两级先导式电磁阀主阀芯动力学分析

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1、2009年4月农业机械学报第40卷第4期两级先导式电磁阀主阀芯动力学分析叶奇0方陈江平陈芝久(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)【摘要】对动力系统用两级先导式电磁阀进行了动力学分析。建立了基于电磁阀阀芯振动与流体流动相耦合的系统动力学模型。模型充分考虑了阀芯自激振动，阀内各腔以及阀前后管路内压力变化。分析了不同工作条件下阀芯的稳定性，研究了工作压力、工作流量对电磁阀动力学特性的影响。关键词：动力系统电磁阀动力学模型自激振动中图分类号：TH134；TB122文献标识码：ADynamicAnalysisofaSpindleofPilot-operatedSolenoidV

2、alveYeQifangChenJiangpingChenZhijiu(CollegeofMechanicalScienceandEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)AbstractThedynamicsofapilot-．operatedtwo—-stagesolenoidvalveusedinpowersystemwerestudiednumerically．Adynamicmodelcouplingvibrationofsolenoidvalvewithfluidflowinthevalvewa

3、sderived．Whilesolvingthesystemequations，vibrationofthevalvespindle，variouspressure—flowcharacteristicsacrossthevalveportsandorificesandpressurevariationinchambersweretakenintoconsideration．Themodelwasvalidatedbyexperimentalresults．Thesimulationresultspresentstabilityofthespindlefordifferentoper

4、atingconditionsandeffectofworkingpressureandworkingflowrateondynamicsofthesolenoidvalve．KeywordsPowersystem，Solenoidvalve，Dynamicmodel，Self—excitedvibration有查阅到公开发表的文献。引言本文针对两级先导式电磁阀系统动力学特性进电磁阀作为液压、气动控制元件在动力系统中行研究，系统以氮气为工质，部件包括电磁阀及阀前广泛应用。但在特定工作条件下，电磁阀会出现工后管路。建立电磁阀阀芯振动与系统流体流动相互作不稳定现象，具体表现为：阀门频繁开

5、启敲击阀耦合的动力学模型，并进行实验验证。采用霍维茨座，阀芯产生自激振动，造成阀前后管路内流体速度判据对系统平衡点稳定性进行研究，获得不同工作压力波动L1j，整个系统不能正常工作，严重时会造条件下电磁阀无法开启、平衡点不稳定、平衡点稳定成设备的损坏。3个区域。讨论系统工作压力、工作流量准静态增当前，国内外对阀件的动力学特性主要采用仿加时电磁阀阀芯振动状态的变化。真方法进行研究[1-9]。前人的研究对象主要集中1对象描述于结构简单的减压阀_1q]，在研究过程中对上下游管路内流体流动的影响考虑不够。先导式电磁阀由研究对象为先导式电磁阀系统，如图1a所示，主阀与导阀两级阀件构成，内部结构复

6、杂。相比于系统包括气源、上下游调节阀、上下游管路、电磁阀。直动式阀件，对先导式阀件的动力学特性的研究更先导式电磁阀的结构及工作原理如图1b所示，导阀加困难。针对先导式电磁阀的动力学研究，目前没由线圈提供的电磁力开启，流体流经阀口b、c到阀收稿日期：2008—05～12修回日期：2008—07—10作者简介：叶奇唠，博士生，主要从事阀门的动力学特性分析研究。E．mail：Ye—qifang@yahoo．c0m．cn216农业机械学报室3，阀室1内压力降低，在主阀阀芯上下形成压力口a、b、c的流量分别为QQQ；阀室1、2、3内差。当压差作用力大于阀芯重力与弹簧作用力之和压力分别为Pb-、

7、d；流经上下游调节阀的流量分时主阀开启，电磁阀工作。电磁阀进口压力与流量别为QQd。分别为P。、Q；流体经过主阀的流量为Q，流经阀气流方向图1电磁阀系统示意图Fig．1Schematicdiagramofsolenoidvalvesystem(a)系统示意图(b)电磁阀结构示意图1．调节阀2．电磁阀3．阀室14．主阀5．阀室36．先导阀7．线圈8．阀室2、2动力学模型萎辜v：一glz阀v室o1A、2slz的体积2．1阕芯振动方程——流体的体积模数假设阀芯振