机械毕业设计84溢洪道工作弧门液压启闭机设计
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机械毕业设计84溢洪道工作弧门液压启闭机设计,机械毕业设计论文
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邵阳学院毕业设计 1 目 录 内容提要 3 ABSTRACT .4 1 引言 .5 1.1 液压启闭机的特点 .5 1.2 国内液压启闭机应用情况 .5 1.3 液压启闭机的发展和应用前景 .5 2 对液压系统的要求 6 2.1 环境条件 .6 2.2 主要技术要求 6 3 启闭机液压系统的设计计算 9 3.1 启闭机液压系统设计方案简述 .9 3.2 拟定液压系统图 10 3.3 启闭机液压系统设计计算书 10 4 启闭机油缸的设计计算 .23 4.1 液压油缸的 缸径、杆径和工作压力确定 .23 4.2 缸筒壁厚计算 .23 4.3 缸筒强度校核 .23 4.4 活塞杆柔度校核计算 .24 4.5 活塞杆强度计算 .24 4.6 销轴强度计算 .25 4.7 吊头耳环宽度计算 25 5 启闭机液压系 统使用说明 .26 5.1 概述 . 26 5.2 系统液压组成及参数 26 5.3 液压系统的几种控制方式 .26 5.4 液压系统的安装及调试 .29 5.5 系统的维护及注意事项 .30 5.6 日常维护要求 .30 5.7 液压故 障处理办法 .31 5.8 主要元件汇总表 .33 nts邵阳学院毕业设计 2 5.9 易损件汇总表 . 35 6 液压系统的压力动作速度调试 . 36 6.1 压力调试 36 6.2 动作实验 36 6.3 速度实验 37 全文结论 38 致谢 39 参考文献 40 内容提要 本文主要讲述了溢洪道工作弧门 2 630KN液压启闭机的设计 .其中包括对液压系统的要求 ,启闭机液压系统的设计方案 ,液压系统的设计计算 ,系统油缸的设计计算以nts邵阳学院毕业设计 3 及液压系统的操作说明。本系统主要具备以下几个功能： 错误 !未找到引用源。 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。 错误 !未找到引用源。 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。 错误 !未找到引用源。 任意位置锁定 ,在任何开度均通过装于油缸上的专门阀组实现安全锁定 ,防止任何意外事故对闸门系统产生影响。 错误 !未找到引用源。 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。 ABSTRACT This document is mainly talk about the designation of the hoisting equipment hydraulic system of flood-relief radial gate. It includes the nts邵阳学院毕业设计 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.错误 !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. 错误 !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. 错误 !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 液压启闭机的特点 nts邵阳学院毕业设计 5 闸门液压启闭机是指利用液体的压力能来传递能量，从而控制闸门的开启或关闭的一种启闭机。它包括液压传动系统和电气控制系统。由液压泵组、液压阀组、液压缸、油箱及附件、电气柜及操作台等五部分组成。其工作原理是：液压泵把原动机输出的机械能变为液体压力能，经过油管道及液压阀进入液压缸，通过液压缸及活塞杆把液体的压力能转变为工作机的机械能，从而驱使闸门完成开启或关闭等动作。 与其它型式相比，液压启闭机具有以下优点： (1) 结构简单，布置紧凑，体积小，重量轻； (2) 承载能力大，并能够远距 离传递动力； (3) 缓冲性能好，传动平稳，调速和换向方便； (4) 液压传动与电气控制相结合，便于实现自动化； (5) 液压元件已经系列化、标准化，设计简单，制造周期短； (6) 液压元件可以自行润滑，经久耐用； (7) 易于防止过载，工作安全可靠。 液压启闭机的缺点主要是：液压缸与活塞杆配合精度高，加工成本较高；另外，密封质量较差时液压油容易渗漏。 1.2 国内液压启闭机应用情况 液压启闭机在我国水电工程中的应用已经有 20 多年的历史，特别是近年来，液压技术更趋成熟，应用更加广泛。目前我国液压启闭机的 设计和制造能力都达到了相当高的水平和规模；最大启闭力可达到 8000kN，行程超过 16m，油缸直径大于 1m，活塞杆直径大于 0.5m。液压启闭机更多地用于操作弧型闸门、人字闸门、快速闸门或高水头深孔事故闸门，主要原因是液压启闭机用于这几种型式的闸门上更能体现其优点。从国内一些工程的实际运行情况看，这几年生产的液压启闭机的质量有了很大的提高，而生产成本却有所降低，工程效益愈来愈显著。 1.3 液压启闭机的发展和应用前景 鉴于液压启闭机所具有的优点，近年来在国内外都得到了公认和推广。特别是随着设计、制造、安装 、运行水平的提高，液压新技术 (如同步技术、插装技术、比例控制技术等 )和新型密封材料 (如聚四氟乙烯组合式密封圈 )的成功运用，产品质量越来越得到保证，另外，液压技术与电子技术互相结合，使液压启闭机更加适应现代工程建设的发展要求。液压启闭机在广西的应用将更加广泛。 在全国金属结构专业委员会和信息网联合召开的液压启闭机技术交流会上，与会nts邵阳学院毕业设计 6 代表对国内液压启闭机的现状和前景进行了广泛的探讨，一致认为：虽然我国制造的液压启闭机的某些元件，特别是密封、导向件与国外先进水平相比还有一定差距，但是液压启闭机主机的设计水平和制 造能力已经接近世界先进水平。会议建议，对于国内工程中特别重要的液压启闭机，可以考虑进口部分阀组和密封导向件，但是主机应该由国内制造，以促进国内制造水平的提高，并节省设备投资。 2 系统的要求 2.1 环境条件 工地海拔高度： 300m nts邵阳学院毕业设计 7 多年平均气温： 17.2 C 极端最低 /最高气温： -4.7/42.3 C 年平均相对湿度： 79% 2.2 主要技术要求 1.2.1 总则 液压系统的设计应符合液压原理图，油缸设计图、平面布置图。 1.2.2 零部件制造技术要求 (1) 液压泵电机组 错误 !未找到引用源。 液压泵的额定排量应符合图纸要求。 错误 !未找到引用源。 所有电机均为 TH 型并带热敏电阻温度保护装置，绝缘等级 F。保护等级： IP54,电机的电压为 380V。 错误 !未找到引用源。 油泵电机组工作时的噪声应不大于 90db。 (2) 控制阀 组 错误 !未找到引用源。 流量控制阀应有足够的调节范围调节液压缸的下降速度，阀的响应时间应少于 29ms。在工作压力 29.1MPa 的情况下阀的内泄漏不大于0.004L/min。 错误 !未找到引用源。 溢流阀应足以排出液压泵的流量而无震动，其整定压力最大不超过上述最大系统压力的 120%。 错误 !未找到引用源。 其余各控制阀的选用应满足液压系统工作要求，其额定压力和流量应大于实际通过该阀的最高压力和最大流量。 错误 !未找到引用源。 压力控制阀、换向阀、流量控制阀、压 力继电器、高压球阀、压力变送器等关键元件应选用国际知名品牌。 错误 !未找到引用源。 补油单向阀（液压原理图序号 23）开启压力为 0.02MPa。 错误 !未找到引用源。 电磁阀控制电压均为直流 24V。 (3) 油箱 错误 !未找到引用源。 回油滤油器的额定过流量不得少于其实际过流量的 4 倍。滤油器应带旁通阀并设有堵塞报警指示。 错误 !未找到引用源。 油箱注入口的过滤精度为 100 m ，回油滤油器（带堵塞指示器，过滤精度 20 m ）应有磁性吸附功能。 错误 !未找到引用源。 滤芯强度：吸油管路用的滤芯，压差缓慢加至 0.15MPa，回nts邵阳学院毕业设计 8 油用的滤芯缓慢加至 0.6MPa，保持 3s 均不应破坏。 错误 !未找到引用源。 耐压性：当滤油器入口压力在 10%公称压力与公称压力之间，快速上升下降反复作用，滤油器不应有永久变形、漏油和其他缺陷。 错误 !未找到引用源。 油箱由不锈钢板焊接而成。油箱上安装液位计、液位控制器、带除湿功能的空气滤清器、电加热器、温度控制器等。 (4) 两套油泵电机组，一套工作，一套备用，当工作油泵出现故障时自动切换。 (5) 主阀块装有压力表、接头、截止阀、单向阀、安全阀等，并安装在油箱的基座板上。 (6) 电源电压等级 AC380/220V。 (7) “低压”压力发讯器，当油缸下腔压力降低到一个预定值（在设计系统额定压力的 5 20%内可调节）时停止闸门下降，并显示由于闸门下方有障碍物，闸门下降将要被卡阻。响应的报警接点应接入控制回路以指示闸门卡阻状态。该电路中应串联一个限位开关，当闸门处于关闭状态时，限位开关断开。 (8) 油管及联接元件采用不 锈钢。 (9) 液压泵站应满足闸门启闭时两只油缸的同步要求。 3 启闭机液压系统的设计计算 3.1 启闭机液压系统设计方案简述 nts邵阳学院毕业设计 9 （ 1） 溢洪道工作弧门 2 630KN 液压启闭机系统采用双流量调速阀来控制液压启闭机两侧油缸的进出流量 ,实现同步运行和电磁换向阀旁路纠偏。最大程度地保证了闸门的安全和稳定运行。 （ 2） 在本次设计中 ,液压系统及电气控制系统关键元器件均采用国际和国内知名先进品牌的各类液压、电气元件、辅件和技术。 （ 3） 本次投标设计全面满足用户要求的各项标准、规范要求 ,同时参考国 际标准 ,对产品进行全面的优先设计。 （ 4） 为保证制造水平 ,本次投标的液压启闭机均按 ISO9001 质量保证体系进行产品质量控制 ,建立完整的质量档案 ,进行产品跟踪服务。 3.2 拟定液压系统图 该液压系统包括开启闸门、关闭闸门、闸门同步控制、闸门自动回复、液压系统压力保护、油箱部分电气控制等几个部分。其完整液压系统图如图 3.1 所示： 图 3.1 系统原理图 其动作循环表见 表 3.1 所示： 表 3.1 动作循环表 工况 M1 或 M2 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 nts邵阳学院毕业设计 10 闸门 开启 电机空载启动 + - - - - - 闸门提升 + + + - - - 油缸 43.1 快 + + + - - + 油缸 43.2 快 + + + - + - 提升到位 - - - - - - 闸门 关闭 电机空载启动 + - - - - - 闸门下降 + + - + - - 油缸 43.1 快 + + - + + - 油缸 43.2 快 + + - + - + 下降到位 - - - - - - 3.3 启闭机液压系统设计计算书 泄洪闸表孔弧形工作闸门液压启闭机液压控制系统包含下述功能 : 错误 !未找到引用源。 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。 错误 !未找到引用源。 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。 错误 !未找到引用源。 任意位置锁定 ,在任何开度均通过装于油缸上的专门阀组实现安全锁定 ,防止任何意外事故对闸门系统产生影响。 错误 !未找到引用源。 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。 3.3.1 主要技术参数见表 3.2 表 3.2 技术参数表 液机名称 溢洪道工作弧门 2 630KN 型 式 悬挂后拉式 启门力 630KN 下压力 自重闭门 nts邵阳学院毕业设计 11 油缸内径 280mm 活塞杆径 170mm 工作行程 8600mm 最大行程 8500mm 启门速度 0.5m/min 闭门速度 0.5m/min 启门油缸 16.2MPa 油泵 25MCY14-1B 邵液 电机功率 22KW -1480r/min 3.3.2 油缸控制回路流量计算 （ 1） 油缸作用面积计算 : 油缸无杆腔作用面积 : 1S= 2 /4D = 2280 / 4 =6.15 2dm 油缸有杆腔作用面积 : 2S= 22( ) / 4Dd = 22( 2 8 0 1 7 0 ) / 4 =2.27 2dm （ 2） 启门流量的计算 : 启门速度 : V=0.5m/min 无杆腔回油流量 : QB=1S V=61.5 5=30.75L/min 有杆腔进油流量 : QA=2S V=2.27 5=11.35L/min 3.3.3 电机油泵的确定 油泵最高工作压力、最大工作流量，电机功率的计算： （ 1） 泵工作压力的确定 pP1P+ P (3.1) 1P是液压执行元件的最高工作压力，对本系统来说，最高压力是系统启门的最大工作压力 （ 16.2Mpa） ，并考虑沿程压力流量损失和油泵的使用工作寿命等因素，选取油泵出口压力 17Mpa，根据设计要求，液压系统油泵最高工作压力应满足： maxP=n(p+ P ) (3.2) 1P=16.2Mpa (油缸的启动额定工作压力 ) nts邵阳学院毕业设计 12 n=1.3（安全系数） P 是泵到执行元件间总的管路损失。有系统图可见，从泵到油缸间串接有一个调速阀、一个液控单向阀和一个换向阀，取 P =0.5 （系统中沿程压力损失）。 液压泵工作压力为pP=（ 16.2+0.5） MPa =16.7MPa 其最高工作压力为maxP=1.3 （ 16.2+0.5） MPa=21.7MPa （ 2） 油泵最大工作流量计算： 油泵最大工作流量：m axQ K Q (3.3) 其中： K为系统的泄漏系数 : 1.1 1.3，由于系统不允许有外漏，内漏不能过大，所以 K取 1.2。 因设计要求同时开启一条门， Q 为：同时动作的液压缸最大总工作流量，故： Q =2 11.35=22.7L/min 每台液压站设有一备一用的二套油泵电机组，备用泵和工作泵能互相切换，故每台油泵流量必须大于或等于 maxQ=22.7 1.2=27.24L/min （ 3） 流量计算： q=maxQ/N (3.4) 其中：maxQ为油泵最大工作流量， N 为电机转速，选用 4 极三相异步电机，故额定转速 N=1840rev/min。那么： q=27.24 310 /1840ml/rev =18.4ml/rev。 因此，泵选用邵液公司提供的 25MCY 柱塞泵，排量 25ml/rev, 在转速1480rev/min情况下，泵工作的总流量为 37L/min，额定工作压力为 310bar。 （ 4） 功率计算： N=PmaxQ/60 其中： 为电机效率取 0.88。 P 为液压系统油泵出口压力，那么 N=37 27.24/（ 60 0.88） =19.1kw 查机械设计手册第五卷，得电机型号为 Y200L-6，转速 n=1480r/min.电机功率为 22KW。 3.3.4 油箱容积的计算 ： 本油箱为一控二油箱，其容积应满足检修时使油缸无杆腔的油流回油箱，故油nts邵阳学院毕业设计 13 箱的容积应满足计算如下： 油箱容积 V=4 （无杆腔容积 -有杆腔容积） /（ 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 另当一扇门检修时油缸回油为： 311L 可选取油箱容积为： 2200L。 3.3.5 液压启闭机用油量的计算 1、该系统为一控二液压启闭机，其用油量计算如下： V=1.2 V+4 （ 2D - 2d ） L/4 （ 3.6） =1.2 1750+4 （ 2280 - 2170 ） 8600 610 /4 =4506L 3.3.6 油管的管径 （ 1） 管径计算 由机械设计手册表 23.4-10,选择油管内允许流速为 : 压力油：AV=3.0m/s 吸油管：SV=0.7m/s 回油管：BV=2.5m/s 启闭闸门过程中，压力油管最大流量为有杆腔启门进油量 11.35L/min （1A、2A） ，回油管最大流量即为两只油缸无杆腔启门回流量 61.5L/min （1B、2B） ，闸门关闭工况为自重闭门，根据系统设计方案，系统为差动闭门，油缸下腔油液流回油缸上腔。 闸门关闭时，泵源提供压力油打开液控单向阀，其余油通过溢流阀直接补入上腔。由公式 （ 3.7）： D=4.63(Q/V)0.5 （ 3.7） 得：压力油管：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总 =4.63(2Q/BV)0.5 =4.63 (61.5/2.5)0.5 =22.96mm, nts邵阳学院毕业设计 14 取NBD总 =28mm 吸油管： D=4.63(1Q/sV)0.5 =4.63 (11.35/0.7)0.5 =18.6mm， 取 D=20mm 查手册选用管道 :压力油管 10 1 , 分路回油管 18 2.5 ,总路回油管 28 4 ，吸油管22 3 3.3.7 液压系统性能验算 （ 1） 液压系统压力损失 验算回路中的压力损失 本系统较为复杂，有多个液压缸执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算快速运动回路，故主要验算由泵到液压缸这段管路的损失 错误 !未找到引用源。 沿程压力损失 沿程压力损失，主要是液压缸快速运动时进油管路的损失。此管路长为 5m，管内径 0.010 速运动时通过的流量为 11.35/60（ L/s） ，选用 20 号机械系统损耗油，正常运转后的粘度为 = 27 2 /mm s 油的密度为 =918Kg/ 3m 油在管路的实际流速 =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)nts邵阳学院毕业设计 17 所以油箱容积符合要求。又由于油箱实际容积远远大于散热要求，所以为保证油液温度，本系统还必须增加电热器装置，电热器功率计算如下： 电热器功率 ： N=680H= 32.26 10680 0.8=4.2KW 根据机械设计手册，可查得该电热器型号为 SRY4-220/5，功率为 5KW。 3.3.8 液压系统主要技术参数 根据以上计算可确定液压系 统主要技术参数： 表 3.3 主要技术参数表 序 号 名 称 参 数 1 系统压力 17MPa 2 有杆腔流量 11.35L/min 3 无杆腔流量 30.75L/min 4 油泵 25MCY 5 电机 Y200L-6， 22KW， 1480rpm 6 系统总用油量 4506 4=18016L 7 油箱 2200L 8 油管外径 10、 18、 22、 28 3.3.9 液压系统元件及附件的选用 （ 1） 液压阀的选择 选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在 19.1Mpa左右，所以液压阀都选用中、高压阀。液压阀的作用是控制液压系统的油流方向、压力和流量，从而控制整个液压系统。系统的工作压力，执行机构的动作顺序，工作部件的运动速度、方向，以及变换频率，输出力和力矩等。 在液压系统中，液压阀的选择是非常重要的。可以使系统的设计合理，性能优良，安 装简便，维修容易，并保证系正常工作的重要条件。不但要按系统功需要选择各种类型的液压控制阀，还需要考虑额定压力，通过流量，安装形式，动作方式，性能特点因素。 错误 !未找到引用源。 液压阀额定压力来选择 选择的液压阀应使系统压力适当低于产品标明的额定值。对液压阀流量的选择，nts邵阳学院毕业设计 18 可以按照产品标明的公称流量为依据，根据产品有关流量曲线来确定。 错误 !未找到引用源。 阀的安装方式的选择 是指液压阀与系统的管路或其他阀的进出油口的 连接方式，一般有三种，螺纹连接方式，板式连接方式，法兰连接方式。安装方式的选择要根据液压阀的规格大小，以及系统的简繁及布置特点来确定。 错误 !未找到引用源。 液压阀的控制方式的选择 液压阀的控制方式一般有四种，有手动控制，机械控制，液压控制，电气控制。根据系统的操纵需要和电气系统的配置能力进行选择。 液压阀的结构形式的选择 液压阀的结构方式分为：管式结构，板式结构。一般按照系统的工作需要来确定液压阀的结构形式 根据以上的要求来选择液压控制阀，所选的液压阀能满足工作的需要。所以本液压系统所 选的液压阀有中、高压阀。具体规格型号和名称见表 3.4： 表 3.4 规格型号及名称表 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 1 Q41F-16P-DN50 不锈钢球阀 DN50 不锈钢 2 奉化 2 Q11F-16P-G3/4 球阀 DN20 不锈钢 2 奉化 3 9C1600S 管式单向阀 DN20 成品 3 Parker 4 KHB-M36*2-1212*01X 球阀 DN20 成品 3 HYDAC 5 R4V06 535 10 09GOQA1（带插头） 电磁溢流阀 35MPa DC24V 成品 1 Parker 6 R4V06 531 10A1 溢流阀 DN20 成品 1 Parker 7 D41VW54C4NJP（带插头） 电液换向阀 DN16 DC24V 成品 1 Parker 8 R4V06 531 10A1 溢流阀 成品 1 Parker 9 2FRM10-21/50L 调速阀 Q=50L/min 成品 2 华德 10 D1VW1CNJP（带插头） 电磁换向阀 DN6 成品 1 Parker nts邵阳学院毕业设计 19 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 DC24V 12 FM2DDDSV 叠加式单向节流阀 DN6 成品 1 Parker 13 KHB-12SR-1212-03X 高压球阀 成品 2 HYDAC 14 KHM-35LR-1212-02X 高压球阀 成品 4 HYDAC 15 HRP3V 液控单向阀 成品 2 Parker 16 KHP-10-1214-02X 高压球阀 成品 2 HYDAC 17 VSA315A102 溢流阀 成品 2 Parker 18 KHB-25SR-1212-02X 高压球阀 成品 4 HYDAC 19 ELA1/4EDA3C 排气阀 成品 4 Parker 3.3.10 设计计算说明 本启闭机液压系统的设计制造采用以下技术： 一套泵站包括油泵电机组、机架、油箱（包括：空气滤清器、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）。 （ 1） 开启闸门： 电机得电，空载启动油泵电机组 ,延时 10s 后，电磁阀 YV1 和 YV2 通电，系统调定压力为 17MPa，压力油经过 24.1 与 24.2 调速阀调节启门速度后进入左右液压缸有杆腔 ,液压缸 无杆腔油液经过 12 溢流阀流回油箱 . （ 2） 关闭闸门： 空载启动油泵电机组 , 延时 10 秒 ,电磁阀 YV1 和 YV3 通电 ,压力油打开 36.1 与36.2 液控单向阀 ,左右液压缸中油液经过 24.1 与 24.2 调速阀调节闭门速度后进入液nts邵阳学院毕业设计 20 压缸无杆腔 ,同时压力油经 22溢流阀向液压缸无杆腔补油 ,多余油液经 13溢流阀流回油箱。 （ 3） 闸门同步控制 在闸门启闭过程中，闸门开度及行程控制装置全程连续检测两只油缸的行程偏差，当偏差值 10mm 时，电磁阀 YV4 或 YV5 得电，系统进行纠偏听偏，自动调整相应液压缸有杆腔进出油量，使偏差值 10mm，停止纠偏，当两只液压缸的行程偏差 20mm 时，液压系统自动停机并发出报警信号。 (4) 闸门自动回复 闸门开启时，因液压系统泄漏，闸门自开启位置下滑 150mm 时，行程传感器指令液压泵机组启动，自动将闸门提升到原开启位置 ,因液压泵电动机故障 ,闸门至开启位置下滑 200mm 时 ,行程传感器指令备用液压泵电机组启动，自动将闸门提升至开启位置，同时发出报警信号。 错误 !未找到引用源。 液压系统压力保护 :当 SP1 发讯时 ,表明液压系统工作压力过高 ,应有声光报警，停泵检修；当 SP2 发讯时 ,表明液压泵工作异常， 应有声光报警，启动备用泵或停泵检修 ;当 SP3、 SP4 发讯时，表明液压缸有杆腔工作压力过低，应有声光报警，停泵检修；当 SP5 发讯时，表明液压缸无杆腔工作压力过高，应有声光报警，停泵检修； 错误 !未找到引用源。 油箱部分电气控制：当 LS 发讯时，表明滤油器已堵塞，应有声光报警，提请清洗或更换滤芯；当 LL1 发讯时，表明油箱液位过高，应有声光报警，停泵检修；当 LL2 发讯时，表明油箱液位过低，应有声光报警，停泵检修；当 TS1 发讯时，表明油箱油温过高，应有声光报警，停泵检修；当 TS2 发讯时，表明油箱油温过低， 应接通加热器给油箱加热；当 TS3 发讯时，表明油箱油温已符合油泵工作要求，可以启动油泵电机组； 错误 !未找到引用源。 SQ1、 SQ2 为闸门上、下极限位置行程开关保护接点。 （ 5） 液压泵站的布置 液压泵站采用整体形式，电机和油泵之间采用“钟型罩 +联轴器”联接方式，便于油泵电机组平稳运转，降低噪音。控制阀组布置在油箱顶支架上，便于安装检修。阀架置于油箱中间部位，管道从油箱中间部位出口。油箱设有标入孔盖板，便于清洗油箱。缸旁阀组直接安装在液压缸上，减少泄漏。 nts邵阳学院毕业设计 21 系统在回油口装滤清器，其最大过滤精度与所选的 系统油泵、液压元件相适应。滤油器带有压差信号发送器及旁通安全阀。 油泵工作制：一个泵工作，当该泵故障时，可停下检修，另泵代替工作。 整个液压泵站浑然一体，即可防御水站潮湿的环境，又便于吊装和应用于水电站比较狭小的空间。 3.3.11 设计液压装置，编制技术文件 （ 1） 液压装置总体布局 液压系统总体布局有集中式、分散式。本液压系统选用分散式结构，该结构是将液压系统中液压泵、控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。机床、工程机械等可移动设备一般采用该种结构。 （ 2） 液压阀的配置形式 液压阀的配置形 式有两种：板式配置、集成式配置。板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。目前液压系统大多数采用集成式。它将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。本液压站即采用该种配置方式。 （ 3） 集成块的设计 错误 !未找到引用源。 块体结构 集成快的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合要用锻钢， 高压强振场合要用锻钢。块体结构为长方体或正方体。 对于较简单的液压系统 ,其阀件较少 ,可安装在同一个集成快。如果液压系统复杂 ,控制阀较多 ,就要采取多个集成快叠积的形式。 相互叠积的集成块 ,上下面一般为叠积接合面 ,钻有公共压力油孔 P,公共回油孔T,泄漏油孔 L 和 4 个用以叠积紧固的螺栓孔。 P 孔 ,液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔 P,作为供给各单元回路压力油的公用油源。 T 孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔 T，流回到油箱。 nts邵阳学院毕业设计 22 L 孔，各液压阀的泄漏油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。 集成块的其余四个表面，一般 后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。 错误 !未找到引用源。 集成块结构尺寸的确定 外形尺寸要满足阀件的安装、孔道布置及其他工艺要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔精良在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个集成块叠积时，一定要 保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。 各通油孔的内径要满足允许流速的要求，具体参照本章 3.3 节确定孔径。一般来说，与阀直接相通的孔径应等于所 装阀的油孔通径。 油孔之间的壁厚 不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统， 不得小于 5mm，高压系统应更大些。 （ 4） 其他部件的选择 错误 !未找到引用源。 压力继电器的选择 能够自动感到压力变化，但压力达到预定压力时，可以自动将电路进行通断的仪表。压力预定值是根据压力控制要求，预先在压力校验台还是调定的点触点动作的压力值。根据 要求查机械设计手册得： 压力继电器 DSB250AR2A4IG024 压力继电器 PSB100AR2A4L6024 错误 !未找到引用源。 压力表 由液压系统的压力来选择压力表，查机械设计手册得： 压力表 213.53.063/40 Mpa 压力表 213.53.063/16Mpa-G1/4RUE（带前边） 错误 !未找到引用源。 液位液温计，空气除湿器和回油过滤器的选择 依据液压系统的压力和流量，系统的发热量来选择，查机械设计手册得： 回油过滤器 RFA630*20F-Y 液位液温计 YWZ-350T 空气除湿器 QLS1-1-10 nts邵阳学院毕业设计 23 4 启闭机油缸的设计计算 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 4.1 液压油缸的缸径、杆径和工作压力确定： 根据设计文件技术条款：确定液压缸径和杆径为： 缸径 D= 280mm，杆径 d= 170mm 由此计算出液压系统工作压力为： P=)(41 22 dDF=（ 4 630 103） /（ 2802-1702） =16.2MPa 式中 F 为启门力， F=630KN 4.2 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/ 16，故缸筒壁厚应用中等壁厚计算公式，此时： = )33.2( PyPyD+C ：强度系数，对无缝钢管， =1 C：用来圆整壁厚数 Py:液压缸内最高工作压力。 Py=16.2MPa D：缸筒内径 = 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 故油缸缸筒外圆 D1=325mm. 4.3 缸筒强度校核 根据 SL41-93，缸体合成应力按下式计算： =112121 hznz 式中： =120MPa 1z：纵向应力： 1z=124)( 2DdDp =29.45 MPa nts邵阳学院毕业设计 24 h1：环向应力： h1=21pD=108.9 MPa P： 工作压力， P=16.2MPa D：油缸缸径， D= 280mm d：油缸杆径， d= 170mm D1：缸筒中心直径， DI= 302.5mm ：缸筒壁厚， =22.5mm 终计算， zh1=112121 hznz =97.57 MPa 120 MPa 即 : zh1 ,符合要求 . 4.4 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： =dL4 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=170mm, 活塞杆许用细长比，按设计规定拉力杆此处 200。 计算得 =4 7020/170=165 故满足要求。 4.5 活塞杆强度计算 活塞杆最危险截面是两端连接螺纹的退刀槽横截面，其应力计算如下： n= 22 3 式中 为拉应力： =21.4dFk 为剪应力： =31 01 2.0.ddFkk 上面两公式中， K：螺纹 拧紧系数，此处取 K=1.5 K1:螺纹内摩擦系数 ,一般取 K1=0.12 d1：活塞杆危险截面处直径， d1=145.5mm d0：螺纹外径， d0=150mm ： 120MPa nts邵阳学院毕业设计 25 则： =235.145 106305.14 =56.84MPa =335.1452.0 150106305.112.0 =27.61MPa n= 22 61.27384.56 74.3MPa 所以 : n ,符合工况要求。 4.6 销轴强度计算 在本启闭机中，销轴材料采用 40Cr 锻件，现对其剪应力进行校核，设计中销轴直轴直径为 140，双面受剪。 则剪应力 = F：油缸拉力， 630 103N d：销轴直径， 140mm ：许同剪切应力， = s/n=490/5=98MPa 计算得 =2314042/10630=20.5Mpa ，符合要求。 4.7 吊头耳环宽度计算 根据机械设计手册知，耳环宽度 EW=0cFD 式中 Do 销轴直径 F为拉力 c为耳环材料的压应力，通常取 c=(0.2 0.25) b 而 b为耳环材料 (45#)的抗拉强度，查手册知 b=610MPa 则 C=0.2 600=120MPa EW=120140 106303=37.5mm 又由于油缸采用了关节轴承联接和密封封置，从安装的角度考虑， 选定 EW=150mm。 nts邵阳学院毕业设计 26 5 启闭机液压系统使用说明 5.1 概述 本说明书所述液压系统是用于控制溢洪道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、能耗低的优点，其油缸工况符合用户提供的原理要求 。 本套液压系统配有压力继电器、压力传感器、液位控制器、油温开关，可对系统压力、油箱液位、液温实现自动控制。在闸门启闭过程中，闸门开度及行程实行全程控制，通过电气、液压动作进行同步控制，并实现自动纠编。 5.2 液压系统组成及参数 主要元件型号及参数： (1) 油泵： 25CY14-1B 额定压力： 310 bar 排量： 37 ml/rev (2) 主电动机： Y200L-6 (IP54) 功率： 22KW 转速： 1480r/min (3) 液压系统内各发讯触点： DC24V (4) 工作介质： LHM-N46 液压油 精度等级不低于 NAS8 级 (5) 油箱容积：不锈钢焊接 2200L (6) 液压系统压力范围：不大于 16.2 Mpa (7) 启门力： 2 630KN (8) 最大工作行程： 8500mm (9) 启、闭门速度： 0.5m/min 5.3 液压系统的几种控制方式 液压系统的动力及压力控制：（参见液压原理图） 本液压控制系统由二台泵组供油，在通常情况下一套工作，且互为备用。下面以一台泵组为例作调试说明。 在设备初次调试前，请按原理图要求正确连接缸旁阀块、工作油缸，检查液压系nts邵阳学院毕业设计 27 统的各油泵吸油口球阀 、溢流阀、各安全溢流阀的调压手柄，确定都处于松开状态。 确定油箱内已加满液压油；拆开主油泵泄油胶管，从油泵泄油口加入清洁的液压油，直至充满壳体，装上主油泵泄油胶管；点动油泵电机，确定电机旋转方向正确。 球阀（序号 5.1）处于开启状态，方可启动 1#油泵电机，自动或半自动启动 1#油泵电机，往外输出压力油液，完成 1#主油泵的启动。 球阀（序号 5.2）处于开启状态，方可启动 2#油泵电机，自动或半自动启动 2#油泵电
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