液压式启闭机启闭力检测

8.4　液压式启闭机启闭力检测

8.4.1　液压式启闭机的结构与特点

8.4.1.1　液压式启闭机的结构

液压式启闭机是通过电动机或柴油机带动油泵，从油箱吸入并加压油液后，经过输油管将油液传送到启门的油缸，使油缸中的活塞在液压的作用下，沿缸壁作轴向往复运动，从而带动活塞拉杆，以升降闸门。液压式启闭机的结构如图8-17所示。

8.4.1.2　液压式启闭机的特点

液压式启闭机具有结构布置紧凑，机体构造简单，能以较小的动力获得较大的启闭能力，传动稳定，液压大小控制方便，操作简便，造价较低，启闭速度快等特点。它还便于集中控制和自动操作。因此，它可以广泛用于各类闸门，特别适用于启闭力大而孔数较多的闸门。

1，5——输油管道;2.活塞;3.油缸;4.支座;6.活塞拉杆

图8-17　液压式启闭机结构示意图

8.4.2　液压式启闭机的主要参数的计算

从结构上看液压式启闭机实际上是一台立式大型的活塞油缸，其活塞拉杆的下端与闸门吊点铰接，在液压油的操纵下，可以启闭或持住闸门。

液压式启闭机可分为单向作用和双向作用两种。

单向作用液压机只在活塞向上启门时受压力油的推动，而下降闸门时则撤除活塞下的压力油，靠闸门自重、水柱压力及下吸力快速降落。这种启闭机可用做快速启闭闸门。

双向作用液压式启闭机，其活塞上下的移动均靠压力油来推动。这种启闭机常用在闭门时需要加压的潜孔高压闸门上。

液压式启闭机的主要参数可通过理论计算而得，其计算公式如下:

8.4.2.1　启门力Q的计算公式

启门力Q的计算公式为

式中:Q——启门力(kN);

p——启门油压(MPa);

D——油缸内径(cm);

d——拉杆外径(cm);

η——效率，一般可取η= 0.93～0.97。

8.4.2.2　闭门力Q'的计算公式

闭门力Q'的计算公式为

式中:Q'——闭门力(kN);

p'——闭门油压(MPa)。

8.4.2.3　持住力Q″的计算公式

持住力Q″的计算公式为

式中:Q″——持住力(kN);

p″——持住油压(MPa)。

8.4.2.4　最大许用工作油压计算公式

最大许用工作油压计算公式为

式中:p _max——油缸最大许用工作油压(MPa);

δ——油缸最小壁厚(cm);

［σ］——油缸材料许用应力(MPa);

φ——折减系数，一般可取φ= 0.67～0.8。

8.4.2.5　启门速度v的计算公式

启门速度v的计算公式为v= 40qπ(D²－d²)(8-31)

式中:v——启门速度(m/min);

q——油缸供油量(L/min)。

8.4.2.6　启门时间T的计算公式

启门时间T的计算公式为T= H v= Hπ(D²－d²) 40q(8-32)

式中:T——启门时间(min);

H——启门高度(m)。

8.4.3　液压式启闭机启闭力检测

液压式启闭机和启闭力的检测目的、方法和仪器等与卷扬式启闭机启闭力检测是相同的。在此不再赘述。液压式启闭机启闭力检测仍然采用间接测试法。

由于液压式启闭机的活塞拉杆的下端与闸门吊点铰接，根据材料力学的圣维南原理，活塞拉杆的下部或吊耳板的中下部均接近轴向或单向的拉压，可在此两部位布置n个单向应变片，测出其应变，由所测应变均值计算应力和拉压力，最后推算整个闸门的启闭力。如果应变片贴在吊耳板上，则闸门的启闭力可按式(8-22)至式(8-25)计算。如果应变片贴在活塞拉杆的下部，其计算公式如下:σ点= Eε(8-33)σ均=(σ₁+σ₂+…+σ_n)/n= E(ε₁+ε₂+…+ε_n)/n= E·ε均(8-34) F_Q= A·σ均= A·E·ε均(8-35)

式中:σ_点——活塞拉杆单片应力(MPa);

σ_均——活塞拉杆(n片)的平均应力(MPa);

E——活塞拉杆弹性模量(MPa);

A——活塞拉杆截面面积(m²);

ε——活塞拉杆单片应变;

ε_均——活塞拉杆(n片)的平均应变;

F_Q——闸门的启闭力(kN)。

液压式启闭机启闭力的检测和卷扬式启闭机启闭力的检测一样，实测时只要测得活塞拉杆的平均应变值、拉杆截面尺寸及拉杆的弹性模量，依式(8-35)即可推算出闸门的启闭力。计算问题不是太复杂，这里不再举例说明。