简介

内容提要及相关结构

液压系统设计要求及有关参数

简介

液压式启闭机是一种由机、电、液、仪为一体的新型启闭机械，以液压缸为主体，油泵、粗动机、油箱、滤油器、液压控阀组合的总成。工作原理是以电机为动力源，电机带动双向油泵输出压力油，通过油路集成块等元件驱动活塞杆来控制闸门的启闭。电动机、油泵、液压控制阀和液压缸可装在同一轴线上，也可控需要装置在不同轴线上，只需接通电动机的控制电源，即可使活塞杆往复运动。液压控制阀组合是由溢流阀、调速阀、液压单向阀等阀组组成，可根据启闭机的工作待点设计不同油路形成的组合阀满足其工况要求。活塞杆的伸缩由电动机正反旋转控制，具有动作灵活，行程控制准确，过载保护等性能。当运行受阻时，油路中压力增高到调定的限额，溢流阀迅速而准确地溢流，实行过载保护，电动运转在额定值内不会烧毁。启闭机油路集成块中设计了自锁机构，当启闭机运行到调定行程终端时，电机自动停止转动，活塞杆则锁定在此位置上，处于保压状态。

内容提要及相关结构

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。

永强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。

液压系统设计要求及有关参数

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。