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德國Mahle馬勒高速電磁閥性能分析
隨著微電子技術的迅猛發展,人們對快速響應,抗污染力強,并且成本低廉的電、液、氣控制系統的需求越來越大。特別是汽車工業的發展更加加速了這種需求,包括汽車發動機的燃油噴射系統,車輪的防抱死系統,離合器的自動操控系統等眾多的技術都要用到高速電磁閥。高速電磁閥作為一種數字控制元件,能夠與計算機對接,這大大的提高了操控的便捷,使高速電磁閥的應用更加的廣泛,因此發展這種電子元件是工業現代化發展的迫切需要。

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電磁鐵是高速電磁閥的核心部分,電磁鐵的結構、材料等對高速電磁閥的性能有著根本的影響。本課題對電磁鐵的結構進行了分析,對應于不同結構,在麥克斯韋公式的基礎上建立了數學模型,由磁路的基爾霍夫定律做出了相應的磁路分析,并進行了初步的設計。 2.分磁環是交流電磁鐵設計的關鍵環節,本課題從獲得zui小的脈震率及zui大的磁感應強度和交變吸力的zui小值極大化兩個思路出發,得到了設計分磁環的兩種方案。 3.在此基礎上,對高速高速電磁閥的基本結構,工作原理,磁場分布等進行分析,并構建了數學模型。 4.運用構建的數學模型對高速電磁閥的結構參數進行了初算。然后把數學模型轉化成了仿真模型。 5.利用CST電磁工作室對模型進行了建模及仿真,運用六面體網格求解器得到了高速電磁閥的3D結構模型。 6.對模型結構進行了參數化,得到了影響高速電磁閥速度的關鍵因素。通過仿真的結果,分析了這些參數對高速電磁閥速度的影響. 7.通過CST建立的模型的磁感應強度分布圖,可以看出銜鐵的中心部分和外圍部分對電磁吸力的貢獻不大,從而得出改進模型結構的方案。 8.通過對銜鐵內外徑變化得到了電磁吸力與體積的變化曲線。利用MATLAB對CST導出的一百組關于電磁吸力和體積數據進行了參數優化,得到了電磁吸力與體積比值的zui大值,這個值與加速度成正相關的關系,由此得到zui大加速度所對應的高速電磁閥銜鐵內外徑的*尺寸參數。在此基礎上開發和研制出新型的高速高速電磁閥。
為研究航空發動機矢量噴管作動器高速電磁閥在不通油工況達到可耐受zui高溫度的時間(超溫時間),采用集總參數法對高速電磁閥進行非穩態熱分析。分別以整個作動器殼體和高速電磁閥部件為研究對象,考慮了高速電磁閥與環境的對流換熱與輻射換熱,建立了高速電磁閥溫度與時間的數學模型,研究了環境溫度T_(wai)、冷媒初始溫度T0兩個參數對高速電磁閥溫度隨時間變化關系的影響。結果表明:高速電磁閥溫度隨著環境溫度的升高而升高;超溫(T*℃)時間隨著環境溫度的升高而縮短。在環境溫度與加熱時間相同的條件下,高速電磁閥部件的溫度遠高于殼體的整體溫度。在T_(wai)為250℃的不通油工況下,當T_0為70℃時,高速電磁閥部件的超溫時間為17 min,高速電磁閥殼體的超溫時間為59分鐘,當T_0為93.76℃時,高速電磁閥部件的超溫時間為15 min,高速電磁閥殼體的超溫時間為50 min。

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高速電磁閥是工業控制系統中重要的執行元件,其性能的好壞直接關系到整個系統的安全性及可靠性。鑒于我國目前尚沒有功能完備且技術*高速電磁閥自動檢測設備,本論文以某高速電磁閥生產企業的項目為背景研發了一套多功能和智能化的高速電磁閥檢測系統。該檢測系統的研發對推動高速電磁閥企業的生產及高速電磁閥行業的發展起著重要的作用。