液压式启闭机

1.1 对液压系统的要求

1、一次、二次安全调压保护，分别满足启门和闭门打开液控单向阀的压力控制要求，并起安全保护作用。

2、方向控制，实现启门和闭门动作，在此功能里设置了消除换向冲击的功能，使闸门启、停平稳。

3、任意位置锁定，在任何开度均通过装于油缸上的专用阀组实现安全锁定，防止任何意外事故对闸门系统产生影响。

4、双缸启、闭门同步功能，通过流量调速阀分别控制两只油缸的油量，如果两侧油缸在运行中产生了偏差，行程检测装置将发出偏差信号，相应的电磁铁得、失电，把相对快速的油缸的多余流量放掉一部分，从而控制两油缸的流量，进而消除偏差，此过程全程跟踪，保证两只油缸启、闭门同步，偏差≤10mm。

1.2 液压系统设计参数

1.2.1 主要技术参数

序号 名称 参数 备注

1 最大启门力 2×1000KN

2 最大闭门力 自重闭力

3 工作行程 6400mm

4 最大行程 6200mm 暂定

5 油缸内径 320mm

6 活塞杆直径 180mm

7 油泵 25MCY14-1B 邵液

8 电动机(满足SL41) Y180M-4-B5 18.5KW 1480rpm

9 有杆腔计算压力 18.2Mpa

10 闸门关闭时间 约13min

11 闸门开启时间 约13min

12 系统压力等级 25MPa

2 液压元件载荷计算

2.1 油缸的计算

2.1.1 油缸有杆腔作用面积

= ( - ) (2.1)

= ( - )

= 0.054950 0.055

D-- 活塞或柱塞直径(m)。

--活塞杆直径(m)

= (2.2)

1000 =

1000= 0.054950

=18.1818 18.2

式中 --液压缸拉力力(KN)

--工作压力 ( );

2.1.2 油缸无杆腔作用面积

=π× /4= =0.0804m2

本计算主要依据下列标准和手册

SL41-93水利水电工程设计规范和新版《机械设计手册》

2.2 液压油缸的缸径、杆径和工作压力确定

根据招标文件技术条款:确定液压缸径和杆径为:

缸径D=Φ320mm，杆径d=Φ180mm

由此计算出液压系统工作压力为:

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

式中F为启门力，F=1000KN

2.3 缸筒壁厚计算

根据机械设计手册，在此启闭机系统中，3.2≤D/δ<16，故缸筒壁厚应用中等壁厚计算公式，此时:

δ= +C

ψ:强度系数，对无缝钢管，ψ=1

C:用来圆整壁厚数

Py:液压缸内最高工作压力。Py=23.2MPa

D:缸筒内径

[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

故油缸缸筒外圆D1=377mm.

2.4 缸筒强度校核

根据SL41-93，缸体合成应力按下式计算:

σ= ≤[σ]

式中:[σ]=120MPa

σ1z:纵向应力:σ1z= =32.45 MPa

σh1:环向应力:σh1= =115.9 MPa

P:工作压力，P=18.2MPa

D:油缸缸径，D=Φ320mm

d:油缸杆径，d=Φ180mm

D1:缸筒中心直径，DI=Φ320mm

δ:缸筒壁厚，δ=28.5mm

终计算，σzh1= =97.57 MPa <120 MPa

即: σzh1<[σ],符合要求.

2.5 活塞杆柔度校核计算

根据SL41-93《水利水电工程启闭机设计规范》，活塞杆细比计算如下:

λ= ≤[λ]

因液压缸最小支点距为Smin=L0+L1+L2+L3= L0+1020mm

此处:L为导向套中心至吊头尺寸，约7020mm

活塞杆直径d=180mm,

[λ]活塞杆许用细长比，按设计规定拉力杆此处[λ]≤200。

计算得λ=4×7020/180=156

故满足要求。

本说明书所述液压系统是为控制闸而设计、制造，用于控制闸门启闭机油缸开启和关闭的液压系统。本系统具有结构紧凑、布局美观、性能可靠、能耕低的优点，其

油缸工况符合要求。

液压启闭机液压系统一套泵站包括油泵电动机组、机架、油箱(包括:空气过滤器、最高和最低油位计、油温计等)、控制阀组、油缸旁路阀组、回油过滤器、压力控制器、压力变送器、液位变送器和液压系统原理图上标明的所有元件(包括:阀组、过滤器、油压变送器、其它保护和信号元件)。每只油缸都装有绝对式行程检测装置，在闸门启闭过程中，能对闸门开度及行程实行全程控制，通过电器、液压动作进行同步控制，实现自动调整同步。

1、开启闸门:

二台电机得电，空载启动油泵电机延时5s后，YV1通电，系统调定压力为19MPa，压力油进入有杆腔，开启闸门，油缸无杆腔油经单向阀回到油箱。

2、关闭闸门:

二台电机得电，空载油泵电机组，延时6s后，相应电磁铁通电，开启液控单向阀的压力调为8MPa，压力油打开液控单向阀，左、右油缸有杆腔中油返回到无杆腔，不够油可由油箱供给，闸门自重关闭，必要时可在油缸无杆腔加1MPa的压力，保证闸门能正常关闭。

3、闸门同步控制。

在闸门启闭过程中，闸门开度和行纠编装置全程连续检测2根油缸的行程偏差，当偏差值≥10mm时，相应电磁铁通电，自动调整相应油缸有杆腔的进、出油量，使闸门达到同步运行，当行程偏差值超过设定值10mm时，液压系统自动停机并发出报警信号。

4、闸门定位控制:

当闸门在开启悬挂时，由于液压系统的泄漏，下滑200mm时，液压启闭机能自动将闸门提升到原悬挂位置;如下滑200mm液压启闭机未能启动，当闸门继续下滑至300mm时，液压启闭机可以自动接通油泵另一组备用电机电源，将闸门提升到原悬挂位置，同时发出声光报警信号。

5、系统压力控制:

当PK3发讯时，系统压力过高，停泵，声光报警。

当PK1发讯时，表明油泵压力过低，声光报警，停泵检修。

当PK2发讯时，表明油泵压力过低，声光报警，停泵检修。

当PK4发讯时，无杆腔压力过高，声光报警。

6、闸门自动复位，油缸下腔超过保护。

油缸旁路阀组中液压锁确保闸门在任意位置锁定，当闸门在开启悬挂中，当液压系统内泄漏，下滑200mm时，液压启闭机自动将闸门提升至原来悬挂位置;如果下滑200mm时，液压启闭机未能启动，闸门继续下滑至300mm时，液压启闭机自动切换至备用泵，使闸门复位，并发出声光报警信号。当系统压力异常，缸旁溢流阀对缸起溢流保护作用。

7、滤油器堵塞报警:

当SP发讯时，说明回油滤油器已堵塞，声光报警，提醒清洗或更换滤器。

8、油箱液位控制:

当油液到达高位时，液位传感器高位发讯报警。

当油液到达低位时，液位传感器低位发讯报警。

9、油箱温度控制:

TS3发讯:油液温度过低，接通加热器;

TS4发讯:油液温度高，断开加热器;

TS2发讯:温度过高发讯报警;

TS1发讯:温度过低发讯报警。