溢洪道工作弧门液压启闭机设计.docx
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溢洪道工作弧门液压启闭机设计
溢洪道工作弧门液压启闭机设计
...
内容提要………………………………………………………………………3ABSTRACT…………………………………………………………………...41引言………………………………………………………………………….51.1液压启闭机的特点……………………………………………………….51.2国内液压启闭机应用情况……………………………………………….51.3液压启闭机的发展和应用前景………………………………………….52对液压系统的要求…………………………………………………………62.1环境条件………………………………………………………………….62.2主要技术要求……………………………………………………………63启闭机液压系统的设计计算………………………………………………93.1启闭机液压系统设计方案简述………………………………………….93.2拟定液压系统图………………………………………………………103.3启闭机液压系统设计计算书……………………………………………104启闭机油缸的设计计算…………………………………………………..234.1液压油缸的缸径、杆径和工作压力确定……………………………….234.2缸筒壁厚计算…………………………………………………………..234.3缸筒强度校核…………………………………………………………..234.4活塞杆柔度校核计算…………………………………………………..244.5活塞杆强度计算………………………………………………………..244.6销轴强度计算…………………………………………………………..254.7吊头耳环宽度计算………………………………………………………255启闭机液压系统使用说明………………………………………………..265.1概述……………………………………………………...………………265.2系统液压组成及参数……………………………………………………265.3液压系统的几种控制方式……………………………………………..265.4液压系统的安装及调试………………………………………………..295.5系统的维护及注意事项………………………………………………..305.6日常维护要求…………………………………………………………..305.7液压故障处理办法……………………………………………………..315.8主要元件汇总表………………………………………………………..33...
5.9易损件汇总表………………………………………………………...…356液压系统的压力动作速度调试………………………………...………366.1压力调试………………………………………………………………366.2动作实验………………………………………………………………366.3速度实验………………………………………………………………37总结………………………………………………………………………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及液压系统的操作说明。
本系统主要具备以下几个功能:
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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。
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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。
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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。
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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
Thisdocumentismainlytalkaboutthedesignationofthehoistingequipmenthydraulicsystemofflood-reliefradialgate.Itincludestherequirementofthehoistingequipmenthydraulicsystem、theplanofthe
systemdesign、thecalculationofthedesign、thecalculationofthesystem
cylinderdesignandtheoperationintroductionofthesystem.Thefunctionsofthissystemareasfollows:
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Onceandtwicesafetypressureregulation
protection,inordertogetenoughpressuretoopenthesolenoidcontrolledcheckvalvewhenopeningorclosingthegate,andalsotakethefunctionofsafetyprotection.错误~未找到引用源。
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Directioncontrol,makeupthe
operationofopeningandclosingthegate,thereisafunctiontoeliminatethecollusionofthedirectionchanging,anditmakethegatemovedandstoppedstability.错误~未找到引用源。
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Lockedinanarbitraryposition,wecanget
asafetylockingatanyangleviathespecialvalveblockequippedontheoilcylinder,Inordertoprotectthesystemfromtheaffectionofanyaccident.错
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Thefunctionofstartingorclosingthedoublecylindersatthesametime,controltheflowofthetwocylinderbytheflowspeedregulatingvalveseparately,ifthereisdeferencebetweenthetwosidesofthecylinder,thestroketestingequipmentsendoutsignal,thesolenoidgetandlostelectricityseparately,reducetheflowofthequickcylinder,andcontrolflowofthetwocylinderinthisway,andeliminatethedifference.
...
1引言
1.1液压启闭机的特点
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
:
C多年平均气温:
17.2
:
C极端最低/最高气温:
-4.7/42.3
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
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液压泵的额定排量应符合图纸要求。
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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。
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油泵电机组工作时的噪声应不大于90db。
(2)控制阀组
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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。
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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%。
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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。
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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。
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补油单向阀(液压原理图序号23)开启压力为0.02MPa。
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电磁阀控制电压均为直流24V。
(3)油箱
...
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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。
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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。
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滤芯强度:
吸油管路用的滤芯,压差缓慢加至0.15MPa,回油用的滤芯缓慢加至0.6MPa,保持3s均不应破坏。
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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。
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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
(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M2YV1YV2YV3YV4YV5
电机空载启动+-----
闸门提升+++---闸门油缸43.1快+++--+开启油缸43.2快+++-+-
提升到位------
电机空载启动+-----闸门闸门下降++-+--关闭油缸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:
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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。
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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。
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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。
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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
...
溢洪道工作弧门
液机名称2630KN,
型式悬挂后拉式
启门力630KN
下压力自重闭门
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/min3.3.2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:
222S===6.15dm,,D/4,,280/41
油缸有杆腔作用面积:
22222S,,,()/4Dd,,,(280170)/4===2.27dm2
(2)启门流量的计算:
启门速度:
V=0.5m/min
S无杆腔回油流量:
QB=V=61.55=30.75L/min,,1
S有杆腔进油流量:
QA=,V=2.27,5=11.35L/min2
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
PP?
+(3.1),,Pp1
...
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P1
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:
P=n(p+)(3.2),,Pmax
P=16.2Mpa(油缸的启动额定工作压力)1
n=1.3(安全系数)
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,,P
个调速阀、一个液控单向阀和一个换向阀,取=0.5(系统中沿程压力损失)。
,P
P液压泵工作压力为=(16.2+0.5)MPa=16.7MPap
P其最高工作压力为=1.3(16.2+0.5)MPa=21.7MPa,max
(2)油泵最大工作流量计算:
QKQ,,,油泵最大工作流量:
(3.3)max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,为:
同时动作的液压缸最大总工作流量,故:
Q
=211.35=22.7L/min,,Q
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
Q=22.71.2=27.24L/min,max
(3)流量计算:
Qq=/N(3.4)max
Q其中:
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max
3速N=1840rev/min。
那么:
q=27.24/1840ml/rev=18.4ml/rev。
,10
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:
Q,N=P,/60,max
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=3727.24/(600.88)=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:
,,
2V=4()/(40.50.85)(3.5),,,,dL,2
266=4(8600)/(40.50.85),,,,,,,1701010
=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:
22V=1.2×[V+4×(-)L/4](3.6),Dd
226=1.2×[1750+4××(-)×8600×/4],28017010
=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:
V压力油:
=3.0m/sA
V吸油管:
=0.7m/sS
V回油管:
=2.5m/sB
A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(、1ABB),回油管最大流量即为两只油缸无杆腔启门回流量61.5L/min(、),闸212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):
0.5=4.63(/)(3.7)QVD
...
0.5得:
压力油管:
D=4.63(/)QVNA1A
0.5(11.35/3)=9mm,=4.63,
取D=10mmNA
0.50.5D回油管:
分=4.63(Q/V)=4.63(30.75/2.5)=16.2mm,,NB2B
D取分=18mmNB
0.50.5D总=4.63(/)=4.63(61.5/2.5)=22.96mm,QV,NB2B
D取总=28mmNB
0.50.5吸油管:
D=4.63(Q/V)=4.63(11.35/0.7)=18.6mm,,1s
取D=20mm
查手册选用管道:
压力油管,分路回油管,总路回油管,吸油管,101,,182.5,,284,
3,,22
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。
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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
2常运转后的粘度为=27,mms/
3,油的密度为=918Kg/m
311.3510,qv,油在管路的实际流速===2.4m/s(3.8)2,,d2,,0.0106044
d2.40.01,,Re===888.9<2300,52.710,,
油在管路中呈层流流动状态,其沿程阻力系数为:
=75/Re
21,根据公式=,p1,,d2(3.9)求得沿程压力损失为:
...
27552.4,,,4==2.43×Mpa,p1106888.90.01210,,,
错误~未找到引用源。
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局部压力损失
局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失,p,以及2通过控制阀的局部压力损失。
其中管路局部压力损失相对来说小得多,故主要考,p3
虑通过控制阀的局部压力损失。
从系统图中可以看出,从泵的出口到油缸的进油口,要经过单向阀、电磁换向阀、单向调速阀、溢流阀。
单向阀的额定流量为50L/min,额定压力损失0.3MPa,电磁换向阀的额定流量为150L/min,额定压力损失为0.2MPa,单向调速阀的额定
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