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电磁泵泵芯运动位置误差对电磁泵影响分析

发布时间:2019-11-6 14:44:55  浏览:

1、阀芯运动位置误差对复位弹簧弹力影响分析

为更清晰描述阀芯运动位置误差对复位弹簧弹力的影响,绘制了阀芯运动位置与复位弹簧相对位置关系图,如图 3 所示。弹簧理论零位 L 0 定义为弹簧理论预压缩时的长度,阀芯零位定义为阀芯零位到基准(复位弹簧槽底) 的距离与阀芯零位到衔铁端面的距离之差。由于电磁泵阀芯与衔铁刚性连接,故阀芯理论零位与弹簧理论零位重合。为保证电磁泵正常工作,阀芯理论行程ΔX 应小于弹簧压并高度 h。由图3 可知,由于阀芯运动位置误差的存在,将使阀芯实际运动位置偏离理论运动位置。当阀芯实际零位X'0位于理论零位下方时,弹簧弹力小于理论弹簧力值,会造成下密封位置实际密封比压小于理论密封比压,导致密封性能差; 由牛顿第二定律可知,弹簧复位力降低,也将降低阀芯复位响应速度; 当阀芯实际零位X'0 位于理论零位上方时,会使复位弹簧力增大,从而增大了下密封比压,降低了密封阀口的寿命; 同时,复位弹簧力增大,会造成电磁力与弹簧弹力差值减小,降低开启响应速度,当电磁力与弹簧弹力差小于等于零时,阀芯将无法开启,致使电磁泵失去功能。当阀芯实际行程 Y' 0 高于弹簧压并高度时,将发生弹簧压并干涉,从而使阀芯无法达到上密封位置,使阀失效。

 阀芯运动位置与复位弹簧相对位置关系图

2、 阀芯运动位置误差对电磁弹力影响分析

 

衔铁零位定义为衔铁与电磁铁端面的距离,阀芯零位定义为阀芯位移下限距电磁铁端面的距离与阀芯位移下限距衔铁端面距离的差值。电磁泵阀芯一般与衔铁刚性连接,衔铁理论零位δ 0 应与阀芯理论零位 X 0 重合。为保证足够的电磁力使阀芯换位,同时使阀芯上升到上密封时依然有足够的电磁力使其密封,则阀芯开启后不能与电磁铁发生干涉,故要求阀芯理论行程要小于衔铁与电磁铁之间的零位气隙,即ΔX <δ 0 。当阀芯实际零位X' 0 位于理论零位下方时,衔铁与电磁铁端面气隙增大从而减小衔铁电磁力,会降低电磁泵向上换向响应速度,当电磁力降低到小于复位弹簧弹力时,电磁泵将无法换向,从而造成电磁泵失效。当阀芯实际行程 Y' 0 位于理论行程上方时,衔铁与电磁铁气隙减小,衔铁电磁力增大会使阀芯换位后对上阀口的压力增加,从而降低阀口寿命。当阀芯行程误差使Y'0 超出电磁铁端面后,将导致衔铁与电磁铁发生干涉,使阀芯与上阀座无法接触,造成密封失效。

 阀芯运动位置与复位弹簧相对位置关系图

3、阀芯运动位置误差对弹簧力及电磁力综合影响分析

为进一步探究阀芯运动位置误差对电磁泵的影响,以上述电磁泵为例,通过弹簧力和电磁力的详细计算和仿真,得到了弹簧力和电磁力随阀芯运动的曲线,同时结合上述分析结果进行了阀芯运动位置误差对弹簧力及电磁力综合影响分析。

表 2 所示为这里涉及电磁泵弹簧数据参数,根据此参数计算出了阀芯不同位移下弹簧力值并绘制了弹簧力值随位移变化曲线。由图 5 可知,弹簧弹力在一定范围内随阀芯位移线性变化。

 电磁泵弹簧数据参数

为更准确描绘电磁力随气隙的变化情况,利用Maxwell 进行了电磁力仿真,图 6 所示为电磁仿真图,并绘制了不同气隙 (阀芯行程) 下电磁力曲线,如图 5 所示。

 电磁仿真图

将上述两条曲线和阀芯运动位置误差结合得到图5,用于分析阀芯运动位置误差对弹簧力和电磁力综合影响。若使电磁泵可靠运行,其电磁力应在阀芯全行程内大于弹簧弹力,即在阀芯全行程内电磁力曲线位于弹簧力曲线上方。为保证可靠下密封,点 D 对应弹簧力 F D 应提供足够下密封比压 (小于许用比压); 为保证上密封,点 A 电磁力 F A 与点 B 弹簧力F B 的差值 F AB 应提供足够上密封比压 (小于许用比压)。点 A 至点 C 电磁力曲线与点 B 至点 D 弹簧力曲线差值将直接关系到电磁泵阀芯响应速度。差值越大,上电阀芯响应速度越快。但由于阀芯运动误差的存在,点 A、B、C、D 对应的力值都将偏离力理论值,从而对电磁泵密封性、动态特性产生影响,甚至使其失效。由于制造误差和装配误差,电磁铁端面和弹簧底面两个基准存在一定误差,从而会导致弹簧力曲线相对于电磁力曲线左右平移。当弹簧力曲线向左平移时,相同零位下,其弹簧力值减小,降低了下密封比压,降低了密封可靠性。当弹簧力曲线向右平移时,越靠近电磁力曲线,其通电后响应速度越慢,当电磁力小于弹簧弹力和阀芯摩擦力时,阀芯将无法打开。

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