液壓式啟閉機

1.1 對液壓系統(tǒng)的要求

1、一次、二次安全調(diào)壓保護，分別滿足啟門和閉門打開液控單向閥的壓力控制要求，并起安全保護作用。

2、方向控制，實現(xiàn)啟門和閉門動作，在此功能里設置了消除換向沖擊的功能，使閘門啟、停平穩(wěn)。

3、任意位置鎖定，在任何開度均通過裝于油缸上的專用閥組實現(xiàn)安全鎖定，防止任何意外事故對閘門系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

4、雙缸啟、閉門同步功能，通過流量調(diào)速閥分別控制兩只油缸的油量，如果兩側(cè)油缸在運行中產(chǎn)生了偏差，行程檢測裝置將發(fā)出偏差信號，相應的電磁鐵得、失電，把相對快速的油缸的多余流量放掉一部分，從而控制兩油缸的流量，進而消除偏差，此過程全程跟蹤，保證兩只油缸啟、閉門同步，偏差≤10mm。

1.2 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)

1.2.1 主要技術(shù)參數(shù)

序號 名稱 參數(shù) 備注

1 最大啟門力 2×1000KN

2 最大閉門力 自重閉力

3 工作行程 6400mm

4 最大行程 6200mm 暫定

5 油缸內(nèi)徑 320mm

6 活塞桿直徑 180mm

7 油泵 25MCY14-1B 邵液

8 電動機(滿足SL41) Y180M-4-B5 18.5KW 1480rpm

9 有桿腔計算壓力 18.2Mpa

10 閘門關(guān)閉時間 約13min

11 閘門開啟時間 約13min

12 系統(tǒng)壓力等級 25MPa

2 液壓元件載荷計算

2.1 油缸的計算

2.1.1 油缸有桿腔作用面積

= ( - ) (2.1)

= ( - )

= 0.054950 0.055

D-- 活塞或柱塞直徑(m)。

--活塞桿直徑(m)

= (2.2)

1000 =

1000= 0.054950

=18.1818 18.2

式中 --液壓缸拉力力(KN)

--工作壓力 ( );

2.1.2 油缸無桿腔作用面積

=π× /4= =0.0804m2

本計算主要依據(jù)下列標準和手冊

SL41-93水利水電工程設計規(guī)范和新版《機械設計手冊》

2.2 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定

根據(jù)招標文件技術(shù)條款:確定液壓缸徑和桿徑為:

缸徑D=Φ320mm，桿徑d=Φ180mm

由此計算出液壓系統(tǒng)工作壓力為:

P= =(4×1000×103)/(π×(3202-1802)=18.2MPa

式中F為啟門力，F(xiàn)=1000KN

2.3 缸筒壁厚計算

根據(jù)機械設計手冊，在此啟閉機系統(tǒng)中，3.2≤D/δ<16，故缸筒壁厚應用中等壁厚計算公式，此時:

δ= +C

ψ:強度系數(shù)，對無縫鋼管，ψ=1

C:用來圓整壁厚數(shù)

Py:液壓缸內(nèi)最高工作壓力。Py=23.2MPa

D:缸筒內(nèi)徑

[σ]= [σs]/ 5=600/5=120MPa

δ=23.2×320/(2.3×120-3×18.2)×1+C=(19.95+C)mm

得:Φ320+28.5×2=Φ377mm

故油缸缸筒外圓D1=377mm.

2.4 缸筒強度校核

根據(jù)SL41-93，缸體合成應力按下式計算:

σ= ≤[σ]

式中:[σ]=120MPa

σ1z:縱向應力:σ1z= =32.45 MPa

σh1:環(huán)向應力:σh1= =115.9 MPa

P:工作壓力，P=18.2MPa

D:油缸缸徑，D=Φ320mm

d:油缸桿徑，d=Φ180mm

D1:缸筒中心直徑，DI=Φ320mm

δ:缸筒壁厚，δ=28.5mm

終計算，σzh1= =97.57 MPa <120 MPa

即: σzh1<[σ],符合要求.

2.5 活塞桿柔度校核計算

根據(jù)SL41-93《水利水電工程啟閉機設計規(guī)范》，活塞桿細比計算如下:

λ= ≤[λ]

因液壓缸最小支點距為Smin=L0+L1+L2+L3= L0+1020mm

此處:L為導向套中心至吊頭尺寸，約7020mm

活塞桿直徑d=180mm,

[λ]活塞桿許用細長比，按設計規(guī)定拉力桿此處[λ]≤200。

計算得λ=4×7020/180=156

故滿足要求。

本說明書所述液壓系統(tǒng)是為控制閘而設計、制造，用于控制閘門啟閉機油缸開啟和關(guān)閉的液壓系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局美觀、性能可靠、能耕低的優(yōu)點，其

油缸工況符合要求。

液壓啟閉機液壓系統(tǒng)一套泵站包括油泵電動機組、機架、油箱(包括:空氣過濾器、最高和最低油位計、油溫計等)、控制閥組、油缸旁路閥組、回油過濾器、壓力控制器、壓力變送器、液位變送器和液壓系統(tǒng)原理圖上標明的所有元件(包括:閥組、過濾器、油壓變送器、其它保護和信號元件)。每只油缸都裝有絕對式行程檢測裝置，在閘門啟閉過程中，能對閘門開度及行程實行全程控制，通過電器、液壓動作進行同步控制，實現(xiàn)自動調(diào)整同步。

1、開啟閘門:

二臺電機得電，空載啟動油泵電機延時5s后，YV1通電，系統(tǒng)調(diào)定壓力為19MPa，壓力油進入有桿腔，開啟閘門，油缸無桿腔油經(jīng)單向閥回到油箱。

2、關(guān)閉閘門:

二臺電機得電，空載油泵電機組，延時6s后，相應電磁鐵通電，開啟液控單向閥的壓力調(diào)為8MPa，壓力油打開液控單向閥，左、右油缸有桿腔中油返回到無桿腔，不夠油可由油箱供給，閘門自重關(guān)閉，必要時可在油缸無桿腔加1MPa的壓力，保證閘門能正常關(guān)閉。

3、閘門同步控制。

在閘門啟閉過程中，閘門開度和行糾編裝置全程連續(xù)檢測2根油缸的行程偏差，當偏差值≥10mm時，相應電磁鐵通電，自動調(diào)整相應油缸有桿腔的進、出油量，使閘門達到同步運行，當行程偏差值超過設定值10mm時，液壓系統(tǒng)自動停機并發(fā)出報警信號。

4、閘門定位控制:

當閘門在開啟懸掛時，由于液壓系統(tǒng)的泄漏，下滑200mm時，液壓啟閉機能自動將閘門提升到原懸掛位置;如下滑200mm液壓啟閉機未能啟動，當閘門繼續(xù)下滑至300mm時，液壓啟閉機可以自動接通油泵另一組備用電機電源，將閘門提升到原懸掛位置，同時發(fā)出聲光報警信號。

5、系統(tǒng)壓力控制:

當PK3發(fā)訊時，系統(tǒng)壓力過高，停泵，聲光報警。

當PK1發(fā)訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當PK2發(fā)訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當PK4發(fā)訊時，無桿腔壓力過高，聲光報警。

6、閘門自動復位，油缸下腔超過保護。

油缸旁路閥組中液壓鎖確保閘門在任意位置鎖定，當閘門在開啟懸掛中，當液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏，下滑200mm時，液壓啟閉機自動將閘門提升至原來懸掛位置;如果下滑200mm時，液壓啟閉機未能啟動，閘門繼續(xù)下滑至300mm時，液壓啟閉機自動切換至備用泵，使閘門復位，并發(fā)出聲光報警信號。當系統(tǒng)壓力異常，缸旁溢流閥對缸起溢流保護作用。

7、濾油器堵塞報警:

當SP發(fā)訊時，說明回油濾油器已堵塞，聲光報警，提醒清洗或更換濾器。

8、油箱液位控制:

當油液到達高位時，液位傳感器高位發(fā)訊報警。

當油液到達低位時，液位傳感器低位發(fā)訊報警。

9、油箱溫度控制:

TS3發(fā)訊:油液溫度過低，接通加熱器;

TS4發(fā)訊:油液溫度高，斷開加熱器;

TS2發(fā)訊:溫度過高發(fā)訊報警;

TS1發(fā)訊:溫度過低發(fā)訊報警。