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)。控制閥由液壓控制系統(tǒng)控制。控制閥的上端連接一個彈簧。在控制閥關(guān)閉的時候，彈簧在油壓力的作用下處于伸長狀態(tài)，當收到使閥打開的指令時，液壓腔內(nèi)壓力瞬時消失，油壓力卸載，控制閥在彈簧力的作用下向上運動將液壓腔內(nèi)的液壓油排除使控制閥打開。當需要關(guān)閉控制閥時，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動，直至將閥口關(guān)閉。控制部分除了液壓控制閥外，還有手動輪盤控制部分。當液壓控制閥出現(xiàn)故障而又需要速關(guān)閥關(guān)閉的時候，需要手動關(guān)閉速關(guān)閥。
圖2 活塞三維實體圖圖2為活塞的三維實體圖，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。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能轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的動能。從而實現(xiàn)速關(guān)閥的快速關(guān)閉。
圖3 油壓缸三維實體圖傳動機構(gòu)的下側(cè)為油缸，傳動機構(gòu)與油缸之間有活塞隔開。動力油源系統(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，實現(xiàn)閥門的保位功能在工作狀態(tài)下，液壓執(zhí)行機構(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，實施快速關(guān)閉和正常啟閉。在閥門快速關(guān)閉的過程中，當近于全關(guān)位置時減速關(guān)閉，防止密封面受沖擊。
在速關(guān)閥打開的時候，液壓油對活塞做功底部彈簧積蓄能量，在速關(guān)閥需要關(guān)閉的時候，彈簧釋放能量對活塞做功帶動閥頭、閥桿運動使速關(guān)閥快速關(guān)閉。缸體是速關(guān)閥機構(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)閥機構(gòu)能否平穩(wěn)、有效的運行。其機構(gòu)如圖3所示。
速關(guān)閥在船舶正車航行時，進油口打開，出油口關(guān)閉，液壓油從進油口通入，在液壓油的作用下活塞向下運動，底部彈簧被壓縮，直至規(guī)定位置，速關(guān)閥打開，此時工作腔內(nèi)的液壓力與活塞底部彈簧力平衡。
當船舶需倒車航行時，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動時間非常短可忽略不計出油口打開，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動，油腔中的液壓油從出油口排到油箱中，實現(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，故在計算過程中可以忽略不計，則執(zhí)行部件在運動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間的關(guān)系，然后將力與時間的關(guān)系分別施加到受力部位，通過ANSYS/LS-DYNA幾一計算出速關(guān)閥的關(guān)閉時間及在沖擊過程中的動態(tài)應(yīng)力。以下分別對彈簧力及液流慣性阻力進行計算 [1]。
