一种新型舵机油缸自动隔离阀应用分析
陆智
摘 要：介绍了一种新型舵机油缸自动隔离阀的结构特点，研究了采用该自动隔离阀的摆缸式液压舵机系统的可行性，对同类型设备的优化设计有一定的参考价值。
关键词：自动隔离阀;摆缸式液压舵机系统;内河船舶
0 引 言
近几年来，为提高内河船舶建造质量，我区加大对内河船舶舵机产品的管控力度，因舵机故障引发的船舶安全事故大幅度减少。但是，目前区内新建内河船上安装的舵机系统比较复杂，仍需不断优化与改进。笔者结合对某一摆缸式液压舵机产品的检验与思考，简要分析一种新型舵机油缸自动隔离阀的工作原理，论述采用该自动隔离阀的摆缸式液压舵机系统的优点，以期为摆缸式液压舵机系统的技术改造与优化提供一种思路。
1 一种新型舵机油缸自动隔离阀的工作原理
自动隔离阀是确保手动操舵和电磁操舵互相独立的重要部件。当在驾驶室进行手动操舵时，来自操舵手轮的高压油从自动隔离阀的高压油口进入阀体内，推动活塞往右移動，活塞顶杆推动右侧锥阀克服弹簧压力往右移动，打开低压回路的阀门，同时，高压油克服左侧的锥阀弹簧压力，推动锥阀往左移动，打开高压油路阀门，高压油进入舵机油缸，推动舵机油缸活塞往右移动，使舵机油缸低压腔的液压油经自动隔离阀的低压油口回流，反之亦然，如图1所示。电操工作原理类似如上所述。
图2是将两个自动隔离阀组合在同一个阀板结构的俯视图，手操和电操的进回油口分别设置在阀板前后两个自动隔离阀上。在阀板底部，设置两个油口，分别联通两个自动隔离阀的出油口和低压回油口。阀板底部的两个油口分别接到舵机油缸高低压腔的油口上。两种操舵方式的管系和附件完全互相独立，仅在舵机油缸油口与隔离阀板出口之间的无缝钢管处汇合[1]。无论采用手操还是电操，液压油均可通过集成在阀板中的自动隔离阀进出舵机油缸，互不影响，各自独立工作。
2 采用该自动隔离阀板的摆缸式舵机液压系统的优点
图3是采用该自动隔离阀板的摆缸式液压舵机系统，该系统在左右舵机油缸上分别安装一个自动隔离阀板。自动隔离阀板与舵机油缸之间采用无缝钢管固定连接，与舵机油缸之外的液压无缝钢管之间采用液压软管连接。整个液压系统仅需使用8根液压软管，比市场上的摆缸式舵机液压系统（如图4所示）少用8根液压软管。笔者将在下文分析该系统的优点。
2.1 沿程能量损失减少
舵机液压管路系统由直管段和接头、阀门等组成，液压油在直管段中流动时，液体从紧贴管子内壁到管子中心的流速是不相同的，在这个流速变化区域里，液压油的流速将由管子内壁处的零逐渐增大到管子中心处的流速v，液压油在流动的垂直方向上出现速度梯度，在不同流速的流层之间存在切向应力，形成阻力。要克服阻力，维持液压油的流动，就需要消耗能量，被消耗掉的能量将不可逆的转化为热能。液压油流经直管段中被消耗掉的能量称为称为沿程能量损失，简称沿程损失[2]。
由沿程损失计算公式可知，沿程损失与整个管道的长度l成正比，减少管道的长度将可以减少沿程损失。目前，区内大部分新建内河船舶的每个舵机油缸上安装有两个自动隔离阀，从液压管路连接到该两个自动隔离阀的液压软管数量多，安装复杂。采用论题所述自动隔离阀板的舵机液压系统将减少液压软管使用数量，整个管道的长度有所缩短，从而减少管路系统的沿程损失，降低能耗。
2.2 安全可靠
由图2可知，舵机手操液压管路与电操液压管路互相独立，二者互不影响，其中任何一种操舵方式的液压管路破管后，另一种操舵方式可以即时使用。该自动隔离阀板里面的阀芯、阀座选用优质钢材经过精密加工，阀芯与阀座采用线密封，密封效果良好，能够有效减少液压油内泄漏。
2.3 安装维护简单
从手操转向器和电操电磁阀的A、B出口端分别连接液压管到舵机油缸附近，再分别连接一个三通接头，将管路引至舵机油缸油口处，再根据图2标识的自动隔离阀板手操电操接口，用液压软管分别对接相应操舵系统的液压油管，即可完成管路的安装工作。自动隔离阀板中的两组自动隔离阀前后对称布置，分别对应手操、电操系统，简单明了，不易接错管路。
整个液压系统使用的液压软管数量少，从而减少管路故障点，减少管路的维护，更换液压软管简单方便。
3 结 语
本文论述的新型舵机油缸自动隔离阀及采用该自动隔离阀板的摆缸式液压舵机系统，经济节能，安全可靠，简单实用，满足《钢质内河船舶建造规范》的要求，对改进优化我区内河船舶摆缸式液压舵机系统有一定促进作用，对提升广西内河船舶建造质量、打造广西内河船舶质量品牌有一定推进效果。
参考文献
[1] 中国船级社主编.钢质内河船舶建造规范（2016）[M].北京：人民交通出版社，2016：2-158.
[2] 孔珑主编.工程流体力学（第四版）[M].北京：中国电力出版社，2014：97.