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液壓電磁閥故障機理分析與瞬態特性仿真
2021-12-17 閱讀(1215)
［1］;有的在線監測方法需要對電磁閥的控制電路或油路進行分解，再裝入測試設備進行測量，這些方法需要分解原有電路或油路，改變了設備的工作狀態，增加了安全隱患
［2］;有的監測方法僅靠定性的感官診斷，無法實現對電磁閥狀態的準確檢測
［3］。本文提出了一種基于磁場和振動敏感的電磁閥非介入式測診斷技術
［4］，能夠實現對液壓系統大量電磁閥的工作狀態進行實時準確的監測診斷，其可靠性依賴于所建立的電磁閥仿真模型的準確性。以電磁換向閥為例，其閥芯運動的驅動力來自于電磁線圈通電產生的電磁力，電磁鐵本身或電氣回路故障都有可能影響電磁力大小。此外，油液中的雜質有可能堵塞閥口或阻礙閥芯運動;同樣，內泄漏、彈簧失效都可能引起閥芯卡滯，而電磁閥內部磨損也有可能導致其工作不正常。本文以 4WE6E6X /EG24N9K4 型電磁換向閥為例，對液壓電磁閥幾種常見故障的機理、電磁閥換向過程中的受力情況和電磁閥的瞬態特性進行了深入分析。
2電磁閥常見故障及可測性分析
2． 1電磁閥的常見故障電磁閥在使用過程中常見的故障現象主要有以下幾種
1) 閥芯不運動:導致閥芯不運動的原因主要有電磁
鐵故障、閥芯卡緊、油液變化和復位彈簧故障等;
2) 泄漏:主要包括內漏和外漏;
3) 壓力損失大:主要是由于實際流量過大、閥芯臺肩或閥體沉割槽尺寸誤差以及閥芯移不到位等原因導致的;
4) 漏磁:電磁線圈表面有缺陷，從而導致穿過線圈的磁通量發生變化;
5) 沖擊和振動:閥芯運動速度過大或固定電磁閥的螺釘松動，導致沖擊和振動。
2． 2各類故障的可測性分析如前所述，本文的研究目標是為基于磁場和振動敏感的電磁閥非介入式測試診斷技術提供理論支持，下面針對各類常見故障與振動、磁場 2 類特征信號進行可測性分析，如所示。由仿真曲線和實驗結果可以看出:
1) 由于彈簧力和摩擦阻力的存在，當電磁鐵剛通電時，閥芯并沒有開始運動。隨著電磁鐵所產生的電磁吸
力的逐漸增大，閥芯所受合力逐漸增大，加速度逐漸增大，閥芯開始運動，速度與摩擦力逐漸增大，此時彈簧力隨著位移的增大也逐漸增大。
2) 當電磁吸力達到一定值時，合力達到最大值，加速度隨之達到最大值;由于彈簧力與摩擦力隨著位移和速度的增大而增大，兩者之和開始大于電磁吸力，而后合力開始逐漸減小，加速度越來越接近零，而閥芯運動速度則繼續增大，直到加速度變為零時，閥芯速度達到最大值;而后合力與閥芯加速度朝反方向增大，速度及摩擦力開始下降直至為零，這時位移和彈簧力達到最大值，相應磁鐵的電感和電磁吸力也保持不變，合力和加速度均為零，瞬態過程結束，整個系統進入穩態。本文深入分析了電磁閥常見故障的故障機理，通過受力分析和磁路分析方法對 4WE6E6X /EG24N9K4 型電磁換向閥的瞬態特性進行了建模，并用 MATLAB /Simu-link 軟件進行了仿真研究，仿真結果與實驗結果在磁場信號上吻合性較好，證明了模型的可行性;但在振動信號上還存在一定的瞬態特性差異，這主要是由于振動由閥芯向閥體表面傳遞時所引起的，此差異為后續的研究工作指明了方向。
