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江苏 水闸 拉门 63 kN 4.35 液压 启闭 设计 CAD

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河海大学文天学院本科毕业论文设计（XX）任务书、毕业设计（论文）题目：江苏某水闸横拉门 63kN-4.35m 液压启闭机、毕业设计（论文）工作内容（从专业知识的综合运用、论文框架的设计、文献资料的收集和应用、观点创新等方面详细说明）：本设计选题取材于工程实际应用。启闭机是一类专业机械。启闭机产品设计对于学生而言，是应用大学四年所学基础知识和机械专业知识设计具体机械的一次系统性、综合性的实际训练，对于培养和训练分析问题、解决问题的实际工作能力，具有重要意义。启闭机是专业机械，学生运用通用机械设计理论和方法解决具体机械的设计问题，因此，对学生而言，本次毕业设计也是一种创新训练。毕业设计框架结构： 毕业设计成果包括文字和图样两部分。文字部分包括： 1.设计任务；2. 启闭机功能及工作原理；3. 启闭机选型及方案设计；4. 启闭机主要零部件设计计算；5. 控制系统及附件设计；6. 结语。图样部分包括：1. 启闭机布置图；2. 启闭机液压系统原理图；3. 液压缸图；4. 液压泵图；、进度安排：2014 年 10 月 20 日2013 年 11 月 9 日（共计 3 周）：选择题目，收集材料，填写毕业设计任务书；2014 年 11 月 10 日2013 年 12 月 7 日（共计 4 周）：布置任务，明确目标、制定计划，确定初步毕业设计方案；2014 年 12 月 8 日2015 年 1 月 4 日（共计 4 周）：深化初步方案，结合毕业实习加深对毕业设计方案的认识；2015 年 1 月 5 日2015 年 1 月 16 日（共计 2 周）：毕业设计方案进一步完善；2015 年 1 月 17 日2015 年 3 月 1 日（共计 6 周）：继续前期工作；2015 年 3 月 2 日2015 年 5 月 17 日（共计 11 周）：毕业设计计算、绘图，编制毕业设计说明书，完成毕业设计工作任务（其间 2015 年 3 月 30 日2015 年 4 月 5 日接受学校毕业设计期中检查）；2015 年 5 月 18 日2015 年 5 月 31 日（共计 2 周）：毕业成果预提交、修改、评阅、答辩。、参考资料：【1】成大先 主编；机械设计手册 第四版M；北京 化学工业出版社， 2007 年 6 月【2】胡友安、楼力律、顾文斌 著；水工启闭机设计及工程实践M；北京中国水利水电出版社，2011 年 12 月【3】姜继海、宋锦春、高常识 著；液压与气压传动M；北京 高等教育出版社，2009 年【4】张利平 主编；液压控制系统及设计M；北京 化学工业出版社【5】国家能源局发布；水电水利工程液压启闭机设计规范(NB/T35020-2013)；中国电力出版社，2014 年 1 月【6】杨可桢、程光蕴、李仲生 著；机械设计基础 第五版；高等教育出版社指导教师：（签名：），年月日学生姓名：（签名：胡磊 ），专业年级： 11 级机械工程系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：专业负责人签字：，年月日江苏某水闸横拉门 63kN-4.35m 液压启闭机目 录II摘 要1ABSTRACT2前 言3第一章 绪 论41.1 液压启闭机的介绍41.2 液压启闭机的优点和缺点51.3 国内外液压启闭机的应用情况51.4 液压启闭机的发展和应用前景6第 2 章 系统要求7第 3 章 液压缸的设计93.1 液压缸类型的选择93.2 液压缸结构基本尺寸计算103.2.1 液压缸缸径的计算及活塞杆外径的计算103.2.2 启门速度的计算113.2.3 液压缸壁厚的计算123.2.4 缸筒强度校核133.2.5 活塞杆柔度校核计算133.2.6 活塞杆强度计算133.3 液压缸其他数据的计算及零部件的选择143.3.1 油缸控制回路流量计算143.3.2 液压启闭机用油量计算153.3.3 液压缸的排气系统153.3.4 密封装置的选择163.3.5 缓冲装置17第 4 章 电动机和油泵的选型184.1 油泵的确定184.1.1 油泵工作压力的确定油泵工作压力的公式为： Pp P1 + DP184.1.2 油泵最大工作流量的计算184.1.3 油泵的选型194.2 电动机的选型194.3 油箱容积的计算194.4 油管的管径的计算19第 5 章 启闭机液压系统215.1 概述215.2 液压系统的组成及参数215.3 液压系统的工作原理21总结24致谢27参考资料：28摘 要如今，随着我国经济的不断发展，电力需求的不断增加，使得中国的水电开发和建设取得了快速发展。启闭机是现在水利工程和大坝等必不可少的机械设备， 然而闸门是用来蓄水、泄洪、灌溉的重要装置，启闭机是用来启闭闸门的主要机械。在水电站启闭机中，由于液压启闭机与其他启闭机设备相比具备结构简单、设备紧凑、体积小、重量轻、承受能力大，传动平定且传动效能高，安全性能好易于避免过载、等益处，可满足大型水电工程发展的需要，所以液压启闭机在水利水电工程得到了广泛的应用。本文主要阐述了江苏某水闸横拉门 63kN-4.35m 液压启闭机的设计，我们的设计课题来源于实际生产生活，我们应该利用现在的先进的技术，合理节约材料成本降低，在考虑对启闭机的理论和实践的科学验证完成的前提下，使其的可行性和效益得以提升，以达到更好的应用价值。关键字：液压启闭机；液压系统；液压缸；液压泵；2ABSTRACTNowadays, with the continuous development of our countrys economy, increasing electricity demand makes Chinas hydropower development and construction has achieved rapid development. Hoist is now indispensable mechanical equipment, such as water conservancy projects and dam gate, however, is an important device used for water storage, water, and irrigation, opening and closing machine is used for opening and closing the main mechanical gate. In a hydropower station, opening and closing machine, because of the hydraulic hoister compared with other hoist equipment has simple structure, compact device, small volume, light weight, large capacity, transmission pacified and high efficiency, good safety performance is easy to avoid overload, such as benefits, can satisfy the needs of the development of large hydropower projects, so the hydraulic hoist is widely used in water conservancy and hydropower project.This article mainly expounds the sinking a hydropower station in hunan door 63 KN - 4.35 m hydraulic hoist design, our design topic from the actual production and life, we should take advantage of todays advanced technology, reasonable save material cost reduction, in consideration of hoist under the premise of the theory and practice of the scientific validation completed, the feasibility and the efficiency was improved, in order to achieve better application value.Key words: Hydraulic hoist; the hydraulic system; the hydraulic cylinder; Hydraulic pump；前 言启闭机是水利水电工程中重要的设备之一，用来实现水电站闸门的起吊、拦污栅的起吊、安防、清污装置的起吊。在水利水电工程当中，启闭机质量的好坏不仅会对整个水电站的运行安全产生直接的影响，而且会对整个河流下游的人民群众的生命安全和财产安全产生重要影响。近些年来，我国的经济建设的快速发展，各地兴建了大量的水利水电工程。伴随着水利水电工程建设的迅速发展，水利工程启闭机也跟着有了非常大发展， 启闭机的工作技术也有了很大的进步。与此同时，制造启闭机的一些企业之间的竞争也渐渐激烈，国内许多交通、起重、船舶、和冶金工业等行业种的一些的企业，以及国外的一些私人企业都纷纷进入启闭机制造邻域，进一步促进我国启闭机行业的发展和创新。但是在生产过程的管理中我们依然可以看到启闭机制造企业存在着很多严峻的生产管理问题：一些启闭机企业制造设备比较落后，工艺水平低，生产能力差；企业的技术人才欠缺，专业的技术人员知识陈旧，专业水平和业务能力不是很强；一些新的制造企业对启闭机制造理论、技术要求和规范掌握的不足，无法使产品的质量达到国家要求，这将会影响到水利工水电程的运行安全及直接关系到人们的日常生活和生命安全。对于这些实际生活中的问题，所以我选择了研究关于水利工程中启闭机的设计。通过此次研究设计，进一步掌握机械设计方面知识和技术，增强我对本专业应用技术和领域的了解。此次设计既是需要对所学的机械设计知识进行综合运用；同时也是对于机械设计进行一次良好的尝试。让我们能够尝试设计一个完整的实用机械。通过此次设计毕业设计，培养我们独自面对问题，分析问题，解决问题的能力，而且让我们能够把所学知识能够系统的运用在实际的问题当中。此次设计我们主要参考了机械设计手册、水工金属结构闸门和启闭机专业书籍启闭机设计规范、液压及控制系统设计规范、启闭机工程图样实例等相关设计手册和标准设计的。由于我们自身所具有的专业水平有限，知识体系不完善。经验不是很足，在整个设计过程当中难免会出现很多错误，所以希望各位老师能够给予批评和指正。28第一章 绪 论1.1 液压启闭机的介绍水利工程启闭机是一种专门用来启闭水电站各种闸门的一种专用起重机械。它是一种能够循环运行的机械，是具有特殊用途的一种起重机械。水利水电工程中启闭机的类型有很多种，它的设计计算按照其结构形式不同会有相应的差别。按照启闭机结构形式的不同，启闭机可以分为移门式和固定式两大类。固定式启闭机是指一台启闭机升降一扇闸门，启闭机是固定不动的，启闭机只有起升机构部分。这种启闭机主要有：螺杆式启闭机，液压式启闭机和固定式启闭机机等几种。液压启闭机一般由液压系统和液压缸组成。在液压系统的控制下，液压缸内的活塞体沿内壁做轴向往复运动，从而带动连接在活塞上的连杆和闸门做直线运动，从而达到开启、关闭孔口的目的。液压系统包括动力装置、控制调节装置、辅助装置等。多套启闭机可共用一个液压系统。动力装置一般为液压泵，它把机械能转化为液压能。液压泵一般采用容积式泵，如叶片泵和柱塞泵。叶片泵和柱塞泵拥有结构紧凑，运转平稳，噪音较小， 使用寿命长等优点，柱塞泵虽然价格较高，但可以得到高压、大流量，且流量可调。近年来国内液压启闭机普通采用中高压，所以大多数采用柱塞泵。另外，因其重要性，液压启闭机的液压系统一般设置两套液压泵，互为备用。控制调节装置是指液压控制阀组，其包括节流阀、换向阀和溢流阀等阀组， 它的作用是对液压油的流量、方向、压力等方面各自起控制调节的作用，以实现对液压系统的各种性能要求。启闭机上液压控制阀大多数都是标准元件，并普遍采用插装技术。插装阀具有组合机能强，集成度高，噪音低，密封性好，机构紧凑，全球维护等诸多优点。选择不同结构及形式的先导控制阀、控制盖以及集成块与插装件组合，便可获得具有换向、调压、调速等功能的插装阀组。双吊点的液压启闭机因为不能像卷扬式启闭机一样采用机械同步，故而控制阀组需考虑同步措施。辅助装置主要包括油箱、油管、管接头、压力表、滤油器等。油箱的用途是储油和散热，并且能够沉淀油中杂质，分离出油中的空气和水分等。把油管、管接头把动力装置、调节控制装置、液压缸连接起来，即组成一个完整的液压回路，而液压油中杂质会使运动零件磨损，增加泄露以及减少元件的寿命，甚至可能堵塞阀组等，影响液压系统的使用，因此设置滤油器对液压油进行过滤是十分必要的。液压缸是液压传动中的执行元件，把液压油的液压能转化为机械。液压缸由缸体、端盖、活塞、活塞杆、吊头等零件组成。根据液压缸内压力油的作用方向可分为单作用液压缸和双作用液压缸两类。单作用液压缸常是柱塞式或者套筒， 也可以是活塞式。双作用液压缸形成两个油腔，两个油腔都可以进出压力油。液压启闭机也称之为闸门液压启闭机,它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。液压启闭机其工作原理是：当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。1.2 液压启闭机的优点和缺点与其它启闭机相比，液压启闭机具有以下优点： (1)它结构简单，布置紧凑，体积小，重量轻；(2)液压启闭机比其它的启闭机的承载能力更大，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。1.3 国内外液压启闭机的应用情况国外从 17 世纪中期帕斯卡提出了静压传递原理之后，18 世纪末期英国就制造除了世界第一台水压机，从那时算起的话，液压技术已经有了几百年的历史发展历程了。随着国外的水利工程的发展，液压启闭机得到了迅猛的发展。例如由莫斯科水工刚结构设计院为罗贡电站设计的液压启闭机中带有增压泵，容量为2000 吨，扬程可以达到 10-20m。在比较下图所示的当时前苏联的液压启闭机的系统参数：综合国外的启闭机来说，他们具有悠久的历史历程，但液压启闭机在我国水电工程中的应用已经有长达 20 多年的历史了,尤其是近些年来,液压技术的不断发展趋向成熟,应用领域更加广泛。目前我国液压启闭机的设计与制造能力都达到了相当高的水平和规模:启闭力最大可以达到 8000kN，行程可以超过 16m，活塞杆直径大于 0.5m,油缸直径可以大于 1m。我国液压启闭机更多的应用于操作弧型闸门、人字闸门、快速闸门或高水头深孔事故闸门,主要是因为液压启闭机应用于这几种型式的闸门上更能体现其优点。从国内这几年一些工程的实际运行情况看，液压启闭机的生产质量得到了显著的提高,并且生产成本也有所降低,工程效益越来越显著。1.4 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。第 2 章 系统要求2.1 主要技术要求2.1.1 总则液压系统的设计要符合液压原理图、油缸设计图、平面布置图，尽量从简， 方便理解与操作。2.1.2 零部件制造技术要求(1) 液压泵电机组 液压泵额定排量应符合图纸要求 所有电机均为 TH 型并带热敏电阻温度保护装置，绝缘等级，保护等级IP54，电压为 380V。 液压油泵电机组工作时噪声应不大于 90db。(2) 控制阀组 流量控制阀应有足够的调节范围以便调节液压缸的下降速度，控制阀的响应时间应少于 29ms。在工作压力 5MPa 的情况下，控制阀的内泄漏不大于0.004L/min。 溢流阀应满足可以排出液压泵的流量并且无震动， 其整定压力最大不能超过上述最大系统压力的 120%。 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。 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尽量选用国际标准品牌。电磁阀控制电压均为直流 24V。（3）油箱 回油滤油器额定过流量不得少于其实际过流量的 4 倍。滤油器应该带旁通阀并设有堵塞报警指示。滤芯强度：吸油管路使用用的滤芯，油压差缓慢加至 0.15MPa，回油用的滤芯缓慢加至 0.6MPa，保持 3s 均应不破坏。油箱的注入口过滤精度应为 100，回油滤油器（带堵塞指示器，过滤精度20m）应该有磁性吸附功能。 耐压性：当滤油器入口的压力在 10%公称压力与公称压力之间时，快速上升、下降反复作用，滤油器不应该有永久变形、漏油等其他缺陷。 油箱应由不锈钢板焊接而成。油箱上安装液位控制器、液位计、具有除湿功能的空气滤清器、温度控制器、电加热器等。主阀块应该装有压力表、截止阀、接头、单向阀、安全阀等 ，并且安装在油箱的基座板上。 电源电压等级为 AC380/220V。 装有“低压”压力发信器，当油缸下腔部的压力降低到一个预定值时（在设计系统额定压力的 520%内可调节）闸门停止运动，并显示由于闸门下方有障碍物，闸门运动将要被卡阻。响应的报警接点应接入控制回路以指示闸门卡阻状态。该电路中应该串联一个限位开关，当闸门处于关闭状态的时候，限位开关断开。第 3 章 液压缸的设计3.1 液压缸类型的选择液压缸是液压传动中的一种执行元件，它是把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。在水工启闭机机械中，启闭闸门的运作是通过液压缸来实现的。在启闭机上常见的液压缸类型有单作用液压缸和双作用液压缸。单作用液压缸包括柱塞式液压缸、单活塞杆式液压缸、伸缩式套筒液压缸。双作用液压缸包括单活塞式液压缸、不同调缓式液压缸、可调缓式液压缸。单活塞杆式液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比，所以在油缸压力恒定的情况下能够保证传输稳定，活塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸。关于单活塞杆式液压缸有：单活塞杆式液压缸，是将液压能转变为机械能的做直线往复运动的液压执行元件。活塞缸的缸筒内因有活塞及密封件在其中频繁地往返运动，要求其内孔形状和尺寸精度很高，并且要求表面光滑。这种要求对于大型或超长行程的液压缸有时不易实现。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。由于本次设计的是长行程，大中型液压缸，且采用依靠活塞往复运动实现开闭门，并根据实际情况以及与其他类型液压缸对比，本次水电站液压泵站液压缸采用单活塞杆式液压缸（如图 3.1）。图 3.1 单活塞杆式液压缸结构简图3.2 液压缸结构基本尺寸计算3.2.1 液压缸缸径的计算及活塞杆外径的计算液压缸内径的计算公式：D =（3.1）式中：G启门力，N；P缸内液压油的工作压力，MPa； d活塞杆的直径，mm；hm 液压缸的传动效率。液压缸工作压力主要取油泵工作压力的 75%85%左右，以抵偿管道、阀门和活塞与活塞杆的摩擦阻力所造成的损失，活塞杆的直径 d 取液压缸内径的 45%75%，这里取 70%，液压缸传动的机械效率一般取 0.95。则液压缸内径计算：D =液压缸内径与活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993）如表 3.1 和表 3.2 所示：表 3.1 液压缸内径尺寸系列表单位：mm810121620253240506380（90）100（110）125（140）160180200（220）250（280）320（360）400表 3.2 活塞杆外径尺寸系列单位：mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200表 3.3 按工作压力选取 d/D单位：mm工作压力/MPa 5.05.07.0 7.0d/D0.50.550.620.700.7结合上述计算所得尺寸可取:D=160mm考虑液压启闭机为重载机械，为安全考虑，查表4.3 取d/D=0.55，得d=0.55D。按照设计要求 d=90mm。液压缸内径为 D=160mm，活塞杆外径 d=90mm。3.2.2 启门速度的计算液压缸内径尺寸影响到闸门的启门速度，当泵的流量已知，为 Q=14.6L/min。系统的容积效率取值为 0.8。启门速度： v =4Qhvp(D2 - d 2 )10-3（3.2）式中：hv 系统的容积效率代入计算：v = 414.6 0.8p(1602 - 902 )10-3 =0.85m/min所以，起门速度v =0.85m/min。3.2.3 液压缸壁厚的计算液压缸的壁厚有一定的计算方法，通常按液压缸的强度条件来计算。一般缸筒结构中，液压缸的壁厚是最薄处的厚度。对于缸筒承受的内压力，其内应力分布规律随着壁厚的不同而存在一定的分布规律且不同。液压启闭机可按照中等壁厚（3.2 D 16）,进行缸体壁厚的初选计算：dd=PshD+ c（3.3）(2.3s - Psh)j式中d液压缸壁厚，m；D 液压缸内径，m；Psh 试验压力，一般取工作压力的（1.25-1.5）倍，MPa；s缸筒材料的许用应力（无缝钢管：s=sb / n ，sb 缸体材料 的抗拉强度，n 是安全系数），MPa；查表得：高精度冷拔无缝钢机械性能s=900/5=180MPay为强度系数，无缝钢管y=1；C 考虑壁厚公差及侵蚀的附加厚度，m。取 D=160mm 即 D=0.16m， Psh =1.5P=7.5MPa，s=180MPa， C =0.0024m将上述值代入公式得：d=0.017m=17mm确定缸壁厚度时，除了计算还需要综合考虑其他因素缸筒外径 D2 = D1 + 2d=194mm式中 D2 缸筒外径，mmD1 缸筒内径，mmd 缸筒壁厚，mm 所以液压缸外径为 194mm3.2.4 缸筒强度校核根据 SL41-93，缸体合成应力按下式计算：s= s（3.4）式中：s =120MPaos =p(D2 - d 2 ) = 20(1602 - 902 )z1 ：纵向应力：z14Dd4 194 17=26.53MPa（3.5）1o ：环向应力：s = pD1 = 20 194 =114.12MPa（3.6）h1h12d2 17P：工作压力，P= 20MPa D：油缸缸径，D=160mm d：活塞杆杆径，90mm D1：缸筒中心直径，D1=194mmd：缸筒壁厚：d=17mm终计算：szh1 =103.44MPa120MPa 即：szh1s ，符合要求。3.2.5 活塞杆柔度校核计算根据 DL41-93水电水利工程液压启闭机设计规范，活塞杆细比计算如下：l= 4L = ld因液压缸最小支点距为Smin = L0 + L1 + L2 + L3 = L0 +1020mm（3.7）此处，L 为导向套中心至吊头尺寸，约 4350mm 活塞杆直径 d=170mm，l 活塞杆许用细长比，按照设计规定拉力杆此处l 200。计算得l= 4 4350 / 90 = 193故满足要求3.2.6 活塞杆强度计算活塞杆最危险的截面是两端连接的退刀槽截面，其应力计算如下：sn= s（3.8）式中s为拉应力：s= 4kF1pd 2T 为剪应力：T= k1kFd010.2d 3（3.9）（3.10）上面两个公式中： K：螺纹拧紧系数，一般取 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=80mm d0：螺纹外径：d0=85mms ：120MPa则：s=4 1.5 631033.14 802=18.8MPa0.2 1.5 63103 85T=0.2 803=15.7MPasn= 33.1MPa所以：sns ，符合设计要求。3.3 液压缸其他数据的计算及零部件的选择3.3.1 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：S1 =p D2 / 4 =p1602 / 4 = 2dm2油缸有杆腔作用面积：S 2 =p(D2 - d 2 ) / 4 =p(1602 - 902 ) / 4 = 1.37dm2（2） 启门流量计算起门速度：V=0.85m/min无杆腔回油流量：QB = S1 V = 28.5 = 17L / min有杆腔回油流量：QB = S 2 V = 1.378.5 = 11.65L / min3.3.2 液压启闭机用油量计算该系统为一控一液压启闭机，其用油计算如下：V = 1.2 V + 4 p( D 2 - d 2 ) L / 4得 V=2468L。3.3.3 液压缸的排气系统液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或者前冲等现象，严重时还可能会导致系统不能正常工作。因此，设计时还必须考虑到空气的排除。一般的放气图如下图所示：图 3.2 放气装置1缸盖；2放气小孔；3缸体；4活塞杆3.3.4 密封装置的选择为防止液压缸使用过程中油液泄露，保证液压缸能够在完成规要求外增加使用的寿命，尽量减少噪音，所以需要使用密封圈对其进行密封设置。本次密封圈选用 O 型密封圈。O 型密封圈是一种具备圆形截面的环行橡胶密封圈，通常用于防止零件在液体和气体介质静态的状况下泄露。并且有些情况下，O 型密封圈还可以用做轴向往复运动或者低速扭转活动的动态密封元件。根据不同的环境条件，还可选择不同的材料以相适应。根据本次设计要求，遂选用 O 型密封圈。O 型环通常选择尽可能选择的 O 形圈较大的一部分。在相同的间隙情况下， 相同的间隙 O 型密封圈被挤入的间隙量应当小于最大允许值推。对于不同种类牢固密封或者动密封使用情况下，O 型密封圈为设计者供给了一种既有效又经济的密封元件。O 型圈是一种双向功用密封元件，安置时径向或轴向方面的初始紧缩，给予 O 型圈自身的初始密封能力。密封力和系统压力的密封力全密封力生成的初始，它随系统压力和提高。O 型圈在静密封情况，表现了独特的功用。然而，在适当的情况下的动态中，O 型环是常用的，但它的速度和压力密封的限制。查机械设计手册可取 O 型密封圈尺寸规格为： 1257.0G GB3452.1结构如图 3.3 所示：图 3.3 O 型密封圈3.3.5 缓冲装置液压缸拖动沉重的部件做高速运动之行程终端是，往往会发生剧烈的机械碰撞。另外，由于活塞突然停止运动也会常常会引起压力管路的水击现象，从而会产生很高的噪音和冲击，为了解决这些问题，则必须采用缓冲装置。液压缸采用多种缓冲装置，缓冲装置一般由：三角节流槽、单向阀、缓冲油腔、缓冲柱塞、节流阀组成。组成的缓冲形式有：圆柱形环隙式、圆锥形环隙、可变节流槽式、可调节流孔式。可调节流孔式缓冲装置，当活塞反向运动时，高压油经过单向阀进入液压缸， 活塞不会因推动力不够而出现开动难题的特征。圆柱形环隙式缓冲装置，这种缓冲装置结构轻易，制造经济低，设计便利，通常一些液压缸多采用此缓冲装置。缓冲装置如图 2.3 所示：图 3.4 缓冲装置由于相关尺寸未做规定，故可自主选择合适尺寸，具体见总装配图。第 4 章 电动机和油泵的选型4.1 油泵的确定油泵的最高工作压力，最大工作流量，电机功率的计算：4.1.1 油泵工作压力的确定油泵工作压力的公式为： Pp P1 + DP（4.1）P 1 是液压执行元件的最高工作压力，对本系统来说，最高工作压力是系统启门的最大工作压力（5MPa），并考虑沿程压力流量损失和油泵的使用寿命等因素， 选取油泵出口压力 6MPa，根据设计要求，液压系统油泵最高工作压力应满足：PMAX= n(p + DP)（4.2）P1 =5MPa(油缸的启动额定工作压力） n=1.3（安全系数）DP 是泵到执行元件总的管路损失。有系统图可见，从泵到油缸间串接有一个调速阀、一个液压单向阀和一个换向阀，取DP =0.5（系统中沿程压力流量损失）。液压泵工作压力为： Pp =（5+0.5）MPa=5.5MPa其最高工作压力为： PMAX =1.3（5+0.5）MPa=7.15MPa4.1.2 油泵最大工作流量的计算油泵的最大工作流量： Qmax = K Q（4.3）其中，K 为系统的泄漏系数：1.11.3，由于系统不允许有外漏，内漏不能过大，所以 K 取 1.2。根据设计要求， Q 为：液压缸最大工作流量，故：Q =11.65L/min每台液压站设有一备一用的两套油泵电机组，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：Qmax =11.65 1.2=13.98L/min4.1.3 油泵的选型液压泵流量计算公式为：q= Qmax /N（4.4）其中Qmax 为油泵最大工作流量，N 为电机转速。根据实际情况以及运算得，液压泵选用型号为 CB-F310 齿轮泵，排量为14.6L/min，额定工作压力为 20MPa，配用功率为 3kW。4.2 电动机的选型根据选用的齿轮泵配用功率，可以得出电动机的额定功率，为 3kW。查询机械设计手册可得出，电机型号为 Y110L2-4，转速 n=1460r/min，电机功率为 3kW，额定电压为工业标准电压 380V。4.3 油箱容积的计算本油箱为一控一邮箱，其容积应满足检修时使油缸无杆腔的油流回油箱，故油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）/（0.50.85），即：V = 4pd 2 L /( 0 . 5 0 . 85 )得 V=1041.3L所以，油箱容积为 1100L。4.4 油管的管径的计算由机械设计手册查表得知，选择油管内允许流速为：压力油：VA = 3.0m / s 吸油管：VS = 0.7m / s 回油管：VB = 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 8.22L/min，回油管最大流量即为油缸无杆腔启门回流量 12L/min。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丄腔。由公式：D = 4.63(Q /V )0.5得：压力油管DNA= 4.63(Q1 /VA)0.5 = 4.63(11.65 / 3)0.5 = 9.12mm取 DNA = 10mm回油管： D= 4.63(Q /V)0.5 = 4.63(17 / 2.5)0.5 = 12.07mmNB1B取 DNB = 15mm吸油管： D = 4.63(Q /V )0.5 = 4.63(11.65 / 0.7)0.5 = 13.2mm1S取 D = 15mm所以，压力油管：f10 ；回油管：f15 ；吸油管：f15 。第 5 章 启闭机液压系统5.1 概述该液压系统是用于控制溢洪道启闭机油缸开启和闭合的液压系统。本系统具有结构紧凑、布局美观、性能可靠、能耗低的优点，汽油缸工况复核设计的原理要求。本套液压系统配有压力继电器、压力传感器、液压控制器、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 液压系统的组成及参数主要元件型号及参数：（1）油泵：CB-F310 齿轮泵额定压力：20MPa排量：14.6L/min（2）主电动机：Y100L2-4 功率：3KW转速：1460rpm（3） 液压系统内发讯触电：DC42V（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 1100L（6） 液压系统压力范围：不大于 6MPa（7） 启门力：63kN（8） 最大工作行程：4350mm（9） 启门速度：0.85m/min5.3 液压系统的工作原理（1） 启门动作开启点电机，带动油泵反向转动。液压油被从油箱内吸入油管。液压油经过出油滤油器过滤后，到达启门溢流阀（启门工作压力为 5MPa）。随后通过液压锁和启门速度调节阀控制液压油进入液压缸的流量，从而控制启门速度。途中可通过压力表观察油管内液压油的压力。液压油注入液压缸后，前腔油压大，后腔油压小，故液压杆做收缩运动。液压缸后腔内的液压油被挤压出液压缸，通过油管，经过吸油滤油器的过滤后，通过吸油单向阀，回流进入油箱。（2） 闭门动作开启点电机，带动油泵正向转动。液压油被从油箱内吸入油管。液压油经过出油滤油器过滤后，到达闭门溢流阀（闭门工作压力为 3MPa）。随后通过液压锁和启门速度调节阀控制液压油进入液压缸的流量，从而控制闭门速度。途中可通过压力表观察油管内液压油的压力。液压油注入液压缸后，后腔油压大，前腔油压小，故液压杆做延伸运动。液压缸前腔内的液压油被挤压出液压缸，通过油管，经过吸油滤油器的过滤后，通过吸油单向阀，回流进入油箱。总结本次我做的毕业设计课题是横拉门液压启闭机的设计。听起来这个课题很陌生，也不知道是什么东西，但是当导师发给我课题时，我才知道启闭器是干什么的，在哪方面能用到它，知道它是水利工程经常用到的起降闸门的机械设备。但是，对于设计这样一个从来都没有接触过的东西，自己还是有点发愁，还好在老师的悉心指导下，我对启闭机的设计有了很大的信心。接下来就是自己去准备材料，去设计启闭机。刚开始，自己对毕业设计有一种朦胧的看法，也不知道设计到什么样才算是合格，当然也有一种侥幸的心态，总认为时间还很多，也不急着去做，可是真等到自己花时间去完成得时候，发现启闭机的设计并不是自己想象的那么简单，那么手到擒来。从刚开始的找资料、写开题报告到后来的计算钢丝绳、卷筒、齿轮等都是那么的绞尽脑汁，同时，我发现时间也并不是自己想象的那么充足，每一天忙下来也只能做毕业设计的一点点，甚至一点都做不了。下面就是我的毕业设计过程。一开始就要找资料，了解启闭机的结构类型和发展情况等。自己通过各种渠道去找资料，也许刚开始自己太过于盲目，找了好多资料都是没有用的，看了之后反而给自己产生负面影响。这一方面，我感觉自己饶了好大一个弯。其次，就是自己写开题报告，开题报告怎么写，写什么？这方面，它给我出了个难题，刚开始自己想在网上找模板，但是，发现网上的版本太多，介绍的也很繁杂。最后， 还是在导师和同学的帮助下，再加上自己对启闭机的理解完成的。虽然开题报告完成了，但这才是毕业设计的刚刚开始。可以想象下面的设计会遇到什么样的困难。在做启闭机整体设计时，我又遇到了不少的困难，在对启闭机的液压缸、液压杆、油缸、液压油管等计算时，自己每一个公式都要去查，每一个影响因素都要去考虑，如果有一个数据算错或是哪个因素没有考虑进去，那么算出来的结果都会相差很大。在本次毕业设计中，计算启闭机的零部件不是但一进行的，设计是交叉进行计算的，这又给毕设设计增加了很大的难度，等到最后校核是发现出现了错误，那么前面的设计也都是错误的，那么要从头开始设计，这对我们的细心考验是非常大的。所以，当我做完一部分设计时，我都要反复校核和检查，生怕最后出错，自己的设计成果就清零了。最后的毕业设计过程中，我是一边工作一边做毕业设计的，由于自己上班的地方离学校比较远，再加上自己上班时间比较紧，所以，自己的大部分设计是在校外完成的，由于一些信息只能通过网上了解，学校的消息也只能在网上了解， 因此，刚开始我拿到毕业设计任务书的前段时间里，我做的毕业设计非常少。整体来说，我的毕业设计就是集中在四月份才开始着手去做的，当然了，时间是非常的紧，那是又是对毕业设计的内容一无所知，当时心里就是特别的着急。但是， 毕业设计这个东西是要细心的工作，急也是没有用的，最好的方法还是不断地询问导师和同学，同时加上自己的理解，就是这样我才慢慢的完成了自己的毕业设计。说实话，看到自己的设计成果，感觉一切忙碌都是值得的。本次毕业设计，我感觉我收获很大。首先，我系统的解了启闭机的构造和工作原理，从整体上对启闭机有了更深入的认识，也对我四年大学所学的知识系统的梳理。随着社会的不断发展，社会对人才的要求也越来越严格，不仅要有丰富的理论知识，还要拥有很强的实践能力。在这次启闭机的设计中，它培养了我在理论课中总结知识的能力，也培养了我发现问题的能力。同时也提高了我的基础知识和对基础知识的运用能力。通过这次毕业设计，我能够很好地将理论与实际相结合，同时也使我以前比较生疏朦胧或者不清楚的地方得到了很好地梳理和理解。这些对我以后的工作也有很大的帮助，我现在所实习的工作与我们所学习的专业有着非常密切的联系， 工作的内容能够巧妙的运用我所学习的知识，当然这些能够很好地提高我的工作效率。因此这次的毕业设计对我们每个即将步入社会的学生来说是一个很好的学习和锻炼的机会。可以让我们在以后的工作和学习生活中更好的运用我们所学到的各方面的技能。从这次毕业设计中，我遇到很多的问题，非常感谢秦老师各个方面的指导。每一次我总会忽略很多问题，而秦老师都会告诉我要修改哪里，哪里应该怎么做， 从来都是不厌其烦。还有就是要感谢我的同学，他们总是能在我遇到问题是帮我想到解决问题的方法，遇到不懂得问题就在一起讨论，说出自己的思路和想法， 这使我深刻的意识到团队的重要性，只有共同努力才能做到更好，我相信以后的工作中也需要这样的精神。这次毕业设计也让我学习了更多的 Word 知识，学会了它的很多用法。以前总感觉 Word 很简单，可是当自己去完成毕业设