摘 要：在設(shè)計(jì)中采用安全可靠、自動(dòng)先進(jìn)、操作方便的設(shè)計(jì)原則，對(duì)油缸各部位進(jìn)行了全狀態(tài)的受力分析和撓度計(jì)算和設(shè)備動(dòng)態(tài)仿真模型試驗(yàn)；油缸活塞桿采用獨(dú)特的高速火焰噴涂（HVOF）技術(shù)保護(hù)；對(duì)雙缸同步糾偏控制主回路采用比例調(diào)速閥+常規(guī)調(diào)速閥回路的控制方式等方面做了一些新的探索，可供參考借鑒。
　　關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)仿真模型試驗(yàn) 陶瓷活塞桿 比例調(diào)速閥+常規(guī)調(diào)速閥
　　1項(xiàng)目概況
　　興隆水利樞紐位于漢江下游湖北省潛江、天門市境內(nèi)，上距丹江口樞紐378.3km，下距河口273.7km，是南水北調(diào)中線漢江中下游四項(xiàng)治理工程之一，同時(shí)也是漢江中下游水資源綜合開(kāi)發(fā)利用的一項(xiàng)重要工程。
　　興隆水利樞紐泄水閘為56孔開(kāi)敞式平底閘，其中54孔為泄水孔，另兩孔具備泄水和排漂雙重功能。閘室內(nèi)順?biāo)飨蛞来尾贾檬鹿蕶z修門、弧形工作門及浮式檢修門。
　　本項(xiàng)目為54孔泄水孔的其中28孔提供2×1000kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)備。啟閉機(jī)總體布置形式為雙吊點(diǎn)、兩端鉸接方式，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸布置在每個(gè)閘孔兩側(cè)閘墻上，油缸支鉸座埋件中心高程42.00m。液壓泵站和電氣控制柜等布置在閘墩高程45.20m的機(jī)房?jī)?nèi)，采用“二機(jī)一站”方式驅(qū)動(dòng)和控制（閘墩上每個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)布置有兩臺(tái)（套）啟閉機(jī)共用的一套液壓泵站，每?jī)膳_(tái)（套）啟閉機(jī)共用一套控制系統(tǒng)）。
　　液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的組成包括：油缸總成、行程檢測(cè)和限位裝置、缸旁保壓安全閥塊、聯(lián)門軸及相應(yīng)附件、支鉸座埋件及全關(guān)位支承、液壓泵站、液壓管路系統(tǒng)、專用檢修工具等。每套液壓泵站包括二臺(tái)油泵-電動(dòng)機(jī)組、控制閥組、油箱及其附件等。
　　2設(shè)計(jì)原則
　　?安全可靠
　　液壓缸和液壓系統(tǒng)按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，并參考德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)DBR分析平臺(tái)對(duì)油缸進(jìn)行三維建模，動(dòng)態(tài)仿真模擬，對(duì)重要部位進(jìn)行了全工況狀態(tài)下的受力分析和撓度計(jì)算。
　　液壓缸全套動(dòng)密封件選用高可靠性、長(zhǎng)壽命的德國(guó)MERKEL公司產(chǎn)品。O形圈采用美國(guó)Parker公司產(chǎn)品，液壓缸活塞及活塞桿導(dǎo)向均采用德國(guó)寶色霞板公司C380型非金屬導(dǎo)向套系列，采用多重組合形式，合理布置，確保有效的導(dǎo)向長(zhǎng)度，使之達(dá)到良好的導(dǎo)向效果。
　　液壓系統(tǒng)采用插裝集成，方向閥設(shè)置有感應(yīng)式閥芯位置監(jiān)測(cè)裝置并向電控系統(tǒng)反饋閥芯位置信號(hào)。液壓系統(tǒng)選用目前最優(yōu)化的元器件，并設(shè)有足夠的監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)裝置如回油堵塞報(bào)警、液位油溫傳感器、壓力繼電器、系統(tǒng)壓力傳感器、壓力溫度流量傳感器（PQT）、油水報(bào)警器等。其主要元器件如液壓泵、方向閥、溢流閥、調(diào)速閥、插裝閥等全部選用按DIN標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的德國(guó)力士樂(lè)原裝產(chǎn)品。
　　在液壓缸上設(shè)有安全鎖錠閥組，內(nèi)置德國(guó)力士樂(lè)原裝進(jìn)口溢流閥和液控單向閥，既可防止液壓缸內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)定值，又可將閘門可靠地鎖錠。
　　設(shè)備出廠時(shí)進(jìn)行機(jī)電液聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，保證設(shè)備性能完善，程序動(dòng)作準(zhǔn)確，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作。
　　?自動(dòng)先進(jìn)
　　油缸的設(shè)計(jì)采用美國(guó)PTC公司研制的由設(shè)計(jì)至制造的機(jī)械化自動(dòng)化軟件Pro/ENGINEER，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的三維實(shí)體造型系統(tǒng)。利用該軟件，可以建立油缸的零部件模型和油缸總成的裝配模型，在計(jì)算機(jī)上預(yù)先進(jìn)行動(dòng)態(tài)/靜態(tài)分析，裝配干涉檢驗(yàn)，甚至運(yùn)動(dòng)仿真功能。由3D實(shí)體模型可以隨時(shí)生成2D工程圖，而且自動(dòng)標(biāo)注工程圖尺寸，不論在3D或2D圖形上作尺寸修正時(shí)，其相關(guān)的2D圖形或3D實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)裝配、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也自動(dòng)修改，確保資料的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性，工程同步，確保油缸數(shù)據(jù)的完整和設(shè)計(jì)修正的高效。
　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用當(dāng)前世界上最先進(jìn)和密集集成的Pro/Engineer高端軟件，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的設(shè)計(jì)積累，已建立了完備的液壓元件模型庫(kù)，加上本軟件的快速有效的建模和三維制圖功能，不僅可以快速有效的進(jìn)行各類閥件的集成和裝配，還能對(duì)閥塊的設(shè)計(jì)孔道進(jìn)行校驗(yàn)，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確和高效。
　　液壓系統(tǒng)選用目前最先進(jìn)的自動(dòng)化元器件，并留有擴(kuò)充口和遠(yuǎn)程接口。
　　?操作簡(jiǎn)便
　　所有控制、檢測(cè)、監(jiān)視和保護(hù)信號(hào)均可送到現(xiàn)地PLC，并可通過(guò)遠(yuǎn)程接口送到集中控制單元，既可在現(xiàn)地進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)控制，也可在集中控制單元實(shí)現(xiàn)集中控制。液壓系統(tǒng)中所有元器件標(biāo)識(shí)清楚，部分元器件還帶有燈光指示，操作一目了然。
　　?易于維護(hù)
　　液壓系統(tǒng)所有控制閥件均集中安裝于閥塊上，檢修和更換方便。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)所有零件、元件均具有通用性、互換性，更換方便。液壓系統(tǒng)管路上設(shè)有手動(dòng)隔離閥，方便檢修。
　　?長(zhǎng)使用壽命
　　為保證本液壓?jiǎn)㈤]機(jī)具有較長(zhǎng)的使用壽命，將采取如下具體措施來(lái)保證這些指標(biāo)：
　　選用高可靠性的德國(guó)力士樂(lè)原裝液壓元件，包括泵、閥，力士樂(lè)液壓元件具有在羅馬尼亞鐵門水電站船閘運(yùn)行31年無(wú)故障的記錄。
　　選用密封性能良好的德國(guó)Merkel密封件，力士樂(lè)有使用該產(chǎn)品25年不更換而密封性能良好的記錄。
　　選用壓力等級(jí)較大（350bar～400bar）的液壓元件。
　　油箱、管道使用不銹鋼材料。
　　3液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)計(jì)
　　3.1設(shè)計(jì)參數(shù)
　　2）液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作方式為：動(dòng)水啟閉。
　　3）工作方式為：全程啟閉，局部開(kāi)啟或關(guān)閉。
　　4）控制方式：遠(yuǎn)方控制；現(xiàn)地單機(jī)控制；現(xiàn)地檢修單步控制；三種控制方式相互聯(lián)鎖。
　　3.2液壓缸設(shè)計(jì)
　　液壓缸的缸筒采用國(guó)產(chǎn)整段優(yōu)質(zhì)無(wú)縫鋼管，具有較高的機(jī)械性能和良好的沖擊韌性；缸體內(nèi)孔加工采用進(jìn)口強(qiáng)力珩磨機(jī)珩磨作為最終工序，保證內(nèi)孔尺寸精度和形位公差以及表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　油缸缸體采用優(yōu)質(zhì)無(wú)縫鋼管（材質(zhì)：Q345B，正火處理），材料按JB4730Ⅱ級(jí)進(jìn)行100%超聲波探傷。

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