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电磁阀是航天系统中经常使用的重要装置,在液压、气动系统中主要用于液、气介质流道的开启、关闭与换向。北京航天动力研究所研制的发动机上,均配置有电磁阀控制系统。 应用于航天领域的电磁阀,性能要求高于普通行业电磁阀。快速响应特性是航天电磁阀的研究重点;在结构布局方面,受空间尺寸限制,要求产品结构尺寸最小化是电磁阀的重要指标;材料选择方面,要求材质轻,与工作介质能够相容,还需保证其在高温、低温环境下能够正常使用;另外,可靠性高、使用寿命长也是该电磁阀的特点。 本文主要论述用于航天系统发动机上的电磁阀的设计过程。设计思路为:根据系统提供的设计参数,收集相关资料进行综合比较,确定电磁阀的方案,利用经验公式对电磁阀进行结构的初算,并合理布局电磁阀的结构,通过磁路计算,校核结构参数是否合理,验证吸力能否满足要求,判断最优工作点,同时计算电磁阀的响应特性,使设计达到最优结构。 本文的磁路计算结果表明:相同的结构尺寸,在进行结构布局时,非工作气隙选取量,是磁路的重要影响因素;随非工作气隙量的增加,磁路漏磁系数增大,磁势损耗增加,容易造成磁路饱和,设计要求的吸力无法满足,进而影响电磁阀的正常工作,因此减少磁路非工作气隙是提高吸力的有效方法。 电磁阀的响应特性计算结果表明:减少线圈匝数,增大触动电流能够有效提高电磁阀的吸合时间;采用节能控制线路,可以加快电磁阀的释放,同时减少线圈的温升,防止过热而响应线圈工作。 本文对所设计产品进行了多项试验,验证了所采用的技术措施的正确性与合理性。试验结果表明,该电磁阀的吸合时间约为7ms,响应速度远高于工业用电磁阀。