齿销式启闭机的研制.docx

齿销式启闭机的研制第14卷第2期 2003年6月 中原工学院 J0URNAL0FH0NGYUANINSTrH.ITEOFTECBiNOLOG V01.14No.2 Jun.2003 文章编号:1671.69o6(y3)02-007204 齿销式启闭机的研制 李建敏,李相真 (1.郑州市自来水总公司;2.中原工学院,河南郑州450007) 摘要:在原有螺杆式,卷扬式和液压式启闭机的基础上,设计研制了齿销式启闭机.该启闭机可电动和手动控制.具 有双吊点启动,刚性好,启闭灵活,操作简便,挡水严密等特点.介绍了该启闭机的工作原理,并对传动系统及结构设计进 行了阐述. 关键词:齿销;启闭机;结构设计;闸门 中图分类号:TV3a文献标识码:A 启闭机是水利建设工程中用途广泛的重要机械设 备,它主要安装在河道,泵站,水库,自来水厂,污水处 理厂等处的水闸上,用来调节水流量.目前使用的启 闭机主要有螺杆式,卷扬式和液压式三种类型.使用中 主要有以下问题:螺杆式启闭机没有减速装置,多为 手动启闭,启闭速度较低.单吊点启闭,闸门受力不 均,螺杆易变形;卷扬式启闭机采用钢丝绳开启闸 门,关闭靠自重下落关闭,没有自锁作用,安全性差,不 便频繁启闭;液压式启闭机因油缸和柱塞杆表面易 磨损,有漏油现象,造成启闭困难.同时液压系统制造 复杂,造价高,检修工作量大. 针对以上三种启闭机存在的问题,在此基础上设 计研制了齿销式启闭机,该启闭机采用双吊点启动,链 轮和齿销传动,启闭力大,运行平稳,操作灵便.机架及 控制系统安装在地面,易检修.启闭机既可电动控制, 亦可手动启闭,所以在停电或意外情况下,仍能进行启 闭操作.本文介绍了其工作原理,并对传动系统及结构 设计进行了阐述. 1齿销式启闭机的工作原理 齿销式启闭机是整体式机架结构,两端出轴电动 机驱动.电动机通过电磁制动装置将动力通过传动轴 传人减速箱,通过减速箱减速由联轴节与一开放式小 收稿日期:2/!)2-11-10 作者简介:李建敏(1959一),女,河南郑州人,工程师. 齿轮相连,这些部件构成启闭机的驱动部分(图1).然 后通过小齿轮驱动大齿轮,带动链轮旋转,链轮通过链 条带动龙门架及闸门,实现闸门启闭. 1.手动装置;2.离合器;3.双出轴电机;4.电磁离合器; 5.减速器;6.齿轮副;7.链轮轴;8.消力装置 图1启闭机传动图 2启闭机传动系统设计 该启闭机传动系统包括电动和手动两部分,电动 和手动互相自锁.主要包括电动控制装置,双出轴电动 机,手动装置,手动电动离合器,电磁离合器,齿轮减速 箱,链轮轴,消力装置等(如图1所示).电动传动时,首 第2期李建敏等:齿销式启闭机的研制 先打开齿形离合器,使电机与手动部分脱离,电源接 通,启动电机,电机通过减速器及一对开式齿轮带动链 轮主轴旋转,链轮带动龙门架上的两排圆柱销上下运 动,从而使闸门开启与闭合,龙门架与闸门连在一起, 闸门二侧有四个导向轮,导向轮在导轨槽内运动;手动 时,搬动手把,将齿型离合器合上,行程开关将控制电 路断开,电磁抱闸自动松开,摇动手柄,经离合器,电 机,减速器,开式齿轮时,使链轮主轴旋转,带动龙门架 上下运动,使闸门启闭. 3启闭机结构设计 齿销式启闭机结构上采用链轮和齿销的双边传 动.主要结构由机体,电磁制动装置,手动装置,消力装 置,止水装置,龙门架与齿销,链轮与链轮主轴,闸门等 组成(见图1). 3.1机体部分 机体安装在钢板焊成的机架上,机架则以基础螺 栓固定在启闭机台的混凝土基础上面,启闭机的齿轮 传动机构,包括开放式的大齿轮等通常均装有防护罩 壳.其电动机和电磁制动装置等则用罩壳封闭保护.在 龙门架上装有红色醒目的高度指示标志,以供操作时 观察,万一行程开关失灵,操作人员立即按下停止按 钮,关闭启闭机,以防事故发生. 3.2电磁制动装置 为使闸门在上升或下降时,能在任意高度位置停 下而不致因闸门自重发生自由下落造成事故,在电动 机和减速箱中间装有电磁制动装置,当电动机通电运 转时,电磁制动装置的闸瓦因电磁吸力被打开.当切断 电动机电源停止运动时,闸瓦由其弹簧的作用抱闸制 动,从而保证了启闭机工作的安全. 3.3手动装置 手动传动装置安装在电机的另一端(见图1),包 括齿轮箱,离合器,棘轮,棘爪,搬把,行程开关等组成, 在断电或电气设备发生故障时启用.电动和手摇两用 启闭机结构中,装有自锁装置.当用电机驱动时,手摇 装置的离合器脱开;当使用手摇装置时,将电磁制动装 置脱开,这样才能避免发生事故. 3.4消力装置 在链轮拨动齿销,带动龙门架升降时,除产生一个 垂直力外,还产生了水平分力,这个分力会使龙门架向 后倾斜,造成闸门前后摆动,为消除这个影响,在龙门 架的后侧分别装有两套消力装置,它有消力轮,轴,轴 承,轴承座等零部件组成.消力轮与龙门架的间隙可调 整,消力轮是被动件,与龙门架梁轻微接触,靠摩擦力 转动.其中心与链轮中心在同一水平线上,借此消除水 平分力,防止龙门架向后倾斜.为防止龙门架左右摆 动,在机座上还装有两套可调导向装置,以防止龙门架 在升降时左右摆动,保证闸门平稳启闭. 3.5止水装置 止水是为了堵塞闸门门体活动部分和它的接触面 之间以及闸门门体分段之间的间隙,以防止漏水而装 设的.止水根据其装设位置的不同而分为顶止水,侧止 水,底止水,底止水是由门体重量的挤压来保证以外, 其它的止水是由其上游方向水的压力来保证.因此水 位条件是考虑闸门止水布置的基本因素,本设计采用 的止水橡皮带为P型,厚度为16rain,宽度为150rain.P 型的头部为空心球形.用于平面闸门的顶,侧止水,底 止水采用平板橡皮带.门槽,门楣和门槛作为止水座, 是埋设铁件.为防止闸门漏水,顶止水,侧止水和底止 水设计成连续性,严密性,而且在施工中保证在同一平 面上.闸门止水橡皮应预留压缩量,顶侧止水橡皮的预 留压缩量为24rain,为消除门体止水面不平度误差, 在止水橡皮带下面加一层橡皮垫.安装时借助垫片厚 度的变更以调整误差,保持止水为平面. 3.6龙门架与齿销 龙门架通过二个吊耳轴与闸门相连接,由两排齿 销,横梁,吊轴组成.它是一个至关重要的部件,链轮拨 动齿销使龙门架升降,龙门架带动闸门启闭,闸门启闭 的平稳性是靠龙门架保证.设计时除了保证龙门架的 刚性外,齿销孑L距必须与链轮的节距相一致,机械加工 时,将四个齿销板焊在一起,通过钻模进行钻孔,铰孔 而成,齿销应耐磨强性好,用45#钢经调质处理,再经 车削,磨削加工而成. 3.7链轮与链轮主轴 链轮的材料采用45#铸钢件,为保证链轮有足够 的耐磨性,链轮是加厚的,经热处理,车,铣加工等工序 而成.为保证两个链轮在旋转时同步性,两个链轮的链 槽应一致,主轴上的链槽中心应在同一直线.为保证不 同闸门的需要,除正确选择电动机型号外,改变两个链 轮和齿排的间距,可达到不同目的. 3.8闸门 齿销式启闭机设计时采用了钢制的平面闸门,由 门体部分,支承部分,轨道等组成(见图2):门体是闸 门主要的挡水部分,由挡水面板和梁格系统的构架构 成,以支持所承受的水压力等荷载,并传递给支承部 分,门体部分上有止水装置,使闸门不漏水,有吊头装 置以供启闭连接,在门体的两侧装有四个滚轮,以减少 摩擦阻力,用它作侧导装置,在固定的导轨槽中升降; ? 74?中原工学院2003年第14卷 支承部分是闸门通过门体部分将水压等荷载传递到混 凝土基础上,支承部分的本身要有足够的强度,为减少 闸门在升降时所产生的摩擦阻力,在闸门的两侧安装 有四个支承滚轮.滚轮采用A3钢材,尺寸比设计的略 大些,安装时保证支承部分垂直中心线在同一平面内, 滚轮座是支持滚轮及其附件的部件,是闸门的边纵梁, 用钢板焊制,轴孔处增焊加强板;轨道属于平面闸门的 埋设部分,是滚轮的轨道,是将闸门所承受的荷载最后 传给墩墙,采用工字钢,在混凝土结构内,预先埋设钢 构件并与工字钢焊成框架,加上支承,保证工字钢的中 心线在同一平面内,校正焊牢进行二次浇铸. 】 ,:+1 , 链条十 +斗 + 一 l I|l+l|-L一- I+ l+ 图2闸门结构图 4齿销式启闭机的性能 通过对各种水闸上的启闭机进行考察,对比,分 析,总结,成功地设计研制了齿销式启闭机.目前,安装 在郑州市五龙口污水泵站.这种启闭机的结构是采取 链轮和齿销的双边传动,克服了以上3种常用启闭机 的缺点,其主要性能如下: 双吊点起动,刚性好,可以频繁启闭,不受水速 和水深浅的影响,可以任意调节水的流量; 链轮和齿销传动耐负荷,间隙较大,可以在粉尘 多,润滑条件差的环境中工作,耐腐蚀; 参考文献: 设备安装在地平面上,操作,维修,保养方便,使 用寿命长; 启闭机设计了多道安全装置,以保证设备能够 长期的安全运行,减少维修工作量,并且操作方便. 5结语 齿销式启闭机克服了原有启闭机的一些缺点,目 前已在泵站上正常使用,效果良好,获得了用户及有关 专家的好评,并申请获得了国家专利,具有一定的应用 推广价值. 1蔡正坤,瞿尔仁.闸门与启闭机M.北京:水利电力出版社,1988 2SDJ1378.水利水电工程钢闸门设计规范S. 第2期李建敏等:齿销式启闭机的研制?75? DevelopmentoftheDentateHeadstockGear LIJianmin,LIXiang-zhen2 (1.ZhengzhouWaterSupplyCompany;2.ZhongyuanInstituteofTechnology,Zhengzhou450007,China) Abs嘲:Onthebasisoforiginalscrewtype,windingtypeandhydraulictypeHeadstock,akindofdentateannul headstockisdesignedandmanufactured.Theheadstockcanbecontrolledelectricallyandmannally,whichhasfeaturesof double-hangdriving,goodrigidity,nimblydrivenandshut,easilyoperated,tightwates-proof.Theworkingprincipleand arivmgstemandstructureoftheheadstockaIestatedinthepaper. Keywords:dentateannul;headstockgear;structuredesign;strobe (上接第68页) CosteffectivenessAnalysisonUndergroundWaterSource HeatPumpandFloorHeatingSystemUsedinCentralChina TIANQingjian,ZHANGShengli (XuchgTobaccoIndustrialMachineryCo.,Ltd.,Xuchang461000,China) Abstract:TheundergroundwatersourceheatpumpandfloorheatingsystemaIeintroduced.andthesystemcombined wththesetwosystemsareputforwardandthebenefitsareanalyzedinthispaper. Thecomparisonofprimaryenergysources consumption,firstcost,andoperatingcostbetweencentralheatingandradiatorsystem,centralheatingandfloorheatingsys. tem,electricfloor