电磁阀磁路结构对动作寿命的影响

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1、第3_19卷第5期2013年10月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．39．No．5Oet．2013电磁阀磁路结构对动作寿命的影响许闯，尤罡(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：针对某发动机电磁阀寿命故障问题，分析了电磁阀衔铁卡滞的原因，确定了由于衔铁在壳体部件腔体内上下受力不均匀，产生了扭转力矩，导致在运动过程中的局部剧烈摩擦是故障的根本原因，基于此，提出了电磁阀的改进方案，验证结果表明改进磁路结构有效解决了寿命失效问题。关键词：电磁阀；动作可靠性；寿命试验中

2、图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013)05—0070—05Influenceofmagneticstructureofsolenoidvalveonitsmotion1ifeXUChuang，YOUGang(ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai2012，China)Abstract：AsolutiontoeliminatethelifefailureofanenginesolenoidvalveiSintrod

3、ucedinthispaper．Thereasonthatthearmatureinsolenoidvalvegetsstuckisanalyzed．Thecauseofthefailureisthatthearmatureinthebushingofthevalvegetsanon—uniformforce，whichresultsintheroll—torqueandviolentlylocalfrictioninmovementprocess．Theimprovementschemeandte

4、stresultsofsolenoidvalvearepresentedinthispaper．Keywords：solenoidvalve；reliabilityofmotion；lifetest0引言某发动机采用双密封电磁阀作为控制阀，其动作次数要求为5万次，可靠性要求为20万次以上。该电磁阀在前期研制过程中，两轮试验分别进行到1．5万次～3．5万次和6万次～8万次时，电磁阀发生卡滞、不能正常动作的现象。通过对结构的理论分析、软件仿真和反复试验验证，最后通过改进电磁阀壳体部件的磁路结构，解决了问

5、题，改进后电磁阀通过了40万次寿命试验考核。1工作原理电磁阀为双密封螺线管式直动阀，采用单线圈双密封副结构，其结构见图1所示。收稿日期：2012—12—04：修回日期：2013—02—04作者简介：许闯(1985一)，男，助理工程师，研究领域为阀门设计第39卷第5期许闯，等：电磁阀磁路结构对动作寿命的影响71进口．．——————-一1一进口管嘴；2-线圈；3-弹簧；4-上隔磁环；5-上衔铁；6-上阀座7一弹簧；8-下隔磁环；9-下衔铁；10一壳体部件；11一下阀座图1电磁阀结构简图Fig．1Stru

6、ctureofsolenoidvalve电磁阀主要由壳体部件、上下阀座、上下衔铁、上下隔磁环、线圈和弹簧等组成，电磁阀内腔有两套相对独立的阀芯阀座，构成两道串联排列的密封副，上、下阀芯均采用压缩弹簧作为复位机构。该电磁阀在线圈未通电时，靠介质压力及上、下弹簧预压力，将上、下阀芯(与衔铁连成一体)压紧在各自对应的阀座上，在电磁阀内腔流道上形成两道串联的密封副。当给线圈通以一定电压时，由软磁合金材料构成的壳体部件、2故障分析(a1开启前上下衔铁、基座和罩壳被磁化，围绕线圈构成磁回路，对衔铁产生轴向吸力，

7、吸引上下衔铁同时向左运动，直至电磁吸力克服弹簧力和介质压力，阀门完全开启。只要线圈持续通电，阀门就一直保持开启状态，直到电信号切断，电磁吸力下降到不足以克服弹簧力和介质压力的合力时，阀芯复位，阀门关闭。电磁阀的上下阀芯在同一线圈作用下独立开启和关闭，互不干涉，工作状态见图2。图2电磁阀工作原理图Fig．2Operationprincipleofsolenoidvalve在试验过程中通2MPa压力氮气，电磁阀开启时的驱动力为电磁吸力，阻力为弹簧力、气压力和摩擦阻力，关闭时的驱动力为弹簧力和衔铁间气体压

8、差，阻力为摩擦阻力。电磁阀工作电压f1))开启后29V的负载开启电流比为O．72～0．75，动作过程均正常开启关闭，发生卡滞后将工作电压由29V提高至35V后，电磁阀在进行到11万次后卡死。在电磁阀动作过程中，对电磁阀温度进行检测，无明显上升，测试衔铁试验前后行程，无明显变化，因此，电磁阀的电磁吸力特性不会发生明显变化，不是影响寿命的关键因素。分解电磁72火箭推进2013年10月阀，检查试验后弹簧性能无明显变化，因此，也不是影响寿命的关键因素。在寿命试验过程中，电磁吸