毛杉海 顏丙剛

摘要：在直驅(qū)電磁閥大量被使用之前，先導(dǎo)控制方案在自動變速箱，尤其是液力自動變速箱的壓力控制中一直被廣泛應(yīng)用。由于先導(dǎo)電磁閥本身的優(yōu)勢也決定了其也使其在壓力控制系統(tǒng)中仍有很大的應(yīng)用空間。因此對于先導(dǎo)電磁閥在壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究，仍有一定的理論與實際意義。本文首先介紹了先導(dǎo)電磁閥的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，然后針對先導(dǎo)電磁閥在壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用詳細分析了先導(dǎo)電磁閥的壓力控制特點。

關(guān)鍵詞：先導(dǎo)電磁閥;壓力控制;應(yīng)用研究;工程設(shè)備

先導(dǎo)式壓力控制方案為采用先導(dǎo)電磁閥與機械滑閥配合使用的方式，實現(xiàn)壓力的控制，其壓力控制的性能主要取決于電磁閥與機械滑閥的配合狀態(tài)。在直驅(qū)電磁閥大量被使用之前，先導(dǎo)控制方案在自動變速箱，尤其是液力自動變速箱的壓力控制中一直被廣泛應(yīng)用。由于其泄漏量大、控制精度較差等特點，在不斷追求高精度、高效率的液壓系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展過程中，先導(dǎo)電磁閥的應(yīng)用在逐漸減少。但是在某些特殊的應(yīng)用場景情下，先導(dǎo)電磁閥在壓力控制系統(tǒng)中仍發(fā)揮著重大作用。尤其是其成本相對較低，通流能力相對較強的特點也使其在壓力控制系統(tǒng)中仍有很大的應(yīng)用空間。因此對于先導(dǎo)電磁閥在壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究，仍有一定的理論與實際意義。

一、先導(dǎo)電磁閥的工作原理

先導(dǎo)電磁閥的結(jié)構(gòu)主要由閥體、主閥芯、導(dǎo)套、動鐵芯、線圈和靜鐵芯等結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)先導(dǎo)電磁閥實際工作過程，可以將其劃分為三個階段，分別為初始階段、動鐵芯單獨運動階段以及電磁閥打開階段。在初始階段，彈簧上支撐件頂在靜鐵芯上，使彈簧處于壓縮狀態(tài)。將密封圓片緊壓在小平面上，由于密封圓片的面積大于小平面的面積，所以密封圓片可以將先導(dǎo)小孔密封。動鐵芯和主閥芯均可在導(dǎo)套內(nèi)軸向滑動，由主閥芯和導(dǎo)套之間的軸向滑動形成環(huán)形縫隙。電磁閥全部安裝完成后，導(dǎo)套內(nèi)形成一個開口系統(tǒng)，即氣隙腔，該氣隙腔通過環(huán)形縫隙向內(nèi)充氣，也可通過先導(dǎo)小孔向外放氣。電磁閥安裝于儲氣瓶口后，氣體從進氣口進入，通過閥體與主閥芯之間的空隙，再通過環(huán)形縫隙進入氣隙腔，使主閥上部均處在高壓氣體中。由于氣壓差的作用，使主閥芯緊壓在出氣口上，使進出氣口不連通，此時電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。線圈通電后吸引動鐵芯先向上運動一小段位移，帶動密封圓片向上運動，打開先導(dǎo)小孔，氣體從先導(dǎo)小孔經(jīng)出口進入和第一級減壓器連接的管道。當(dāng)氣隙腔內(nèi)壓力高于設(shè)定值時，阻塞將堵住噴嘴。由于輸出氣孔的管道體積小，所以管道內(nèi)的壓力逐漸增大，從而作用在主閥芯上的氣壓差力也逐漸降低。在先導(dǎo)小孔打開后，動鐵芯處于壓力平衡狀態(tài)，因此只受到彈簧的反力作用，在電磁力作用下動鐵芯繼續(xù)向上運動直到動鐵芯接觸擋環(huán)，從而卡在主閥芯上，使兩者成為一個整體。由于此時作用于主閥芯上的氣壓差力大于電磁力，動鐵芯停止運動。在電磁閥和減壓器之間管道壓力增加的過程中，電磁力逐漸增大，而作用在主閥芯上的氣壓差力逐漸降低，最終電磁力大于氣壓差力后，動鐵芯繼續(xù)向上運動帶動主閥芯向上運動，進出口接通。

二、先導(dǎo)電磁閥的結(jié)構(gòu)特點

（一）先導(dǎo)電磁閥的主體結(jié)構(gòu)

一般先導(dǎo)電磁閥的主閥芯與先導(dǎo)結(jié)構(gòu)分開進行設(shè)置，其中先導(dǎo)結(jié)構(gòu)擁有單獨的先導(dǎo)閥芯。工作時先導(dǎo)閥芯先打開，然后建立出口背壓最終利用背壓或者背壓與電磁力結(jié)合將電磁閥打開。先導(dǎo)電磁閥通電后，電磁力帶動先導(dǎo)閥向一側(cè)運動，接通不同的閥室，其中一個閥室的壓力增大，另一個閥室的壓力降低，從而主閥芯上部和下部形成壓差，當(dāng)壓差足夠克服閥芯重力和彈簧力的時候電磁閥打開。為了簡化先導(dǎo)電磁閥結(jié)構(gòu)，從而達到減小尺寸降低成本的目的。先導(dǎo)電磁閥閥芯組的O型密封橡膠圈安裝在密封圈安裝槽。動鐵芯下部通過環(huán)形缺口安裝在主閥芯上，動鐵芯下部和動鐵芯上部通過螺紋連接在一起組成動鐵芯。動鐵芯可在主閥芯運動槽上做一定位移的軸向運動，同時擋環(huán)限制動鐵芯的軸向位移。設(shè)計初始安裝時彈簧上支撐件項在靜鐵芯上使彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧壓縮力將動鐵芯緊緊壓在主閥芯上，由于小凸臺的存在導(dǎo)致密封圓片也緊壓在小平面上，同時所述小圓片也將先導(dǎo)小孔密封。動鐵芯可在導(dǎo)套內(nèi)軸向滑動并形成環(huán)形縫隙。全部安裝完成后導(dǎo)套內(nèi)形成一個氣隙腔，該氣隙腔通過環(huán)形縫隙向內(nèi)充氣，也可通過先導(dǎo)小孔向外放氣。

（二）先導(dǎo)電磁閥的密封結(jié)構(gòu)

由于先導(dǎo)電磁閥存在先導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所以在先導(dǎo)小孔和主閥芯處都需要設(shè)計良好的密封，這樣才能保證整個電磁閥密封性能良好。密封性能的優(yōu)劣是衡量氣動元件性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。先導(dǎo)電磁閥的密封結(jié)構(gòu)一般分動密封和靜密封。而動密封又分為接觸型的密封和非接觸型密封。靜密封根據(jù)其材質(zhì)不同也可以分為非金屬密封和金屬密封。目前一般的先導(dǎo)電磁閥既包含靜密封又包含動密封，其中先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的密封采用非金屬密封，由于先到結(jié)構(gòu)中先導(dǎo)小孔的直徑很小而主閥芯的結(jié)構(gòu)相對特殊，因此需要采用特殊設(shè)計密封結(jié)構(gòu)。另外由于整個電磁閥無油潤滑，所以密封件一般需要采用耐磨性和耐溫性能都優(yōu)良的填充聚四氟乙烯材料。由于電磁閥處于常閉狀態(tài)時，彈簧下支撐件上部處于一定壓力的工作環(huán)境，所產(chǎn)生的氣壓力可以將密封圓片緊壓在先導(dǎo)小孔上，從而保證良好的密封性。而主閥芯密封采用接觸式的金屬線密封和接觸式的O形圈密封雙重密封設(shè)置，從而保證電磁閥常閉時的密封。

三、結(jié)論

對于壓力控制系統(tǒng)來說，無論是選擇先導(dǎo)電磁閥壓力控制還是選擇直驅(qū)控制，在不同的應(yīng)用環(huán)境下沒有絕對意義上的好與壞，而更多表現(xiàn)出的是合適與不合適。其選擇的重點在于如何基于實際應(yīng)用環(huán)境與壓力控制的需求目標(biāo)，選擇出更適合當(dāng)前系統(tǒng)的壓力控制方案。整體來講，在能夠滿足系統(tǒng)一般成本、性能需求的情況下，先導(dǎo)控制壓力響應(yīng)特性快、成本低的特點比較明顯，而其控制精度稍差、一致性稍差、布置空間較大的特點也不可避免。在壓力控制系統(tǒng)中，基于市場產(chǎn)品競爭壓力的增加，對整體性價比有了更高的要求，先導(dǎo)控制方案的深入研究為在系統(tǒng)方案選擇提供更多的選擇，對于提升產(chǎn)品力也具有更大的意義。

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