毕业设计 液压支架电液控制系统-电磁先导阀的设计

中文题目：液压支架电液控制系统——电磁先导阀的设计专题题目：电磁先导阀的设计主要内容和要求：第一章介绍国内外液压支架电液控制系统的研究现状及发展前景，介绍了液压支架电磁阀的发展现状，总结课题研究背景，目的意义以及研究的主要内容。第二章对电液控制系统的特点及组成进行简要介绍，分析我国液压支架电液控制系统发展缓慢的原因及攻关难点，并在此基础上提出对国内发展液压支架电液控制技第三章对液压支架电液控制阀整体结构进行设计，并分析其工作原理。第四章先对电磁先导阀进行设计，在现有MARCO阀的基础上改控制口斜油道为直油道，分析工作原理，然后根据具体工作需求对电磁先导阀内部的电磁铁及复位弹簧进行设计计算。第五章总结了本论文的研究工作和成果，并对下一步的工作进行展望。指导教师评语：用价值。完成以下工作：1.电磁阀(电磁先导阀和主阀)的总装图的设计5.阀芯零件图的设计文要求。同意进行答辩和申请工学学士学位。 学院机电与信息工程学院专业机械工程及自动化班级2006级1班学生姓名吴敏电液阀是液压支架电液控制系统的重要部件，因此对电液阀的研究与设计具有很重要的实际意义和应用价值；该生在学习、研究和分析了电液阀工作原理和特点之后，进行了电磁阀(电磁先导阀和主阀)的总装图的设计、电磁先导阀装配图的设计、电磁先导阀阀芯组件图的设计、电磁先导阀电磁铁和复位弹簧设计以及相关零件的设计，并用计算机绘制了装配图和零件图。该设计理论分析和计算完整，结构设计合理，电磁铁设计正确，弹簧设计符合规范，主要设计的相关图纸齐备；设计具有理论与实际结合的突出特点；设计本身应用所学专业基础课知识广泛，符合煤炭机械类本科毕业设计要求。该生具有较强的独立工作能力，很好地完成了设计任务书中提出的主要内容和要求，同意进行答辩和申请工学学士学位。 毕业设计(论文)答辩及综合成绩学题目：液压支架电液控制系统专题题目：电磁先导阀的设计正确基本正确有一般性错误有原则性错误回答不清1.电磁先导阀设计中为什么将控制口油路改为直路?2.在设计过程中，电磁先导阀中电磁铁及复位弹簧的设计结构如何满足整个阀体的要求?√3.现有的德国MARCO阀中，控制口斜油道如何加工的?4.对于论文中分析的电液控制系统在国内发展缓慢的原因及建议部分，这次设计解决了什么问题?5.如何理解电液控制系统在煤矿开采过程中提高安全、降低成本的问题?按期圆满完成任务书规定的任务，能较好地运用所学理论和专业知识，有一定的独立工作能力，设计建议成绩：88随着现代科学技术的发展，液压支架电液控制技术也得到了很大的发展。然而，这项技术在我国的发展却相对缓慢，国内液压支架电液控制系统目前主要从国外引进，进口电液控制系统价格昂贵，维护维修成本高，导致液压支架成本的急剧增加。作为电液控制系统的核心组件之一，电液控制阀国产化，成为当前的工作重心。本课题主要内容是对控制阀中的电磁先导阀进行设计创新，根据课题的内容和特点，本论文分五个章节来阐第一章介绍国内外液压支架电液控制系统的研究现状及发展前景，介绍了液压支架电磁阀的发展现状，总结课题研究背景，目的意义以及研究第二章对电液控制系统的特点及组成进行简要介绍，分析我国液压支架电液控制系统发展缓慢的原因及攻关难点，并在此基础上提出对国内发第三章对液压支架电液控制阀整体结构进行设计，并分析其工作原斜油道为直油道，分析工作原理，然后根据具体工作需求对电磁先导阀内第五章总结了本论文的研究工作和成果，并对下一步的工作进行展关键词：液压支架；电液控制；电磁先导阀equipment.Andthecoretechnologiesofelectrresearchpoints,thethesisisdividedtofivepartstointroducetherelativedevelopmentofhydraulicsupportelectromagneticvalveisintroduced.Andcharacteristicsofthecompositionareintroduced.AnalyzethereasonswhyInthechapterthree,designthewholestructureofPSV.Andgetanalysisoffelectromagneticprecursorvalve.Inthechapterfive,someconclusionsaboutthI 1.1液压支架电液控制系统发展概况 3- 4- 4- 2液压支架电液控制系统 2.1液压支架电液控制系统的特点 2.2液压支架电液控制系统的组成 2.3我国液压支架电液控制系统发展缓慢的原因及攻关难点 2.4对我国发展支架电液控制技术的建议 2.5本章小结 3液压支架电液控制阀 3.2电液控制阀的结构设计 3.3电液控制阀的工作原理 3.4本章小结 20- 21- 4.1.2电磁先导阀的结构设计 4.2电磁先导阀的设计及相关计算 25-4.2.1电磁先导阀电磁铁的选择 25-4.2.2电磁先导阀电磁铁的相关参数设计计算 25-4.2.3电磁先导阀复位弹簧的相关参数设计计算 4.3本章小结 36-5总结和展望 37-5.2展望 37- 39-I本科生毕业设计(论文)国外支架电液控制系统发展于70年代中期，英国煤炭局首先提出研制电子控制液压支架，1981年澳大利亚的科里曼尔煤矿最先将电子控制的煤矿制造了两按钮式微处理机控制的液压支架，于1984年投产。英国原伽立克公司1983年3月研制出heath”投入试验。1985年底英国原道梯公司又研制出第二代全工作面集司与西门子公司于1978～1984年间合作研制出德国第一套支架电子控制装置——Panermatic2E系统。1986年又研制出Paner2matic2S5支架电制系统，1990年又研制出更为先进的PM3支架电液控制系统，技术上已相当可靠，在全世界广泛推广应用。90年代后期威斯特伐利亚公司甩掉除此之外，日本三井三池株式会社、英国原米柯公司、德国原赫姆夏研制成功支架电液控制系统，并推广使用。美国1984年在西弗吉尼亚州拉弗里吉煤矿装备了第一个使用原英国道梯公司制造的装有电液控制系统的液压支架的高产高效工作面，并取得成功。到1994年，全美国81个综采工作面中已有73个装备了电液控制的液压支架，占全部综采工作面的90%以上，到1996年，比例数又上升到92.17%。目前，国外液压支架电液控制技术已发展到相当成熟的阶段，发展量使用。型3种控制器，这3种控制器占总数的70%以上，此外还有德国EEP公司玛珂公司的销售范围包括：系统集成、电子、电液、传感器、阀类产品，以及立柱，推移千斤顶等。目前，大概有80%的中国自动化程度较高的矿我国自80年代中期即开始研制液压支架电液控制系统。1991年北京煤机厂研制出第一套BMJ2I型支架电液控制系统，在晋城古书院煤矿进行了井下工业性试验，并于1992年4月通过初步鉴定，型支架电液控制系统(20架),于1992年12月至1995年5月在井下进行工业性试验，但从此即被撂置一边。郑州煤机厂1991年5月研制出DYZK2I型支架电液控制系统，于1992年5月在大同四台矿完成20架井下工业性试验，在I型的基础上又经过多次改进，于1993年9月开发出DYZK2Ⅱ型支架电液控制系统，述两厂支架电液控制系统科研项目投入的经费近300万元。煤科总院太原分院研制的YLT型支架电液控制系统，于1996年在大同矿务局马脊梁矿进行了国内第一个全套工作面井下工业性试验，并于1997年7月通过鉴定，又于1998年在东胜补连塔煤矿进行了16架试验，现已撤出。国家和协作单位先后为该项目投入科研经费达500多万元。90年代末，煤炭科学研究总院天地科技股份有限公司与德国玛珂公司液控制系统。航天科技经过不到2年的时间研制出了控制器，已经做出了液控制系统，我国出现了多个研发团队研制液压支架电液控制系统。2008年1月平顶山煤矿机械有限责任公司和中国矿业大学联合研制的液压支架本科生毕业设计(论文)产。此外还有郑州煤矿机械集团和某高校合作研发，目前已在做地面试验。其他科研机构也在努力研发。由此可以看出，我国液压支架电液控制系统研制已经历了多年时间，但目前国产的液压支架电液控制系统还没有在井下推广使用，许多综采工作面所用电液控制系统液压支架依然需要进口。我国研制的支架电液控制系统结合了中国煤矿开采的具体情况，控制器的菜单完全中文化，并且采用了多行形式，更加便于操作。在控制上还处于单架和成组程控的初级阶段。系统中主控制台技术还不是很成熟，支架与采煤机联动的全工作面自动控制系统还在研制阶段。但随着我国科技水平的不断提高，液压支架电液控制技术会逐渐趋于成熟并推广使用。1.1.3液压支架电液控制系统发展趋势液压支架电液控制器主要发展趋势是：操作软件向智能化方向发展；井下计算机和地面计算机形成网络，通过总线传输数据，进行远程控制，实现工作面无人操作或少人操作；控制器和先导阀功耗将向更低方向发展，使系统整体结构简单化。预计在未来的2～5年，国产控制器将开始逐步取代进口控制器，同时国产支架电液控制系统将在国内煤矿企业获得应用，使生产效率大幅度提高，自动化生产的水平将会上一个新的台阶。1.1.4液压支架电磁阀的发展概况在液压支架电液控制系统中，电磁阀组是关键的元件之一。它的功能是将电控系统发出的电信号有效地转换为液压信号，以控制支架液压缸的动作，其性能及可靠性直接影响整个系统的性能和可靠性。及许多专家学者都致力于电磁阀组的研究和开发上。他们从电磁阀组的结本科生毕业设计(论文)模拟研究。特别是德国一些公司相继研制出一批高性能、高可靠度的电磁阀组。在长期的研究中，这些国家积累了大量的理论知识和丰富的实践经验。在国内，对液压支架的研究起步相对国外要晚，而对其中的电磁阀组的研究则要更晚一些。这些研究主要是在煤炭科学研究总院各个专业研究所、骨干的支架制造厂及其一些液压件厂中有见到。二十世纪80年代中期煤炭科学总院上海分院董信根、芮丰等对国外矿用电磁先导阀的主要参数的确定和结构特点进行了综合分析；1997年煤炭科学研究总院太原分院田永顺对XF—1型矿用电磁先导阀可靠性进行了研究分析；吴国强等人对液随着计算机技术的飞速发展以及数值计算技术研究的不断深入，使得可能。1993年底欧共体撤消了CFD软件对中国出口的禁令，商业CFD软件国内高校及相关企业开始利用计算流体力学软件对液压支架电磁阀的各种1.2本课题的研究背景及意义我国煤炭资源丰富，煤炭资源分布面积约60多万平方公里，占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤炭资源总量5.57万亿中长期发展规划纲要(2004.2020)》(草案)指出“要大力调整优化能源结鉴于我国“多煤、贫油、少气(天然气)”的特点，在今后相当长间内，能源结构仍然以煤炭为主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右，在我国能源结构上占主要地位，有举足轻重的作用。根据“十一五”计划，国家将建成140个高效安全的现代化矿井，国家将加大对煤矿建设项目的档普采工作面。这样，中国大型煤矿采掘机械化程度将达到95%,中型煤矿的机械化程度将达到80%以上；大型煤矿国内先进水平装备率将达到20%,国际先进水平装备率将达到6%;中型煤矿国内先进水平装备率将达到10%;小型煤矿机械化、半机械化程度将达30%以上。据此分析，随着本科生毕业设计(论文)液控制技术在煤矿开采中的推广。因而，为了实现国家提出在“十一五”期间的目标，必须加大液压支架电液控制系统的国产化力度，降低液压支应用计算机技术与电磁液压阀组，组成煤矿井下液压支架电液控制系统，替代传统的液压支架手动操纵液压阀控制，使液压支架的操作灵活、快捷。这种全新的电液控制系统将支架的全部动作按计算机相对应的指令运行，这一新技术的应用，配合液压支架与采煤机、刮板输送机之间的约束关系，实现了综合机械化采煤工作面的高产、高效、安全、全自动化生电液控制系统的发展是与控制策略的最新发展密切相关的。由于电液控制系统往往是复杂的非线性系统，严格意义上讲还是时变的。为了获得高精度、高响应、高可靠性以及好的鲁棒性，必须有与之相适应的控制策略。多年来，从传统的PID控制、自适应控制，到变结构控制、鲁捧控制、智能控制，诸多新颖的控制手段得到了不断发展和完善，为电液控制系统本文主要研究设计了液压支架电液控制系统电液先导阀(两位三通),考虑到以前的先导阀控制口油路加工不方便，本设计将先导阀的控制口油路由原来的斜路改为直路，这也是本设计的主要改进之处；同时，由于控制口的变化带动了控制口，进油口，回油口的位置分布变化，从而大大优化了控制阀整体的结构；对电磁先导阀内部的电磁铁及复位弹簧，根据工通过对液压支架电液控制系统电液先导阀的设计，了解其相关原理和制作工艺及优缺点，为我国的电液控制技术的发展做出微薄的贡献。1.4本章小结(1)介绍了国内外支架电液控制系统的发展情况及对电液控制技术(2)介绍了课题研究的背景及意义。(3)介绍了本论文的主要工作。本科生毕业设计(论文)2液压支架电液控制系统液压支架电液控制系统是微电子计算机和液压控制技术相结合的产物，是机电一体化的高科技产品它是综采工作面实现自动化的基础，它和手动控制系统相比有如下优点。向选择最佳的位置，避免了操作人员的伤亡事故，同时也降低了粉尘对身体的危害。(2)大幅度提高了支架的推移速度，目前国内液压支架普遍采用手动控制，其推移速度除受系统流量和液压元件过流能力的限制外，工人在架间的移动速度也对其有直接的影响，这种影响在薄煤层中显得尤为突出。(3)保证液压支架额定初撑力，电液控制系统可以通过压力传感器反馈信号或通过延长控制电磁先导阀的供电时间来实现支架初撑力自保，保证额定初撑力，减少了立柱的增阻所需时间，提高了支护效率，而且全工作面支架初撑力均匀一致，改善了顶板的管理。(4)采用电液控制系统，在移架过程中，易于实现带压移架，减少了工作面顶板对液压支架产生频繁的冲击载荷，保护顶板围岩的稳定，延长液压支架的使用寿命。(5)移架步距准确，切顶线整齐，改善了支护效果，并且使刮板输送机和整个工作面直线性好，采煤机截深准确，改善了刮板输送机和采煤机的工况，另外多架同时推溜，使刮板输送机缓慢弯曲，避免溜槽连接处产生过大的应力。(6)灵活选择多种控制方式，对各种困难的地质条件和局部特殊地质本科生毕业设计(论文)(7)减少支护滞后时间，避免了顶板局部破碎。(8)电液控制系统可与采煤机和刮板输送机的自动控制系统配合联动，实现全自动化综采工作面支架与采煤机的运行状态和数据可以传输到女架控制箱阀组支架控制箱支架控制箱正力传感器位移传感器支架电液控制系统组成如图3.1所示。它主要由电源、主控制台、支架控制箱、液电信号转换元件(压力、位移传感器等)、电液控制阀组、液压系统等组成。下面介绍三种常见的控制系统：A.双向邻架控制系统。综采工作面每一支架都配有架控箱，操作者本科生毕业设计(论文)通过支架架控箱选择邻架控制方式，然后根据指令发出相应控制命令，即给出电信号，使邻架上对应的电磁铁或微电机动作，让电信号转化为液压信号，控制主控阀开启，向支架液压缸供液，实现邻架支架相应的动作。支架工作状态由位移传感器和压力传感器反馈回架控箱，架控箱再根据传B.双向成组控制系统。将工作面的支架编为若干组，在本组内首架上由操作人员按动架控箱的启动键，发出一个指令，邻架就按预定程序动作，移架完成后自动发出控制信号给下一架控箱，下一架开始动作。依此类推，实现组内支架的自动控制。C.全工作面自动控制系统。功能完善的电液控制系统设有主控制台、红外线装置，能实现支架与采煤机联动的全工作面自动化控制，其原理为B每一支架上的架控箱均与主控制台联网，当支架红外线接受装置收到采煤机红外线发射器发出的位置信号后，反馈给主控制台，主控制台根据反馈信号发出指令，使相应的支架动作。2.3支架电液控制系统的功能和要求支架电液控制系统必须满足工作面安全操作和自动控制的要求，其系(1)单架单动作双向按键控制，操作者可以在工作面内任一台支架(2)实现支架的降柱2移架2升柱双向邻架擦顶程序控制。(3)实现全工作面双向顺序控制。(4)实现全工作面双向顺序成组控制。(5)故障时在任一架上使整个系统停止工作。(6)实现程序控制时各动作由相应传感器反馈信号控制，传感器不工作时，各动作由时间控制。(7)成组控制时每组架数可以按需要调整，一般最多15架，最少1(8)顺序或成组控制时，已移架立柱初撑力需达到25MPa时方可降下架立柱。(9)实现调齐支架和输送机位置的全工作面调控功能。(10)擦顶移架时，立柱下腔压力可以调整。(11)实现移架和推输送机的一次到位或多次到位定量推移，可通过推移千斤顶的行程编程而实现采煤机斜切进刀。(12)实现支架与采煤机联动的全工作面自动控制。(13)电控程序可根据工作面实际需要而随时进行调整。(14)有查询、显示支架主要参数和信息传输的功能。(15)完成一架的降、移、升总时间<8s。(16)各架上有故障报警信号、紧急停止按钮、动作显示信号和充分、近些年来国内虽然对液压支架的电液控制系统做了一些研究，但与国外比较除了在加工及材料方面的原因外，还存在以下几个方面的差距：1、国内液压支架阀类产品的设计思路还处于国外二十世纪80年代水平，往往忽视了产品的维护维修性能，而国外同类产品则带有更多的人性2、国内设计手段还主要靠经验设计，对现代设计手段利用很少，而电磁先导阀、大流量主阀等，对性能要求相对较高，且实验存在一定难度，这就使得利用现代设计手段对电磁阀进行特性预测显得尤为重要，而国外3、国内管理水平较低，成批生产产品保证不了加工质量，达不到样机的指标，因此工作面使用故障多，发挥不了应有的作用。4、攻关组织不得力，力量和资金投入分散，低水平重复。5、煤矿经济困难，机械化发展资金短缺，缺少市场刺激。我国液压支架电液控制系统的攻关难点：德国、美国、波兰等国家的液压支架电液控制技术已经相当成熟，我国无论从理论上还是从当前技术水准上来说，开发电液控制系统是完全可行的。从我国研发电液控制系统的历程来看，几家科研单位研发的控制系统在地面试验可以正常工作，在井下试验却不正常，主要原因是煤矿井下环境恶劣国产控制器的抗干扰能力差，可靠性不够高。此外，国产的电液控制阀在性能上与国外相比也存在较大差距，主要表现在使用寿命、可靠性和制造精度上。目前我国科研单位攻关重点就是支架控制器的可靠性和电液阀的性能，只要能得以改善，国产液压支架电液控制系统的工业化实现将为期2.4对我国发展支架电液控制技术的建议电磁阀组是实现液压支架电液控制的关键元件，电磁阀的性能好坏决定了电液控制系统的能否正常动作。然而，国内对于电磁阀组的研究仅限于其流场研究，缺少对整个液压支架电磁阀组系统全面的特性研究。液压支架电液控制系统基础原理，核心技术，研发工艺等问题仍未解决。由于液压支架采用乳化液作为工作介质，它是由95%的水与5%的乳化油配成，其物理特性接近于水，电磁阀更容易产生气穴、锈蚀等问题，因而，液压本科生毕业设计(论文)无法理解国外的产品的设计原理，参数选取的机理。所谓只能知知其所以然。若对国外产品进行试验研究，虽然可以试验方法费用昂贵，而且只能表征初始状态和最终状态，中间过程无法得知，因而也无法帮助研究人员了解问题的实质。然而广普及和计算方法的新发展，利用计算机数值仿真技术便可以更加有效和便捷的分析一些基础性问题，缩小国内外差距，从而加快液压支架电开发支架电液控制系统需要较大的资金投入靠个别企业自己投入是十分困难的，应当纳入国家煤炭工业发展规划，作为一项国民经济重大高新技术发展项目，由国家提供资金支持，由煤炭科学研究总院统筹组织，集中各方面的优势，以北京为中心，成立研究中心，并且要与有(1)针对电磁兼容技术，作深入的分析研究，提高系统的可靠性。(2)以国外现有的成熟产品为借鉴，分析其功能特点，进行消化吸收，以加快研发进度。系统的性能、操作、使用要求有很好的把握，而且需要大量的人力物力加(4)关注科学动态，采用先进的技术和器件，避免走弯路，做重复性低水平工作。与完善系统的性能。对于出现的看似微小的问题，要引起足够的重视，分析其原因，弄清机理并加以解决。从各个角度与方面，提高系统可靠性。2.5本章小结(1)介绍了电液控制系统的特点，原理和关键技术。(2)介绍了支架电液控制系统的功能及要求(3)介绍了我国电液控制系统发展的难点和对我国电液控制系统控制技术的建议。本科生毕业设计(论文)3液压支架电液控制阀电液控制阀动作频繁，对工作可靠性和操作寿命要求很高。目前，国外先进电液控制阀的寿命试验次数已超过200万次。本课题的控制阀是先导式二位三通的电磁换向阀.它吸收了国外先进结构的特点并结合我国国情而研制的一种新型矿用液压支架电磁阀，它由电磁先导阀及主阀组成，按一定的程序通过控制各个液压干斤顶，实现液压支架的备顺动作。为满足装置的工作需要，电磁先导阀需要能够在通电时保持开启，在中央控制器按照内储的支架动作程序发出指令后，电磁先导阀动作，通过控制液压油来控制主阀。根据课题的改进，将先导阀的控制口油路由原来的斜路改为直路，并对控制口，进油口，回油口位置进行相应的优化，达到加工简单，结构优化的目的。本课题的电液控制阀总体是由电磁先导阀和与其相通的主阀所组成，结构总体设计如图3.1所示：本科生毕业设计(论文)7上7上图3.1控制阀结构图1——主阀；2——先导阀；3——先导阀阀芯；4——主阀阀芯；5——电磁铁其中主阀阀芯是液控二位三通换向阀，经由控制压力控制，用于煤矿液压支架的控制，本课题的主阀由阀芯套，差动套，阀芯，阀座，复位弹簧等组成。其具体结构如图3.2所示：E图3.2主阀阀芯结构图1——进液套；2——复位弹簧；3——内阀芯；4——阀座；5——插动套；6——阀芯套其中主阀及先导阀的油路结构，位置关系如图3.3所示：图3.3控制阀剖视图0口为回油口，T口为控制口，先导阀通过控制T口来控制主阀的开启与闭合，P口为进油口。本设计就是将图中的T口改为直路。根据设计图纸加工及装配时主要注意以下几2加工的螺纹表面不允许有黑皮、磕碰、乱扣和毛刺等缺陷；本科生毕业设计(论文)3装配前应对零、部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查；4进入装配的零件及部件(包括外购件、外协件),均必须具有检验部门的合格证方能进行装配；5装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀；6各密封件装配前必须浸透油；7装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；8锐角倒钝。3.3电液控制阀的工作原理电液自动控制系统的工作原理如图3.4所示。0分别为进油口，回油口。它由电气和液压两部分组成。由支架的中央控制器自动监控，微型计算机按照内储的支架动作程序发出指令后，先导阀动作，液压信号驱动右边的主阀动作，使立柱和千斤顶按照一定的顺序动作。立柱和千斤顶的工作状况由压力传感器和位移传感器反馈到控制器，控制器根据反馈的信号当电磁先导阀a通电开启而电磁先导阀b关闭时，先导阀a的控制口通过油压作用开启主阀c,主阀的控制口打开，油液经过油路进入推移千斤顶e的左腔，而此时先导阀b是关闭的进油口直接与回油口相连通，主阀d关闭，液压油无法进入推移千斤顶的右腔；所以推移千斤顶的左右两腔形成压差，千斤顶便在液压油的推动下向右运动。同样，当电磁先导阀b通电开启而电磁先导阀a关闭时，先导阀b的控制口打开，此时先导阀b的进液口与控制口相连，液压油经过控制口进入主阀d,通过油压作用开启主阀d,主阀的控制口打开，油液经过油路进入推移千斤顶e的右腔，而此时先导阀a是关闭的进油口直接与回油口相连通，主阀c关闭，液压油无法进入推移千斤顶的左腔；所以推移千斤顶的左右两腔形成压差，千斤顶便在液压油的推动下向左运动。3.4本章小结本章着重介绍了电液控制阀的设计原理，结构设计及工作原理。并介绍了控制阀中主阀的结构设计和在按照设计图纸加工装配过程中，应该注本科生毕业设计(论文)4.1电磁先导阀的相关设计4.1.1电磁先导阀的设计原理在液压支架电液控制系统中，电磁先导阀是关键的元件之一，它由本安型电磁铁作为电机械转换元件，驱动先导阀工作。它的功能是将电控系统发出的电信号有效地转换为液压信号，以控制主阀动作。为满足装置的工作需要，电磁先导阀需要能够在通电时保持开启，在中央控制器按照内储的支架动作程序发出指令后，电磁先导阀动作，以达到控制主阀的目本安型电磁铁线圈属于铁芯电感，匝数比常规电磁铁要大十倍，线圈影响电磁阀复位动态特性，同时可能造成电路断路火花。能量足够大的断路电火花可能点燃爆炸性气伴程和物，引起爆炸。为了保证电磁铁的隔爆性能要求，在线圈绕完后，整体用黑色聚丙烯加热包裹同化，隔绝电火花与可燃性气体的接触。同时，对安装在先导阀壳体内的电路板的感性元什4.1.2电磁先导阀的结构设计本课题的先导阀总体结构设计如图4.1所示本科生毕业设计(论文)图4.1电磁先导阀结构1——先导阀阀芯；2——电磁铁其中先导阀的本体由球阀，球阀座，顶针，顶杆，顶杆套，复位弹簧等组成。其具体结构如图4.2所示F26254图4.2先导阀阀芯的结构图1——球阀；2——球阀；3——复位压缩弹簧；4——球阀座；5——顶针；6——顶杆本科生毕业设计(论文)P图4.3先导阀原理图图4.3所示为电液控制阀先导阀的结构图。图中P为进油口，向先导先导阀在不工作时，球阀1在弹簧力和下端液压力共同作用下处于关闭状态，球阀2常开；当电磁铁得电时产生电磁推力F,经由顶杆6推动小球2向下运动，关闭球阀2,同时，顶针5把球阀1顶开，高压油进入A腔，然后经由球阀1流入B腔，通过液压对主阀进行控制打开主阀；当电磁力F撤去时，球阀2在液压力的推动下重新打开，从而使T口压力p降低，球阀1在弹簧力和压差的作用下向上运动，关闭球阀1,同时关闭主阀。本科生毕业设计(论文)因此，先导阀的工作过程可分为两个阶段：开启过程和关闭过程，并且通过工作的两个不同阶段来控制相对应主阀完成所需的动作。4.2电磁先导阀的设计及相关计算4.2.1电磁先导阀电磁铁的选择电磁铁是一种通电以后对铁磁物质产生吸力，把电磁能转化为机械能的电器。电磁体的形式很多，但他们的基本组成部分和工作原理却是相同的。电磁铁的机构并不十分复杂。一般有线圈、铁芯和衔铁三个部分组成。电磁铁总的归纳起来可分为三大类型，拍和式、螺管式和E型电磁铁三大类。其中拍和式电磁铁的行程最短，螺管式的最长，E型电磁铁介于拍和式本设计采用的是直流拍合式电铁，因为在直流电路中，线圈的形状比较瘦长，而且磁路中只有一个很小的气隙，且直流电磁铁的电流恒定，吸力稳定，寿命较长，噪音也小。4.2.2电磁先导阀电磁铁的相关参数设计计算设计的初始相关参数为：电磁铁的最大行程P=31.MP;P=31.MP;球阀承压面直径阀芯开启时球阀承上下压力差：本科生毕业设计(论文)查图5.4的曲线可得气隙磁感应强度B。=5000高斯，利用公式：S,-极靴表面积(厘米²)d,-极靴直径(厘米)决定极靴直径为：工作气陈避感应强度(高斯)工作气陈避感应强度(高斯)小GS102粘构因数Bp图4.4选取工作气隙磁感应强度的曲线第二步：决定铁芯直径。一般电磁铁导磁体中的磁感应强度Bc,约为12000-14000高斯之间。小的值适用于普通刚，由于该设计中铁芯材料采用低碳钢，所以取Bc=12000高斯，电磁铁的漏磁系数取σ=1.3。铁芯的截面积S可有下面公式决定为：铁芯直径为：第三步：决定线圈磁势IW。式中Ho=1.25×10⁸亨/厘米W—线圈匝数(匝)IW—磁势(安匝)电磁铁在实际应用时，电压可能降低至85%U,为了保证在电压降低后，电磁铁任然能够可靠地工作，上式所计算得到的安匝数应该是指电压降低至0.85U时的磁势，用(IW)表示。显然，电源电压为额定值时的磁势为：但是，计算温升时，则应该是以电源电压额定值的1.05~1.1倍电压加在线圈两端后所产生的磁势，因为这时线圈中流过的电流最大。相应于此时的磁势，用(IW),表示。本科生毕业设计(论文)第四步：决定线圈尺寸。导线材料准备用牌号Q漆包线，最高允许温升θ=65℃,由表4-1选取线圈高度之比值β=6电磁铁型式直流电磁铁交流电磁铁拍合式带极靴2不带极靴带极靴2不带极靴盘式装甲螺管式根据需要设定：线圈的厚度线圈的长度本科生毕业设计(论文)D=d+b=1.5+0.5=2.0厘米=0.02米取其邻近的直径值为d=0.2毫米。则带珐琅绝缘后的直径d为0.22毫根据此电磁铁工作制为：反复短时工作制电磁铁，所以取电流密度j=7安/毫米²本科生毕业设计(论文)根据公式：本科生毕业设计(论文)电压为额定值时线圈的电流为可知电流符合本安要求。电磁铁的吸力为最终的计算结果汇总：3.1公斤线圈的厚度b=5毫米线圈的长度l=30毫米导线的直径d=0.2毫米包绝缘漆后的直径为d=0.22毫米极靴的直径d,=2.0厘米铁芯的直径d.=1.5厘米4.2.3电磁先导阀复位弹簧的相关参数设计