电液控制系统用电磁铁的动态特性研究.pdf

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1、２０１５年１０月机床与液压Ｏｃｔ?２０１５第４３卷第２０期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２０?０４０电液控制系统用电磁铁的动态特性研究夏文秘（龙矿集团租赁站设备科，山东龙口２６５７００）摘要：通过分析电磁铁的使用状况，依据经典设计理论设计出一款电液系统用本质安全型电磁铁，利用ＭＡＸＷＥＬＬ对所设计电磁铁进行了动态特性仿真，并搭建实验平台进行了动态特性试验。试验结果与仿真结果吻合，电磁铁性能较好，但仍存在需改进的问题。关键词：本质安全型电磁铁；

2、动态特性仿真；实验研究中图分类号：ＴＤ３５５?４文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２０－１１９－２ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔＵｓｅｄｉｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＸＩＡＷｅｎｍｉ（ＤｒａｇｏｎＭｉｎｉｎｇＧｒｏｕｐＲｅｎｔａｌＳｔａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＬｏｎｇｋｏｕＳｈａｎｄｏｎｇ２６５７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｕｓａｇｅａｓｔｈｅｓｔｕｄｙｉｎｇｏｂｊ

3、ｅｃｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ，ａｉｎｔｒｉｎｓｉｃｓａｆｅｔｙｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｕｓｅｄｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＭＡＸＷＥＬＬｗａｓｕｓｅｄｔｏｍａｋｅｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｓｅｔｕｐｔｏｄｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｓｔ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａ

4、ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｓｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｂｅｔｔｅｒ，ｂｕｔｓｔｉｌｌｎｅｅｄｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃｓａｆｅｔｙｔｙｐｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ；Ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙ液压支架电液控制系统中的关键元件电磁先导阀铁型式为衔铁端部凸台式带止座螺线管电磁铁。［３］性能对控制效果起决定性影响，电磁先导阀是将电信依据经典设计理论计算并最终确定所设计电磁［１－２］号转化为液压信号的枢纽。由于井下

5、工作条件限铁如图１所示。制，要求所用电磁先导阀为高压高水基先导阀，且尺寸小、功率大、运行可靠，这使电磁先导阀的设计和制造成为一项高难技术。现在我国煤矿井下所用高压高水基先导阀多为进口，使用成本高，维修不便，而国内在这方面的各项技术又不成熟，先导阀使用稳定性差，误动作率和动作滞后性高，对生产和安全造成了巨大的影响。电磁先导阀的关键部件是本质安全型图１电磁铁结构简图电磁铁。［４］主要参数及尺寸如下：总长７５?５ｍｍ，外径作者利用经典设计理论设计出一款电磁铁，对该３５?４ｍｍ，磁势Ｉ＝３００Ａ，线圈匝数４１５７匝，线圈Ｎ电磁铁的动态特性进行了仿真并搭

6、建试验台进行了试启动电流７２ｍＡ，线圈高度４０ｍｍ，线圈厚度６ｍｍ，验，为该类液压阀的设计提供参考。电磁线裸径０?２１ｍｍ，衔铁直径８?５ｍｍ，推杆小端１经典理论设计电磁铁直径３ｍｍ，推杆大端直径５ｍｍ，基座凸台高１８液压支架供液压力３５ＭＰａ，要求所设计电磁先ｍｍ，套筒凸台高１５ｍｍ，衔铁端部凸台高２?４ｍｍ，导阀的开启力大于４０Ｎ，由于阀芯启动力是在电磁套筒厚３ｍｍ，２０℃时线圈电阻为１４４?８Ω。铁吸力的基础上经过１０倍杠杆机构放大的，所以所２动态特性仿真分析设计电磁铁初始吸力必须大于４Ｎ。考虑设计安全系电磁铁工作原理是电磁感应，动作中会

7、产生反电数，电磁铁启动吸力Ｆ为４?２Ｎ，根据阀芯开口０?２ｃ势，磁势也会随着动作情况相应变化，故了解其动态ｍｍ，考虑阀芯安全闭合，确定电磁铁工作气隙δ为性能可以更全面地掌握电磁铁的工作能力。２?２８ｍｍ，驱动电压１２Ｖ。根据选型公式Ｋ＝ϕＡＮＳＯＦＴ公司开发的ＭＡＸＷＥＬＬ软件是专用的低１０Ｆｃ／δ计算出电磁铁结构因数Ｋϕ＝２?９，选择电磁频有限元电磁场分析软件。利用ＭＡＸＷＥＬＬ进行电收稿日期：２０１４－０７－３０作者简介：夏文秘（１９６９—），大学专科，中级经济师，助理工程师，主要从事煤机维修方面的工作。Ｅ－ｍａｉｌ：５９２６５２６２１＠ｑ

8、ｑ?ｃｏｍ。·１２０·机床与液压第４３卷磁铁瞬态仿真的过程为：指定求解器类型，创建几综合看，该电磁铁启动时间５６ｍｓ，衔铁运动时何模型并指定材料属性，