電磁閥的線圈電磁力與溫升

對電磁閥的設(shè)計計算，通常由已知的公稱尺寸DN，工作壓力PiV，電源電壓，允許溫升等參數(shù)條件下進行電磁力計算。

①介質(zhì)壓力作用力FP

密封比壓：保證閥密封所需要的單位面積上的zui小壓力，此壓力稱為比壓。

③彈簧預(yù)壓縮作用力Fs為保證閥口端密封， 對常閉式電磁閥常采用密封作用力與介質(zhì)壓力同向， 以有利密封，一般所需密封力由彈簧預(yù)壓縮力產(chǎn)生。

由上式可知，電磁吸力大小與線圈電流和匝數(shù)乘積的平方成正比，而線圈功耗Pu與線圈電壓LT和電流I成正比，即=增大電流可提高電磁吸力，但功耗相應(yīng)增大，使線圈溫升升高，必要時可犧牲部分電磁吸力，以縮小線徑，增加匝數(shù)和阻抗，降低電流來達到所要求的線圈溫升指標。

降低線圈溫升的另一途徑是增大線圈散熱面積， 但體積會相應(yīng)增大。

另外，可通過提高選用導(dǎo)線絕緣等級的方式提高線圈的耐溫性能，這樣可以不增加體積，但選用導(dǎo)線成本提高，且線圈溫升偏高。對于使用蒸汽等高溫介質(zhì)的電磁閥，電磁鐵與主閥間的連接應(yīng)采用長頸型， 以減少介質(zhì)熱傳導(dǎo)影響。

線圈溫升計算公式：

式中T線圈溫升，°C;

Ri——冷態(tài)電阻， R2——熱態(tài)電阻，t1——冷態(tài)環(huán)境溫度，°c; t2——熱態(tài)環(huán)境溫度，°C;

0~在20°C時導(dǎo)線材料的電阻、溫度系數(shù)（銅線為1/234. 5，鋁線為1/245）。

10. 6. 3電磁閥的密封和動作壽命

電磁閥的密封包括防止內(nèi)泄漏的密封和防止外泄漏的密封兩種，是指其密封副接觸并在外力作用下， 密封材料產(chǎn)生彈性、塑性變形，使密封副間的間隙填實而堵閉泄漏的能力。

為了保證密封所需要的密封副參與密封部分單位面積上的zui小壓力稱為必需比壓，設(shè)計時必須保證必需比壓。必需比壓取決于密封副材料（橡膠、塑料、 金屬），工作介質(zhì)（水、氣、油、蒸汽），工作壓力， 密封寬度及表面形狀的位置精度和質(zhì)量等因素。

電磁閥的泄漏量是表征閥的密封性能的一項主要性能指標，通常影響閥的密封性能的因素主要有以下幾項。

①密封結(jié)構(gòu)電磁閥密封結(jié)構(gòu)的形式有平面密封、球形密封、錐形密封、刃形密封和剛性帶彈性密封面的密封（圖10-19）。

②密封表面形狀電磁閥密封表面形狀有微觀表面光滑、凸棱、凹槽和凸棱-凹槽（圖10-20）。

③密封介質(zhì)壓力的大小泄漏量與介質(zhì)壓差呈非線性關(guān)系，即

式中M，N，S——與材料密封面加工質(zhì)量、密封

面上的密封比壓值和其他條件有關(guān)的固定系數(shù)。

④密封面寬度在必需密封比壓得到保證的前提下，隨著密封面寬度增加其泄漏量應(yīng)按比例減少。 但實際上可能不是整個寬度以同樣程度起著密封作用，有時反而造成泄漏可能。

⑤密封介質(zhì)的類別由于氣、液、油介質(zhì)黏度和滲透性不同，其泄漏也不同。

⑥密封面形狀和位置偏差密封表面的不平度、 平行度、垂直度及其表面粗糙度，對密封泄漏均有影響。

泄漏量與被密封表面的密封比壓成反比，即選用的密封比壓與必需比壓相比越大，則泄漏量越趨減少，密封性越好。

從閥的動作次數(shù)壽命試驗，主要考驗產(chǎn)品機械磨損和彈性變形，磨損后仍應(yīng)保證產(chǎn)品標準所規(guī)定性能指標，對提高動作次數(shù)的壽命來說，密封面選用密封比壓應(yīng)越趨近必需比壓，即在保證密封性條件下，密封副彈性變形越小，工作狀態(tài)越好，壽命越長，故密封性與壽命二者是有矛盾的。

一般情況下，電磁閥運動密封副軟質(zhì)密封時選用邵爾硬度較高的橡膠件或塑料件，剛性密封選用彈性模量大的金屬材質(zhì)。理論上，高密封比壓有利于閥的密封，但對閥的動作壽命而言，選用密封比壓越大， 越接近該材料擠壓許用比壓，將使密封材料變形大， 容易出現(xiàn)疲勞或損壞，會大大降低動作壽命次數(shù)。解決方法為避免刃口密封，采用光滑圓弧形或斜面形或過載限位保護方法，隨著介質(zhì)壓力提高，接觸密封寬度逐漸增加，使承受密封比壓的增加是緩慢的，zui終仍在擠壓許用比壓的限度內(nèi)，這樣既發(fā)揮了良好的密封效果又延長了密封副動作壽命。

電磁閥的開啟是由于其導(dǎo)閥孔大于節(jié)流孔（平衡孔），當(dāng)導(dǎo)閥開啟，使流經(jīng)節(jié)流孔后的腔室壓力迅速下降形成閥芯上下部壓力差而使電磁閥開啟。

導(dǎo)閥孔與節(jié)流孔面積之比越大，閥開啟越迅速， 但關(guān)閥較慢。當(dāng)面積比較小，閥開啟較慢，但關(guān)閥迅速。為使電磁閥在不同介質(zhì)和壓力下開啟和關(guān)閉時間相當(dāng)，應(yīng)選用適當(dāng)面積比并經(jīng)試驗驗證。按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，導(dǎo)閥孔面積sa與節(jié)流孔面積sp之比為

如果提高閥的幵、閉速度，減少充壓和泄壓時間，適當(dāng)增大滑動密封間隙，這樣勢必增大導(dǎo)閥孔徑和節(jié)流孔，但相應(yīng)要提高電磁吸力和增大導(dǎo)閥體積尺寸，減少節(jié)流孔后腔室容積也是提高閥開閉速度途徑之一。通常同規(guī)格的膜片式比活塞式電磁閥 開閉速度要快，氣體介質(zhì)比液體介質(zhì)電磁閥開啟速度要快。

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