水擊壓力數(shù)據(jù)是發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)、主閥、試驗(yàn)系統(tǒng)入口管路和試車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性的主要參考依據(jù)。為了準(zhǔn)確獲得水擊壓力數(shù)據(jù),首先就要對測量用的水擊壓力傳感器進(jìn)行現(xiàn)場動態(tài)標(biāo)定,因此需要設(shè)計(jì)一套能夠模擬發(fā)動機(jī)試驗(yàn)啟閉過程的校準(zhǔn)裝置,以獲得準(zhǔn)確的現(xiàn)場校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。由于水擊壓力現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置需要產(chǎn)生瞬態(tài)水擊壓力,為了模擬真實(shí)試驗(yàn)狀態(tài),設(shè)計(jì)了快速閥門,要求閥門開啟速度滿足產(chǎn)生預(yù)定水擊壓力的要求,完成水擊壓力現(xiàn)場校準(zhǔn)。 2性能 水擊壓力主要是試驗(yàn)時入口隔離閥門的電爆閥快速開啟和關(guān)閉產(chǎn)生的,根據(jù)電爆閥性能試驗(yàn)結(jié)構(gòu),其開關(guān)閥速度需達(dá)到7~10ms。快關(guān)閥作為水擊壓力發(fā)生源系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,要求其關(guān)閉速度能夠達(dá)到電爆閥關(guān)閉速度條件,以保證現(xiàn)場試驗(yàn)條件與發(fā)動機(jī)試驗(yàn)程序一致,同時要求其結(jié)構(gòu)可靠,能夠?qū)崿F(xiàn)高沖擊壓力下的密封。根據(jù)水擊發(fā)生原理和試驗(yàn)過程中的變化規(guī)律,快關(guān)閥門關(guān)閉速度（從全開到全關(guān)）應(yīng)5ms,在關(guān)閉產(chǎn)生水擊壓力（10MPa）時能夠可靠密封。 3結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 快關(guān)閥門公稱直徑為DN50,閥門有效行程1/4DN=12.5mm,閥門為實(shí)現(xiàn)5ms的關(guān)閥速度,需要運(yùn)動結(jié)構(gòu)簡單,傳動環(huán)節(jié)少,因此閥門類型選擇截止閥,采用2~5MPa氣源的氣動機(jī)構(gòu)驅(qū)動及金屬材料脆性斷裂方式提高閥門關(guān)閉初始加速度和關(guān)閉速度。 快關(guān)閥門主要由氣動機(jī)構(gòu)、閥門本體、脆性斷裂裝置及連接件等組成（圖1）。氣動機(jī)構(gòu)包括氣缸、活塞及復(fù)位彈簧等,由控制氣源驅(qū)動活塞向下運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)閥門關(guān)閉,復(fù)位彈簧用于閥門自動打開。閥門由閥桿、閥瓣、閥座等組成,完成閥門密封實(shí)現(xiàn)介質(zhì)切斷。脆性斷裂裝置包括脆性片、沖壓頭和脆性片 支座等,沖壓頭與閥桿連接為一體,隨閥桿運(yùn)動,脆性片支座安裝在閥體上,用于脆性片安裝固定。氣動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時增大了活塞下方端蓋氣隙,使閥門關(guān)閉時活塞下方空氣快速排出,減小氣動阻力。 4工作原理 閥門使用時,首先安裝指定規(guī)格的脆性片,然后打開控制氣閥門,填充控制氣,氣腔內(nèi)壓力達(dá)到脆性片斷裂壓力后,閥門突然啟動,閥瓣與閥座閉合實(shí)現(xiàn)閥門的快速關(guān)閉。再次試驗(yàn)時,關(guān)閉控制氣閥門,排出氣腔內(nèi)控制氣,在復(fù)位彈簧恢復(fù)力作用下閥門恢復(fù)打開狀態(tài)。 5脆性片 在保證密封效果前提下,快關(guān)閥門研制關(guān)鍵在于脆性片性能。要求脆性片在2~5MPa控制氣壓力下能夠按預(yù)期斷裂,同時,斷裂力值必須達(dá)到要求值,閥門運(yùn)動機(jī)構(gòu)才能獲得滿足關(guān)閉速度要求的初始加速度。 5.1材料選擇 快關(guān)閥門所用脆性片材料需保證斷裂時斷口整齊、均勻,斷裂力值便于控制。選擇硬塑料、鑄鐵和錫青銅3種材料進(jìn)行壓斷試驗(yàn)（圖2,表1）。 驅(qū)動壓力調(diào)節(jié)至2MPa時,塑料片開始出現(xiàn)裂紋,變形較大,無法達(dá)到脆性斷裂的要求。驅(qū)動壓力調(diào)節(jié)至4MPa時,鑄鐵片開始斷裂,斷裂口顯示為脆性斷裂,但斷口不整齊,容易造成夾料使閥門無法正常關(guān)閉。驅(qū)動壓力加載至5MPa時,錫青銅片出現(xiàn)變形,但未斷裂。為驗(yàn)證錫青銅斷裂情況,加工了一組不同厚度的錫青銅片用于試驗(yàn)。在錫青銅片凹槽部位厚度為0.2mm,操縱壓力達(dá)5MPa情況下出現(xiàn)斷裂,且斷口呈現(xiàn)為較為規(guī)則的圓環(huán)狀,不同厚度錫青銅脆性片斷裂力值呈現(xiàn)規(guī)律性。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,選擇錫青銅（QSn6.5-0.1）為脆性片材料。