液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的組成和工作原理

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的組成和工作原理液壓?jiǎn)㈤]機(jī)一般由液壓系統(tǒng)和液壓缸組成.在液壓系統(tǒng)的控制下,液壓缸內(nèi)的活塞體內(nèi)壁做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)連接在活塞上的連桿和閘門(mén)做直線運(yùn)動(dòng),以達(dá)到開(kāi)啟、關(guān)閉孔口的上的.液壓系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置等.多套啟閉機(jī)可共用一個(gè)液壓系統(tǒng).動(dòng)力裝置一般為液壓泵,它把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能.液壓泵一般采用容積式泵,如葉片泵和柱塞泵.葉片泵和柱塞泵有結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪音較小,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn).柱塞泵雖然價(jià)格較高,但可以得到高壓、大流量,且流量可調(diào).近年來(lái)國(guó)內(nèi)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)普通采用中高壓,所以大多數(shù)采用柱塞泵.另外,因其重要性,液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的液壓系統(tǒng)一般設(shè)置兩套液壓泵,互為備用.控制調(diào)節(jié)裝置是指液壓控制閥組,包括節(jié)流閥、換向閥、溢流閥等閥組,其作用是對(duì)液壓油的流量、方向、壓力等方面各自起控制調(diào)節(jié)作用,以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的各種性能要求.啟閉機(jī)上液壓控制閥大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)元件,并普通采用插裝技術(shù).插裝閥具有組合機(jī)能強(qiáng),集成度高,噪音低,密封性好,機(jī)構(gòu)緊湊,全球維護(hù)等優(yōu)點(diǎn).選擇不同結(jié)構(gòu)及形式的先導(dǎo)控制閥、控制蓋及集成塊與插裝件組合,便可獲得具有換向、調(diào)壓、調(diào)速等功能的插裝閥組 .雙吊點(diǎn)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)因不能像卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)一樣采用機(jī)械同步,故控制閥組需考慮同步措施.輔助裝置包括油箱、油管、管接頭、壓力表、濾油器等.油箱的用途是儲(chǔ)油和散熱,并能沉淀油中雜質(zhì),分離油中的空氣和水分等.油管、管接頭把動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)控制裝置、液壓缸連接起來(lái) ,組成一個(gè)完整的液壓回路 ,液壓油中雜質(zhì)會(huì)使運(yùn)動(dòng)零件磨損 ,增加泄露和減少元件的壽命 ,甚至堵塞閥組等 ,影響液壓系統(tǒng)的使用 ,設(shè)置濾油器對(duì)液壓油進(jìn)行過(guò)濾是十分必要的 .液壓缸是液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件 ,把液壓油的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械.液壓缸由缸體、端蓋、活塞、活塞桿、吊頭等零件組成.根據(jù)液壓缸內(nèi)壓力油的作用方向可分為單作用液壓缸和雙作用液壓缸兩類(lèi).單作用液壓缸常是柱塞式或者套筒 ,也可以是活塞式 .雙作用液壓缸形成兩個(gè)油腔 ,兩個(gè)油腔都可以進(jìn)出壓力油 .液壓?jiǎn)㈤]機(jī)也稱(chēng)之為閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī) ,它是指利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量，從而控制閘門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉的一種啟閉機(jī)。它包括液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。由液壓泵組、液壓閥組、液壓缸、油箱及附件、電氣柜及操作臺(tái)等五部分組成。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)其工作原理是： 當(dāng)液壓泵把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能變?yōu)橐后w壓力能，經(jīng)過(guò)油管道及液壓閥進(jìn)入液壓缸，通過(guò)液壓缸及活塞桿把液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C(jī)的機(jī)械能，從而驅(qū)使閘門(mén)完成開(kāi)啟或關(guān)閉等動(dòng)作。與其它啟閉機(jī)相比，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置緊湊，體積小，重量輕；(2)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)比其它的啟閉機(jī)的承載能力更大， 并能夠遠(yuǎn)距離傳遞動(dòng)力；(3)緩沖性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)速和換向方便；(4)液壓傳動(dòng)與電氣控制相結(jié)合，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；(5)液壓元件已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造周期短；(6)液壓元件可以自行潤(rùn)滑，經(jīng)久耐用；(7)易于防止過(guò)載，工作安全可靠。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的缺點(diǎn)主要是：液壓缸與活塞桿配合精度高，加工成本較高；另外，密封質(zhì)量較差時(shí)液壓油容易滲漏。1 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的特點(diǎn) 閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)是指利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量，從而控制閘門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉的一種啟閉機(jī)。它包括液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。由液壓泵組、液壓閥組、液壓缸、油箱及附件、電氣柜及操作臺(tái)等五部分組成。其工作原理是：液壓泵把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能變?yōu)橐后w壓力能，經(jīng)過(guò)油管道及液壓閥進(jìn)入液壓缸，通過(guò)液壓缸及活塞桿把液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C(jī)的機(jī)械能，從而驅(qū)使閘門(mén)完成開(kāi)啟或關(guān)閉等動(dòng)作。與其它型式相比，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置緊湊，體積小，重量輕；(2)承載能力大，并能夠遠(yuǎn)距離傳遞動(dòng)力；(3)緩沖性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)速和換向方便；(4)液壓傳動(dòng)與電氣控制相結(jié)合，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；(5)液壓元件已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造周期短；(6)液壓元件可以自行潤(rùn)滑，經(jīng)久耐用；(7)易于防止過(guò)載，工作安全可靠。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的缺點(diǎn)主要是：液壓缸與活塞桿配合精度高，加工成本較高；另外，密封質(zhì)量較差時(shí)液壓油容易滲漏。國(guó)內(nèi)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)應(yīng)用情況液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在我國(guó)水電工程中的應(yīng)用已經(jīng)有20多年的歷史，特別是近年來(lái)，液壓技術(shù)更趨成熟，應(yīng)用更加廣泛。表1所列是國(guó)內(nèi)采用的較有代表性的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。從表1可以看出，目前我國(guó)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的設(shè)計(jì)和制造能力都達(dá)到了相當(dāng)高的水平和規(guī)模；最大啟閉力可達(dá)到8000kN，行程超過(guò)16m，油缸直徑大于1m，活塞桿直徑大于。從表1還可以看出，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)更多地用于操作弧型閘門(mén)、人字閘門(mén)、快速閘門(mén)或高水頭深孔事故閘門(mén)，主要原因是液壓?jiǎn)㈤]機(jī)用于這幾種型式的閘門(mén)上更能體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)一些工程的實(shí)際運(yùn)行情況看，這幾年生產(chǎn)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的質(zhì)量有了很大的提高，而生產(chǎn)成本卻有所降低，工程效益愈來(lái)愈顯著。表1 國(guó)內(nèi)較有代表性的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)序 工程名閘門(mén)型式、規(guī)格(孔口寬×高液壓?jiǎn)㈤]機(jī)型號(hào)、規(guī)格(代號(hào)-容量/kN-啟閉機(jī)重號(hào) 稱(chēng)-水頭)/m行程/m)量/t福建沙1表孔弧門(mén)17×14-14QHLY-2×20溪口2云南漫QHLY-2×31表孔弧門(mén)13×21-21灣3湖南五QHLY-2×4500-12表孔弧門(mén)19×23-23強(qiáng)溪4四川銅QHLY-2×35表孔弧門(mén)14×街子5浙江富QRWY-×22×15人字門(mén)×25春江6江西萬(wàn)QRWY-×27502×15人字門(mén)×安7福建水QRWY-×2630人字門(mén)12×19口8湖北隔進(jìn)口平面快速門(mén)×河巖湖南五QPPY-4500/3000-14[/tr]進(jìn)口平面事故門(mén)9×13-39強(qiáng)溪10云南漫QPPY-4500/2000-10進(jìn)口平面事故門(mén)7×9-49灣11福建水QPPY-4000/30進(jìn)口平面事故門(mén)×口12甘肅劉3×8-70QPPY-6000-960泄水洞平面工作門(mén)家峽13天生橋QSHY-5000/放空洞弧門(mén)×一級(jí)14福建水12×13QPPY-2×25閘首平面下沉門(mén)口廣西應(yīng)用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)現(xiàn)狀應(yīng)用情況液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在廣西水電工程中的應(yīng)用相對(duì)較晚，最早是在澄碧河工程上應(yīng)用，但澄碧河所用的啟閉機(jī)還不是單純的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，而是液壓和卷?yè)P(yáng)的綜合型式。直到近年來(lái)，在桂平船閘、巖灘電站、昭平電站、京南船閘等工程中，才開(kāi)始應(yīng)用真正意義的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。廣西應(yīng)用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)情況見(jiàn)表2。表2廣西應(yīng)用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)一覽表序工程名閘門(mén)型式、規(guī)格(孔口寬×高-液壓?jiǎn)㈤]機(jī)型號(hào)、規(guī)格(代號(hào)-容量/kN-啟閉機(jī)重號(hào)稱(chēng)水頭)/m行程/m)量/t桂平船人字門(mén)24×QRWY-×22×131閘桂平船輸水平面工作門(mén)×QPPY-6000-42閘京南船上人字門(mén)12×QRWY-×2320/2×2×3閘京南船下人字門(mén)12×QRWY-×2500/2×2×4閘京南船輸水平面工作門(mén)×2-155閘巖灘電進(jìn)口平面快速門(mén)×QPKY-8000/6站7昭平電QHLY-2×溢流壩弧門(mén)14×12-12站8昭平船QRWY-320/上一字門(mén)8×閘9昭平船QRWY-320/下一字門(mén)8×閘昭平船輸水平面工作門(mén)×閘工程效益鑒于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置緊湊、承載能力大、調(diào)速和換向方便、運(yùn)行平穩(wěn)、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等許多優(yōu)點(diǎn)，在水電工程建設(shè)中恰當(dāng)?shù)剡x用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)可以獲得顯著的工程效益。如前所述，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)主要用于弧型閘門(mén)、人字閘門(mén)、快速閘門(mén)和高水頭、大容量的深孔閘門(mén)。對(duì)于表孔或深孔弧型閘門(mén)，在大孔口、大啟門(mén)力、特別是靠自重不能關(guān)門(mén)而需要施加閉門(mén)力的情況下，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)要比卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)或其它型式的啟閉機(jī)更容易滿(mǎn)足使用要求，同步問(wèn)題也容易解決，還可以簡(jiǎn)化水工布置，節(jié)省土建投資，而且樞紐建筑物顯得協(xié)調(diào)美觀，工程效益是比較明顯的。例如，昭平電站的溢流壩表孔弧型工作閘門(mén)采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，省去了壩頂啟閉機(jī)工作橋，壩面布置緊湊，不影響交通；在工程投資方面，雖然液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的單價(jià)較高，但是其重量較輕，而且土建方面節(jié)省了投資。表3是根據(jù)1993年價(jià)格對(duì)液壓式啟閉機(jī)和卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)兩種方案所作的經(jīng)濟(jì)比較，兩種方案的總造價(jià)相差不大，但是，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)方案有工作可靠，啟閉平穩(wěn)，施工方便，操作靈活，便于集中控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，總的工程效益還是液壓式啟閉機(jī)優(yōu)于卷?yè)P(yáng)式。表3昭平弧門(mén)啟閉機(jī)兩種方案經(jīng)濟(jì)比較表表3昭平弧門(mén)啟閉機(jī)兩種方案經(jīng)濟(jì)比較表啟閉機(jī)型式臺(tái)數(shù)單重/t總重/t啟閉機(jī)造價(jià)/萬(wàn)元土建造價(jià)/萬(wàn)元總價(jià)/萬(wàn)元液壓式QHLY-2*10151503425347卷?yè)P(yáng)式QHQ-2*500-15102525030045345對(duì)于船閘人字閘門(mén)、一字閘門(mén)和充泄水工作閘門(mén)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的布置比較方便，還便于實(shí)現(xiàn)船閘的自動(dòng)化控制。從桂平船閘、昭平船閘和京南船閘的運(yùn)行情況看，效果是良好的。其中，桂平船閘的閘室長(zhǎng)度 190m，寬度23m，檻上水深3.5m，最大水頭 12.5m，是目前國(guó)內(nèi)已建船閘中僅次于葛洲壩船閘的第二大船閘，也是廣西第一個(gè)采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的船閘，從1991年投運(yùn)至今，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行情況良好， 滿(mǎn)足了廣西航運(yùn)干線的通航要求。它的成功運(yùn)行，為液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在廣西航運(yùn)工程中的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于快速閘門(mén)或高水頭、大容量的深孔閘門(mén)，如果采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，重量大，且閘門(mén)一般還需加重才能閉門(mén)，有些結(jié)構(gòu)較難處理，如果采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，就比較容易滿(mǎn)足調(diào)速和大容量的要求，而且雙作用的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)關(guān)閉時(shí)間快速，可以滿(mǎn)足閉門(mén)力的要求，可以節(jié)省閘門(mén)加重部分的投資。例如巖灘電站的廠房進(jìn)水口平面快速閘門(mén)，孔口尺寸(寬×高)為×，設(shè)計(jì)水頭為 48m，所需啟門(mén)力達(dá)8000kN，閉門(mén)力達(dá)6000kN，象這樣超大型的快速閘門(mén)，若選用卷?yè)P(yáng)式或其它型式的啟閉機(jī)，是很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求的，而采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)則為工程建設(shè)解決了一大難題，取得了比較明顯的工程效益。存在問(wèn)題從廣西幾個(gè)工程的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的運(yùn)行情況來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)是良好的，基本上體現(xiàn)了液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于各種原因，也出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，存在一些需要改進(jìn)的地方。例如：(1)桂平船閘上閘首人字閘門(mén)右側(cè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)， 由于液壓缸兩腔(有桿腔和無(wú)桿腔)之間發(fā)生內(nèi)漏，加之操作人員的疏忽，發(fā)生過(guò)啟閉機(jī)中部V型架被拉壞而導(dǎo)致船閘斷航的事故；

(2)昭平船閘下沉式檢修門(mén)的雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)曾經(jīng)存在不同步的問(wèn)題；(3)京南船閘人字閘門(mén)和充泄水工作閘門(mén)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在初期運(yùn)行時(shí)啟閉速度不太穩(wěn)定，出現(xiàn)不同步和閘門(mén)自行下滑的現(xiàn)象；(4)幾個(gè)工程的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)都存在密封圈質(zhì)量較差、使用壽命較短、更換較頻繁的缺點(diǎn)。從廣西幾個(gè)工程的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)所出現(xiàn)的問(wèn)題的原因分析看，這些問(wèn)題并非液壓?jiǎn)㈤]機(jī)本身所固有的，只要從設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行管理等各個(gè)環(huán)節(jié)上嚴(yán)格把關(guān)，是完全可以避免的。以京南工程的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為例：(1)設(shè)計(jì)方面：廠家設(shè)計(jì)時(shí)疏忽了一點(diǎn)，即充泄水工作門(mén)在啟門(mén)時(shí)也有慢速和調(diào)速的要求min～min)，液壓缸無(wú)桿腔所設(shè)的調(diào)速閥不是雙向的，而是單向的節(jié)流調(diào)速閥，且方向設(shè)反了，后來(lái)廠家增設(shè)一個(gè)反向的單向節(jié)流調(diào)速閥即解決問(wèn)題； (2)制造安裝方面：個(gè)別油路軟管有裂紋而滲油，有些密封圈因國(guó)產(chǎn)原材料質(zhì)量不過(guò)關(guān)而且存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這些問(wèn)題已由廠家更換處理；(3)運(yùn)行維護(hù)管理方面：這是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)所出現(xiàn)的問(wèn)題有相當(dāng)部分是由于這個(gè)環(huán)節(jié)引起的，如左右側(cè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉速度不一致、不同步(可以調(diào)整節(jié)流調(diào)速閥，并檢查是否漏油)、閘門(mén)自行下滑(檢查是否有內(nèi)漏或外漏現(xiàn)象)、密封圈漏油(可以采用質(zhì)量較好、使用壽命較長(zhǎng)的聚四氟乙烯組合式密封圈)等問(wèn)題，有關(guān)人員只要根據(jù)安全運(yùn)行管理制度，定時(shí)進(jìn)行檢查、維護(hù)、保養(yǎng)，這些小問(wèn)題就不會(huì)愈演愈大，甚至釀成事故。為此，應(yīng)提高運(yùn)行管理人員的業(yè)務(wù)水平和素質(zhì)，把設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)和管理制度落到實(shí)處。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用前景鑒于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)所具有的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外都得到了公認(rèn)和推廣。特別是隨著設(shè)計(jì)、 制造、安裝、運(yùn)行水平的提高，液壓新技術(shù)(如同步技術(shù)、插裝技術(shù)、比例控制技術(shù)等)和新型密封材料(如聚四氟乙烯組合式密封圈)的成功運(yùn)用，產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越得