【導讀】本文在查閱大量國內外文獻基礎上，對液壓支架電液控制系統(tǒng)的工作原理、發(fā)展歷。程及其優(yōu)點進行了闡述。并對平面、錐面、球面密封三種電磁先導閥進行了一系列比較，選取球面密封電磁先導閥作為此次設計對象。并從電磁先導閥的結構入手，通過對其結。構和工作原理的分析，完成了對電磁先導閥的受力分析、結構設計和幾何尺寸計算。

　　

【正文】 in=++ 40sin? = 當 ?a 時， acchbs ?????? ?s in=++ 40sin? = 終合考慮各因素影響時， 當各數(shù)據(jù)取 到極限值時即 ?c ， ??? ， ?b ， ?h ， ?a acchbs ?????? ?s in=++ ? = 當 ?c ， ??? ， ?b ， ?h ， ?a 時 acchbs ?????? ?s in=++ ? = 符合行程要求，所取數(shù)據(jù)在理論上符合要求。 敏感尺寸是倒角角度 ? ，因此在制造時一定要注意倒角角度 31 第六章 電磁鐵的設計與計算 概述 電磁鐵是一種通電后對鐵磁物質產生吸力，把電磁能轉換為機械能的電器。它的應運范圍極廣，許多自動化電器（例如繼電器，接觸器，變換器等）和自控，遙控中操縱各種氣閥，油閥的電磁閥，都是以電磁機構為主體構成的；在一般工程技術領域中，如起重吊車上的制動電磁鐵，起重各種鋼鐵、廢鐵和分散的鐵砂等物的起重電磁鐵，電力傳動中的電磁離合器，作為機械工具的電動錘，機床上代替一般夾具的電磁卡盤等，都是電磁鐵的具體例子。利用電磁吸力可以 代替笨重的體力勞動，使勞動強度減輕、生產效率和產品質量提高，因此在技術革新中也常常用到電磁鐵。電磁鐵的應運還遠遠不止這些 —— 在原子能工業(yè)中，巨大的回旋加速器需要一個很大的電磁鐵；在日常生活中應運的電鈴，需要一個小型的電磁鐵?？傊?，電磁鐵的應運是很廣泛的。 電磁鐵的型式很多，但它們的基本組成部分和工作原理確是相同的。電磁鐵的結構并不十分復雜，一般由線圈、鐵心和銜鐵三個主要部分所組成。但也可以是沒有銜鐵的，而以工作物作為可動被吸體，相當于銜鐵的作用。 圖 61 拍合式電磁鐵的結構簡圖 Fig61 Electromag bined film structure diagram 上圖是拍合式電磁鐵的結構簡圖線圈 1套在鐵心 2上，兩者固定不動，銜鐵 3是固 32 定部分。當線圈通過一定數(shù)值電流之后，在鐵心、銜鐵和氣隙中就產生一定數(shù)量的磁通? 。圖中虛線所示為磁通流過的路徑。在磁通的作用下，產生一定大小的電磁吸力，將銜鐵吸向鐵心，企圖使氣隙 4減到最小。圖中箭頭表示銜鐵吸引后運動的方向。當線圈 中電流停止后，電磁吸力就消失?？梢娋€圈是電磁鐵獲得電磁能量的源泉，通過電流的線圈就產生一定的磁勢。磁通 ? 經鐵心、銜鐵和氣隙形成一個閉合回路，這個閉合回路成為磁路。 在設計電磁鐵之前必須首先知道所設計電磁鐵的用途、額定工作行程 ? 、額定行程時的電磁吸力 F、電源電壓 U、激磁線圈是串聯(lián)還是并聯(lián)、電磁鐵的工作情況和使用該電磁鐵的特殊環(huán)境條件等。額定工作行程是指銜鐵運動的最大氣隙長度，對于轉動銜鐵的電磁鐵， ? 應指的是平均氣隙長度。電磁吸力 F由負載力的大小來決定的，為了工作可靠， F 值應該比該氣隙下的負載力較大，至少應大 30%左右。電源電壓除了應該知道它的額定值外，還要了解它的變動范圍（一般波動范圍為 ?U ~ ?U ）。激磁線圈采用并聯(lián)或者串聯(lián)，主要采用電磁鐵的用途，一般并聯(lián)線圈較多。工作狀況指的是電磁鐵是持續(xù)工作、短時工作或者短時反復工作；如果是反復短時工作，還應指明工作的持續(xù)率 IIB 值是多少。最后還要 了解該電磁鐵所使用的環(huán)境，包括溫度、濕度、鹽霧、灰塵、沖擊和傾斜等特殊要求。 電磁鐵的計算 已知條件：電源額定電壓 ?U =12V；額定工作行程 ? =；該行程所產生的吸力 F=40N。 一． 初步設計 第一步：決定極靴直徑 電 磁 鐵 的 結 構 因 數(shù) ??? ?FK = ， 查 下 圖 可 得 33 圖 62 選取工作氣隙磁感應強度的曲線 Fig62 Select the work of airgap magic induction curve 氣隙磁感應強度 Bp =4500Gs，由極靴表面積式子得 Sn =F 2)5000(pB=4 2)45005000(?= 2cm （ 61） 極靴直徑 nd =?nS4= ?= （ 62） 取 nd = ，則 Sn = 2cm . 因為 Sn 由 2cm .減小到 2cm .，故磁感應強度 Bp 相應的增加到 4700Gs。 第二步：決定鐵心直徑 鐵心材料采用低碳鋼，鐵心磁感應強度取 cmB =11000 高斯，電磁鐵的漏磁系數(shù)取 ? =2. 鐵心截面積cmnpcm B SBS ??? ? = 11000 ?? = 2cm （ 63） 鐵心直徑? cmc Sd ?? 4= ?= 34 取 cd = ，則 Scm = 2cm 第三步：決定線圈磁勢 IW （ IW） 1 =)1( 1008?? ?????pB =)( ?? ?=806at (64) 電磁鐵在實際應用中，電壓可能降低至 85%U? 。為了保證在電壓降低后，電磁鐵仍能可靠的工作，上式所計算的安匝數(shù)應該是指電壓降低至 ? 時的磁勢，用（ IW） 1表示。顯然，電源電壓為額定值時的磁勢為 IW= )( 1IW==948at 但是，計算溫升時，則應該是以電源電壓額定值的 ~ 倍電壓加在線圈兩端后所產生的磁勢，因為這時線圈流過的電流最大。相應于此時的磁勢，用（ IW） 2 表示。 （ IW） 2 = )( 1 ?IW=995at 第四步：決定線圈尺寸 導線材料準備用牌號 Q 漆包攬，最高容許溫升 ? = ?65 C，線圈具有綁扎，根據(jù)表查到散熱系數(shù) ???m? CcmW ?2 . 由表選取線圈高度和寬度的比值 ? =6. 由表根據(jù) ? = ?65 C，工作溫度 =65+40=105? C，查的電阻系數(shù) mmm 202 ???? 。 線圈填充系數(shù)取 ?kf 將上述各值代 3 2220 )( ???? ???? ?? kmk fIWb= 3242 ????? ??= (65) 今取 kb =10mm，則線圈高度 kl =6?10=60mm。 第五步：決定線圈直徑 線圈的平均直徑 cpD = kc bd? =+1== 35 U IWDd cp )(4 ??? ?=12 995031 ???=。 (66) 查表得其最鄰近的直徑為 。帶琺瑯漆絕緣后直徑 39。d 為 。 第六步：決定線圈匝數(shù) 該電磁鐵為長期工作，取 電流密度 mmAj ? 線圈匝數(shù) W=42jdIW?）（= 9954 ???=1878N (67) 第七步：修正線圈尺寸 修正后線圈的寬度?239。dWbk ??=6 2? = （ 68） 取 kb =10mm，可見與原來線圈的數(shù)據(jù)相符合。 因而線圈高度也不變， l k =60mm。 第八步：確定導磁體尺寸及繪制電磁鐵草圖 線圈的內直徑 1D = ??2cd =21+2?=22mm 式中： ? —— 線圈與鐵心間的絕緣厚度，今取為 。 線圈外直徑 kw bDD 21 ?? =22+2?10=42mm。 導磁體寬度 B= 32??wD =42+2?5=52mm。 鐵軛截面 cma SS ? =?354=389 3mm 因此，鐵軛厚度52389?? BSa a=，今取 a =8mm 銜鐵截面 ??? cmx SS =248 2mm 銜鐵厚度 52248?? BSe x =。 為了使銜鐵能承受一定機械強度，今取銜鐵厚度為 4mm，其余絕緣距離取mmmmmm 426 142 ?????? ， 。 36 圖 63 電磁鐵結構尺寸草圖 37 其中 ,23?nd b=10, D1 =22。 B=52, e=5。 dc =21, lk =60, Dw =42, a=8, ,41?? ,62?? ,53?? 22?? 二．特性驗算 第一步：線圈磁勢計算 線圈平均匝長2 )( 1DDl wcp ??? ?=2 )2242( ??=。 線圈電阻24 dWlR cp????? = 18782??? =503? 電壓為額定值時線圈的電流為 IRU??=50312==24mA 電壓為額定值時的線圈磁勢（ IW） =?1878=45at。 電壓為額定值時的 倍時線圈中所損耗的功率為 503 )()( 22 ???RUP ?= 當線圈兩端電壓降至 ? 時，線圈中電流 I=503 ??RU ?=，相應的磁勢（ IW） 1 =?1878=38at 第二步：磁路計算 忽略磁阻和漏磁通，這樣氣隙中的磁通為 810??? ??? GIW （ 69） 其中磁導 )11(220200RrRG ???? ? ??? 式中 ??? dr R0 =+++= ?? R??= 將以上數(shù)據(jù)代入公式得 38 )11(2 20200RrRG ???? ? ???= ))( )(11( 228 ???????? ?1=810?? H 因此，氣隙磁通為 810??? ??? GIW =955?=4870Mx 第三步：吸力計算 吸力可根據(jù)公式 F ????????? )( 1)50 0048 70()1( 1)50 00( 22 ?? aS41N（ 610） 式中 4?a 。 可見吸力是滿足原設計任務的要求。但是有的時候，我們不僅要求出最大行程時的吸力，還希望計算出在不同氣隙位置下的吸力值，即計算吸力特性 F= )(?f 第四步：線圈溫度計算 線圈容許溫升 C?65?? ，查表可得散熱系數(shù)為 ???m? CcmW ?2 .今采用無骨架的線圈結構，取 1?m? ，其散熱表面為 6)()( 1 ?????? kw lDDS ? =124 2cm 線圈損耗功率已計算出 P= 故線圈溫升為 4 ???? ?SPm??=2? （ 611） 可見溫升是合格的。 第五步：電磁鐵重量計算 （ 1） 銅重 2222 ?? ?????????? dlG cucucu ??=167g （ 2） 鐵重 FeFeFeFe SlG ??? ? 導磁鐵平均磁路長度 Fel = )(2 ???????? =190mm=19cm 導磁鐵平均截面積為 2 ???? aCmFe SSS= 39 因此鐵重為 FeFeFeFe SlG ??? ? = ?? =320g 其他零件的重量估計為總重量的 10%：因此電磁鐵的總 重量為 G= )3 2 01 6 7()( ????? FeCu GG =536g= 40 總結與展望 畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高 。 本次畢業(yè)設計過程中，通過對平面密封，錐面密封和球面密封電磁先導閥的比較分析，總結出了球面密封電磁先導閥的優(yōu)勢與特點 。 通過對電磁先導閥的 結構 分析 與尺寸計算 ，確定出了加工時的敏感尺寸， 使 設計出的結構更加合理 。 通過對 電磁先導閥的受力分析，驗證 了所設計結構的合理性。通過對電磁鐵的設計與計算， 對電磁鐵的各項 性能進行了驗證 與系統(tǒng)的闡述。 自己在畢業(yè)設計過程中培養(yǎng)了自己獨立思考問題的能力，讓自己認清了自己在動手能力和問題聯(lián)系實際方面上還有許多不足，這些認識與不足都是我以后生活與學習中的寶貴經驗， 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法 使我們的思路更加的開闊，讓我們更加深刻的理解了團隊的意義與重要性。畢業(yè)設計的結束同時代表著大學時光的結束，回想著畢業(yè)設計過程中的點點滴滴，汗水與歡樂地交織，畢業(yè)設計的這一段時光在大學生活中留下了濃重的一筆。 41 參考文獻 [1]成大先 .機械設計手冊第三版 .化工工業(yè)出版社 1993 [2]許福玲 ， 陳堯明 .液壓與氣壓傳動第二版 .機械工業(yè)出版