一種新型舵機油缸自動隔離閥應用分析

陸智

摘 ?要：介紹了一種新型舵機油缸自動隔離閥的結構特點，研究了采用該自動隔離閥的擺缸式液壓舵機系統的可行性，對同類型設備的優化設計有一定的參考價值。

關鍵詞：自動隔離閥;擺缸式液壓舵機系統;內河船舶

0 引 言

近幾年來，為提高內河船舶建造質量，我區加大對內河船舶舵機產品的管控力度，因舵機故障引發的船舶安全事故大幅度減少。但是，目前區內新建內河船上安裝的舵機系統比較復雜，仍需不斷優化與改進。筆者結合對某一擺缸式液壓舵機產品的檢驗與思考，簡要分析一種新型舵機油缸自動隔離閥的工作原理，論述采用該自動隔離閥的擺缸式液壓舵機系統的優點，以期為擺缸式液壓舵機系統的技術改造與優化提供一種思路。

1 一種新型舵機油缸自動隔離閥的工作原理

自動隔離閥是確保手動操舵和電磁操舵互相獨立的重要部件。當在駕駛室進行手動操舵時，來自操舵手輪的高壓油從自動隔離閥的高壓油口進入閥體內，推動活塞往右移動，活塞頂桿推動右側錐閥克服彈簧壓力往右移動，打開低壓回路的閥門，同時，高壓油克服左側的錐閥彈簧壓力，推動錐閥往左移動，打開高壓油路閥門，高壓油進入舵機油缸，推動舵機油缸活塞往右移動，使舵機油缸低壓腔的液壓油經自動隔離閥的低壓油口回流，反之亦然，如圖1所示。電操工作原理類似如上所述。

圖2是將兩個自動隔離閥組合在同一個閥板結構的俯視圖，手操和電操的進回油口分別設置在閥板前后兩個自動隔離閥上。在閥板底部，設置兩個油口，分別聯通兩個自動隔離閥的出油口和低壓回油口。閥板底部的兩個油口分別接到舵機油缸高低壓腔的油口上。兩種操舵方式的管系和附件完全互相獨立，僅在舵機油缸油口與隔離閥板出口之間的無縫鋼管處匯合[1]。無論采用手操還是電操，液壓油均可通過集成在閥板中的自動隔離閥進出舵機油缸，互不影響，各自獨立工作。

2 采用該自動隔離閥板的擺缸式舵機液壓系統的優點

圖3是采用該自動隔離閥板的擺缸式液壓舵機系統，該系統在左右舵機油缸上分別安裝一個自動隔離閥板。自動隔離閥板與舵機油缸之間采用無縫鋼管固定連接，與舵機油缸之外的液壓無縫鋼管之間采用液壓軟管連接。整個液壓系統僅需使用8根液壓軟管，比市場上的擺缸式舵機液壓系統（如圖4所示）少用8根液壓軟管。筆者將在下文分析該系統的優點。

2.1 沿程能量損失減少

舵機液壓管路系統由直管段和接頭、閥門等組成，液壓油在直管段中流動時，液體從緊貼管子內壁到管子中心的流速是不相同的，在這個流速變化區域里，液壓油的流速將由管子內壁處的零逐漸增大到管子中心處的流速v，液壓油在流動的垂直方向上出現速度梯度，在不同流速的流層之間存在切向應力，形成阻力。要克服阻力，維持液壓油的流動，就需要消耗能量，被消耗掉的能量將不可逆的轉化為熱能。液壓油流經直管段中被消耗掉的能量稱為稱為沿程能量損失，簡稱沿程損失[2]。

由沿程損失計算公式可知，沿程損失與整個管道的長度l成正比，減少管道的長度將可以減少沿程損失。目前，區內大部分新建內河船舶的每個舵機油缸上安裝有兩個自動隔離閥，從液壓管路連接到該兩個自動隔離閥的液壓軟管數量多，安裝復雜。采用論題所述自動隔離閥板的舵機液壓系統將減少液壓軟管使用數量，整個管道的長度有所縮短，從而減少管路系統的沿程損失，降低能耗。

2.2 安全可靠

由圖2可知，舵機手操液壓管路與電操液壓管路互相獨立，二者互不影響，其中任何一種操舵方式的液壓管路破管后，另一種操舵方式可以即時使用。該自動隔離閥板里面的閥芯、閥座選用優質鋼材經過精密加工，閥芯與閥座采用線密封，密封效果良好，能夠有效減少液壓油內泄漏。

2.3 安裝維護簡單

從手操轉向器和電操電磁閥的A、B出口端分別連接液壓管到舵機油缸附近，再分別連接一個三通接頭，將管路引至舵機油缸油口處，再根據圖2標識的自動隔離閥板手操電操接口，用液壓軟管分別對接相應操舵系統的液壓油管，即可完成管路的安裝工作。自動隔離閥板中的兩組自動隔離閥前后對稱布置，分別對應手操、電操系統，簡單明了，不易接錯管路。

整個液壓系統使用的液壓軟管數量少，從而減少管路故障點，減少管路的維護，更換液壓軟管簡單方便。

3 結 語

本文論述的新型舵機油缸自動隔離閥及采用該自動隔離閥板的擺缸式液壓舵機系統，經濟節能，安全可靠，簡單實用，滿足《鋼質內河船舶建造規范》的要求，對改進優化我區內河船舶擺缸式液壓舵機系統有一定促進作用，對提升廣西內河船舶建造質量、打造廣西內河船舶質量品牌有一定推進效果。

參考文獻

[1] 中國船級社主編.鋼質內河船舶建造規范（2016）[M].北京：人民交通出版社，2016：2-158.

[2] 孔瓏主編.工程流體力學（第四版）[M].北京：中國電力出版社，2014：97.