直动型气动电磁阀综合性能测试系统研究

　　1　引　　言

　　直动型电磁阀属于气动系统中方向控制阀的一种,　在自动控制系统中,电磁阀是重要的执行器,广泛应用于汽车ABS系统、柴油机燃油电子喷射系统、火箭发动机的推进剂供应系统之中[1-2]。随着自动化技术的应用和发展,要求电磁阀具有更加精、准、快的响应控制。到目前为止,电磁阀检测方法及检测设备仍尚无完整的国家标准或行业、企业标准可供参考[3]。根据电磁阀技术要求,目前国内主要有几个测试项目为最重要,分别为动态特性检测、密封性检测、疲劳寿命测试,本系统首次增加了最低先导压力检测。同时,国内生产厂家对电磁阀的　　检测仍然还处于手工或半手工的状态,这些检测方法不能对电磁阀的质量进行定量的分析,对电磁阀的设计参数更无法提供理论分析的依据[4]。

　　国内各科研机构也对电磁阀测试设备进行了研制,　主要针对液压电磁阀或者针对电磁阀的动态特性参数检测上,分析的参量主要有电磁阀的电流值或输出压力值。对电流值输出结果的分析是一种间接的分析,并不符合电磁阀本身的质量要求,而且电磁阀在不同的工作条件下,得出的分析结果也有较大差异[5]。东北大学郭北涛、柳洪义等人[6]采用的压力分级测量实现精确压力控制的控制策略,设计了基于虚拟仪器技术的液压电磁阀综合特性测控系统;东南大学黄茂杨等人[7]采用高精度激光位移测试仪测量喷油电磁阀在特定电流激励下衔铁的位　　移响应,从而获得其动态特性;清华大学王会义等人[8]通过电流响应分析,设计研制了汽车液压制动系统中ABS电磁阀性能测试系统;西北工业大学马静、陈静等人[9]研究了航空液压快速电磁阀的数学模型,得到了快速阀的位移-时间响应关系。必须指出的是电磁阀种类繁多,需测试的参数种类也较多,只针对某一项参数进行测试显然不能满足要求。因此研制出一种实用性强的能够服务于工业现场与实验室的电磁阀综合测试系统很有必要[10]。为验证测试系统的准确性,设计了一种电磁阀的仿真模型,该模型在常见的电磁阀模型中加入了气路方　　程,弥补了常见模型中只有阀芯位移与时间的输出关系,　更符合电磁阀的设计依据,因此该模型可避免电磁阀设计时多参数实验的复杂性,为质量反馈提供依据。

　　2　系统原理设计

　　2.1　直动型电磁阀原理及测试要求

　　图1为常通式直动型电磁阀的动作原理图,通电时,线圈1通电时产生电磁力,使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接关闭阀,使P、A断开,A、R接通,阀处于排气状态。断电时,阀芯靠弹簧力复位,使P、A接通,阀处于进气状态。

　　电磁阀的综合性能中,需要测试的参数种类中,有4个主要项目: 1)动态特性检测:即电磁阀接收控制信号后,会在多少时间内完成动作,动作过慢会影响使用效果,又叫响应时间测试[11]。进气时,出口压力上升到进口压力的10%时为开启响应时间,达到进口压力90%时的时间为开启换向时间。排气时,出口压力下降到原来压力的10%的时间为关闭响应时间,降到原来90%的时间为关闭换向时间。2)密封性检测:如果阀在关闭的状态下不能完全关死,就为泄漏,它的大小将影响整个气动装置的工作可靠性和气源能量的损失。3)最低先导压力测试:在允许的泄露量范围内,能使气动电磁阀正常换向的控制口的最低压力值,当气路压力很小的时候电磁阀是不能打开或关闭的。4)疲劳寿命检测:气阀经过若干次切换后,阀的主要性能参数都在允许范围内,该切换次数即为阀的耐久性。