Изготовление соленоида (электромагнитный возвратно-поступательный механизм)

Напряженность магнитного поля

Формула напряженности

Слышали ли вы когда-нибудь такое выражение: «напряженность между ними все росла и росла». То есть по сути напряженность — это что-то невидимое, какая-то сдерживающая сила, энергия. Здесь почти все то же самое. Напряженностью магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля напрямую зависит от плотности магнитного потока и выражается формулой

где

H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр

B — плотность магнитного потока, Тесла

μ  — магнитная постоянная = 4π × 10-7 Генри/метр или если написать по человечески 1,2566 × 10-6 Генри/метр.

PS.

Эта формула работает только тогда, когда между витками катушки находится воздух, либо вакуум. Более крутая формула выглядит вот так.

где

μ — это относительная магнитная проницаемость.

У разных веществ она разная

Напряженность магнитного поля проводника с током

Итак, имеем какой-либо проводник, по которому течет электрический ток.

Для того, чтобы вычислить напряженность магнитного поля на каком-то расстоянии от проводника при условии, что проводник находится в воздушном пространстве либо в вакууме, достаточно воспользоваться формулой

где

H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр

I — сила тока, текущая через проводник, Ампер

r — расстояние до точки, в которой измеряется напряженность, метр

Неисправности соленоидов АКПП и их ремонт

В процессе эксплуатации автоматической коробки иногда выдаются сообщения об ошибке по вине отказа соленоидов. Во избежание сбоев в АКПП рекомендуется проводить регулярное обслуживание как отдельных электромеханических клапанов, так и целого блока.

Для предотвращения заклинивания сердечника соленоида достаточно промыть устройство в специальном растворителе. Блоки соленоидов очищаются при помощи ультразвука. При использовании ультразвука нет необходимости демонтировать соленоиды с автоматической трансмиссии. Данная процедура выполняется после пройденного пути, равного 50 000 км.

Замена или ремонт соленоидов АКПП производятся после пробега авто более 300 000 км, а также после интенсивной эксплуатации машины. Если изношены отверстия клапана, появляются заметные протечки смазочной и охлаждающей жидкостей, их необходимо заменить на новые элементы.

Соленоид на переменном токе

При переменном токе соленоид создаёт переменное магнитное поле. Если соленоид используется как электромагнит, то на переменном токе величина силы притяжения изменяется. В случае якоря из магнитомягкого материала направление силы притяжения не изменяется. В случае магнитного якоря направление силы меняется. На переменном токе соленоид имеет комплексное сопротивление, активная составляющая которого определяется активным сопротивлением обмотки, а реактивная составляющая определяется индуктивностью обмотки.

Это интересно: Как снять показания с электросчетчика ОС ЭМОС-2 — рассматриваем по полочкам

Патенты на электромагнитные машины

Многие инженеры уже запатентовали свои конструкции двигателей. Но вот только реализовать работоспособный вечный двигатель ещё никто не смог. Такие устройства ещё не освоены, редко внедряются в технику, встретить в продаже их вряд ли получится. Намного чаще используются электромагнитные клапаны (дизельные двигатели работают под управлением электроники стабильнее и способны выдать большую мощность). Некоторые конструкторы уверены, что до серийного выпуска не доводятся электромагнитные двигатели, потому что все разработки засекречиваются. И большинство проблем в таких двигателях до сих пор не решены полностью.

Подробнее о неисправностях соленоидов автоматических коробок передач

В современных коробках передач клапаны PWW типа могут работать недостаточно эффективно, на что будет реагировать электронный блок управления, но выйдут из строя далеко не сразу. Если компьютер выдает «код неисправности», как-то OBDII: P2714, соленоид окончательно вышел из строя. В случае устройств других типов, поломка может произойти внезапно. Вот основные причины:

1. Сильный износ входного отверстия, элементов плунжера, а также протечки. Практика показала, что чем сильнее загрязнено масло, тем быстрее изнашивается соленоид. Это основная причина выхода из строя PWW клапанов;
2. Появление трещин на корпусе соленоида, обрыв цепи обмотки, анормальный режим работы цепи (короткое замыкание), ослабление возвращающей пружины. Актуально для всех соленоидов. Часто помогает перемотка, пайка, а также чистка, замена втулок;
3. Загрязнения соленоида продуктами износа, появление нагара. Практика показывает, что клапаны-золотники соленоидов начинают плохо работать после прогрева масла. Проблема наблюдается и при холодном масле, но намного реже. Часто помогает чистка соленоида или элемента гидроблока с применением растворителей или ультразвука. Специалисты также рекомендуют проводить размагничивание.

В подавляющем большинстве случаев соленоиды выходят из строя в результате износа каналов, шарика или плунжера, а также клапана, манифольда и втулок. Процесс износа этих элементов начинается с загрязнения соленоида. Быстрее всего истираются бронзовые втулки, тем временем как прочие элементы соленоиды, часто исполняемые из анодированных сплавов, истираются очень долго. Если устройство снять, прочистить, опционально заменить износившиеся детали, а также заменить масло, проблемы с АКПП могут надолго исчезнуть.

Расчет полей бесконечно длинного соленоида и тороида

Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока.

Для электростатического поля мы вводили понятие циркуляции вектора напряжённости электростатического поля как

. (3.16)

Аналогично вводится циркуляция для магнитного поля:

. (3.17)

Здесь Вl=Bcosa

– проекция вектораB на направление касательной к контуру, a – угол между касательной к контуру и векторомB. Посчитаем теперь циркуляцию для прямолинейного проводника с током. В качестве контура обхода выберем окружность некоторого радиуса b , в центре которой находится проводник с током. В этом случае индукция определяется выражением (3.14). Теперь, с учётом выражения (3.14), посчитаем циркуляцию (3.17). Как видно из рис. 3.7,dl=bda . Тогда

(3.18)

При вычислении интеграла мы также учли, что cosa=1

. Мы получили этот результат, специальным образом выбрав контур обхода. Оказывается, этот результат остаётся справедливым для любого контура обхода. Знак уравнения (3.18) зависит только от направления обхода – если направление обхода и направление тока соответствуют правилу правого винта, то знак уравнения (3.18) будет положительным. В противном случае знак будет отрицательным. Если же контур обхода охватывает несколько токов, то, в силу принципа суперпозиции для магнитного поля, можно записать, что

. (3.19)

Каждый из интегралов в последней сумме равен m0Im

. Таким образом, окончательно получим

. (3.20)

Полученное выражение называется законом полного тока для магнитного поля в вакууме

и читается так:циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром, умноженной на магнитную постоянную. Напомним, что для электростатического поля циркуляция вектора напряжённости равна нулю и это позволило ввести понятие потенциала для электростатического поля. Для магнитного поля циркуляция отлична от нуля и это означает, что для магнитного поля нельзя ввести понятие потенциала.

Если токи текут по всему пространству, охватываемому контуром, то , и тогда вместо уравнения (3.20) получим

. (3.21)

Преобразуем левую часть уравнения (3.21) по теореме Стокса:

. (3.22)

Последнее равенство в выражении (3.22) справедливо, если подинтегральные выражения одинаковы в каждой точке поверхности S:

. (3.23)

Поля, у которых ротор отличен от нуля, называются вихревыми или соленоидальными. Таким образом, магнитное поле является вихревым.

Применим закон полного тока для расчёта магнитного поля бесконечно длинного соленоида (соленоидом называют катушку с намотанным на ней проводом, по которому пропускают электрический ток). Соленоиды используют для получения магнитного поля. В реальности, модель бесконечно длинного соленоида можно использовать для реальных соленоидов, если длина соленоида много больше его диаметра. Эксперимент показывает, что магнитное поле, в основном, сосредоточено внутри соленоида. Выберем некий контур обхода АБСД

(рис.3.8) и посчитаем циркуляцию вектора магнитной индукции для этого контура.

Пусть на длине AD=BC

укладываетсяN витков. Тогда

. (3.24)

Интегралы на участках АВ

иСD равны нулю, поскольку на этих участкахBl=0 (угол между векторамиB иdl равен 90o). На участкеDA магнитное поле равно нулю (для конечного соленоида поле вне его, конечно же, будет, но очень слабым, поэтому им можно пренебречь). Таким образом, вместо выражения (3.24) получим

. (3.25)

Теперь вспомним, что поле внутри соленоида постоянное и его можно вынести за знак интеграла. Оставшийся интеграл даст длину участка ВС=l. Следовательно, для поля внутри соленоида окончательно получим

. (3.26)

Здесь n = N/l

– число витков, приходящееся на единицу длины

Важное место в технике занимает также тороид – кольцевая катушка с навитым на ней проводом. Как показывает опыт, поле полностью сосредоточено внутри катушки, поэтому выберем контур обхода, проходящий внутри катушки

Очевидно, что это будет окружность радиусаr . Если в катушкеN витков, то для поля внутри тороида получим

. (3.27)

Из выражений (3.26) и (3.27) видно, что формулы для тороида и бесконечно длинного соленоида одинаковы. И это неудивительно, если вспомнить, что бесконечно длинный соленоид можно представить как тороид с бесконечно большими радиусами.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид. Эти виды и не только вы можете найти и приобрести на Алиэкспресс.

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода. Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Типичные признаки неисправности соленоидов

Соленоиды АКПП – это важные механизмы, задействованные в сложной системе автоматической коробки передач. С течением времени они постепенно изнашиваются, отказываются выполнять функции. Причиной возможных поломок могут служить окончательная выработка отведенного срока эксплуатации, а также внешние разрушающие факторы.

О сбоях, возникших по вине изношенных соленоидов, расскажут следующие косвенные признаки:

При обнаружении подобных симптомов следует срочно обратиться в ближайший автосервис. Транспортное средство нуждается в глубокой проверке системы управления, компьютерной диагностике, гидравлического блока соленоидов, с последующим ремонтом автоматической коробки передач и полной заменой трансмиссионного масла.

Принцип работы электромагнитных систем

Принцип работы электромагнитного запорного клапана основан на физическом явлении электромагнитной индукции. При протекании тока по катушке индуктивности внутри нее возникает магнитное поле, воздействующее на сердечник из магнитных материалов силой, приложенной в продольном направлении. Эта сила, в зависимости от полярности приложенного напряжения, пытается втянуть сердечник внутрь катушки либо вытолкнуть его. При этом происходит открытие либо закрытие затворного элемента.

Устройства с низким управляющим напряжением обладают небольшой мощностью и ограниченным усилием, передаваемым на запорный элемент. Это позволяет использовать для управления ими низковольтные полупроводниковые схемы. Применяются такие устройства в системах низкого напора рабочей среды, на трубопроводах малых диаметров.

Приводы, работающие на переменном токе, развивают гораздо большие усилия и могут применяться на магистральных трубопроводах высокого давления и больших диаметров.

Для чего нужны соленоиды в АКПП

Блок соленоидов в АКПП открывают и закрывают каналы в гидроплите для прохода ATF масла к узлам коробки. Происходит это следующим образом:

1. Когда нужно переключить передачу, электронный блок ЭБУ подаёт управляющий импульс на масляный насос и определённые соленоиды типа Shift.
2. Насос создаёт давление. Жидкость поступает в гидроблок.
3. Напряжение на электроклапане создаёт магнитное поле в обмотке катушки. Под действием магнитных сил стержень — плунжер — перемещается, открывая канал для тока масла. Параллельно работает другой соленоид, снимая давление в предыдущей передаче.
4. ATF проходит по каналу гидроплиты к поршню. Под давлением жидкости поршень сжимает фрикционные диски, которые тормозят зубчатую передачу в планетарном механизме.
5. ЭБУ получает сигнал об успешном переключении скорости и снимает подачу тока.
6. Магнитное поле в катушке разрушается, и плунжер под действием пружины возвращается на место, закрывая канал.

Помимо переключения передач электроклапаны отвечают за блокировку гидротрансформатора АКПП. Их называют TCC — Torque Converter Clutch. В современных конструкциях муфта блокировки подключается со 2 передачи, чтобы уменьшить потери мощности и усилить разгон. При этом масло в гидротрансформаторе быстрее нагревается и загрязняется фрикционной пылью.

Для чего ещё нужны соленоиды в АКПП:

• контролировать и распределять общий поток ATF по каналам гидроплиты(катушка линейного давления EPC);
• создавать «мягкое» переключение с «проскальзыванием»;
• регулировать, подобно термостату,охлаждение масла через радиатор.

Вместе с развитием электронно-управляющей системы АКПП, расширилась функциональность электромагнитных клапанов. Изначально катушки работали по принципу «открыть— закрыть». Позднее появились новые конструкции с возможностью регулировки потока и переключения между 3, 4 или 5 каналами.

Зачем нужна замена соленоидов

Вернуть плавность работы АКПП поможет ремонт или замена неисправного клапана. Электромагнитные устройства последних поколений сложные по конструкции и управлению. Большинство из них неразборные. Не каждый водитель сможет припаять контакты, поменять втулки. Кроме того, ремонт не гарантирует ресурс более 50 000 км.

Неисправные клапаны работают не в полное сечение. Из-за этого давление масла АКПП не соответствует рабочему. Фрикционы начинают проскальзывать и пригорать, загрязняя жидкость. Истираются втулки. Автомату не хватает смазки и охлаждения. В результате коробка ломается, а её восстановление дороже пары соленоидов.

Как заказать нужный соленоид:

1. Узнать модель АКПП или VIN-код машины.
2. По схеме гидроблока посмотреть номер клапана.

Замену соленоидов АКПП можно сделать самостоятельно. Но эта работа будет напрасной тратой времени, если не провести полное техобслуживание с заменой жидкости, уплотнителей, фильтра, очисткой гидроблока и поддона. В самых запущенных случаях понадобится замена фрикционной муфты гидротрансформатора.

Применение[ | ]

Соленоиды постоянного тока чаще всего применяются как поступательный силовой электропривод. В отличие от обычных электромагнитов обеспечивает большой ход. Силовая характеристика зависит от строения магнитной системы (сердечника и корпуса) и может быть близка к линейной.

Соленоиды приводят в движение ножницы для отрезания билетов и чеков в кассовых аппаратах, язычки замков, клапаны в двигателях, гидравлических системах и пр. Один из самых известных примеров — «тяговое реле» автомобильного стартёра. Большое распространение соленоиды получили в энергетике, найдя широкое применение в приводах высоковольтных выключателей.

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

Выбор нового соленоида

Определение подходящего соленоида и его установка — ответственный процесс, в ходе которого ошибки недопустимы. Точно выбрать новый соленоид может специалист, однако с этой работой вполне может справиться и рядовой автолюбитель. В этом ему помогут руководства в сети и мануалы от автоконцернов и производителей автомобильной электрики. Вот какие есть варианты поиска:

• Искать запчасть по VIN-коду;
• Вести поиск по коду имеющегося соленоида;
• Искать соленоид по параметрам автомобиля и коробки передач.

Если вы решили взять не оригинальный соленоид, а его аналог, то можете быть почти полностью уверены в том, что выпускается той же фирмой, что работает на автоконцерны. Среди наиболее известных фирм-производителей стоит отметить Aisin, Borg Warner, ZF, Bosch. Неплохие соленоиды также предлагают фирмы Maktrans, Dorman, Meat&Doria. Не рекомендуем брать аналоги от датских, польских и немецких упаковщиков бюджетных автозапчастей.

Магнитное поле соленоида. Формула, суть явления.

Магнитное поле соленоида представляет собой суперпозицию отдельных полей, которые создаются каждым витком в отдельности. Через все витки протекает один и тот же ток. Оси всех витков лежат на одной лини. Соленоид представляет собой катушку индуктивности, имеющую цилиндрическую форму. Эта катушка намотана из проводящей проволоки. При этом витки уложены плотно друг к другу и имеют одном направление. При этом считается, что длинна катушки значительно превышает диаметр витков.

Давайте рассмотрим магнитную индукцию, создаваемую каждым витком. Видно, что индукция внутри каждого витка направлена в одну и ту же сторону. Если смотреть в центр витка, то индукция от его краев будет складываться. При этом индукция магнитного поля между двух соседних витков направлена встречно. Так как она создана одним и тем же током то она компенсируется.

Рисунок 1 — Поле создаваемое отдельными витками соленоида

Если витки соленоида намотаны достаточно плотно, то между всеми витками встречное поле будет компенсировано, а внутри витков произойдет сложение отдельных поле в одно общее. Линии этого поля будут проходить внутри соленоида, и охватывать его снаружи.

Если исследовать магнитное поле внутри соленоида любыми способами, например, с помощью железных опилок то можно сделать вывод, что оно однородно. Лини магнитного поля в этой области представляют собой параллельные прямые. Мало того что они параллельны сами себе но они еще параллельны оси соленоида. Выходя за приделы соленоида, они искривляются и замыкаются снаружи катушки.

Рисунок 2 — Поле создаваемое соленоидом

Из рисунка видно, что поле создаваемое соленоидом похоже на поле, которое создает постоянный стержневой магнит. На одном конце силовые линии выходят из соленоида и этот конец аналогичен северному полюсу постоянного магнита. А в другой они входят, и этот конец соответствует южному полюсу. Отличие же заключается в том, что поле присутствует и внутри соленоида. И если провести опыт с железными опилками, то они втянутся в пространство между витками.

Но если внутрь соленоида вставить деревянный сердечник либо сердечник из любого другого немагнитного материала, то при проведении опыта с железной стружкой картина поля постоянного магнита и соленоида будет идентична. Так как деревянный сердечник не исказит силовые лини, но при этом не даст проникнуть опилкам внутрь катушки.

Рисунок 3 — Картина поля постоянного стержневого магнита

Для определения полюсов соленоида можно использовать несколько методов. Например, самый простой, использовать магнитную стрелку. Она притянется к противоположному полюсу магнита. Если же известно направление тока в витке полюсы можно определить при помощи правила правого винта. Если вращать головку правого винта в направлении тока, то поступательное движение укажет направление поля в соленоиде. А зная, что поле направлено от северного полюса к южному и можно определить, где какой полюс находится.

Чтобы найти модуль магнитной индукции соленоида состоящего из одного слоя можно воспользоваться формулой.

Формула 1 — Модуль магнитной индукции соленоида

Где N число витков соленоида

l длинна соленоида

n число витков на единицу длинны

I Ток в соленоиде

Мю магнитная проницаемость среды находящейся внутри соленоида

Мю0 магнитная постоянная

Смотреть видео : катушка с током

Виды соленоидов коробки — автомат

Если первые соленоиды работали по принципу «открытие/закрытие», то в дальнейшем устройство эволюционировало, превратившись в гидравлический клапан. Если коротко, соленоиды-регуляторы могут быть шариковыми и золотниковыми (имеют клапан – золотник).

Соленоид получил отдельный канал для масла и шариковый клапан для открытия и закрытия этого дополнительного канала. Последующее совершенствование конструкции позволило создать несколько каналов, которые отдельно перекрываются шариковыми клапанами.

Позже появились и соленоиды – регуляторы (электрорегулятор), напоминающие по устройству вентиль. В таком устройстве все зависит от частоты импульса ЭБУ, в результате чего внутреннее кривое сечение соленоида частично открывается или закрывается.

Еще можно выделить различие соленоидов как по конструкции, так и назначению. Например, линейные (пропорциональные), которые позволяют менять отдельные соленоиды без замены всего гидроблока. Тип VFS (Variable Force Solenoid) прост конструктивно, однако более сложен в управлении, имеет меньший ресурс, чем линейные аналоги.

По функциональному назначению выделяют соленоиды ЕРС (LPC, Line Pressure Control, клапан линейного давления). Это «основной» клапан, которые распределяет жидкость на остальные каналы. Еще существует клапан ТСС, так как отвечает за блокировки муфты гидротрансформатора.

Кстати, это соленоид первым выходит из строя на многих АКПП, так как через него поступает разогретое и загрязненное масло из ГДТ. Еще можно отметить shift solenoid (переключатель). Элемент отвечает за включение передач «вверх» и «вниз» и т.д.

Электромагнит

Но самым интересным оказалось открытие английского инженера Стёрджента. Он продемонстрировал следующее: ученый взял и надел катушку на железный сердечник. Дело все в том, что, пропуская электрический ток по виткам этих катушек, магнитное поле многократно увеличивалось – и все железные предметы, которые находились вокруг, стали притягиваться к этому устройству (рис. 8). Это устройство получило название «электромагнит».

Рис. 8. Электромагнит

Когда сообразили сделать железный крючок и присоединить его к этому устройству, получили возможность перетаскивать различные грузы. Итак, что такое электромагнит?

Определение

Электромагнит – это катушка с большим количеством витков обмотки, надетая на железный сердечник, которая обретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.

Электромагнит на схеме обозначается как катушка, а сверху располагается горизонтальная линия (рис. 9). Эта линия обозначает железный сердечник.

Рис. 9. Обозначение электромагнита

Когда мы изучали электрические явления, то говорили, что у электрического тока есть разные свойства, в том числе магнитные. И один из экспериментов, которые мы обсуждали, был связан с тем, что мы берем проволоку, присоединенную к источнику тока, наматываем на железный гвоздь и наблюдаем, как к этому гвоздю начинают притягиваться различные железные предметы (рис. 10). Вот это и есть простейший электромагнит. И теперь мы понимаем, что простейший электромагнит нам обеспечивают протекание тока в катушке, большое количество витков и обязательно – металлический сердечник.

Рис. 10. Простейший электромагнит

Типичные проблемы

Очень часто соленоиды приходят в негодность из-за перегорания электрообмотки. На плунжере появляется нагар. Он забивается очень мелкой пылью от различных расходных материалов и узлов. Клапан-золотник  в таких случаях начинает клинить либо при рабочей температуре масла, либо «холодным».  Это легко исправляется путем промывки в специальных растворителях. Мастера применяют для очистки деталей ультразвук или переменный ток. В некоторых случаях фрикционная накладка истирается  до клеевого вещества. Тогда к нагару вместе с пылью, присоединяется еще и  клей. Это существенно усложнит процедуру ремонта.

Популярной причиной поломки также является износ составных частей самого соленоида. Это может быть:

• манифольд;
• втулки;
• клапан;
• плунжер;
• шарик.

Чаще всего, по своему опыту могу сказать, что засоряется сам плунжер продуктами от износа фрикционов. Тогда и появляются проблемы в переключении. Появившийся на поверхности нагар истирает трущиеся поверхности клапанов, втулок. Бронзовые втулки истираются очень часто. Есть специальные наборы для самостоятельной замены втулок. Они существенно продлевают срок службы.

Соленоиды имеют свой срок службы. Он исчисляется количеством открываний –закрывания. Эта цифра находится в пределах диапазона от 300 000 до 400 000 циклов. Когда именно это произойдет, не всегда зависит от пробега, но в значительной степени больше зависит от работы электронного блока управления при нажатии на педаль газа. В некоторых коробках передач предусмотрен такой механизм работы, при котором одни работают на порядок интенсивнее других. Вследствие этого они выработают ресурс раньше.

Еще одной частой распространенной причиной поломки становятся различные механические повреждения (трещины) в корпусе. Может быть, и недостаточно упруга сама пружина. Или же случился обрыв электрической обмотки.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение. Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Виды соленоидов представлены на рисунке ниже.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку. Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид.

Соленоид и сфера применения

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности. Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.

Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита. Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Расчет электромагнита

Чтобы провести примерный расчёт электрического магнита, необходимо задать тяговое усилие, которое требуется для мотора. Допустим, требуется произвести расчёт электрического магнита с тяговым усилием 100 Н (10 кг). Теперь после этого можно рассчитать параметры конструкции электромагнита, если зазор его составляет 10-20 мм. Тяговая сила, которая развивается электромагнитом, считается так:

1. Перемножаются индукция в воздушном зазоре и площадь полюса. Индукция измеряется в Теслах, площадь – в квадратных метрах.
2. Полученное значение необходимо разделить на значение магнитной проницаемости воздуха. Оно равно 1,256 х 10^-6 Гн/м.

Если задать индукцию 1,1 Тл, то можно вычислить площадь сечения магнитопровода:

1. Тяговая сила умножается на магнитную проницаемость воздуха.
2. Полученное значение необходимо разделить на квадрат индукции в зазоре.

Для трансформаторной стали, которая используется в магнитопроводах, индукция в среднем равна 1,1 Тл. Используя кривую намагничивания низкоуглеродистой стали, можно определить среднее значение напряженности магнитного поля. Если правильно сконструировать электрический магнит, то вы достигнете максимальной силы потока. Причём электропотребление обмотки будет минимальным.

Устройство клапана

Соленоидный клапан по составу основных деталей и узлов во многом совпадает с обычным устройством с ручным управлением:

• Корпус с подводящим и отводящим патрубком.
• Рабочая камера с седлом.
• Тарельчатый, шаровой или лепестковый запорный элемент.
• Возвратная пружина.
• Шток, соединенный с запорным элементом и сердечником соленоида
• Соленоид.

Корпус магнитного клапана изготавливается из металлических немагнитных сплавов или прочных пластиков. Высокая герметичность корпуса позволяет применять клапан в различных средах, в том числе и активных. Соленоидные клапана для воды в качестве уплотняющих прокладок используют резину, для более активных сред выбирают фторопласт. Открывать и закрывать клапан соленоид за время службы должен тысячи или даже десятки тысяч раз, поэтому для обмоток берут самые высококачественные медные провода, покрытые изолирующей эмалью.

Управление электромагнитным клапаном осуществляется по проводам, для их присоединения на корпусе снаружи предусмотрены контактные группы.

Существуют и другие типы электромеханических приводов, такие, как электродвигатель с редуктором, пневматические или гидравлические.