比例电磁阀的特性分析与试验研究

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1、第37卷第2期2011年4月火箭推进JOURNAL0FROCKETPROPULSl0NV01．37．№．2Apr．2011比例电磁阀的特性分析与试验研究王晓罡，陈文曲，唐妹芳，魏青(上海空间推进研究所，上海200233)摘要：变推力液体火箭发动机可以为航天器的推进与控制提供可控动力，是航天器动力系统的理想选择。其中流量调节技术是变推力发动机的核心技术之一，是变推力发动机研究的热点和难点。本文在对变推力发动机技术进行总结的基础上，对比例电磁铁静态吸力特性、电磁阀阀口流量特性和比例电磁铁动态响应特性进行了深入研究。通过对比例电磁阀系统全面研究，证明了该技术的可行性，为今后设计提供理论支撑。关键词

2、：变推力发动机；比例电磁阀；比例电磁铁；异型阀口；动态响应中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2011)02—0052—08Testingandcharacteristicsanalysisofproportionals01enoidValVeWANGXiao—gang，CHENWen—qu，TANGMei—fang，WEIQing(Shanghai111stituteofSpacePmpulsion，Shan曲ai，200233，China)Abs缸act：VariablethrustLREs(Liquid—PropeUantRocketEngines)w

3、hichcanbeusedforthrustmodulationisanidealchoiceforspacepropulsion．FluxcontIDUingtechnologywhichisthecoretecllllologyofVariablethmstLREsisalsotheemphasesanddimcultiesontheresearchofv撕ablethmstLREs．BasedontheconclusionsofVariablethmstLREs’stecllIlolog)，，thepiVotaltechnologyre—latedtoproportionalsolen

4、oidactuator，ValVeponanddynamiccharacteristicsareanalyzed．ItproVesthefeasibilit)，ofthetechnologythroughthecomprehensiVeresearch，andwiUprovideanimponanttechnicalsupportfbr如tureapplication．1乙e'y飘rords：VariablethIustLRE；proponionalsolenoidValVe；proportionalsolenoidactuator；shapedValVeport；dynamicrespon

5、se0引言变推力液体火箭发动机可以为航天器的推进与控制提供可控动力，是航天器动力系统的理想选择。其中流量调节技术是变推力发动机的核心技术之一，是变推力发动机研究的热点和难点。大多数液体双组元火箭发动机，都通过改变质量收稿日期：2010一10一15；修回日期：2010—12—16作者简介：王晓罡(1984一)，男，硕士研究生，研究领域为阀门设计篁i!童垂!塑三璧里；量i些型皇堕堕竺堑丝坌堑皇苎墼墼塞彗流量的方法改变推力，包括阿渡罗登月舱主发动机和航天飞机主发动机等。以M00G为例，用于流量调节的阀门主要包括比例控制阀和电液伺服闷两种。比例电磁阀作为比例控制阅的一种，具有无级流量调节，结构简单，

6、易于维护、成本较低等优点。近年来，国内各行业都逐步展开了对比例电磁阀的研究，比例电磁阀基于比例电磁铁技术，通过改变输人电流改变阀门的开度．从而实现流量的无级谰节。l比例电磁铁磁场有限元分析1l比倒电磁铁原理介绍比例电磁铁的铁芯位置取央于电信号的强度。它可以停在两个极限位置中间任意一个位置上。比例电磁铁的组成(如周l所示)与普通电磁铁基本一致．都由线圈、衔铁、壳体等部分组成。它们的主要区别在于磁路不同：普通电磁铁在铁蕊移动时气隙变化，电磁吸力大小随铁芯位置的改变而改变；比例电磁铁通过磁路的特殊分配，使电磁吸力在阀芯移动过程中基本保持恒定。比例电磁铁的磁路，在工作气隙附近被分为两部分：①和@．如

7、图2所示。其中①沿轴向穿过工作气隙进入极靴，产生轴向推力^(表面力)；而(鲫4穿过径向间隙进人导套前端，产生轴向附加力如(斜面力)。1一壳体组件；2—线圈{3一厢磁环：4—衔铁55一周定轴，“导向套环图】比例电磁铁结构图F培l＆n埘umdp”porIiolIⅡl∞IenoⅢacIuaI”图2局部磁路放大图“g2M婶曲edd1唧“d叫。岬Ⅲlcmm月随行程变化构成表面力曲线，表面力^=÷‰“：{s，^与F成反比