機械畢業(yè)設(shè)計84溢洪道工作弧門液壓啟閉機設(shè)計

邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 1 目 錄 內(nèi)容提要 3 ABSTRACT .4 1 引言 .5 1.1 液壓啟閉機的特點 .5 1.2 國內(nèi)液壓啟閉機應用情況 .5 1.3 液壓啟閉機的發(fā)展和應用前景 .5 2 對液壓系統(tǒng)的要求 6 2.1 環(huán)境條件 .6 2.2 主要技術(shù)要求 6 3 啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 9 3.1 啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計方案簡述 .9 3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 10 3.3 啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算書 10 4 啟閉機油缸的設(shè)計計算 .23 4.1 液壓油缸的 缸徑、桿徑和工作壓力確定 .23 4.2 缸筒壁厚計算 .23 4.3 缸筒強度校核 .23 4.4 活塞桿柔度校核計算 .24 4.5 活塞桿強度計算 .24 4.6 銷軸強度計算 .25 4.7 吊頭耳環(huán)寬度計算 25 5 啟閉機液壓系 統(tǒng)使用說明 .26 5.1 概述 . 26 5.2 系統(tǒng)液壓組成及參數(shù) 26 5.3 液壓系統(tǒng)的幾種控制方式 .26 5.4 液壓系統(tǒng)的安裝及調(diào)試 .29 5.5 系統(tǒng)的維護及注意事項 .30 5.6 日常維護要求 .30 5.7 液壓故 障處理辦法 .31 5.8 主要元件匯總表 .33 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 2 5.9 易損件匯總表 . 35 6 液壓系統(tǒng)的壓力動作速度調(diào)試 . 36 6.1 壓力調(diào)試 36 6.2 動作實驗 36 6.3 速度實驗 37 全文結(jié)論 38 致謝 39 參考文獻 40 內(nèi)容提要 本文主要講述了溢洪道工作弧門 2 630KN液壓啟閉機的設(shè)計 .其中包括對液壓系統(tǒng)的要求 ,啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案 ,液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 ,系統(tǒng)油缸的設(shè)計計算以邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 3 及液壓系統(tǒng)的操作說明。本系統(tǒng)主要具備以下幾個功能： 錯誤 !未找到引用源。 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。 錯誤 !未找到引用源。 方向控制 ,實現(xiàn)啟門和閉門動作 ,在此功能里設(shè)置了消除換向沖擊的功能 ,使閘門啟、停平穩(wěn)。 錯誤 !未找到引用源。 任意位置鎖定 ,在任何開度均通過裝于油缸上的專門閥組實現(xiàn)安全鎖定 ,防止任何意外事故對閘門系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 錯誤 !未找到引用源。 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。 ABSTRACT This document is mainly talk about the designation of the hoisting equipment hydraulic system of flood-relief radial gate. It includes the 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 4 requirement of the hoisting equipment hydraulic system、 the plan of the system design、 the calculation of the design、 the calculation of the system cylinder design and the operation introduction of the system. The functions of this system are as follows: Once and twice safety pressure regulation protection, in order to get enough pressure to open the solenoid controlled check valve when opening or closing the gate, and also take the function of safety protection.錯誤 !未找到引用源。 Direction control, make up the operation of opening and closing the gate, there is a function to eliminate the collusion of the direction changing, and it make the gate moved and stopped stability. 錯誤 !未找到引用源。 Locked in an arbitrary position, we can get a safety locking at any angle via the special valve block equipped on the oil cylinder, In order to protect the system from the affection of any accident. 錯誤 !未找到引用源。 The function of starting or closing the double cylinders at the same time, control the flow of the two cylinder by the flow speed regulating valve separately, if there is deference between the two sides of the cylinder, the stroke testing equipment send out signal, the solenoid get and lost electricity separately, reduce the flow of the quick cylinder, and control flow of the two cylinder in this way, and eliminate the difference. 1 引言 1.1 液壓啟閉機的特點 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 5 閘門液壓啟閉機是指利用液體的壓力能來傳遞能量，從而控制閘門的開啟或關(guān)閉的一種啟閉機。它包括液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。由液壓泵組、液壓閥組、液壓缸、油箱及附件、電氣柜及操作臺等五部分組成。其工作原理是：液壓泵把原動機輸出的機械能變?yōu)橐后w壓力能，經(jīng)過油管道及液壓閥進入液壓缸，通過液壓缸及活塞桿把液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C的機械能，從而驅(qū)使閘門完成開啟或關(guān)閉等動作。 與其它型式相比，液壓啟閉機具有以下優(yōu)點： (1) 結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊，體積小，重量輕； (2) 承載能力大，并能夠遠距 離傳遞動力； (3) 緩沖性能好，傳動平穩(wěn)，調(diào)速和換向方便； (4) 液壓傳動與電氣控制相結(jié)合，便于實現(xiàn)自動化； (5) 液壓元件已經(jīng)系列化、標準化，設(shè)計簡單，制造周期短； (6) 液壓元件可以自行潤滑，經(jīng)久耐用； (7) 易于防止過載，工作安全可靠。 液壓啟閉機的缺點主要是：液壓缸與活塞桿配合精度高，加工成本較高；另外，密封質(zhì)量較差時液壓油容易滲漏。 1.2 國內(nèi)液壓啟閉機應用情況 液壓啟閉機在我國水電工程中的應用已經(jīng)有 20 多年的歷史，特別是近年來，液壓技術(shù)更趨成熟，應用更加廣泛。目前我國液壓啟閉機的 設(shè)計和制造能力都達到了相當高的水平和規(guī)模；最大啟閉力可達到 8000kN，行程超過 16m，油缸直徑大于 1m，活塞桿直徑大于 0.5m。液壓啟閉機更多地用于操作弧型閘門、人字閘門、快速閘門或高水頭深孔事故閘門，主要原因是液壓啟閉機用于這幾種型式的閘門上更能體現(xiàn)其優(yōu)點。從國內(nèi)一些工程的實際運行情況看，這幾年生產(chǎn)的液壓啟閉機的質(zhì)量有了很大的提高，而生產(chǎn)成本卻有所降低，工程效益愈來愈顯著。 1.3 液壓啟閉機的發(fā)展和應用前景 鑒于液壓啟閉機所具有的優(yōu)點，近年來在國內(nèi)外都得到了公認和推廣。特別是隨著設(shè)計、制造、安裝 、運行水平的提高，液壓新技術(shù) (如同步技術(shù)、插裝技術(shù)、比例控制技術(shù)等 )和新型密封材料 (如聚四氟乙烯組合式密封圈 )的成功運用，產(chǎn)品質(zhì)量越來越得到保證，另外，液壓技術(shù)與電子技術(shù)互相結(jié)合，使液壓啟閉機更加適應現(xiàn)代工程建設(shè)的發(fā)展要求。液壓啟閉機在廣西的應用將更加廣泛。 在全國金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會和信息網(wǎng)聯(lián)合召開的液壓啟閉機技術(shù)交流會上，與會邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 6 代表對國內(nèi)液壓啟閉機的現(xiàn)狀和前景進行了廣泛的探討，一致認為：雖然我國制造的液壓啟閉機的某些元件，特別是密封、導向件與國外先進水平相比還有一定差距，但是液壓啟閉機主機的設(shè)計水平和制 造能力已經(jīng)接近世界先進水平。會議建議，對于國內(nèi)工程中特別重要的液壓啟閉機，可以考慮進口部分閥組和密封導向件，但是主機應該由國內(nèi)制造，以促進國內(nèi)制造水平的提高，并節(jié)省設(shè)備投資。 2 系統(tǒng)的要求 2.1 環(huán)境條件 工地海拔高度： 300m 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 7 多年平均氣溫： 17.2 C 極端最低 /最高氣溫： -4.7/42.3 C 年平均相對濕度： 79% 2.2 主要技術(shù)要求 1.2.1 總則 液壓系統(tǒng)的設(shè)計應符合液壓原理圖，油缸設(shè)計圖、平面布置圖。 1.2.2 零部件制造技術(shù)要求 (1) 液壓泵電機組 錯誤 !未找到引用源。 液壓泵的額定排量應符合圖紙要求。 錯誤 !未找到引用源。 所有電機均為 TH 型并帶熱敏電阻溫度保護裝置，絕緣等級 F。保護等級： IP54,電機的電壓為 380V。 錯誤 !未找到引用源。 油泵電機組工作時的噪聲應不大于 90db。 (2) 控制閥 組 錯誤 !未找到引用源。 流量控制閥應有足夠的調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)液壓缸的下降速度，閥的響應時間應少于 29ms。在工作壓力 29.1MPa 的情況下閥的內(nèi)泄漏不大于0.004L/min。 錯誤 !未找到引用源。 溢流閥應足以排出液壓泵的流量而無震動，其整定壓力最大不超過上述最大系統(tǒng)壓力的 120%。 錯誤 !未找到引用源。 其余各控制閥的選用應滿足液壓系統(tǒng)工作要求，其額定壓力和流量應大于實際通過該閥的最高壓力和最大流量。 錯誤 !未找到引用源。 壓力控制閥、換向閥、流量控制閥、壓 力繼電器、高壓球閥、壓力變送器等關(guān)鍵元件應選用國際知名品牌。 錯誤 !未找到引用源。 補油單向閥（液壓原理圖序號 23）開啟壓力為 0.02MPa。 錯誤 !未找到引用源。 電磁閥控制電壓均為直流 24V。 (3) 油箱 錯誤 !未找到引用源。 回油濾油器的額定過流量不得少于其實際過流量的 4 倍。濾油器應帶旁通閥并設(shè)有堵塞報警指示。 錯誤 !未找到引用源。 油箱注入口的過濾精度為 100 m ，回油濾油器（帶堵塞指示器，過濾精度 20 m ）應有磁性吸附功能。 錯誤 !未找到引用源。 濾芯強度：吸油管路用的濾芯，壓差緩慢加至 0.15MPa，回邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 8 油用的濾芯緩慢加至 0.6MPa，保持 3s 均不應破壞。 錯誤 !未找到引用源。 耐壓性：當濾油器入口壓力在 10%公稱壓力與公稱壓力之間，快速上升下降反復作用，濾油器不應有永久變形、漏油和其他缺陷。 錯誤 !未找到引用源。 油箱由不銹鋼板焊接而成。油箱上安裝液位計、液位控制器、帶除濕功能的空氣濾清器、電加熱器、溫度控制器等。 (4) 兩套油泵電機組，一套工作，一套備用，當工作油泵出現(xiàn)故障時自動切換。 (5) 主閥塊裝有壓力表、接頭、截止閥、單向閥、安全閥等，并安裝在油箱的基座板上。 (6) 電源電壓等級 AC380/220V。 (7) “低壓”壓力發(fā)訊器，當油缸下腔壓力降低到一個預定值（在設(shè)計系統(tǒng)額定壓力的 5 20%內(nèi)可調(diào)節(jié)）時停止閘門下降，并顯示由于閘門下方有障礙物，閘門下降將要被卡阻。響應的報警接點應接入控制回路以指示閘門卡阻狀態(tài)。該電路中應串聯(lián)一個限位開關(guān)，當閘門處于關(guān)閉狀態(tài)時，限位開關(guān)斷開。 (8) 油管及聯(lián)接元件采用不 銹鋼。 (9) 液壓泵站應滿足閘門啟閉時兩只油缸的同步要求。 3 啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 3.1 啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計方案簡述 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 9 （ 1） 溢洪道工作弧門 2 630KN 液壓啟閉機系統(tǒng)采用雙流量調(diào)速閥來控制液壓啟閉機兩側(cè)油缸的進出流量 ,實現(xiàn)同步運行和電磁換向閥旁路糾偏。最大程度地保證了閘門的安全和穩(wěn)定運行。 （ 2） 在本次設(shè)計中 ,液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)關(guān)鍵元器件均采用國際和國內(nèi)知名先進品牌的各類液壓、電氣元件、輔件和技術(shù)。 （ 3） 本次投標設(shè)計全面滿足用戶要求的各項標準、規(guī)范要求 ,同時參考國 際標準 ,對產(chǎn)品進行全面的優(yōu)先設(shè)計。 （ 4） 為保證制造水平 ,本次投標的液壓啟閉機均按 ISO9001 質(zhì)量保證體系進行產(chǎn)品質(zhì)量控制 ,建立完整的質(zhì)量檔案 ,進行產(chǎn)品跟蹤服務。 3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 該液壓系統(tǒng)包括開啟閘門、關(guān)閉閘門、閘門同步控制、閘門自動回復、液壓系統(tǒng)壓力保護、油箱部分電氣控制等幾個部分。其完整液壓系統(tǒng)圖如圖 3.1 所示： 圖 3.1 系統(tǒng)原理圖 其動作循環(huán)表見 表 3.1 所示： 表 3.1 動作循環(huán)表 工況 M1 或 M2 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 10 閘門 開啟 電機空載啟動 + - - - - - 閘門提升 + + + - - - 油缸 43.1 快 + + + - - + 油缸 43.2 快 + + + - + - 提升到位 - - - - - - 閘門 關(guān)閉 電機空載啟動 + - - - - - 閘門下降 + + - + - - 油缸 43.1 快 + + - + + - 油缸 43.2 快 + + - + - + 下降到位 - - - - - - 3.3 啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算書 泄洪閘表孔弧形工作閘門液壓啟閉機液壓控制系統(tǒng)包含下述功能 : 錯誤 !未找到引用源。 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。 錯誤 !未找到引用源。 方向控制 ,實現(xiàn)啟門和閉門動作 ,在此功能里設(shè)置了消除換向沖擊的功能 ,使閘門啟、停平穩(wěn)。 錯誤 !未找到引用源。 任意位置鎖定 ,在任何開度均通過裝于油缸上的專門閥組實現(xiàn)安全鎖定 ,防止任何意外事故對閘門系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 錯誤 !未找到引用源。 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。 3.3.1 主要技術(shù)參數(shù)見表 3.2 表 3.2 技術(shù)參數(shù)表 液機名稱 溢洪道工作弧門 2 630KN 型 式 懸掛后拉式 啟門力 630KN 下壓力 自重閉門 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 11 油缸內(nèi)徑 280mm 活塞桿徑 170mm 工作行程 8600mm 最大行程 8500mm 啟門速度 0.5m/min 閉門速度 0.5m/min 啟門油缸 16.2MPa 油泵 25MCY14-1B 邵液 電機功率 22KW -1480r/min 3.3.2 油缸控制回路流量計算 （ 1） 油缸作用面積計算 : 油缸無桿腔作用面積 : 1S= 2 /4D = 2280 / 4 =6.15 2dm 油缸有桿腔作用面積 : 2S= 22( ) / 4Dd = 22( 2 8 0 1 7 0 ) / 4 =2.27 2dm （ 2） 啟門流量的計算 : 啟門速度 : V=0.5m/min 無桿腔回油流量 : QB=1S V=61.5 5=30.75L/min 有桿腔進油流量 : QA=2S V=2.27 5=11.35L/min 3.3.3 電機油泵的確定 油泵最高工作壓力、最大工作流量，電機功率的計算： （ 1） 泵工作壓力的確定 pP1P+ P (3.1) 1P是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對本系統(tǒng)來說，最高壓力是系統(tǒng)啟門的最大工作壓力 （ 16.2Mpa） ，并考慮沿程壓力流量損失和油泵的使用工作壽命等因素，選取油泵出口壓力 17Mpa，根據(jù)設(shè)計要求，液壓系統(tǒng)油泵最高工作壓力應滿足： maxP=n(p+ P ) (3.2) 1P=16.2Mpa (油缸的啟動額定工作壓力 ) 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 12 n=1.3（安全系數(shù)） P 是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失。有系統(tǒng)圖可見，從泵到油缸間串接有一個調(diào)速閥、一個液控單向閥和一個換向閥，取 P =0.5 （系統(tǒng)中沿程壓力損失）。 液壓泵工作壓力為pP=（ 16.2+0.5） MPa =16.7MPa 其最高工作壓力為maxP=1.3 （ 16.2+0.5） MPa=21.7MPa （ 2） 油泵最大工作流量計算： 油泵最大工作流量：m axQ K Q (3.3) 其中： K為系統(tǒng)的泄漏系數(shù) : 1.1 1.3，由于系統(tǒng)不允許有外漏，內(nèi)漏不能過大，所以 K取 1.2。 因設(shè)計要求同時開啟一條門， Q 為：同時動作的液壓缸最大總工作流量，故： Q =2 11.35=22.7L/min 每臺液壓站設(shè)有一備一用的二套油泵電機組，備用泵和工作泵能互相切換，故每臺油泵流量必須大于或等于 maxQ=22.7 1.2=27.24L/min （ 3） 流量計算： q=maxQ/N (3.4) 其中：maxQ為油泵最大工作流量， N 為電機轉(zhuǎn)速，選用 4 極三相異步電機，故額定轉(zhuǎn)速 N=1840rev/min。那么： q=27.24 310 /1840ml/rev =18.4ml/rev。 因此，泵選用邵液公司提供的 25MCY 柱塞泵，排量 25ml/rev, 在轉(zhuǎn)速1480rev/min情況下，泵工作的總流量為 37L/min，額定工作壓力為 310bar。 （ 4） 功率計算： N=PmaxQ/60 其中： 為電機效率取 0.88。 P 為液壓系統(tǒng)油泵出口壓力，那么 N=37 27.24/（ 60 0.88） =19.1kw 查機械設(shè)計手冊第五卷，得電機型號為 Y200L-6，轉(zhuǎn)速 n=1480r/min.電機功率為 22KW。 3.3.4 油箱容積的計算 ： 本油箱為一控二油箱，其容積應滿足檢修時使油缸無桿腔的油流回油箱，故油邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 13 箱的容積應滿足計算如下： 油箱容積 V=4 （無桿腔容積 -有桿腔容積） /（ 0.5 0.85） 。即： V=4 （ 2 2dL ） /（ 4 0.5 0.85） (3.5) =4 （ 2170 8600 610 ） / 610 （ 4 0.5 0.85） =1836.3L 另當一扇門檢修時油缸回油為： 311L 可選取油箱容積為： 2200L。 3.3.5 液壓啟閉機用油量的計算 1、該系統(tǒng)為一控二液壓啟閉機，其用油量計算如下： V=1.2 V+4 （ 2D - 2d ） L/4 （ 3.6） =1.2 1750+4 （ 2280 - 2170 ） 8600 610 /4 =4506L 3.3.6 油管的管徑 （ 1） 管徑計算 由機械設(shè)計手冊表 23.4-10,選擇油管內(nèi)允許流速為 : 壓力油：AV=3.0m/s 吸油管：SV=0.7m/s 回油管：BV=2.5m/s 啟閉閘門過程中，壓力油管最大流量為有桿腔啟門進油量 11.35L/min （1A、2A） ，回油管最大流量即為兩只油缸無桿腔啟門回流量 61.5L/min （1B、2B） ，閘門關(guān)閉工況為自重閉門，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，系統(tǒng)為差動閉門，油缸下腔油液流回油缸上腔。 閘門關(guān)閉時，泵源提供壓力油打開液控單向閥，其余油通過溢流閥直接補入上腔。由公式 （ 3.7）： D=4.63(Q/V)0.5 （ 3.7） 得：壓力油管：NAD=4.63(1Q/AV)0.5 =4.63 (11.35/3)0.5 =9mm, 取NAD=10mm 回油管：NBD分 =4.63(2Q/BV)0.5 =4.63 (30.75/2.5)0.5 =16.2mm, 取NBD分 =18mm NBD總 =4.63(2Q/BV)0.5 =4.63 (61.5/2.5)0.5 =22.96mm, 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 14 取NBD總 =28mm 吸油管： D=4.63(1Q/sV)0.5 =4.63 (11.35/0.7)0.5 =18.6mm， 取 D=20mm 查手冊選用管道 :壓力油管 10 1 , 分路回油管 18 2.5 ,總路回油管 28 4 ，吸油管22 3 3.3.7 液壓系統(tǒng)性能驗算 （ 1） 液壓系統(tǒng)壓力損失 驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓缸執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算快速運動回路，故主要驗算由泵到液壓缸這段管路的損失 錯誤 !未找到引用源。 沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運動時進油管路的損失。此管路長為 5m，管內(nèi)徑 0.010 速運動時通過的流量為 11.35/60（ L/s） ，選用 20 號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后的粘度為 = 27 2 /mm s 油的密度為 =918Kg/ 3m 油在管路的實際流速 =24qvd= 321 1 .3 5 1 00 .0 1 0 6 04=2.4m/s (3.8) Re= d=52.4 0.012.7 10 =888.9minA (3.16)邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 17 所以油箱容積符合要求。又由于油箱實際容積遠遠大于散熱要求，所以為保證油液溫度，本系統(tǒng)還必須增加電熱器裝置，電熱器功率計算如下： 電熱器功率 ： N=680H= 32.26 10680 0.8=4.2KW 根據(jù)機械設(shè)計手冊，可查得該電熱器型號為 SRY4-220/5，功率為 5KW。 3.3.8 液壓系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)以上計算可確定液壓系 統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)： 表 3.3 主要技術(shù)參數(shù)表 序 號 名 稱 參 數(shù) 1 系統(tǒng)壓力 17MPa 2 有桿腔流量 11.35L/min 3 無桿腔流量 30.75L/min 4 油泵 25MCY 5 電機 Y200L-6， 22KW， 1480rpm 6 系統(tǒng)總用油量 4506 4=18016L 7 油箱 2200L 8 油管外徑 10、 18、 22、 28 3.3.9 液壓系統(tǒng)元件及附件的選用 （ 1） 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在 19.1Mpa左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構(gòu)的動作順序，工作部件的運動速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。 在液壓系統(tǒng)中，液壓閥的選擇是非常重要的。可以使系統(tǒng)的設(shè)計合理，性能優(yōu)良，安 裝簡便，維修容易，并保證系正常工作的重要條件。不但要按系統(tǒng)功需要選擇各種類型的液壓控制閥，還需要考慮額定壓力，通過流量，安裝形式，動作方式，性能特點因素。 錯誤 !未找到引用源。 液壓閥額定壓力來選擇 選擇的液壓閥應使系統(tǒng)壓力適當?shù)陀诋a(chǎn)品標明的額定值。對液壓閥流量的選擇，邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 18 可以按照產(chǎn)品標明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。 錯誤 !未找到引用源。 閥的安裝方式的選擇 是指液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進出油口的 連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡繁及布置特點來確定。 錯誤 !未找到引用源。 液壓閥的控制方式的選擇 液壓閥的控制方式一般有四種，有手動控制，機械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進行選擇。 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇 液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)以上的要求來選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿足工作的需要。所以本液壓系統(tǒng)所 選的液壓閥有中、高壓閥。具體規(guī)格型號和名稱見表 3.4： 表 3.4 規(guī)格型號及名稱表 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 1 Q41F-16P-DN50 不銹鋼球閥 DN50 不銹鋼 2 奉化 2 Q11F-16P-G3/4 球閥 DN20 不銹鋼 2 奉化 3 9C1600S 管式單向閥 DN20 成品 3 Parker 4 KHB-M36*2-1212*01X 球閥 DN20 成品 3 HYDAC 5 R4V06 535 10 09GOQA1（帶插頭） 電磁溢流閥 35MPa DC24V 成品 1 Parker 6 R4V06 531 10A1 溢流閥 DN20 成品 1 Parker 7 D41VW54C4NJP（帶插頭） 電液換向閥 DN16 DC24V 成品 1 Parker 8 R4V06 531 10A1 溢流閥 成品 1 Parker 9 2FRM10-21/50L 調(diào)速閥 Q=50L/min 成品 2 華德 10 D1VW1CNJP（帶插頭） 電磁換向閥 DN6 成品 1 Parker 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 19 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 DC24V 12 FM2DDDSV 疊加式單向節(jié)流閥 DN6 成品 1 Parker 13 KHB-12SR-1212-03X 高壓球閥 成品 2 HYDAC 14 KHM-35LR-1212-02X 高壓球閥 成品 4 HYDAC 15 HRP3V 液控單向閥 成品 2 Parker 16 KHP-10-1214-02X 高壓球閥 成品 2 HYDAC 17 VSA315A102 溢流閥 成品 2 Parker 18 KHB-25SR-1212-02X 高壓球閥 成品 4 HYDAC 19 ELA1/4EDA3C 排氣閥 成品 4 Parker 3.3.10 設(shè)計計算說明 本啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計制造采用以下技術(shù)： 一套泵站包括油泵電機組、機架、油箱（包括：空氣濾清器、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）。 （ 1） 開啟閘門： 電機得電，空載啟動油泵電機組 ,延時 10s 后，電磁閥 YV1 和 YV2 通電，系統(tǒng)調(diào)定壓力為 17MPa，壓力油經(jīng)過 24.1 與 24.2 調(diào)速閥調(diào)節(jié)啟門速度后進入左右液壓缸有桿腔 ,液壓缸 無桿腔油液經(jīng)過 12 溢流閥流回油箱 . （ 2） 關(guān)閉閘門： 空載啟動油泵電機組 , 延時 10 秒 ,電磁閥 YV1 和 YV3 通電 ,壓力油打開 36.1 與36.2 液控單向閥 ,左右液壓缸中油液經(jīng)過 24.1 與 24.2 調(diào)速閥調(diào)節(jié)閉門速度后進入液邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 20 壓缸無桿腔 ,同時壓力油經(jīng) 22溢流閥向液壓缸無桿腔補油 ,多余油液經(jīng) 13溢流閥流回油箱。 （ 3） 閘門同步控制 在閘門啟閉過程中，閘門開度及行程控制裝置全程連續(xù)檢測兩只油缸的行程偏差，當偏差值 10mm 時，電磁閥 YV4 或 YV5 得電，系統(tǒng)進行糾偏聽偏，自動調(diào)整相應液壓缸有桿腔進出油量，使偏差值 10mm，停止糾偏，當兩只液壓缸的行程偏差 20mm 時，液壓系統(tǒng)自動停機并發(fā)出報警信號。 (4) 閘門自動回復 閘門開啟時，因液壓系統(tǒng)泄漏，閘門自開啟位置下滑 150mm 時，行程傳感器指令液壓泵機組啟動，自動將閘門提升到原開啟位置 ,因液壓泵電動機故障 ,閘門至開啟位置下滑 200mm 時 ,行程傳感器指令備用液壓泵電機組啟動，自動將閘門提升至開啟位置，同時發(fā)出報警信號。 錯誤 !未找到引用源。 液壓系統(tǒng)壓力保護 :當 SP1 發(fā)訊時 ,表明液壓系統(tǒng)工作壓力過高 ,應有聲光報警，停泵檢修；當 SP2 發(fā)訊時 ,表明液壓泵工作異常， 應有聲光報警，啟動備用泵或停泵檢修 ;當 SP3、 SP4 發(fā)訊時，表明液壓缸有桿腔工作壓力過低，應有聲光報警，停泵檢修；當 SP5 發(fā)訊時，表明液壓缸無桿腔工作壓力過高，應有聲光報警，停泵檢修； 錯誤 !未找到引用源。 油箱部分電氣控制：當 LS 發(fā)訊時，表明濾油器已堵塞，應有聲光報警，提請清洗或更換濾芯；當 LL1 發(fā)訊時，表明油箱液位過高，應有聲光報警，停泵檢修；當 LL2 發(fā)訊時，表明油箱液位過低，應有聲光報警，停泵檢修；當 TS1 發(fā)訊時，表明油箱油溫過高，應有聲光報警，停泵檢修；當 TS2 發(fā)訊時，表明油箱油溫過低， 應接通加熱器給油箱加熱；當 TS3 發(fā)訊時，表明油箱油溫已符合油泵工作要求，可以啟動油泵電機組； 錯誤 !未找到引用源。 SQ1、 SQ2 為閘門上、下極限位置行程開關(guān)保護接點。 （ 5） 液壓泵站的布置 液壓泵站采用整體形式，電機和油泵之間采用“鐘型罩 +聯(lián)軸器”聯(lián)接方式，便于油泵電機組平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，降低噪音。控制閥組布置在油箱頂支架上，便于安裝檢修。閥架置于油箱中間部位，管道從油箱中間部位出口。油箱設(shè)有標入孔蓋板，便于清洗油箱。缸旁閥組直接安裝在液壓缸上，減少泄漏。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 21 系統(tǒng)在回油口裝濾清器，其最大過濾精度與所選的 系統(tǒng)油泵、液壓元件相適應。濾油器帶有壓差信號發(fā)送器及旁通安全閥。 油泵工作制：一個泵工作，當該泵故障時，可停下檢修，另泵代替工作。 整個液壓泵站渾然一體，即可防御水站潮濕的環(huán)境，又便于吊裝和應用于水電站比較狹小的空間。 3.3.11 設(shè)計液壓裝置，編制技術(shù)文件 （ 1） 液壓裝置總體布局 液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。本液壓系統(tǒng)選用分散式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是將液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置分別安裝在設(shè)備上適當?shù)牡胤?。機床、工程機械等可移動設(shè)備一般采用該種結(jié)構(gòu)。 （ 2） 液壓閥的配置形式 液壓閥的配置形 式有兩種：板式配置、集成式配置。板式配置是把板式液壓元件用螺釘固定在平板上，板上鉆有與閥口對應的孔，通過管接頭聯(lián)接油管而將各閥按系統(tǒng)圖接通。這種配置可根據(jù)需要靈活改變回路形式。液壓實驗臺等普遍采用這種配置。目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)采用集成式。它將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內(nèi)部油路作用。這種配置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便。本液壓站即采用該種配置方式。 （ 3） 集成塊的設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 塊體結(jié)構(gòu) 集成快的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強振場合要用鍛鋼， 高壓強振場合要用鍛鋼。塊體結(jié)構(gòu)為長方體或正方體。 對于較簡單的液壓系統(tǒng) ,其閥件較少 ,可安裝在同一個集成快。如果液壓系統(tǒng)復雜 ,控制閥較多 ,就要采取多個集成快疊積的形式。 相互疊積的集成塊 ,上下面一般為疊積接合面 ,鉆有公共壓力油孔 P,公共回油孔T,泄漏油孔 L 和 4 個用以疊積緊固的螺栓孔。 P 孔 ,液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進入公用壓力油孔 P,作為供給各單元回路壓力油的公用油源。 T 孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔 T，流回到油箱。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 22 L 孔，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過公用泄漏油孔流回油箱。 集成塊的其余四個表面，一般 后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。 錯誤 !未找到引用源。 集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要滿足閥件的安裝、孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長度，閥的安裝位置要仔細考慮，使相通油孔精良在同一水平面或是同一豎直面上。對于復雜的液壓系統(tǒng)，需要多個集成塊疊積時，一定要 保證三個公用油孔的坐標相同，使之疊積起來后形成三個主通道。 各通油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，具體參照本章 3.3 節(jié)確定孔徑。一般來說，與閥直接相通的孔徑應等于所 裝閥的油孔通徑。 油孔之間的壁厚 不能太小，一方面防止使用過程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時，因油孔的偏斜而誤通。對于中低壓系統(tǒng)， 不得小于 5mm，高壓系統(tǒng)應更大些。 （ 4） 其他部件的選擇 錯誤 !未找到引用源。 壓力繼電器的選擇 能夠自動感到壓力變化，但壓力達到預定壓力時，可以自動將電路進行通斷的儀表。壓力預定值是根據(jù)壓力控制要求，預先在壓力校驗臺還是調(diào)定的點觸點動作的壓力值。根據(jù) 要求查機械設(shè)計手冊得： 壓力繼電器 DSB250AR2A4IG024 壓力繼電器 PSB100AR2A4L6024 錯誤 !未找到引用源。 壓力表 由液壓系統(tǒng)的壓力來選擇壓力表，查機械設(shè)計手冊得： 壓力表 213.53.063/40 Mpa 壓力表 213.53.063/16Mpa-G1/4RUE（帶前邊） 錯誤 !未找到引用源。 液位液溫計，空氣除濕器和回油過濾器的選擇 依據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力和流量，系統(tǒng)的發(fā)熱量來選擇，查機械設(shè)計手冊得： 回油過濾器 RFA630*20F-Y 液位液溫計 YWZ-350T 空氣除濕器 QLS1-1-10 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 23 4 啟閉機油缸的設(shè)計計算 本計算主要依據(jù)下列標準和手冊 SL41-93水利水電工程設(shè)計規(guī)范和新版機械設(shè)計手冊 4.1 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定： 根據(jù)設(shè)計文件技術(shù)條款：確定液壓缸徑和桿徑為： 缸徑 D= 280mm，桿徑 d= 170mm 由此計算出液壓系統(tǒng)工作壓力為： P=)(41 22 dDF=（ 4 630 103） /（ 2802-1702） =16.2MPa 式中 F 為啟門力， F=630KN 4.2 缸筒壁厚計算 根據(jù)機械設(shè)計手冊，在此啟閉機系統(tǒng)中， 3.2 D/ 16，故缸筒壁厚應用中等壁厚計算公式，此時： = )33.2( PyPyD+C ：強度系數(shù)，對無縫鋼管， =1 C：用來圓整壁厚數(shù) Py:液壓缸內(nèi)最高工作壓力。 Py=16.2MPa D：缸筒內(nèi)徑 = s/ 5=600/5=120MPa =16.2 280/(2.3 120-3 16.2) 1+C=(19.95+C)mm 得 ： 280+22.5 2= 325mm 故油缸缸筒外圓 D1=325mm. 4.3 缸筒強度校核 根據(jù) SL41-93，缸體合成應力按下式計算： =112121 hznz 式中： =120MPa 1z：縱向應力： 1z=124)( 2DdDp =29.45 MPa 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 24 h1：環(huán)向應力： h1=21pD=108.9 MPa P： 工作壓力， P=16.2MPa D：油缸缸徑， D= 280mm d：油缸桿徑， d= 170mm D1：缸筒中心直徑， DI= 302.5mm ：缸筒壁厚， =22.5mm 終計算， zh1=112121 hznz =97.57 MPa 120 MPa 即 : zh1 ,符合要求 . 4.4 活塞桿柔度校核計算 根據(jù) SL41-93水利水電工程啟閉機設(shè)計規(guī)范，活塞桿細比計算如下： =dL4 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=170mm, 活塞桿許用細長比，按設(shè)計規(guī)定拉力桿此處 200。 計算得 =4 7020/170=165 故滿足要求。 4.5 活塞桿強度計算 活塞桿最危險截面是兩端連接螺紋的退刀槽橫截面，其應力計算如下： n= 22 3 式中 為拉應力： =21.4dFk 為剪應力： =31 01 2.0.ddFkk 上面兩公式中， K：螺紋 擰緊系數(shù)，此處取 K=1.5 K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù) ,一般取 K1=0.12 d1：活塞桿危險截面處直徑， d1=145.5mm d0：螺紋外徑， d0=150mm ： 120MPa 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 25 則： =235.145 106305.14 =56.84MPa =335.1452.0 150106305.112.0 =27.61MPa n= 22 61.27384.56 74.3MPa 所以 : n ,符合工況要求。 4.6 銷軸強度計算 在本啟閉機中，銷軸材料采用 40Cr 鍛件，現(xiàn)對其剪應力進行校核，設(shè)計中銷軸直軸直徑為 140，雙面受剪。 則剪應力 = F：油缸拉力， 630 103N d：銷軸直徑， 140mm ：許同剪切應力， = s/n=490/5=98MPa 計算得 =2314042/10630=20.5Mpa ，符合要求。 4.7 吊頭耳環(huán)寬度計算 根據(jù)機械設(shè)計手冊知，耳環(huán)寬度 EW=0cFD 式中 Do 銷軸直徑 F為拉力 c為耳環(huán)材料的壓應力，通常取 c=(0.2 0.25) b 而 b為耳環(huán)材料 (45#)的抗拉強度，查手冊知 b=610MPa 則 C=0.2 600=120MPa EW=120140 106303=37.5mm 又由于油缸采用了關(guān)節(jié)軸承聯(lián)接和密封封置，從安裝的角度考慮， 選定 EW=150mm。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 26 5 啟閉機液壓系統(tǒng)使用說明 5.1 概述 本說明書所述液壓系統(tǒng)是用于控制溢洪道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、能耗低的優(yōu)點，其油缸工況符合用戶提供的原理要求 。 本套液壓系統(tǒng)配有壓力繼電器、壓力傳感器、液位控制器、油溫開關(guān)，可對系統(tǒng)壓力、油箱液位、液溫實現(xiàn)自動控制。在閘門啟閉過程中，閘門開度及行程實行全程控制，通過電氣、液壓動作進行同步控制，并實現(xiàn)自動糾編。 5.2 液壓系統(tǒng)組成及參數(shù) 主要元件型號及參數(shù)： (1) 油泵： 25CY14-1B 額定壓力： 310 bar 排量： 37 ml/rev (2) 主電動機： Y200L-6 (IP54) 功率： 22KW 轉(zhuǎn)速： 1480r/min (3) 液壓系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)訊觸點： DC24V (4) 工作介質(zhì)： LHM-N46 液壓油 精度等級不低于 NAS8 級 (5) 油箱容積：不銹鋼焊接 2200L (6) 液壓系統(tǒng)壓力范圍：不大于 16.2 Mpa (7) 啟門力： 2 630KN (8) 最大工作行程： 8500mm (9) 啟、閉門速度： 0.5m/min 5.3 液壓系統(tǒng)的幾種控制方式 液壓系統(tǒng)的動力及壓力控制：（參見液壓原理圖） 本液壓控制系統(tǒng)由二臺泵組供油，在通常情況下一套工作，且互為備用。下面以一臺泵組為例作調(diào)試說明。 在設(shè)備初次調(diào)試前，請按原理圖要求正確連接缸旁閥塊、工作油缸，檢查液壓系邵陽學院畢業(yè)設(shè)計 27 統(tǒng)的各油泵吸油口球閥 、溢流閥、各安全溢流閥的調(diào)壓手柄，確定都處于松開狀態(tài)。 確定油箱內(nèi)已加滿液壓油；拆開主油泵泄油膠管，從油泵泄油口加入清潔的液壓油，直至充滿殼體，裝上主油泵泄油膠管；點動油泵電機，確定電機旋轉(zhuǎn)方向正確。 球閥（序號 5.1）處于開啟狀態(tài)，方可啟動 1#油泵電機，自動或半自動啟動 1#油泵電機，往外輸出壓力油液，完成 1#主油泵的啟動。 球閥（序號 5.2）處于開啟狀態(tài)，方可啟動 2#油泵電機，自動或半自動啟動 2#油泵電機，往外輸