畢業(yè)設計(論文)-高水基插裝式電液換向閥設計

1、第一章 緒論1.1 課題的來源與意義1.1.1 液壓系統(tǒng)簡介液壓與氣壓傳動是以流體（液壓液或壓縮空氣）作為工作介質對能量進行傳遞和控制的一種傳動形式，相對于機械傳動來說，它是一門新技術。但如從1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年開始英國將帕斯卡原理先后應用于液壓起重機、壓力機等算起，也已經(jīng)有二三百年的歷史了。而液壓與氣壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用，則是在20世紀中葉以后的事。近幾十年來，隨著微電子和計算機技術的迅速發(fā)展，且滲透到液壓與氣動技術中并與之密切結合，使其應用領域遍及到各個工業(yè)部門，已成為實現(xiàn)生產過程自動化、提高勞動生產率等必不可少的重要手段之一。液壓與氣動技術在工業(yè)中推廣應用

2、還是在20世紀中葉以后的事，時間還不很長。由于要使用原油煉制品來作為傳動介質，近代液壓傳動是由19世紀崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的。最早實踐成功的液壓傳動裝置是艦艇上的炮塔轉位器。第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些兵器上用上了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制定和完善，各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化在機械制造、工程機械、農業(yè)機械汽車制造等行業(yè)中推廣開來。20世紀60年代后，原子能技術、空間技術、計算機技術、微電子技術等的發(fā)展再次將液壓技術推向前進，使它在國民經(jīng)濟的各個方面都得到了應用。

3、液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性優(yōu)勢。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術，并自行設計液壓產品以來，我國的液壓元件已在各種機械設備上得到了廣泛的使用。20世紀80年代起更加速了對國外先進液壓產品和技術的有計劃引進、消化、吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經(jīng)濟效益、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。當前，液壓技術在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術上也有許多新的成

4、就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成就。液壓傳動有以下一些優(yōu)點：1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產生出更大的動力。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，質量輕，即其功率密度大，結構緊湊。液壓馬達的體積和質量只有同等功率電機的12%左右。2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于質量輕、慣性小、反應快、液壓裝置易于實現(xiàn)快速氣動、制動和頻繁換向。3） 液壓裝置能在大范圍內實現(xiàn)無級調速（調速范圍可達2000），它還可以在運行的過程中進行調速。4） 液壓傳動易于對液體壓力、流量或流動方向進行調節(jié)或控制。當將液壓控制和電氣控制、電子

5、控制或氣動控制結合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復雜的順序動作，也能方便地實現(xiàn)遠程控制和自動化。5） 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。6） 由于液壓元件已經(jīng)實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。7） 用液壓傳動實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。但液壓傳動也有自身的缺點：1） 液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損 失等），長 距離傳動時更是如此。2） 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很容易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。3） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較高，而且對工作介質的污染也比較敏感

6、。4） 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。總的來說，液壓傳動的優(yōu)點還是主要的，在應用的時候，揚長避短，我們就能在實際生產中發(fā)揮出液壓裝置的巨大優(yōu)勢。1.1.2 工作介質工作介質在傳動及控制中起傳遞能量和信號的作用。流體傳動及控制（包括液壓與氣壓傳動），它在工作、性能特點上和機械、電氣傳動之間的差異主要取決于載體的不同，前者采用工作介質是他們之間的根本不同。目前90%以上的液壓設備采用石油基液壓油液。基油為精制的石油潤滑油餾分。未了改善液壓油的性能，以滿足液壓設備的不同要求，往往在基油中加入各種添加劑。添加劑有兩類：一類是改善油液化學性能的，如抗氧化劑、防腐劑、防銹劑等；另一類是改善油液物理性能的

7、，如增粘劑、抗磨劑、防爬劑等。但是，為了軍事目的，近年來在某些艦船液壓系統(tǒng)中，也有以海水或淡水為工作介質的。而且正在逐漸向水下作業(yè)、河道工程、海洋開發(fā)等領域延伸。在某些有特殊要求的場合，如煤礦用液壓支架，也需要用以高水基為傳動介質的液壓設備，近幾十年來，高水基技術逐漸得到了廣泛的應用和發(fā)展。近幾十年來工業(yè)上大規(guī)模地應用了液壓設備，使這種以液壓液作為動力傳送的技術得到了普遍的應用。多年來，液壓系統(tǒng)所使用的液壓液全部是礦物油型液壓油。七十年代中期，由于石油來源日益緊張，以及人們環(huán)境儀式的逐漸提高，發(fā)展高水基液壓液日益受到重視。1.2 高水基液壓液高水基液壓液一般是指含水80%以上的液壓傳動也，它與

8、礦物油型液壓液相比有一下優(yōu)點：1.價格低廉。由于含水80%以上，其價格遠遠低于礦物油型液壓液。2.不易燃。據(jù)美國礦務局1959年調查87次使用礦物油型液壓液設備著火事故，其中73%是由液壓油引起的。3.對生態(tài)環(huán)境污染小。4.粘-溫特性好。由于含水量高，粘度隨溫度的變化較小。5.冷卻性好。高水基液壓液具有壓縮損失和粘度剪切損失小，比熱大，熱傳導性好的優(yōu)點。除上述優(yōu)點外，高水基液壓液還有許多亟待改進的不足之處，如粘度低，易泄漏，潤滑性差，對金屬腐蝕性大等，為了使高水基液壓液從性能上達到或超過礦物油型液壓液，需要加入抗腐蝕劑防止金屬腐蝕；加入擠壓劑，以增加抗磨性能，其他如乳化劑，防凍劑，消泡劑，偶聯(lián)

9、劑等。除了添加各種化學添加劑外，還需要從液壓元件和液壓系統(tǒng)方面進行相應的研究，以適應高水基液壓液的要求。就目前國外研究使用的高水基液壓液看，主要分為兩大類。一類是乳化液型，另一類是化學溶液型。乳化油型是在水中加入5%20%的礦物油與化學添加劑，油在水中是分散狀態(tài)，形成水包油型乳化液，化學溶液型是在水中約含5%20%化學合成添加劑的液壓液。高水基液壓液一般含水量為95% , 含復合添加劑為5%。在復合添加劑中通常含油性劑、防銹劑、消泡劑、防霉劑等等。高水基液體性能優(yōu)劣主要取決于復合劑的性能。早期的高水基液是以乳化液的形式出現(xiàn)的, 在5% 的復合劑中含有一定量的礦油和適量的乳化劑,與95% 的水混

10、合時形成乳白色的乳化液。這類高水基液最大缺點是穩(wěn)定性差, 使用一段時間后容易產生分層, 同時潤滑性不太理想, 使得其在應用中受到限制。以后, 經(jīng)過不斷地改進, 相繼出現(xiàn)半透明的微型乳化液和清亮透明的化學溶液。這兩類高水基液體改進了穩(wěn)定性, 同時提高了潤滑性, 使得應用的范圍更加擴大。這三類高水基液壓液的粘度特征如表1-1所示。表1-1 高水基液的粘度特征1.3 高水基液壓液特點1.3.1粘度小高水基液壓液的粘度與水的粘度相近, 40時通常為0. 7 2. 0mm 2 s。粘度小, 對于液力傳動系統(tǒng)是有利的, 這樣可以減少液力損失, 但也容易造成泵的泄漏。1.3.2 抗燃性好由于高水基液壓液含9

11、5% 的水, 所以具有好的抗燃燒性, 在高溫或明火環(huán)境使用時比較安全。熱岐管抗燃試驗表明: 在704的高溫時, 高水基液不發(fā)生燃燒。1.3.3 導熱性好由于水的傳熱性好, 所以高水基液的導熱性比油好。在相同系統(tǒng)中, 與使用礦油相比, 液壓系統(tǒng)的運轉溫度約低11左右。1.3.4 節(jié)能高水基液體節(jié)能體現(xiàn)在兩個方面: 一是可代替一部分礦油產品使用, 緩解礦油緊張; 二是由于高水基液體壓力損失小, 粘性阻力小, 與礦油相比, 系統(tǒng)有效能提高了15% 20%。1.3.5 有利于環(huán)保高水基液的主要成分是水, 另外5% 的復合劑也是無毒的水溶性添加劑。一旦溢出或泄漏時容易清除, 不會對環(huán)境造成污染, 有利于

12、對環(huán)境的保護。1.3.6 價格低在各類油品和液體當中, 高水基液是最便宜的一類, 成本為礦油的1/ 5 1/6, 這是由于生產成本低, 運輸和貯存價格低。因為后兩者只運送和保管5% 的復合劑, 而不需運輸和保存大量的水。1.3.7 剪切安定性好由于通常高水基液體中不含高聚物, 而且液體的粘度又低, 所以剪切穩(wěn)定性較好。用超聲波剪切試驗方法對6 種不同的高水基液體進行檢測, 其測定結果如表1-2所示。表1-2 高水基液壓液超聲剪切實驗結果表1-2數(shù)據(jù)表明: 與礦油相比, 各種高水基液剪切后粘度下降較低, 表明高水基液較礦油的抗剪切穩(wěn)定性好。經(jīng)過不斷發(fā)展, 高水基液體的性能不斷提高和完善。表1-3

13、給出了兩種具有代表性的高水基液體的理化性能, 一種為美國的HWBF5607, 另一種為國產(石油化工科學研究院研制)HWBF2110?？梢妰煞N產品理化性能相當。表1-3高水基液理化性能實測數(shù)據(jù)1.4 選擇高水基傳動液需注意的問題由于高水基液的組成和性能與礦油產品有較大區(qū)別, 所以在使用中要注意有關問題。1) 要選擇合適的使用壓力。大多數(shù)高水基液壓系統(tǒng)推薦的最佳壓力為6864.66kPa。壓力太高, 會使系統(tǒng)部件壽命縮短; 壓力越低, 系統(tǒng)部件壽命越長。2) 要選擇大排量泵, 以補償內泄漏。這是針對高水基液粘度低、內泄漏量大(是礦油的10 20倍)而采取的措施。3) 要選擇合適的配套材料。這是由

14、于高水基液含有大量的水, 同時要求pH 值在810的原因。配套材料的選擇可參照表1-4 進行。表1-4高水基液體與材料的適應性4) 使用高水基液體的系統(tǒng)溫度通?？刂圃?0以下為宜。溫度過高會造成水分的揮發(fā), 引起不良后果。5) 由于高水基液體密度較礦油大, 一般在1 左右, 所以難從貯罐中抽吸上來和進入泵中。通常是將貯罐架高, 采用壓力貯罐或增壓泵。如果泵的入口是負壓, 可通過每升高油箱0.71 m 獲得6.86 kPa 入口壓來調整油箱高度。額定速度下, 活塞泵、齒輪泵、葉片泵的最低入口壓力為0, 最高入口壓不得超過34. 3 kPa。入口管線要盡量短, 并有足夠的口徑。6) 高水基液體所用

15、水的硬度一般控制在300g/g 以下, 否則在液體中會形成不溶性的鈣皂和鎂皂, 堵塞濾器和閥門。7) 高水基液在使用過程中要經(jīng)常檢查其pH值, 一般控制pH在8% 10% 為好。過低的pH表明液體有污染, 主要是生物污染。此時應對pH 值進行調整。1.5 畢業(yè)設計任務1) 明確高水基液壓液的優(yōu)點和缺點；2) 對液壓控制閥的總體情況進行深入了解，并對當時學習內容進行鞏固復習；3) 做畢業(yè)設計開題報告和調研報告；4) 在圖書館查閱相關的書籍，網(wǎng)上搜集相關的資料，并完成有關的英文論文的翻譯；5) 進行方案設計和總體結構的設計，并確定有關的技術參數(shù)；為適應高水基液壓液的特點，參考其他的液壓控制閥，設計

16、高水基液壓控制閥的閥體、閥芯、閥套、等主要部件；根據(jù)高水基液壓系統(tǒng)的要求，正確選擇密封和潤滑裝置，確定插裝閥和電磁閥的安裝方式，使其能夠實現(xiàn)既定的功能；6) 手工繪制主要零件草圖等圖紙，裝配總圖草圖（包括裝配圖、主要部件計算、驗算、技術經(jīng)濟分析、截面圖等）；7) 準備中期檢查表，進行預答辯；8) 用計算機繪制正式的裝配總圖（包括裝配圖、截面圖等），主要零件圖等圖紙；9) 撰寫畢業(yè)設計計算說明書；10) 對整個畢業(yè)設計內容進行檢查，更正錯誤，準備答辯。第二章 方案設計2.1 設計要求本題目要求設計新型液壓控制閥。應用于煤礦機械，煤礦的生產條件惡劣，粉塵多，環(huán)境條件決定了對液壓閥的密封要求嚴格；隨

17、著國際石油價格的飆升，石油基液壓液的價格也隨之提升，再使用石油基液壓液無形中就增加生產成本和維修費用。因此尋求廉價高性能的石油基液壓液被提上日程，近幾十年來，高水基液壓液的發(fā)展收到了很大的重視，本設計選取的液壓液正是這種高水基的?；诰w論中對高水基液壓液特點的描述，對本設計結構就提出了新的要求，我們要重點解決的問題是：高水基含95%左右的水，容易泄漏，對密封提出了更高的要求；高水基液壓液還容易腐蝕閥芯，我們就要考慮傳統(tǒng)閥芯的替代材料，防止高水基對閥芯的腐蝕。正如本文的題目，高水基插裝式電液換向閥的設計，也就是要設計出適應高水基要求的電液換向閥，該閥由一組插裝閥和一個電磁閥組合而成，插裝起來的插

18、裝閥作為主閥，大量的液壓液通過，電磁閥作為控制閥，通過少量液體，對一組插裝閥進行控制。另外，本設計要求閥的設計流量為1500L/min，設計壓力為35Mpa，插裝閥的通經(jīng)為32mm，其它條件自擬。2.2 預備知識2.2.1 液壓控制閥液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個液壓系統(tǒng)的全部功能，如系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構的動作程序，工作部件的運動速度、方向，以及變換頻率，輸出力或力矩等等。無論是一個最簡單的或非常復雜的液壓系統(tǒng)都少不了液壓閥。液壓閥的性能是否可靠，是關系到整個液壓系統(tǒng)能否正常工作的問題。閥是用來控制系統(tǒng)中流體的流動方向或調節(jié)其壓力和流量的，因此它可分為方向閥

19、、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因為作用機制不同，而具有不同的功能，壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則是利用通流通道的更換控制流體的流動方向。這就是說，盡管閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本的共同之處的。壓力控制閥主要控制執(zhí)行機構輸出力或輸出力矩的大小，并確定液壓泵及整個液壓系統(tǒng)的工作負載，在過載時起到保護系統(tǒng)的作用，它的主要品種有溢流閥、減壓閥、卸荷閥、順序閥、壓力繼電器等。流量控制閥的主要用途，是根據(jù)執(zhí)行機構運動速度的要求供給所需的流量。它的主要品種有節(jié)流閥、調速閥及分流集流閥等。方向控制閥控制油流的通、切斷或者改變油流的

20、方向，以控制執(zhí)行機構的運動方向等，它的主要品種有單向閥、液控單向閥、電磁換向閥、電液換向閥、手動換向閥、多路換向閥、截止閥、轉閥等。以上三類閥還可以互相組合，成為復合閥，以減少管路的連接，使結構更為緊湊，提高系統(tǒng)的效率。系統(tǒng)中所用的閥，應滿足下列要求：1.動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小，噪聲小，壽命長。2.流體流過時壓力損失小。3密封性能好。4.結構緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性大。2.2.2 方向控制閥常見的方向控制閥的類型如表所示。表2-1 方向控制閥的類型換向閥是利用閥芯在閥體中的相對運動，使液流的通路接通、關斷或變換流動方向，從而使執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。換

21、向閥都有兩個或兩個以上的工作位置，其中一個是常位，即閥芯未受外部操縱時所處的位置。繪制液壓系統(tǒng)圖時，油路一般應連接在常位上。電磁換向閥借助于電磁鐵吸引力推動閥芯動作來改變液流流向。這類閥操縱方便，布置靈活，易實現(xiàn)動作轉換的自動化，因此應用最廣泛。電磁閥的電磁鐵按所用電源的不同，分為交流型、直流型和交流本整型三種；按電磁鐵內部是否有油浸入，又分為干式、濕式和油浸式三種。交流電磁忒使用方便，氣動力大，吸合、釋放快，動作時間最快約為10ms；但工作時沖擊和噪聲較大，為避免線圈過熱，換向頻率不能超過60次/min；啟動電流大，在閥芯被卡時會燒毀線圈；工作壽命僅數(shù)百萬次至一千萬次以內。直流電磁鐵體積小，

22、工作可靠；沖擊小，允許換向頻率未120次/min，最高可達300次/min；使用壽命可達兩千萬次以上；但啟動力比交流電磁鐵要小，且需要有直流電源。交流本整型電磁鐵自身帶有整流器，可以直接使用交流電源，又具有直流電磁鐵的性能。2.3 電磁換向閥電磁換向閥借助于電磁鐵吸引力推動閥芯動作來改變液流流向。這類閥操縱方便，布置靈活，易實現(xiàn)動作轉換的自動化，因此應用最廣泛。在各種不同的使用場合，電磁閥通電后能可靠的換向，斷電后又能可靠地復位（對彈簧復位式而言），這就是它的工作可靠性。由于電磁閥在工作過程中，作用于其閥芯上的也動力和液壓卡緊力與通過的流量和壓力有關，因此電磁閥只有在一定的流量和壓力范圍內才能

23、正常工作。這一工作范圍通常用工作范圍曲線來表示，如圖2-1所示。圖2-1 電磁閥工作范圍曲線由于電磁換向閥的開口量較小，如公稱通經(jīng)6mm，電磁閥開口兩僅1.5mm左右，公稱通經(jīng)10mm的電磁閥開口量僅2mm左右；又因電磁閥的體積很小，各通道的通流面積也收到很大限制。這就使液流通過電磁閥時造成較大的壓力損失，從而限制了電磁閥的通流能力。如何降低電磁閥的壓力損失是國內外普遍重視的問題。一般來說，鑄造流道和機加工流道相比，鑄造流道的壓力損失較小。因為鑄造流道可采用非圓截面，充分利用閥體內的空間，盡可能加大通流面積；而且各流道之間可圓滑過渡，避免內流道突然擴大或縮小，有利于壓力損失的降低，因而鑄造流道

24、已被國內外普遍采用。另外，對同一個電磁閥來說，各油口之間的壓力損失也不盡相同，這主要是由于閥體和閥芯加工的對稱性和液流所經(jīng)過的流道不同所致。圖2-2是某電磁閥實測得到的各油口間的壓力損失曲線。圖2-2 電磁閥壓力損失曲線電磁閥的內泄漏量是指在規(guī)定的工作壓力下，處于各個不同的工作位置時，從高壓腔到低壓腔的泄漏量。測量內泄漏量時，隨著測量時間的延長，由于油被水中極化分子堵塞等原因，往往出現(xiàn)泄漏量逐漸減少，甚至完全斷流的現(xiàn)象。故在試驗標準中通常都規(guī)定在某工作壓力下進行換向動作到開始測量內泄漏量的間隔時間，以及每次連續(xù)測量的時間。內泄漏量是衡量電磁閥性能好壞的一個較重要的指標，內泄漏量過大，不僅會降低

25、系統(tǒng)的效率并引起發(fā)熱，而且還會影響執(zhí)行機構的正常工作。電磁閥的換向時間是指從電磁閥通電到閥芯換向終止的時間，復位市靜安是指從電磁閥斷電到閥芯恢復到初始位置的時間。換向時間和復位時間都由兩部分組成。一部分是滯后時間或，它是從電磁鐵開始通電或斷電至閥芯剛開始移動所需的時間；另一部分是動作時間或，它是從閥芯開始移動到行程終止所需要的時間。如圖2-3所示。圖2-3 電磁閥的換向和復位時間從提高工作效率和執(zhí)行機構的反應靈敏度來說，希望盡量縮短換向和復位時間，但換向和復位時間越短，越容易引起液壓沖擊，產生振動和噪聲。所以換向和復位時間是一個供不同使用場合選用時間的參考數(shù)據(jù)。一般來說交流電磁閥的換向時間較短

26、，約為0.003s，換向沖擊較大；而且直流電磁閥的換向時間較長；約為0.1-0.3s，換向沖擊較小。另外，換向時間和復位時間都與滑閥機能有關。在通常情況下，復位時間比換向時間略長一些。電磁閥的換向頻率是指在其單位時間內的換向次數(shù)，它主要取決于所用電磁鐵的最高吸合頻率。一般來說，交流電磁閥比直流電磁閥的換向頻率高。目前單電磁鐵電磁閥的換向頻率一般為60次/min，有些電磁閥的換向頻率可達240次/min。電磁閥的使用壽命是指電磁閥使用到某一零件損壞，不能進行正常的換向和復位動作，或者使用到其主要性能指標明顯惡化，超過規(guī)定指標時所經(jīng)歷的換向次數(shù)。電磁閥的使用壽命在很大程度上取決于電磁鐵的壽命。干式

27、電磁鐵的使用壽命較短，一般為十萬次到數(shù)百萬次；而濕式電磁鐵的使用壽命較長，大多在數(shù)千萬次，有的甚至可達幾億次。無論干式電磁鐵，還是濕式電磁鐵，直流電磁鐵總要比交流電磁鐵的使用壽命長。另外，影響電磁鐵使用壽命的另一個因素是復位彈簧的疲勞斷裂，而地愛你此法本體對其使用壽命的影響則主要體現(xiàn)在閥體孔和閥芯兩配合面的磨損。2.4 電液換向閥液控換向閥是利用控制油路中的壓力油推動閥芯，變換流體流動方向的控制閥。電液換向閥是電磁鐵換向閥和液控換向閥的組合，它是利用電磁鐵換向閥控制液控換向閥的動作，變換流體流動方向的控制閥。電液換向閥和液控換向閥主要用在流量超過電磁換向閥正常工作允許范圍的液壓系統(tǒng)中，對執(zhí)行元

28、件（如液壓缸、液壓馬達等）的動作進行控制，或對油液的流動方向進行控制，其使用方法與電磁鐵換向閥相同。在電液操控換向閥中，控制主油路的主閥心不是靠電磁鐵的吸力直接推動的，是靠電磁鐵操控控制油路上的壓力油液推動的，因此推力可以很大，操控也很方便。閥心的移動速度也可以有節(jié)流閥來調節(jié)，能使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向。所以這種操控型式的換向性能式較好的，適用于高壓、大流量的場合。這種特點正好能滿足煤礦環(huán)境的要求。圖2-4 二位四通電液換向閥 圖2-4是一種二位四通電液換向閥的結構圖。其上部是一個彈簧復位的二位四通電磁換向閥，下部則是一個二位四通液控主閥。圖2-5是其圖形符號。該電液換向閥主

29、閥芯的一端有一個彈簧，其作用是在電磁鐵斷電時和控制油液一起推動上部閥芯復位，并使主閥芯穩(wěn)定地停留在初始位置上。圖2-5 二位四通電液換向閥的圖形符號 如果電液換向閥采用無復位彈簧的二位四通電磁閥來操控一個二位三通或二位四通的液控閥，這樣的電液換向閥就無固定的初始位置。但在實際使用中，未保證其換向位置的可靠，應總是使一個電磁鐵處于通電狀態(tài)。2.5 二通插裝閥2.5.1 插裝閥特點傳統(tǒng)的液壓閥由于是滑閥式結構，其通流能力小，制造精度高，閥芯尺寸大，切換時間長，換向沖擊大。這一系列缺點越來越不適應液壓設備對高壓大流量的要求。所以70年代發(fā)展了一種新型的液壓控制閥二通插裝閥。二通插裝閥把作為主控原件的

30、錐閥插裝于油路塊中，故得名插裝閥。因為此閥具有通斷兩種狀態(tài)，可以進行邏輯運算，故過去又成為邏輯閥。由于此種閥具有液阻小，通流能力大，動作快，泄露少等一系列優(yōu)點，因此發(fā)展較快，目前已在機械，冶金，汽車，傳播等各行業(yè)得到了廣泛地應用。二通插裝閥與傳統(tǒng)的控制方式有很大的不同，其特征是：1）單個液控阻力一個插裝閥只是一個阻力，一個油池有輸入與輸出兩個阻力，所以要用兩個插裝閥。2）多機能由于二通插裝閥可以配置不同的先導控制級，就能實現(xiàn)方向、壓力、流量的多種控制。因此集成度高。3）由于二通插裝閥采用錐閥結構，內阻小，響應快，故適用于高壓大流量場合。插裝閥按控制方式可分為通斷式與比例式 按安裝方式可分為蓋插

31、裝板式與螺紋插裝式 目前我國生產的均是蓋板插裝式，而螺紋插裝式正處于研制階段。插裝閥在高壓大流量的液壓系統(tǒng)中應用很廣。由于插裝元件已經(jīng)標準化、模塊化，將幾個插裝式元件組合一下便可以組成復合閥。和普通液壓閥相比，它有如下特點：1) 流動阻力小，通流能力大，特別適用于大流量和特大流量的場合。一般標準滑閥最大通徑為80mm，推薦的額定流量為1250L/min，而同樣的錐閥，在壓力損失與滑閥相同的條件下，可通過2500L/min的流量，最大通徑為200-250mm，通流能力10000L/min。2) 動作速度快，因為它靠錐面密封和切斷油路，閥芯稍微一抬起，油路馬上接通。此外，閥芯行程較短，質量較滑閥輕

32、，因此反應性好，特別適于高速開啟的場合。3) 密封性好，泄漏少，主閥口靠錐面密封，因此基本無泄漏，圓柱配合面處由于保證一定配合間隙，且密封長度較長，因此，泄漏很少。4) 結構簡單，制造容易，錐閥單元僅閥套和閥芯兩個零件，簡單并容易加工。5) 工作可靠，不易卡死。6) 執(zhí)行元件的進出口流量分別通過相應的進油閥和排油閥，因此可以按照不同的進出流量分別配置不同規(guī)格的錐閥，而滑閥必須按進出口流量中較大者選取。7) 易于集成，通徑相同的插裝閥集成的體積和重量較等效的滑閥集成的體積和重量大為減少，流量越大，效果越顯著。8) 在多數(shù)情況下，控制油可以采用內控的形式，由系統(tǒng)本身引出，可省去控制油源。9) 插裝

33、閥系統(tǒng)所用電磁鐵數(shù)目較一般液壓系統(tǒng)有所增加。10) 對小流量以及各種液壓缸無單獨調壓要求，、動作要求簡單的系統(tǒng)，插裝閥并不合適，因為增加了零件數(shù)量，控制也較復雜。2.5.2 插裝閥的構成典型的二通插裝閥由插裝件1、控制蓋板2、先導元件3、三部分組成。圖2-6（a）為結構圖，圖2-6（b）為符號圖。圖2-6 二通插裝閥的結構插裝件又稱主閥組件，它是由閥芯、閥套、彈簧、密封件組成。有時根據(jù)需要在閥芯內設置節(jié)流螺塞或其它控制元件，閥套內可設置彈簧擋環(huán)等。圖是常用主閥組件結構，其主要功能是控制主油路的通斷、流量的大小、壓力的高低。按閥芯與閥套的配合形式，有開啟型與關閉型。按閥芯的形狀可分錐閥與滑閥兩種

34、。圖2-7 常用主閥組件 圖2-7中，圖（a）、（b）、（c）為標準閥芯。圖（a）、（b）多用于換向，圖（c）用于換向與壓力，圖（d）為帶阻尼孔的閥芯，用于壓力與方向控制。圖（e）為帶緩沖的節(jié)流閥芯。圖（i）為滑閥芯，多用于減壓。圖（j）為常開式錐閥結構，在冶金液壓系統(tǒng)中應用于方向控制。控制蓋板由蓋板體、節(jié)流螺塞、先導控制元件及其它附件組成。蓋板體的作用是固定主閥組件、安裝先導控制元件、溝通閥塊體內的控制油路?？刂粕w板按其功能又可分為方向控制蓋板、壓力控制蓋板及流量控制蓋板三類。具有兩種以上控制功能的稱為復合型控制蓋板。蓋板有方形和圓形。方形用在公稱通徑在63mm以下，見圖2-8（a）。圓形用

35、在公稱通徑大于80mm的場合，見圖2-8（b）。圖2-8 常用控制蓋板結構蓋板內嵌元件很多，有梭閥、單向閥、單向器、液控單向閥、壓力閥等等。由于控制蓋板內含液阻、網(wǎng)絡、又內嵌各種控制器、外裝控制閥，因此在結構及功能上極富有變化，是插裝閥中最敏感的部分，常常通過改變控制蓋板的結構及功能，就能組合成許多不同功能的組件，改變二通插裝閥組件的靜、動特性。先導元件安裝在控制蓋板上，實施對主閥組件動作的控制。如球式或滑閥式電液換向閥。2.6 電磁球閥 電磁球閥是近年來發(fā)展的一種電磁換向閥。它以電磁鐵的推力為動力，推動鋼球來實現(xiàn)油路的通斷和切換。電磁球閥的特點是：密封性好，可實現(xiàn)無泄漏；反應靈敏，相應速度快

36、；使用壓力高；對工作介質的適應能力強；抗污染能力強。電磁求法的應用與一般電磁換向閥十分類似，在小流量液壓系統(tǒng)中可直接控制主油路，在大流量液壓系統(tǒng)中則可用作先導控制原件，另外，由于電磁球閥具有很多顯著特點，因而在一些特殊應用場合，如無泄漏領域，是一般電磁閥無法取代的。電磁球閥與一般的滑閥比較，其密封性能好，可實現(xiàn)無泄露；工作壓力高；也不存在因滑閥配合間隙不好而造成的卡死。工作性能可靠。其主要用途有：1.用于要求保壓的系統(tǒng)中。2.在小流量液壓系統(tǒng)中，直接控制主油路。3.在大流量的液壓系統(tǒng)中，作為先導控制元件用于控制二通插裝閥。電磁球閥的密封性能好，可應用于達63Mpa的高壓，換向、復位速度快，換向

37、頻率高（可達250次/min）,對工作介質粘度的適應范圍廣，可直接用于高水基、乳化液，由于沒有液壓卡緊力，以及受液動力影響小、換向、復位所需的力很小，此外，它的抗污染性也好。電磁球閥在小流量系統(tǒng)中可以直接控制主油路，而在大流量系統(tǒng)中作先導閥也很普遍。目前電磁球閥只有兩位閥，需用兩個二位閥才能組成一個三位閥。這種閥的加工、裝配精度要求較高，成本價格也相應增加。2.7 防腐蝕措施2.7.1 不銹鋼雖然高水基液壓液的添加劑中有抑制劑，能夠減少對金屬的氧化作用，但并不能根除。為了適應高水基液壓液對馬達的腐蝕問題，不能采用普通的材料，而需要采用耐腐蝕性能更好的材料，例如不銹鋼、耐蝕鑄鐵等。不銹鋼的涵義

38、不銹鋼通常是指含鉻的質量分數(shù)大于12%的高合金鋼?！安讳P”的含義說明它在空氣以及各種耐腐蝕性介質中能耐腐蝕。一般耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而耐酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。通常把不銹鋼和耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹鋼。不銹鋼與耐酸鋼在合金化程度上有較大差異。不銹鋼雖然具有不銹性，但并不一定耐酸，而耐酸鋼一般則均具有不銹性。不銹鋼的分類不銹鋼的種類很多，性能又各異，常見的分類方法有：按鋼的組織結構分類，如馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體鐵素體不銹鋼等。按鋼中的主要化學成分或鋼中的一些特征元素來分類，如鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不

39、銹鋼、高純不銹鋼等。按鋼的性能特點和用途分類，如耐硝酸（硝酸級）不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強度不銹鋼等。按鋼的功能特點分類，如低溫不銹鋼，無磁不銹鋼，易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。目前常用的分類方法是按鋼的組織結構特點和按鋼的化學成分特點以及兩者用結合的方法來分類。例如，把目前的不銹鋼分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體鐵素體鋼和沉淀硬化型鋼等五大類，或分為鉻不銹鋼和鉛鎳不銹鋼兩大類。馬氏體低碳鉻不銹鋼的特點是具有良好的機械性能的同時，還具有相當高的耐蝕性，因此可以用1Cr13制造轉子和定子。馬氏體高碳鉻不銹鋼的特點是耐蝕性比低碳鉻不銹鋼略低，但是硬度和強度比

40、低碳鉻不銹鋼要高，同時還具有相當好的韌性，因此可以用3Cr13制造軸和葉片。 2.7.2 耐蝕鑄鐵不銹鋼雖然具有良好的機械性能，還具有相當高的耐蝕性，但是因為其含Cr量較多，因此其成本較高，而且不銹鋼的鑄造性能較差。因此對于需要鑄造的零件，可以使用耐蝕鑄鐵鑄造。耐蝕鑄鐵的特點耐蝕鑄鐵是在鑄鐵中加入了硅、鋁、鉻、鎳等元素構成的，如高硅鑄鐵、鋁鑄鐵、高鉻鑄鐵、鎳鑄鐵、耐堿鑄鐵等。由于對鑄件不進行變形加工，對塑性的要求低，因而在鑄鐵中加入合金元素的量主要是按照提高耐蝕的要求加以確定，而較少考慮加入合金元素后對變形加工性能的影響。這樣，鑄鐵中加入的合金元素的量可以比一般軋鋼中所加入的多，得到耐蝕性能更

41、好的耐蝕鑄鐵。并且耐蝕鑄鐵仍然保持了鑄鐵所具有的優(yōu)良的鑄造性能。鑄鐵中加入3.5%6%的鋁成為鋁鑄鐵，它能在鑄件表面形成Al2O3的保護膜，對堿性介質有較好的耐蝕性。因此馬達的殼體和配流盤可以采用鋁鑄鐵鑄造。表面處理為了增加鋁鑄鐵的耐磨性和耐腐蝕性，可以在鋁鑄鐵的表面進行鍍鉻、鍍鎳或者采用鉻鎳共滲的方法進行表面處理，以降低成本，并適應高水基液壓液對材料的腐蝕問題。鍍鉻鉻比鐵標準電位負，但由于它在空氣中能迅速鈍化，鈍化的表面電位變得很正，近似于銀因此它對鋼仍是陰極防護層，況且鉻鍍層孔隙多，在鋼上直接鍍鉻時，鋼不能得到保護，在電解質存在時還能加速鋼基體的腐蝕速度。鉻在大氣中鈍化后，鈍化膜層為無色透

42、明層，使鉻具有高的抗變色能力，而被廣泛用于裝飾性鍍層的面層。鉻在堿、碳酸鹽、硫化物、硝酸、檸檬酸等有機酸中具有很高的化學穩(wěn)定性。但易溶于氫鹵酸（如鹽酸）和熱硫酸中。鉻鍍層性脆，不能承受沖擊和彎曲，鉻層不易與塑料、橡膠粘接，模具鍍鉻后易于脫膜。在不同的工藝條件下或溶液中，能夠鍍出性能與功能不同的鉻鍍層，有硬鉻鍍層、乳白鉻層、裝飾鉻層、松孔鉻層和黑鉻鍍層等。鍍鎳鎳鍍層對鋼為陰極性防護層，對銅及銅合金（除黃銅外）為陽極性防護層，黑鎳對鋼及銅合金也是陽極性防護層。鎳層易于拋光，拋光后具有鏡面般的光澤，在含有光亮劑的鍍鎳溶液中，可以直接鍍出光澤的外觀，這一光澤在大氣中隨時間的延長，表面生成氧化膜，使其變

43、暗，在工業(yè)大氣中氧化速度更至。鎳鍍層的高反射能力和光亮外觀是作為裝飾性鍍層的中間層的最佳鍍層。鎳鍍層具有良好的耐熱性，在中溫下可以保護鋼不被氧化。鎳層有磁性，但加熱到3600C時便失去磁性。鎳有較好的化學穩(wěn)定性，耐強堿，在稀的硫酸或鹽酸中溶解速度慢。與醋酸、熱油類接觸后表面會出現(xiàn)斑痕。在濃的過氧化氫介質中也不耐蝕。易溶于硝酸，但在發(fā)煙硝酸中則呈鈍態(tài)。鍍鎳溶液類型比較多，從不同的鍍鎳溶液中鍍出的鎳層不僅其外觀不同，鍍層的性質也不同。鍍層應力比較高（指拉應力）時鍍鉻后鍍層容易出現(xiàn)裂紋。鎳鍍層多孔，隨著鎳層厚度的增加，孔隙率降低。當鎳鍍層厚度達到30m時，孔隙率低到1個/cm2。黑鎳鍍層用于要求有黑

44、色外觀的零件，因不反光而有消除視覺疲勞的作用。黑鎳鍍層中含有大量的鋅和硫，顏色的耐久性比銅鍍層化學氧化膜層好，但不耐磨，其腐蝕能力也不高。鉻鎳共滲鋼鐵表面可以鍍鉻或者滲鉻，但是滲鉻比鍍鉻鉻層厚，無孔，并能在復雜的部件上得到均勻的滲層，與基體的結合也十分牢固，有較高的硬度和較好的耐磨性。加入鉻能提高鋼耐大氣、海水的腐蝕能力，同時提高鋼耐CO2、H2S的腐蝕能力, 但是不能提高耐堿腐蝕及硝酸鹽的腐蝕。加入鎳能提高鋼對酸、堿和海水的耐蝕能力，同時提高耐腐蝕疲勞性能。因此定子的表面可以采用鉻鎳共滲的方法，以適應高水基液壓液對材料的腐蝕問題。2.8潤滑和密封 由于高水基液壓液的粘度很小，因此其潤滑性能較

45、差，從而加劇了閥套和閥芯之間的摩擦和磨損，降低了機械效率，減少了使用壽命。由于本設計的高水基液壓閥用于煤礦等危險場合，無法采用油潤滑，而只能采用減小閥套和閥芯之間的壓緊力的方法來減少摩擦和磨損。電液閥工作時進、出油口要對換，原來低壓的回油腔將變?yōu)楦邏旱倪M油腔，故不能將泄漏油引到進油腔，而必須從泄漏口引出，經(jīng)外部配管流回油腔。因此在馬達的左右端的殼體上對稱設有兩個單獨的泄漏口。泄漏口外部采用兩個旋轉軸用密封圈將軸承與馬達的主體分開。這樣設計是因為軸承是標準件，為了減少高水基液壓液對軸承的腐蝕，對與高水基液壓液相接觸的部件都采用的不銹鋼材料。由于本設計的高水基電液換向閥用于煤礦等場合，而煤礦中有大

46、量的灰塵，為了防止灰塵進入液壓閥內部，液壓閥左端的軸承蓋采用全密封的形式，液壓閥右端的軸承蓋與軸之間使用價格低廉且能防塵的毛氈密封圈。潤滑和密封的具體結構詳見裝配圖。2.9 方案確定 通過對國內外相關資料的學習和研究，實現(xiàn)題目要求的方案確定如下：用二位四通的電磁球閥作為先導閥，來控制主閥，主閥用四個插裝閥通過某種合理形式的插裝來實現(xiàn)要求功能，其中二位四通的電磁球閥用二位三通的閥和一個輔助閥板組成。其原理圖如下：圖2-9 組合閥原理圖當電磁閥不通電時，壓力油的控制油源通向2、4插裝閥的控制油口，1、3插裝閥的控制油口與油箱T相通。則2、4閥閉合，1、3閥打開，這時，油液流通方向為：PB執(zhí)行元件A

47、T。當電磁閥通電時，壓力油控制油源通向1、3插裝閥控制油口，2、4插裝閥的控制油口與油箱T相通。則2、4閥打開，1、3閥閉合，這時，油液流通方向為：PA執(zhí)行元件BT。圖2-10 電磁球閥結構圖當電磁球閥不通電時，P入口通入壓力油，壓力油通過附加閥板進入二位三通球閥，閥芯在初始位置，P與A相通，A油路與附加閥板上一條通向閥板右邊的油路相通，壓力油推動閥板閥芯使菱形閥芯左移，封閉P與B的通道，油路T與右邊閥芯右側相通，從而與油口B相通，即，油口A出口為壓力油源，壓力高；油口B出口為油箱油源，壓力很小。當電磁球閥通電時，電磁球閥的閥芯鋼球右移，封閉P與A的通道，使A與T相通，P入口通壓力油源，推動閥

48、板中閥芯向右移動，使得P與B油路相通，同時，封閉B與T。即，油口A出口為低壓油液，油口B出口為壓力油源。圖2-11 插裝閥插裝形式 這四個插裝閥的插裝形式很好的滿足了原理圖中四個二通插裝閥的連接形式，能夠實現(xiàn)主閥要求的大流量換向功能。第三章 設計計算3.1 電磁球閥3.1.1 電磁球閥工作原理目前電磁球閥只有二位閥，而且以二位三通閥為基本結構，有常開式和常閉式兩種形式；二位四通電磁球閥可由二位三通閥和附加閥板組合而成。三位四通電磁球閥則需要用兩個二位三通閥來組合。圖3-1 常開式二位三通電磁球閥1電磁鐵；2導向螺帽；3彈簧；4復位桿；5右閥座； 6鋼球；7隔環(huán)；8左閥座；9閥體：10杠桿盒；1

49、1定位球套；12鋼球；13杠桿；14襯套；15Y形密封圈；16推桿圖3-2 常開式電磁球閥的圖形符號圖3-1是由常開式二位三通電磁球閥的機構圖，圖3-2是其符號圖，它的電磁鐵平臥在閥體上方，當電磁鐵斷電時，彈簧3的推力作用在復位桿4上將鋼球6壓在閥體 8上，切斷A腔和T腔的通路，使P腔和A腔溝通。當電磁鐵通電時。電磁鐵的推力通過推桿13、鋼球12和推桿16作用在鋼球6上，使它壓緊在左閥座5上，并使A腔與T腔相通，P腔封閉。.圖3-3 常閉式二位三通閥1復位桿；2中間推桿：3隔環(huán)；4推桿圖3-4 常閉式二位三通電磁球閥的圖形符號圖3-3是一種常閉式二位三通電磁球閥的結構圖，圖3-4是其圖形符號。

50、與常開式電磁球閥相比，常閉式電磁球閥在初始位置時，彈簧通過復位桿1將右側干求緊壓在右閥座上，同時又通過中間推桿2將左側鋼球推離左閥座，使P腔封閉，A腔與T腔相通，當電磁鐵吸合時，則使P腔與A腔相通，T腔封閉。圖3-5 二位四通電磁球閥圖3-6 二位四通電磁球閥工作原理圖3-5是由常開式二位三通電磁球閥構成的二位四通電磁球閥的結構圖。圖3-6是其工作原理圖。圖3-6（a）是它的原始位置，此時P腔與A腔相通，A腔的液壓力作用在活塞1的左端，推動菱形閥芯2封閉P腔與B腔的通路，同時使B腔和T腔相通。當電磁鐵通電時，鋼球右移，A、T腔相通，菱形閥芯2在P腔壓力作用下左移，封閉B、T兩腔的通路，使P腔和

51、B腔相通。這就如圖3-6（b）所示的換向位置，它的圖形符號如圖3-7（a）所示。由常閉式二位三通電磁球閥接鞥附加閥板組成的二位四通電磁球閥的圖形符號如圖3-7（b）所示。圖3-7 二位四通電磁球閥的圖形符號3.1.2 電磁球閥相關計算題目需要設計二位四通電磁球閥作為先導閥，如圖3-8所示：T A B P圖3-8 二位四通電磁閥結構圖此二位四通閥的公稱通徑為6mm，允許的額定壓力為35Mpa，允許背壓（T口）為10Mpa，工作壓力（P口、A口、B口）35Mpa。額定流量為12L/min，溫度范圍，10-60。圖3-9 通徑為6的電磁球閥特性曲線設計要求如下：公稱壓力 公稱流量 壓力損失 內泄漏量

52、 換向時間 對中時間 壓力沖擊量 回油口允許背壓（1）進、出油口直徑 ,取 （3-1）按公稱流量算得進、出油口直徑d相當于公稱直徑6mm。有關國際標準規(guī)定的進、出油口直徑的最大限制為11.2mm。按照理論，進、出油口直徑應向最大限制靠近，以減低壓力損失、提高通過流量的能力。但是考慮到密封圈的標準，斷面直徑為1.9mm的O型密封圈外徑只能到14mm，故只能采用斷面直徑為2.4mm的O型密封圈。這時，如果進、出油口直徑要靠近11.2mm的最大值，則O型密封圈外徑要18mm，而在規(guī)定的連接尺寸下，18mm的O型密封圈溝槽將使P、A、B、O四個油口被刮通，從而無法實現(xiàn)規(guī)定的連接尺寸。這就是說，采用斷面

53、直徑為2.4mm的O型密封圈其外徑只能到16mm，相應的進出口直徑不可能靠近11.2mm的最大限制值。綜上所述，只能取，。（2）閥芯運動阻力 （3-2）?。?；閥芯運動平均速度； （3-3）閥芯與閥體孔單邊配合間隙下限。則 （3-4） （3）穩(wěn)態(tài)液動力、穩(wěn)態(tài)液動力大小計算?？紤]閥芯在移動過程中打開閥口時穩(wěn)態(tài)液動力阻礙移動，而當關閉閥口時則促進移動，為安全起見，忽略促進閥芯移動的穩(wěn)態(tài)液動力。因為設計的電磁閥機能多，當閥芯對中打開閥口時， （3-5）取：高水基液壓液，在溫度為50、油液壓力為35Mpa時，。則 （3-6） （3-7）（4）液壓卡緊阻力、 （3-8）?。?。則（5）推桿O型密封圈處的摩

54、擦阻力 （3-9）?。?；。則 （6）彈簧最小工作負荷和最大工作負荷的初步確定電磁球閥結構決定了在電磁球閥中間的鋼球，它的兩側都與P口相通，有相同的液壓力，因此，當電磁鐵不通電的時候，電磁球閥中的鋼球初始位置被右邊的彈簧壓雜左邊的閥座上 。因此，從力學來看，彈簧承受的壓力極限，一種情況是在初始位置；另一種情況是，當電磁鐵通電之后，鋼球被壓向右閥座時候，彈簧被壓縮受的力。下面對這兩種情況分別進行校核，從而確定彈簧的受力情況。初始位置：彈簧原長60mm，安裝后初始位置彈簧長度36mm，壓縮量；彈簧剛度則彈簧產生的力 （3-10）前述閥芯阻力為48N，則在初始位置時，彈簧工作負荷為120N。電磁鐵通電：鋼球壓到右閥座的時候，彈簧的長度為31.3mm。壓縮量彈簧產生的力 （3-11）即彈簧的最小工作負荷；最大工作負荷（7）電磁鐵產生力對閥芯實際作用力大小計算電磁鐵通電后可產生電磁力為；杠桿力臂：；則杠桿對閥芯產生的橫向推力的大小，依據(jù)公式 （3-12） （3-13） 其中為彈簧初始位置彈力；為閥芯阻力。綜上計算，可知，該電磁球閥的實際基本上符合設計要求。3