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。
基本介紹
- 中文名：液壓式啟閉機
- 最大啟門力：2×1000KN
- 最大閉門力：自重閉力
- 工作行程：6400mm
- 最大行程：6200mm 暫定
- 油缸內徑：320mm
- 活塞桿直徑：180mm
相關結構,設計要求,
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、能耗低的優點，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。
