液壓式啟閉機閘門是一種由機、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(qū)動活塞桿來控制閘門的啟閉。

液壓式啟閉機閘門液壓系統(tǒng)一套泵站包括油泵電動機組、機架、油箱（包括：空氣過濾器、和低油位計、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(biāo)明的所有元件（包括：閥組、過濾器、油壓變送器、其它保護(hù)和信號元件）。每只油缸都裝有式行程檢測裝置，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(jìn)行同步控制，實現(xiàn)自動調(diào)整同步。

1、開啟閘門：

二臺電機得電，空載啟動油泵電機延時5s后，YV1通電，系統(tǒng)調(diào)定壓力為19MPa，壓力油進(jìn)入有桿腔，開啟閘門，油缸無桿腔油經(jīng)單向閥回到油箱。

2、關(guān)閉閘門：

二臺電機得電，空載油泵電機組，延時6s后，相應(yīng)電磁鐵通電，開啟液控單向閥的壓力調(diào)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(guān)閉，必要時可在油缸無桿腔加1MPa的壓力，保證閘門能正常關(guān)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(xù)檢測2根油缸的行程偏差，當(dāng)偏差值≥10mm時，相應(yīng)電磁鐵通電，自動調(diào)整相應(yīng)油缸有桿腔的進(jìn)、出油量，使閘門達(dá)到同步運行，當(dāng)行程偏差值超過設(shè)定值10mm時，液壓系統(tǒng)自動停機并發(fā)出報警信號。

4、閘門定位控制：

當(dāng)閘門在開啟懸掛時，由于液壓系統(tǒng)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(dāng)閘門繼續(xù)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(fā)出聲光報警信號。

5、系統(tǒng)壓力控制：

當(dāng)PK3發(fā)訊時，系統(tǒng)壓力過高，停泵，聲光報警。

當(dāng)PK1發(fā)訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當(dāng)PK2發(fā)訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當(dāng)PK4發(fā)訊時，無桿腔壓力過高，聲光報警。

6、閘門自動復(fù)位，油缸下腔超過保護(hù)。

油缸旁路閥組中液壓鎖確保閘門在任意位置鎖定，當(dāng)閘門在開啟懸掛中，當(dāng)液壓系統(tǒng)內(nèi)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(xù)下滑至300mm時，液壓啟閉機自動切換至備用泵，使閘門復(fù)位，并發(fā)出聲光報警信號。當(dāng)系統(tǒng)壓力異常，缸旁溢流閥對缸起溢流保護(hù)作用。

7、濾油器堵塞報警：

當(dāng)SP發(fā)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(dāng)油液到達(dá)高位時，液位傳感器高位發(fā)訊報警。

當(dāng)油液到達(dá)低位時，液位傳感器低位發(fā)訊報警。

9、油箱溫度控制：

TS3發(fā)訊：油液溫度過低，接通加熱器；

TS4發(fā)訊：油液溫度高，斷開加熱器；

TS2發(fā)訊：溫度過高發(fā)訊報警；

TS1發(fā)訊：溫度過低發(fā)訊報警。

1.1 對液壓系統(tǒng)的要求

1、一次、二次安全調(diào)壓保護(hù)，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(hù)作用。

2、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)。

3、任意位置鎖定，在任何開度均通過裝于油缸上的閥組實現(xiàn)安全鎖定，防止任何意外事故對閘門系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

4、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(yīng)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(jìn)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。

1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

1.2.1 主要技術(shù)參數(shù)

序號 名稱 參數(shù) 備注

1 大啟門力 2×1000KN

2 大閉門力 自重閉力

3 工作行程 6400mm

4 大行程 6200mm 暫定

5 油缸內(nèi)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(guān)閉時間 約13min

11 閘門開啟時間 約13min

12 系統(tǒng)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(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)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》

2.2 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定

根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)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(tǒng)工作壓力為：

P= =（4×1000×103）/（π×（3202-1802）=18.2MPa

式中F為啟門力，F(xiàn)=1000KN

2.3 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/δ<16，故缸筒壁厚應(yīng)用中等壁厚計算公式，此時：

δ= +C

ψ：強度系數(shù)，對無縫鋼管，ψ=1

C：用來圓整壁厚數(shù)

Py:液壓缸內(nèi) 高工作壓力。Py=23.2MPa

D：缸筒內(nèi)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(jù)SL41-93，缸體合成應(yīng)力按下式計算：

σ= ≤[σ]

式中：[σ]=120MPa

σ1z：縱向應(yīng)力：σ1z= =32.45 MPa

σh1：環(huán)向應(yīng)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(jù)SL41-93《水利水電工程啟閉機設(shè)計規(guī)范》，活塞桿細(xì)比計算如下：

λ= ≤[λ]

因液壓缸小支點距為Smin=L0+L1+L2+L3= L0+1020mm

此處：L為導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約7020mm

活塞桿直徑d=180mm,

[λ]活塞桿許用細(xì)長比，按設(shè)計規(guī)定拉力桿此處[λ]≤200。

計算得λ=4×7020/180=156