日本SMC電磁閥結構原理與問題分析

日本SMC電磁閥結構原理與問題分析
日本SMC電磁閥由電磁先導閥（簡稱先導閥）與主閥組成，兩者之間有節流通道，其結構原理如圖１所示。圖中Ｒ１、Ｒ２分別為節流孔和先導閥液阻，兩者串聯連接，構成先導液壓半橋；ｐ１為供液壓力ｐ２為主閥芯上腔壓力，滿足如下關系式：
日本SMC電磁閥主閥的上腔為敏感腔，作用面積為Ａ２，彈簧剛度為ｋ；下腔為高壓腔，作用面積為Ａ１（Ａ１＜Ａ２）。當先導閥處于失電關閉狀態時，液阻Ｒ２無窮大，工作介質通過節流孔進入主閥上腔，由式（１）知ｐ１＝ｐ２，主閥芯在上腔液壓力和彈簧力雙重作用下處于關閉狀態。
日本SMC電磁閥介質通過節流孔－上腔－先導閥通道進入偶合器（近似為無壓腔），在節流孔和先導閥處分別形成壓降，由式（１）知ｐ１＞ｐ２，當下腔液壓力足以克服上腔液壓力、彈簧力及閥芯與閥套之間的摩擦力時，主閥芯將開啟，介質經主閥口進入偶合器進行充液。
以上是對偶合器充液閥的分析，排液閥工作原理與之類似。
主閥開啟前平衡條件為Ｆｐ２＋Ｆｔ＋Ｆｆ＝Ｆｐ１（Ｆｐ２為上腔壓力Ｆｔ為彈簧力Ｆｆ為摩擦力Ｆｐ１為下腔壓力），即
忽略彈簧力和摩擦力，即ｋｘ０＋Ｆｆ＝０，得到開啟結構參數條件為Ｒ１＞（ｋ１－１）Ｒ２ 用壓力表示為Δｐ１＞（ｋ１－１）Δｐ２。
若先導閥的通流能力很強，即Ｒ２＝０，得到開啟壓力參數條件為
日本SMC電磁閥問題分析
日本SMC電磁閥由上述分析可知，液阻對先導式電磁閥的開啟起關鍵性作用，在主閥結構確定條件下，要正常開啟，則希望液阻Ｒ１較大，Ｒ２較小。對于細長孔型節流孔，孔徑越小，孔深越長，液阻也就越大，但也易導致堵塞現象發生。供液液壓系統中雖然設置了高精度過濾器，然而由于偶合器工作過程中因滑差的存在產生的熱使水溫升高（帶載啟動或堵轉時的溫升尤其嚴重），若水質較硬則不可避免產生水垢，阻塞節流孔，致使主閥失控，偶合器無法正常充液、排液，影響整個工作面的甚威脅人身安全。若要保持較大節流孔直徑，提高抗堵塞能力，則必須使Ｒ２降低，即要求先導閥具有較強通流能力。在先導閥確定條件下，則需尋求滿足開啟和正常工作要求的盡可能大的節流孔。
日本SMC電磁閥結構參數外，流動形態對節流孔液阻同樣有重要影響。液體在細長節流孔中的流動一般處于層流和紊流之間的過渡狀態，流體的內摩擦力和慣性力都起著一定的作用，一般通過試驗方法來確定參數之間的關系。先導閥內部孔道復雜，公式計算存在較大誤差，同樣有必要對節流孔壓差－流量特性進行試驗研究，準確了解其阻力特性，以所設計先導式電磁閥在規定壓力范圍內正常工作。