文档介绍：高速电磁开关阀在带钢纠偏中的应用研究
梁天才, 李玉贵
(太原科技大学,山西太原 030024)
摘要:高速开关阀作为高速带钢纠偏装置中的电液转换元件,响应速度快,抗污染能力强,并可方便地实
现由计算机直接控制。
关键词:液压控制; 液压元件; 电磁阀
中图分类号: 文献标识码:A
作者简介:梁天才(1950-),男,内蒙古人,高级工程师,1976年毕业于太原科技大学,本科;李玉贵(1967-),
男,山西人,博士,1991年毕业于太原科技大学。

0 引言
高速电磁开关阀是流体传动与控制技术领域的一种新型的控制元件,可应用于伺服控制系统。由
于高速电磁开关阀是一种可实现数字信息控制的阀,所以易于同电子回路配合实现自动控制。新型数
字阀是以高速电磁开关阀为基阀构成的,具有结构简单、控制精度高、响应速度快及数控能力强等优
点。在高速带钢纠偏系统中可代替价格昂贵的伺服阀实现流体传动的数字控制。因数字阀只有ON、OFF
两种工况,其开关靠高低电平来驱动,具有良好的数控性能。流体脉冲控制系统可直接把数字信号作
用于开关式的机电转换元件上,使其输出间歇式的流体脉冲序列,以此控制流量的平均值。在工作中高
速电磁开关阀只有开、关两种工作状态,可靠性高,可采用简单的开关电路与计算机接口放大电路直接
相连。实现计算机技术与流体控制技术的良性有机结合。
1 高速电磁开关阀结构型式及工作原理
本课题所用高速电磁开关阀为推杆球阀式,其特点是借助供油口与控制口间的压差使球阀复位,
取代了普通阀复位弹簧,使得结构简单,响应速度大大提高。图1为高速开关阀结构图。
高速开关阀主要以脉宽调制信号控制。脉宽调制是将随时间作幅值变化的模拟连续信号转化为一
定周期中高压电平占空比作对应变化的脉冲周期信号。因而,脉宽调制控制系统实质上是一采样控制
系统,只是采样后脉冲幅值不变,变化的只是一个周期中高电平的占空比。图1中,当电磁铁2断电时,
供油球阀7在供油-回油压差作用下向左运动,使供油口与控制口接通;在供油球阀左移的同时,通过分
离销的作用推动回油球阀5紧靠密封座面,使回油口与供油口断开,控制口为高压。当电磁铁通电时,
衔铁1产生的电磁推力通过顶杆和分离销使回油阀与供油阀一起右移,直至供油球阀紧靠其密封座面,
此时回油阀5打开,供油阀关闭,控制口为低压。
当给阀作用一电压幅值为U,时间宽度为TP脉冲时,线圈电流I与阀芯位移X的关系见图2。
作用一脉冲电压,产生与之成比例的电磁力。当电磁力大于液动力与摩擦力之和,阀芯开始
运动。由于阀芯运动,使得线圈中电感发生变化,电流也发生变化。再输入信号的低电平,阀
关闭。由此可见, 阀的运动若用滞后时间与一次曲线来模型化, 其开关运动就可用如下4个
时间参数确定下来:阀芯开启滞后时间 ta ,阀芯开启时间 ton ,阀芯复位滞后时间 tc ,阀芯复位
时间 toff 。以上4个时间参数可由电流响应曲线直接测得:

图2 电流变化与阀芯位移关系
设每周期中通过高速开关阀的平均流量为Q,则有
Q=Qmax·τ(1)
2ΔΡ
Qmax=CdAv (2)
ρ
式中:Qmax—阀口全开时过阀最大流量,l/mi