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摘要:本文介绍了滑块式行走装置,滑动式轴承滚轮行走装置及轴承装置闸门启闭力的计算。
关键词:事故闸门;启闭力计算
中图分类号:文献标识码:A文章编号:
1.前言
众所周知,事故闸门需在短时间内关闭,水电站机组进口处的蝶阀就是快速的检修闸门。电站厂房进口也需动水关闭,静水启闭的事故闸门,此种闸门让我们考虑了如何选取闸门的行走装置,水封布置等一系列问题。虽然闸门承受水压力较大,但也能靠自重及门顶水压力作用下自由关闭。
2.合理选用滚轮轴承减小水压力所产生的摩阻力
2.1滑块式行走装置
闸门滑块为聚四氟乙烯,滑道为不锈钢,二者之间的摩擦系数是比较小的,其正向水压力产生的摩阻力如下计算。
;
—正向水压力产生的摩阻力;
—支撑(行走装置)滑块与轨道之间的摩擦系数0.2;
—闸门正向总水压力2000;
2.2滑动式轴承滚轮行走装置
闸门滚轮为ZG35,轮轴考虑镀铬,钢基铜塑自润轴承,平面定轮式闸门,正向水压力产生的阻力如下式计算。
—闸门正向总水压力产生的阻力,;
—轴与轴承间摩擦系数;
—轮轴直径100;
—轮壳直径400;
—闸门正向总水压力2000;
—滚动阻力系数,0.1;
;
2.3采用滚动轴承装置
滚动轴式滚轮及轴承型式如图3所示,其正向水压力产生的摩阻力如下。
按力矩平衡条件推出
式中—正向水壓力产生的摩阻力;
—轮轴直径100;
—滚轮直径400;
—滚轮直径400;
—闸门正向总水压力2000;
—滚动阻力系数,按美国垦务局试验=0.0025cm,锈蚀后为0.025cm,即0.25mm;
将以上数据代入公式得;
显然采用这种轴承大大减少了正向水压力的摩阻力比同轮直径及同样轮轴直径减少30多倍的阻力。
3.闸门门顶水压力及下吸力、浮托力
3.1门顶水压力
事故闸门关闭过程中,需要利用门顶水压力闭门,就需合理布置止水橡皮,应采用顶、侧止水橡皮布置在下游,即后止水型式,而底止水橡皮布置在上游及底部两侧,如图4所示。
计算公式如下
—闸门顶水总压力, ;
—闸门顶水深,假定;
—闸门宽度,假定
—水重度,10;
b—闸门厚度,;
代入公式
若底水封向上游移b/2,则水柱压力减少1/2,为90
3.2下吸力
闸门关闭过程中,底缘下水流对闸门产生下吸力与底水封布置有关,这种力对闸门有利,一般按下式计算。
式中;
—闸门受到的水压力,;
—闸门底缘止水至主梁下缘的距离,m;
—两侧止水距离,m;
启门时应计算,闭闸门时可不计入。
3.3浮托力
闸门所受到的浮托力与闸门布置型式有关,如布置为前述型式,只有底水封下部有向上的浮托力,计算如下。
式中:
—浮托力, ;
—底水封与底水压差,;
—底水封长度mm,()
—底水封厚度mm;
—水重度,10=0.00001;
计算得,数值甚小。
4.结论
以上论述及计算看出事故闸门需要的足够的闭门力,应由选择滚动式轴承而减少闭门阻力,借助于产生门顶压力的水封布置两方面来解决,当然加大体重也是一个办法,但要增加造价,特别是滚动轴承式滚轮不仅可减少闭门阻力,也可以减小启门力,可以减小启闭机容量,从而降低工程造价。门顶水压力不可利用太大,否则要增加启闭机容量,应经比较选用。
参考文献:
[1]《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74-95—中华人民共和国行业标准.
[2]《水力计算手册》第二版—中国水利水电出版社.
[3]《西藏那曲地区尼玛县水电站》—吉林市水利勘测设计研究院.
关键词:事故闸门;启闭力计算
中图分类号:文献标识码:A文章编号:
1.前言
众所周知,事故闸门需在短时间内关闭,水电站机组进口处的蝶阀就是快速的检修闸门。电站厂房进口也需动水关闭,静水启闭的事故闸门,此种闸门让我们考虑了如何选取闸门的行走装置,水封布置等一系列问题。虽然闸门承受水压力较大,但也能靠自重及门顶水压力作用下自由关闭。
2.合理选用滚轮轴承减小水压力所产生的摩阻力
2.1滑块式行走装置
闸门滑块为聚四氟乙烯,滑道为不锈钢,二者之间的摩擦系数是比较小的,其正向水压力产生的摩阻力如下计算。
;
—正向水压力产生的摩阻力;
—支撑(行走装置)滑块与轨道之间的摩擦系数0.2;
—闸门正向总水压力2000;
2.2滑动式轴承滚轮行走装置
闸门滚轮为ZG35,轮轴考虑镀铬,钢基铜塑自润轴承,平面定轮式闸门,正向水压力产生的阻力如下式计算。
—闸门正向总水压力产生的阻力,;
—轴与轴承间摩擦系数;
—轮轴直径100;
—轮壳直径400;
—闸门正向总水压力2000;
—滚动阻力系数,0.1;
;
2.3采用滚动轴承装置
滚动轴式滚轮及轴承型式如图3所示,其正向水压力产生的摩阻力如下。
按力矩平衡条件推出
式中—正向水壓力产生的摩阻力;
—轮轴直径100;
—滚轮直径400;
—滚轮直径400;
—闸门正向总水压力2000;
—滚动阻力系数,按美国垦务局试验=0.0025cm,锈蚀后为0.025cm,即0.25mm;
将以上数据代入公式得;
显然采用这种轴承大大减少了正向水压力的摩阻力比同轮直径及同样轮轴直径减少30多倍的阻力。
3.闸门门顶水压力及下吸力、浮托力
3.1门顶水压力
事故闸门关闭过程中,需要利用门顶水压力闭门,就需合理布置止水橡皮,应采用顶、侧止水橡皮布置在下游,即后止水型式,而底止水橡皮布置在上游及底部两侧,如图4所示。
计算公式如下
—闸门顶水总压力, ;
—闸门顶水深,假定;
—闸门宽度,假定
—水重度,10;
b—闸门厚度,;
代入公式
若底水封向上游移b/2,则水柱压力减少1/2,为90
3.2下吸力
闸门关闭过程中,底缘下水流对闸门产生下吸力与底水封布置有关,这种力对闸门有利,一般按下式计算。
式中;
—闸门受到的水压力,;
—闸门底缘止水至主梁下缘的距离,m;
—两侧止水距离,m;
启门时应计算,闭闸门时可不计入。
3.3浮托力
闸门所受到的浮托力与闸门布置型式有关,如布置为前述型式,只有底水封下部有向上的浮托力,计算如下。
式中:
—浮托力, ;
—底水封与底水压差,;
—底水封长度mm,()
—底水封厚度mm;
—水重度,10=0.00001;
计算得,数值甚小。
4.结论
以上论述及计算看出事故闸门需要的足够的闭门力,应由选择滚动式轴承而减少闭门阻力,借助于产生门顶压力的水封布置两方面来解决,当然加大体重也是一个办法,但要增加造价,特别是滚动轴承式滚轮不仅可减少闭门阻力,也可以减小启门力,可以减小启闭机容量,从而降低工程造价。门顶水压力不可利用太大,否则要增加启闭机容量,应经比较选用。
参考文献:
[1]《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74-95—中华人民共和国行业标准.
[2]《水力计算手册》第二版—中国水利水电出版社.
[3]《西藏那曲地区尼玛县水电站》—吉林市水利勘测设计研究院.