本質(zhì)安全型電磁鐵的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、綜采時代要求開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，研制出高性能、高可靠性的液壓支架，新型的液壓支架普遍具有電磁鐵驅(qū)動的電液控制閥，以實現(xiàn)支架的自動動作。電液控制閥的使用提高了液壓支架的自動控制水平和煤礦的生產(chǎn)效率。
　　 電液控制閥由電磁先導(dǎo)閥和液控主閥組成，根據(jù)液壓支架的所需功能不同，液壓支架配備不同數(shù)量的電液控制閥控制液壓支架的動作油缸，從而實現(xiàn)升降柱、推溜、拉架、移架等動作。目前煤礦使用的電液控制閥大部分依賴進口，維修成本和維修周期長。設(shè)計并

2、制造出可靠的國產(chǎn)產(chǎn)品勢在必行。
　　 近幾年關(guān)于本質(zhì)安全型電磁閥和電磁鐵的研究方法大部分集中在數(shù)值分析和有限元分析方面，且仿真多為靜態(tài)磁場的仿真，關(guān)于暫態(tài)磁場仿真和溫度場的研究較少，尚未掌握本質(zhì)安全型電磁鐵的設(shè)計理論。本文在分析傳統(tǒng)的電磁鐵設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的設(shè)計方法有所改進，融合了有限元軟件仿真和優(yōu)化設(shè)計方法，對電磁先導(dǎo)閥的國產(chǎn)化有一定的推動作用。
　　 首先通過分析某成熟產(chǎn)品得出本質(zhì)安全型電磁鐵經(jīng)驗參數(shù)的選取原

3、則。再結(jié)合電磁鐵的初算公式設(shè)計一電磁鐵，并通過優(yōu)化設(shè)計及有限元仿真等環(huán)節(jié)，對部分尺寸做了分析和調(diào)整，得到最終的本安型電磁鐵。最后通過試驗驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品的可靠性。優(yōu)化設(shè)計過程中選擇電磁鐵的最小能耗和最小體積為目標(biāo)函數(shù)，選擇線圈的溫升、電磁鐵的幾何尺寸和電磁吸力等約束條件，優(yōu)化設(shè)計電磁鐵。
　　 利用Ansoft maxwe 112D／3D電磁有限元分析軟件，進行了電磁鐵的靜態(tài)仿真、動態(tài)仿真和溫度場仿真，得到了電磁鐵的靜態(tài)吸

4、力曲線、動態(tài)力曲線、位移曲線、線圈電流變化曲線和銜鐵運動速度曲線。溫度場仿真的結(jié)果得到線圈溫度場分布，通過改變部分結(jié)構(gòu)尺寸，分析電磁鐵性能對于關(guān)鍵尺寸的敏感性。并利用AMESim軟件仿真電液控制閥，驗證所設(shè)計電磁鐵是否滿足性能指標(biāo)要求。
　　 直流螺線管式電磁鐵的磁路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論計算沒有考慮導(dǎo)磁體的非線性和鐵心的渦流和損耗，僅靠理論計算較難得到準(zhǔn)確的電磁鐵的性能參數(shù)，仿真是將產(chǎn)品理論樣機進行的仿真，而電磁鐵的材料、加工誤差同樣