圖1 速關(guān)閥結(jié)構(gòu)圖控制速關(guān)閥開閉的液壓系統(tǒng)?？刂崎y由液壓控制系統(tǒng)控制。控制閥的上端連接一個(gè)彈簧。在控制閥關(guān)閉的時(shí)候，彈簧在油壓力的作用下處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，當(dāng)收到使閥打開的指令時(shí)，液壓腔內(nèi)壓力瞬時(shí)消失，油壓力卸載，控制閥在彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)將液壓腔內(nèi)的液壓油排除使控制閥打開。當(dāng)需要關(guān)閉控制閥時(shí)，就向液壓腔內(nèi)注入液壓油。則控制閥在液壓油和彈簧力的共同作用下向下運(yùn)動(dòng)，直至將閥口關(guān)閉?？刂撇糠殖?/span>液壓控制閥外，還有手動(dòng)輪盤控制部分。當(dāng)液壓控制閥出現(xiàn)故障而又需要速關(guān)閥關(guān)閉的時(shí)候，需要手動(dòng)關(guān)閉速關(guān)閥。
圖2 活塞三維實(shí)體圖圖2為活塞的三維實(shí)體圖，如圖所示活塞為環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過中間孔和閥桿等部件連接起來(lái)。周向的環(huán)形槽用于安放密封零件。活塞在速關(guān)閥的中的作用非常重要，將油壓力和彈簧力的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的動(dòng)能。從而實(shí)現(xiàn)速關(guān)閥的快速關(guān)閉。
圖3 油壓缸三維實(shí)體圖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的下側(cè)為油缸，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與油缸之間有活塞隔開。動(dòng)力油源系統(tǒng)集成在一起，成為液壓油站。在常態(tài)下，油泵向系統(tǒng)供油，使系統(tǒng)保持額定壓力，通過控制閥的閉鎖，實(shí)現(xiàn)閥門的保位功能在工作狀態(tài)下，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)受控于液壓閥，依靠系統(tǒng)控制油壓和蓄能器的蓄能能量釋放，實(shí)施快速關(guān)閉和正常啟閉。在閥門快速關(guān)閉的過程中，當(dāng)近于全關(guān)位置時(shí)減速關(guān)閉，防止密封面受沖擊。
在速關(guān)閥打開的時(shí)候，液壓油對(duì)活塞做功底部彈簧積蓄能量，在速關(guān)閥需要關(guān)閉的時(shí)候，彈簧釋放能量對(duì)活塞做功帶動(dòng)閥頭、閥桿運(yùn)動(dòng)使速關(guān)閥快速關(guān)閉。缸體是速關(guān)閥機(jī)構(gòu)的主要零件之一，其體積、重量較大，油道孔槽較多要求具有較高的加工精度。其氣密性的好壞直接決定著速關(guān)閥機(jī)構(gòu)能否平穩(wěn)、有效的運(yùn)行。其機(jī)構(gòu)如圖3所示。
速關(guān)閥在船舶正車航行時(shí)，進(jìn)油口打開，出油口關(guān)閉，液壓油從進(jìn)油口通入，在液壓油的作用下活塞向下運(yùn)動(dòng)，底部彈簧被壓縮，直至規(guī)定位置，速關(guān)閥打開，此時(shí)工作腔內(nèi)的液壓力與活塞底部彈簧力平衡。
當(dāng)船舶需倒車航行時(shí)，控制閥收到速關(guān)閥關(guān)閉的指令，控制閥在頂部彈簧力的作用下迅速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間非常短可忽略不計(jì)出油口打開，工作腔內(nèi)液體壓力瞬間消失，活塞在底部彈簧力和液流慣性阻力的作用下快速向上運(yùn)動(dòng)，油腔中的液壓油從出油口排到油箱中，實(shí)現(xiàn)速關(guān)閥快速關(guān)閉。
圖4 速關(guān)閥受力分析圖由于重力和摩擦力與彈簧力相比非常小，故在計(jì)算過程中可以忽略不計(jì)，則執(zhí)行部件在運(yùn)動(dòng)過程中主要受到底部彈簧力和液壓腔中液流慣性阻力。在一般的動(dòng)力分析情況下，只須先分別求出彈簧力和液壓油的液流慣性阻力與時(shí)間的關(guān)系，然后將力與時(shí)間的關(guān)系分別施加到受力部位，通過ANSYS/LS-DYNA幾一計(jì)算出速關(guān)閥的關(guān)閉時(shí)間及在沖擊過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。以下分別對(duì)彈簧力及液流慣性阻力進(jìn)行計(jì)算 [1]。
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