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先导式电磁阀结构原理和问题分析

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＜Ａ２）。当先导阀处于失电关闭状态时，液阻Ｒ２无穷大，工作介质通过节流孔进入主阀上腔，由式（１）知ｐ１＝ｐ２，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。 以上是对偶合器充液阀的分析，排液阀工作原理与之类似。 主阀开启前平衡条件为Ｆｐ２＋Ｆｔ＋Ｆｆ＝Ｆｐ１（Ｆｐ２为上腔压力Ｆｔ为弹簧力Ｆｆ为摩擦力Ｆｐ１为下腔压力），即
忽略弹簧力和摩擦力，即ｋｘ０＋Ｆｆ＝０，得到开启结构参数条件为Ｒ１＞（ｋ１－１）Ｒ２ 用压力表示为Δｐ１＞（ｋ１－１）Δｐ２。 若先导阀的通流能力很强，即Ｒ２＝０，得到开启压力参数条件为

２ 问题分析 由上述分析可知，液阻对先导式电磁阀的开启起关键性作用，在主阀结构确定条件下，要正常开启，则希望液阻Ｒ１较大，Ｒ２较小。对于细长孔型节流孔，孔径越小，孔深越长，液阻也就越大，但也易导致堵塞现象发生。供液液压系统中虽然设置了高精度过滤器，然而由于偶合器工作过程中因滑差的存在产生大量的热使水温升高（带载启动或堵转时的温升尤其严重），若水质较硬则不可避免产生水垢，阻塞节流孔，致使主阀失控，偶合器无法正常充液、排液，影响整个工作面的生产甚至威胁人身安全。若要保持较大节流孔直径，提高抗堵塞能力，则必须使Ｒ２降低，即要求先导阀具有较强通流能力。在先导阀确定条件下，则需寻求满足开启和正常工作要求的尽可能大的节流孔。 除结构参数外，流动形态对节流孔液阻同样有重要影响。液体在细长节流孔中的流动一般处于层流和紊流之间的过渡状态，流体的内摩擦力和惯性力都起着一定的作用，一般通过试验方法来确定参数之间的关系。先导阀内部孔道复杂，公式计算存在较大误差，同样有必要对节流孔压差－流量特性进行试验研究，准确了解其阻力特性，以保证所设计先导式电磁阀在规定压力范围内正常工作。