【導讀】水輪機進水閥門系統(tǒng)，一般配有壓力液位，溫度等傳感器，主。遠程自動控制，并可在主控直觀察到住閥，旁通閥和鎖定閥所處的位置。

　　

【正文】 8 d — 液壓缸內(nèi)徑 ， m； yp — 試驗壓力 ， MPa ； [ζ] — 缸底材料的許用應力，取安全系數(shù) n=5，則 [ζ]=5b?=70MPa。 由于缸的額定壓力 np =16MPa≤16MPa，所以取 yp =24MPa， np =。 661070 ?????h =42mm 缸頭與法蘭 的聯(lián)結計算 選用 8個螺栓均布在缸頭上，則 840 000 08 ?? QF N=50000N 計算直徑 d 螺栓連接缸頭和法蘭，主要受到變載荷的作用，而影響零件疲勞強 度的主要因素為應力幅，故應滿足疲勞強度條件 ][221 1 aa dFcc c ??? ???? 根據(jù)參考文獻 [1], 1][ ????? ??? ?ks ka ma，設螺栓直徑 20mm，取 ε=1 mk =1， as =， ?k =， 求得 , 1][ ????? ??? ?ks ka ma = 11 ??? 9 ? MPa 螺栓和被聯(lián)結件均為鋼制，采用金屬墊片，故取相對剛度系數(shù) 1 ??cc c 即有 , 2 ??? dF? ?? ?? ? Fd 5000 6 ??? ??? mm 根據(jù)參考文獻 [6], 選 M22，與原設相符 。 法蘭直徑和厚度的確定 法蘭直徑取與缸頭直徑相同，即 308?法d mm。 法蘭厚度取 38?法h mm。 缸底厚度 h 的計算 本液壓缸選用螺釘聯(lián)結法蘭，其計算方法如下： ][ )(3 0 ?? ?? ?? op opd dDFh 式中 h — 法蘭厚度 ， m； F — 法蘭受力總和 ， N； d — 密封環(huán)內(nèi)徑 ， m； Hd — 密封環(huán)外徑 ， m ； 0D — 螺釘孔分布圓直徑 ， m ； 10 opd — 密封環(huán)平均半徑 ， m； [ζ] — 法蘭材料的許用應力 ， Pa。 均壓槽一 般寬為 ，深為 ， O型密封圈的壓縮率為 W=（ 00 /) dhd ? ，缸頭和法蘭的聯(lián)結是固定的，其密封也是固定的，取W=20%，即 00 /)( dd ? =， 得 0d =1， 0d 為密封圈直徑。 F=400000N， Hd =140mm， opd =140 0d /2= 間螺 LddD H 20 ???? ? =140+23+22+2? 7=272mm [ζ]= 5600?nb? =120MPa )(4000003 ?? ????h ?42mm 求液壓缸的最大流量 根據(jù)參考文獻 [1],液壓缸的 最大 流量 ： Q=vA 式中 Q— 液壓缸 流量 , minL ； A— 活塞桿有效工作面積 ， m179。 Q=vA=10179。= minL 缸蓋的聯(lián)結計算 聯(lián)接方式：螺栓聯(lián)接 缸體螺 紋處的拉應力為： zdFK????214?? 11 切應力： zd dFKK ? ???? 31 01 ? 合成應力為： ][ 22 ????? ????n 式中 K— 螺紋擰緊系數(shù)，動載荷，取 K=； F— 缸體螺紋處所受的拉力 ， F=400000N； 1d — 螺紋內(nèi)徑 ， mm； z— 螺栓個數(shù)，取 z=8； ζ— 螺紋處的拉應力 ， Pa； [ζ]— 螺紋材料的許用應力， [ζ]= ?nb? MPa=400MPa； n— 安全系數(shù)，一般取 。 4008421?????? d?? MPa ?d mm 根據(jù)參考文獻 [13]，取 M16。 缸頭直徑gd和缸蓋直徑 Gd 取兩者相同，即 gd = Gd = 0D + 螺d + 間d =（ 220+26+2? 7） =304mm 活塞的寬度 B 根據(jù)參考文獻 [8],活塞的寬度 B： B==?160=87mm 12 導向套長 A 根據(jù)參考文獻 [8],活塞的寬度 A： D=160mm≥80mm A==? 130=65mm 活塞最小導向長度 H L為活塞的行程 ，據(jù)參考文 獻 [8],活塞的寬度 H： H≥L/20+D/2=267/20+160/2=83mm 隔套長度 E 據(jù)參考文獻 [8],活塞的寬度 E： E=H（ A+B） /2=84（ 65+87） /2=10mm 液壓缸主要零件的結構、材料及技術要求 油缸缸體 本油缸的缸體材料為優(yōu)質(zhì)無縫鋼管制作，強度高于 ，內(nèi)徑采用GB1184 中的 H8 配合要求，表面粗糙度達 ，直線度要求達 1000： ，圓柱度要求達 ，孔口有導向角，粗糙度為 ，缸口采用法蘭連接，法蘭材料為 45鍛鋼，并經(jīng)正火處理。有關焊接采用氬弧焊，焊前預熱，焊后局部高溫回火去應力處理，并對焊縫進行 100%超聲波探傷，按 JB47301級標準驗收。 活塞桿材料 用優(yōu)質(zhì) 45鍛鋼并正火處理，表面防腐采用鍍鉻工藝，鍍 ~硬鉻，桿頭開有夾頭及導向角，所有結構均符合國標要求，表面硬度達HRC5864 以上，圓度公差值達 7 級精度。 13 活塞所用材料 為 45鍛件正火處理加支承環(huán)結構（材料為 QA194），活塞外徑公差達f8，內(nèi)徑采用基孔制，公差為 H9，其密封面（槽）的加工精度 為 h9，粗糙度為 ，兩端面對內(nèi)孔的垂直度為 ，外徑對內(nèi)徑的同軸度為，定位有導向角導入。 缸底、缸蓋 均采用鍛焊鋼件，材料為 45并經(jīng)正火處理，各配合處的圓柱度高于 9級，同軸度公差為 ，粗糙度為 。 導向套 45材料，導向面的配合公差為 H9 和 f8，粗糙度為 ~。配合面的圓度公差為 ，同軸度為 。 油缸設有排氣測壓裝置 油缸設有排氣測壓裝置，銷軸部位設有防水防銹機構 關節(jié)軸承 采用自潤滑軸承，用戶使用時可免維護 ， 對液壓啟閉機的運輸采取了可靠的防撞、防震、防刮傷、防擦傷、防磕碰等防護措施。 密封 選用 O 型密封圈 。 本次油缸設計充分考慮了其所處的環(huán)境惡劣，在密封件的造型上力求密封性能的可靠和壽命有可靠保證。全套密封件采用進口德國 MERKERS 產(chǎn)品，使用壽命長達 15 年 . 液壓缸的緩沖裝置 緩沖裝置是為了防止和減少液壓運動時的沖擊，通過節(jié)點產(chǎn)生內(nèi)壓力抵 14 抗液壓推力、慣性力和載荷力，降低液壓桿的速度。 因 該系統(tǒng)中活塞桿的運動速度較小，移動慣性不大 ， 故緩沖裝置沒有考慮 。 排氣裝置 當系統(tǒng)長時間停止工作，系統(tǒng)中的油液由于本身重量的作用和其他原因而流出，這時易使空氣進入系統(tǒng)，如果液壓缸中有空氣或混入空氣，都會使液壓缸運動不不平穩(wěn)。因此可在液壓缸的最高部位設置排氣裝置。 15 第 3 章 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 制定基本方案 選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥 流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù) 液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結合 —— 16 容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵 供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 節(jié)流調(diào)速 又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構的 順序動作，根據(jù)設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥 17 需連接相應的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當泵正常運轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制 多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到 高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 制定液壓系統(tǒng)圖 整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等 ）。 大型設備的關鍵部位，要附設備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。 18 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。 系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。 油源 液壓系統(tǒng)直接利用油泵供油，滿足蝶閥開啟要求。另設有一臺手動泵，供檢修或無電時開關閥使用。 壓力調(diào)節(jié)與控制 開啟油泵前松開溢流 閥手柄，啟動電機，空載運行 5 分鐘，緩慢調(diào)節(jié)溢流閥手柄，逐級調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力至 20MPa。系統(tǒng)輸出壓力合符工況要求的壓力油源。系統(tǒng)中配置一電子壓力開關，調(diào)定好壓力開關上限壓為 20MPa，下限壓為 12MPa，電子壓力開關能在壓力調(diào)定值準確發(fā)信。 液壓系統(tǒng)的工作程序 開閥：關閉調(diào)速閥導葉后，中控室向液控蝶閥發(fā)出開閥指令，開啟旁通閥，管道上下游平壓后，壓差控制器發(fā)出平壓信號，液壓鎖定解除，主閥開啟，液壓鎖定投入，最后關閉旁通閥，這樣蝶閥開啟完畢。 關閥：正常關閉：關閉調(diào)速器導葉后，中控室向液控蝶閥發(fā)出關閥 指令，液壓鎖定解除，主閥關閉，液壓鎖定投入，這樣蝶閥關閉完成。 事故關閉：中控室向液控蝶閥發(fā)出關閉指令，液壓緊定解除，主閥關閉，液壓鎖定投入，蝶閥關閉完成。 液