液壓式啟閉機

液壓式啟閉機

液壓式啟閉機是一種由機、電、液、儀為一體的新型啟閉機械,以液壓缸為主體,油泵、粗動機、油箱、濾油器、液壓控閥組合的總成。工作原理是以電機為動力源,電機帶動雙向油泵輸出壓力油,通過油路集成塊等元件驅動活塞桿來控制閘門的啟閉。

相關結構

本說明書所述液壓系統是為控制閘而設計、製造,用於控制閘門啟閉機油缸開啟和關閉的液壓系統。本系統具有結構緊湊、布局美觀、性能可靠、能耕低的優點,其

油缸工況符合要求。

液壓啟閉機液壓系統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)。每隻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,實現自動調整同步。

1、開啟閘門:

二台電機得電,空載啟動油泵電機延時5s後,YV1通電,系統調定壓力為19MPa,壓力油進入有桿腔,開啟閘門,油缸無桿腔油經單向閥回到油箱。

2、關閉閘門:

二台電機得電,空載油泵電機組,延時6s後,相應電磁鐵通電,開啟液控單向閥的壓力調為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,閘門自重關閉,必要時可在油缸無桿腔加1MPa的壓力,保證閘門能正常關閉。

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,液壓系統自動停機並發出報警信號。

4、閘門定位控制:

當閘門在開啟懸掛時,由於液壓系統的泄漏,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,同時發出聲光報警信號。

5、系統壓力控制:

當PK3發訊時,系統壓力過高,停泵,聲光報警。

當PK1發訊時,表明油泵壓力過低,聲光報警,停泵檢修。

當PK2發訊時,表明油泵壓力過低,聲光報警,停泵檢修。

當PK4發訊時,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,當液壓系統內泄漏,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,閘門繼續下滑至300mm時,液壓啟閉機自動切換至備用泵,使閘門復位,並發出聲光報警信號。當系統壓力異常,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,液位感測器高位發訊報警。

當油液到達低位時,液位感測器低位發訊報警。

9、油箱溫度控制:

TS3發訊:油液溫度過低,接通加熱器;

TS4發訊:油液溫度高,斷開加熱器;

TS2發訊:溫度過高發訊報警;

TS1發訊:溫度過低發訊報警。

設計要求

1.1 對液壓系統的要求

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

2、方向控制,實現啟門和閉門動作,在此功能里設定了消除換向衝擊的功能,使閘門啟、停平穩。

3、任意位置鎖定,在任何開度均通過裝於油缸上的專用閥組實現安全鎖定,防止任何意外事故對閘門系統產生影響。

4、雙缸啟、閉門同步功能,通過流量調速閥分別控制兩隻油缸的油量,如果兩側油缸在運行中產生了偏差,行程檢測裝置將發出偏差信號,相應的電磁鐵得、失電,把相對快速的油缸的多餘流量放掉一部分,從而控制兩油缸的流量,進而消除偏差,此過程全程跟蹤,保證兩隻油缸啟、閉門同步,偏差≤10mm。

1.2 液壓系統設計參數

1.2.1 主要技術參數

序號 名稱 參數 備註

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 閘門關閉時間 約13min

11 閘門開啟時間 約13min

12 系統壓力等級 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

本計算主要依據下列標準和手冊

SL41-93水利水電工程設計規範和新版《機械設計手冊》

2.2 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定

根據招標檔案技術條款: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工作壓力為:

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

式中F為啟門力,F=1000KN

2.3 缸筒壁厚計算

根據機械設計手冊,在此啟閉機系統中,3.2≤D/δ<16,故缸筒壁厚套用中等壁厚計算公式,此時:

δ= +C

ψ:強度係數,對無縫鋼管,ψ=1

C:用來圓整壁厚數

Py:液壓缸內最高工作壓力。Py=23.2MPa

D:缸筒內徑

[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SL41-93《水利水電工程啟閉機設計規範》,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為導向套中心至弔頭尺寸,約7020mm

活塞桿直徑d=180mm,

[λ]活塞桿許用細長比,按設計規定拉力桿此處[λ]≤200。

計算得λ=4×7020/180=156

故滿足要求。

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