工作原理

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第869页（2194字）

电磁换向阀的品种规格很多，但其工作原理是基本相同的。现以一个三位四通O型滑阀机能的电磁换向阀为例来说明。

在图16．5－1中，阀体1内有三个沉割槽，中间为进油腔P，与其相邻的是出油腔A和B。两端还有两个互相连通的回油腔T。阀芯两端分别装有弹簧座3、复位弹簧4和推杆5，阀体两端各装一个电磁铁。

图16．5－1 电磁换向阀的工作原理图

1－阀体；2－阀芯；3－弹簧座；4－弹簧；5－推杆；6－铁芯；7－衔铁

当两端电磁铁都断电时［见图16．5－1(a)］，阀芯处于中间位置。此时P、A、B、T各油腔互不相通。

当左端电磁铁通电时［见图16．5－1(b)］，该电磁铁吸合，并推动阀芯向右移动，使P和B连通，A和T连通。当其断电后，右端复位弹簧的作用力可使阀芯回到中间位置，恢复原来四个油腔相互封闭的状态。

当右端电磁铁通电时［见图16．5－1(c)］，其衔铁将通过推杆推动阀芯向左移动，P和A相通、B和T相通。电磁铁断电，阀芯则将在左弹簧的作用下回到中间位置。

(1)电磁铁通电使阀芯换向应满足的条件

(A)当电磁铁通电使阀芯刚刚开始移动时

F_D0＞2F_M+F_K+KX₀(16．5－1)

式中 F_D0——电磁铁使阀芯起动所需的初始推力(N)；

F_M——两端推杆处O形密封圈的静摩擦阻力(N)；

F_K——阀芯与阀体之间的液压卡紧力(N)；

K——弹簧刚度(N／m)；

X₀——弹簧预压缩量(m)。

(B)当阀芯已移动一段距离S₁后，油腔之间的通路打开时

F_D1＞2F′_M+F_W+F_v+K(X₀+S₁) (16．5－2)

式中 F_D1——电磁铁使阀芯继续移动时所需的推力(N)；

F′_M——两端推杆处O形密封圈的动摩擦阻力(N)；

F_W——油液流动产生的稳态液动力的轴向分量(N)；

F_v——阀芯运动阻力(N)；

K——弹簧刚度(N／m)；

X₀——弹簧预压缩量(m)。

(2)电磁铁断电使阀芯复位应满足的条件

(A)当电磁铁刚刚断电，复位弹簧使阀芯开始移动时

K(X₀+S)＞+2FM+F_K+F_SC (16．5－3)

式中 K——弹簧刚度(N／m)；

X₀——弹簧预压缩量(m)；

S——阀芯行程(m)；

F_M——两端推杆处O形密封圈的静摩擦阻力(N)；

F_K——阀芯与阀体之间的液压卡紧力(N)；

F_SC——电磁铁的剩磁力(N)。

(B)在弹簧复位过程中，弹簧压缩量变为(X₀+S₁)时(S₁＜S)

F(X₀+S₁)＞2F′_M+F_W+F′_v+F_SC (16．4－4)

式中 K——弹簧刚度(N／m)；

X₀——弹簧预压缩量(m)；

S₁——阀芯行程(m)；——两端推杆处O形封圈的动摩擦阻力(N)；

F_W——油液流动产生的稳态液动的轴向分量(N)；

F′_v——阀芯运动阻力(N)；

F_SC——电磁铁的剩磁力(N)。

对于图16．5－2所示的结构，稳态液动力的轴向分量F_W在电磁铁通电开始换向时是阻碍阀芯换向的，所以在式(16．5－2)中应为正值；而在弹簧使阀芯复位时，F_W会帮助阀芯复位，故在式(16．5－4)中应为负值。

图16．5－2 电磁阀阀芯移动过程受力示意图

综上所述，为保证电磁换向阀正常的换向和复位，必须使电磁铁的推力曲线高于阀芯换向时的反力曲线，复位弹簧的推力曲线高于阀芯复位时的反力曲线；而且作用于阀芯上的诸力之间要有良好的匹配关系。