纯水先导式电磁阀液阻试验研究及特性仿真

　　0　引言

　　纯水是指直接过滤后的自然水，具有清洁环保、来源广泛、防爆阻燃、环境友好等独特优势[1]，与油介质相比，纯水可显著提高偶合器的扭矩系数[2]，目前，纯水逐渐取代液力传动油、高水难燃液等而成为煤矿井下液力偶合器最主要的工作介质。应用于煤矿工作面大功率刮板输送机的阀控充液型偶合器[3]即采用纯水作为工作液，其充液、排液过程由低压大流量先导式电磁阀组进行控制。电磁阀的通流能力、耐污性对阀控偶合器的调控性能及可靠运行有着直接影响，是阀控偶合器的核心部件之一。

　　目前对水介质(或高水基)电磁阀的研究多集中在中高压阀，如先导式电磁开关阀、先导式溢流阀及液压支架中电液控阀等[4-6]，专门针对低压阀的研究较少。液阻是构成液压阀的基本单元，对整阀性能有着直接影响，文献[7]针对固定阻尼孔对水压伺服阀的静态特性影响进行了研究，得到了阻尼孔参数的优化组合。文献[8]对以高速开关阀为先导阀的锥阀进行了研究，分析了锥阀芯上阻尼孔径对压力大小及响应过程的影响。

　　对于低压先导式电磁阀，先导阀自身液阻不可忽略。本文将先导阀部分视为液阻，分析了先导式电磁阀的工作原理，并对不同节流孔和先导阀组合时的压差-流量特性和压力分配规律进行试验研究，利用试验数据对主阀进行仿真分析，寻求合理参数组合，为开发抗阻塞能力强、可靠性高的低压大流量先导式电磁阀提供指导。

　　1　先导式电磁阀结构原理和问题分析

　　1.1　结构原理

　　先导式电磁阀由电磁先导阀(简称先导阀)与主阀组成，两者之间有节流通道联系，其结构原理如图1所示。图中，R₁、R₂分别为节流孔和先导阀液阻，两者串联连接，构成先导液压半桥;p₁为供液压力，p₂为 主阀 芯上腔 压力，满足 如 下关系式：

　　主阀的上腔为敏感腔，作用面积为 A₂，弹簧刚度为k;下腔为高压腔，作用面积为 A₁(A₁＜Ａ_２）。当先导阀处于失电关闭状态时，液阻Ｒ_２无穷大，工作介质通过节流孔进入主阀上腔，由式（１）知

　　ｐ_１＝ｐ_２

　　主阀芯在上腔液压力和弹簧力双重作用下处于关闭状态。

　　当先导阀得电开启时，介质通过节流孔-上腔-先导阀通道进入偶合器(近似为无压腔)，在节流孔和先导阀处分别形成压降，由式(1)知p₁ >p₂，当下腔液压力足以克服上腔液压力、弹簧力及阀芯与阀套之间的摩擦力时，主阀芯将开启，介质经主阀口进入偶合器进行充液。