机械毕业设计587电站水轮机进水阀门液压系统控制设计说明书

前言

毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。学生通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。通过这次检验，不但可以提高学生的综合训练设计能力、科研能力（包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力）、还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并从下个方面得到训练：

（1）学会进行方案的比较和可行性的论证；

（2）了解设计的一般步骤；

（3）正确使用各种工具书和查阅各种资料；

（4）培养发现和解决实际问题的能力。

利用所学的液压方面的知识，我选择这个课题为我的毕业设计，进行大胆的

尝试。设计中主要以课本和各种参考资料作为依据，从简单入手，循序渐进，逐

步掌握设计的一般方法，把所学的知识形成一个整体，以适应以后的工作需要。

当然，初次设计，知识有限，经验不足，一些问题考虑不周，也可能存在有某些

错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。

液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。

1 设计步骤

液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。

1）进行工况分析，确定系统的主要参数；

2）制定基本方案，拟定液压系统原理图；

3）选择液压元件；

4）液压系统的性能验算；

5）绘制工作图，设计液压装置

6）液压系统的维护

2 明确设计要求

设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；

2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；

3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；

4）各动作机构的载荷大小及其性质；

5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；

6）自动化程序、操作控制方式的要求；

7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；

8）对效率、成本等方面的要求。

第一章概述

本液压系统控制的阀门为水电站水轮机进水阀门，公称直径为DN2000，为重锤式液压驱动和控制的液控蝶阀。该系统能实现开启后自动投入、自动保压，重锤和蝶板不抖动。关阀时能先关导叶，自动解除锁定，在重锤和水力驱动下按调定的时间关闭阀门。本控制系统积液控与电控为一体，配置一手动泵和蓄能器，可在电机不能正常启动时，为系统提供压力油源。系统结构紧凑，动作简单可靠，且具有能耗低的特点，完全满足用户提供的原理要求。

本套液压系统配有电了压力开关，可对系统压力实现自动控制。

阀门开关时间：60-90S(可调)

第二章液压缸的设计

第2.1 工况分析

启动力为308KN，液压缸的平均输出速度为0.9m/min，设计液压缸的行程，由于采用伸缩式液压缸，其中一级活塞的行程为358mm，二级活塞（内缸筒活塞）的行程为267mm。

第2.2节 液压缸主要几何尺寸的计算

液压缸的主要几何尺寸，包括液压缸的内径，活塞杆的直径，液压缸行程等。 2.2.1液压缸内径的确定 2.2.1.1初选液压缸的工作压力

根据分析，此起重机的负载较大，按类型属于起重运输机械，初选液压缸的工作压力为p=16Mpa 。

2.2.1.2计算液压缸的尺寸

取F=max F =308000N

A=F/p =308000/16⨯106

=0.01925m 2 D=

14

.301925

.044⨯=

π

A

m

=13.865⨯10-2m

查机械设计手册GB2348-80，按标准取：D=140mm 。 2.2.2活塞杆直径的确定与校核 2.2.2.1活塞杆直径的计算

根据φ和P 的关系速度比φ取1.6来确定活塞杆的直径：

d=D

φ

φ1

- d=120.56mm

同上，按标准取：d=130mm 。

2.2.2.2活塞杆的稳定性校核

因为活塞杆行程为358mm ，所以取活塞长为567mm ，而活塞直径为130mm ， L/d=567/130=4.36<10，无需进行稳定性校核。 2.2.3液压缸的有效面积

根据上面的结果，则液压缸的有效面积为：

无杆腔面积4

140.014159.3422

1⨯==D A π㎡ =0.0158m 2

有杆腔面积4

130.014159.342

2

2⨯==d A π㎡ =0.013m 2

2.2.4液压缸内缸筒的行程 液压缸内缸筒的行程为L=267mm 。 2.2.5液压缸内缸筒的长度

液压缸内缸筒的长度由液压缸的行程决定，液压缸内缸筒长度L=526mm 。

第2.3节 液压缸结构参数的计算

液压缸内缸筒的结构参数，主要包括缸筒壁厚，油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。

2.3.3缸筒壁厚δ的计算和校核 2.3.3.1 壁厚的计算

查机械设计手册第五卷第七章表 37·7-64，由上求得缸体内径标准值140mm ，得外径190mm 。

可知δ=（190-140）/2

=50/2mm =25mm

2.3.3.2 液压缸的缸筒壁厚的校核

缸的额定压力p n =16Mpa>=16Mpa,取p y =1.25p n =1.25⨯16Mpa=20Mpa 。 液压缸缸壁的材料选35号钢，查金属工艺学表6-5（GB699-88），得其材料抗拉强度ζb =520Mpa 。

取安全系数为n=5，[ζ]=ζb /5=520/5MPa=104MPa

D/δ=140/25 =5.6<10，

δ≥y

y p p D

3.1][

4.0][(2-+⨯σσ-1)mm