体P。时，作用在两截面的气体压力分别是：

F l=P0·S1

F 2=P0·S2

这样，当电磁阀闭合时，由于两截面均密封，在截面两端形成压力差F 一F ，产生气动密封力(具体计算见3．2．3气体密封力计算)。此时电磁阀闭合时的密封力由气体密封力和弹簧力共同提供，既保证了电磁阀闭合时所需要的密封力，同时可以降低了弹簧的设计强度，延长弹簧的使用寿命。

相关信息：电磁阀，高压电磁阀，高温电磁阀，燃气电磁阀