底軸液壓翻板閘門的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、水力自動(dòng)翻板閘門概況

水力自動(dòng)翻板閘門是目前國(guó)內(nèi)***常見(jiàn)的一類自控閘門。它利用杠桿的力矩平衡原理在水壓力及閘門自重的作用下使閘門繞水平鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到自動(dòng)啟閉的目的，無(wú)需動(dòng)力源，因而被形象地稱為“翻板閘門”。

由于水力自動(dòng)翻板閘門具有過(guò)流能力強(qiáng)、水位壅高少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造使用方便、造價(jià)低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在小型水電站和中小型蓄水工程中得到了廣泛的應(yīng)用。近年，隨著治水思路的改變，以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，水力翻板閘門的應(yīng)用范圍不斷拓展，在城市園林景觀、旅游、環(huán)保等綜合工程中也得到了較好的應(yīng)用。水力自動(dòng)翻板閘門經(jīng)過(guò)幾十年的施工運(yùn)行管理，積累了很多成功的經(jīng)驗(yàn)，已由多鉸式升級(jí)換代為滾輪連桿式，閘門的調(diào)節(jié)性能和研制技術(shù)逐步完善和成熟，但這類閘門在運(yùn)行中也存在一些問(wèn)題，集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.運(yùn)行環(huán)境

雜草、樹(shù)枝等雜物堵塞在鉸座周圍，嚴(yán)重影響閘門的啟閉，尤其是漲洪時(shí)洪水來(lái)勢(shì)猛，速度大，沖刷強(qiáng)，漂浮物極易使閘門失控或卡死，汛后清理這些雜物很困難。對(duì)于富含泥沙的河流，泥沙極易在門前淤積堵塞造成閘門開(kāi)啟困難。

2.運(yùn)行穩(wěn)定性

由于水力翻板閘門的運(yùn)行環(huán)境和受力情況相當(dāng)復(fù)雜，而設(shè)計(jì)計(jì)算理論目前尚不完善，運(yùn)行中普遍存在著諸多失穩(wěn)現(xiàn)象，波及閘門的正常工作，輕者能引起工程結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)，重者可導(dǎo)致閘門、壩坎結(jié)構(gòu)毀壞。影響閘門穩(wěn)定的因素很多，因此要確保閘門運(yùn)行穩(wěn)定很困難。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘門穩(wěn)定性主要來(lái)自于連桿的阻尼作用，在進(jìn)行閘門設(shè)計(jì)時(shí)，滾輪的直徑、連桿的長(zhǎng)度及連桿后支點(diǎn)位置，閘門重量的正確選擇等等都需優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.運(yùn)行功能

受諸多因素的影響，水力自動(dòng)翻板閘門大多使用在水質(zhì)條件較好、水流量不大的小型水利工程上。目前許多發(fā)達(dá)國(guó)家已逐步放棄水力自動(dòng)翻板閘門，而多采用底軸液壓翻板閘門。

采用槽鋼外包不銹鋼片的設(shè)計(jì)。具體方法是在一期混凝土澆筑時(shí)，預(yù)先在邊墩和底墩埋設(shè)適當(dāng)數(shù)目的固定鋼筋，在每根鋼筋上安裝一顆正向螺絲；安裝槽鋼時(shí)，在槽鋼內(nèi)側(cè)相應(yīng)位置上安裝四顆反向螺絲，用槽鋼內(nèi)側(cè)的微調(diào)螺絲將槽鋼調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后點(diǎn)焊固定，再進(jìn)行二期混凝土澆筑。這樣既平整光滑，又安裝到位，再在閘門安裝止水橡皮，滿足了密封止水和減小摩擦的要求。

（6）閘門與堰壩的配合

閘門靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于閘門支承點(diǎn)上下受不等水力作用可能始終對(duì)液壓馬達(dá)和支承軸產(chǎn)生力矩作用，此作用對(duì)液壓系統(tǒng)不利。為克服這種不利影響，可以通過(guò)改善閘門與堰壩底座配合方式，在堰壩底座中央砌一與閘門等寬小臺(tái)階。當(dāng)閘門上部水受力大時(shí)，閘門靠臺(tái)階外側(cè)布置；當(dāng)閘門下部水受力大時(shí)，閘門靠臺(tái)階內(nèi)側(cè)布置；就可達(dá)到消除力矩作用。同時(shí)對(duì)增加閘門與堰壩的密封有利。但不利因素是馬達(dá)只能沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)而不能雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。

（7）閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在兩個(gè)方面：重量和結(jié)構(gòu)形式。由于屬外力可控閘門，閘門翻轉(zhuǎn)和穩(wěn)定性不再靠閘門的重量來(lái)維系。閘門重量可大大減輕，閘門的強(qiáng)度和剛度須大大提高，可選擇一些強(qiáng)度高、抗彎性能好的材料來(lái)作閘門，結(jié)構(gòu)形式要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

（8）污染源控制 液控翻板閘門的污染源主要來(lái)自液壓油。液壓油對(duì)周圍環(huán)境的污染主要來(lái)自液壓系統(tǒng)的泄漏和裝卸、故障維修時(shí)的外溢，因此要將液壓系統(tǒng)與外界隔離，作為一個(gè)立的單元，注重液壓油收集和管理，使液壓油運(yùn)行在立的單元內(nèi)，從而避免對(duì)河水和周圍環(huán)境的污染

MXF型鑲銅鑄鐵方閘門及配套的QD型手電兩用啟閉機(jī)主要應(yīng)用于城市給排水行業(yè)中，用以截止、調(diào)整水流水位，其安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，使用安全可靠。我公司生產(chǎn)的MXF型鑲銅鑄鐵方閘門的安裝方式可采用靠墻式安裝、法蘭式安裝、澆嵌式安裝等形式，具體根據(jù)用戶需要和特定條件而定。QD型啟閉機(jī)是一種多功能的手電兩用啟閉機(jī)，啟閉機(jī)上配有高度指示器，使用可靠、方便。本套產(chǎn)品通常由：鑲銅鑄鐵方閘門、手電兩用啟閉機(jī)、門框、閘板、軸導(dǎo)架和緊固螺栓等組成。

手動(dòng)插板閥又稱手動(dòng)閘閥與手動(dòng)螺旋插板閥,主要由框架、閘板、絲桿、螺母、手輪等零件構(gòu)成，通過(guò)手轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使絲桿帶動(dòng)閘板沿水平方上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，使手動(dòng)插板閥達(dá)到啟閉目的。

電動(dòng)插板閥使用中注意事項(xiàng)及其特點(diǎn)：插板閥的啟閉件是閘板，閘板的運(yùn)動(dòng)方向與流體方向相垂直，插板閥只能作全開(kāi)和全關(guān)，不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。閘板有兩個(gè)密封面，***常用的模式閘板閥的兩個(gè)密封面形成楔形、楔形角隨閥門參數(shù)而異，通常為50，楔式插板閥的閘板可以做成一個(gè)整體，叫做剛性閘板；也可以做成能產(chǎn)生微量變形的閘板,以改善其工藝性，彌補(bǔ)密封面角度在加工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，這種閘板叫做彈性閘板插板閥關(guān)閉時(shí)，密封面可以只依靠介質(zhì)壓力來(lái)密封，即依靠介質(zhì)壓力將閘板的密封面壓向另一側(cè)的閥座來(lái)密封面的密封，這就是自密封。大部分插板閥是采用強(qiáng)制密封的，即閥門關(guān)閉時(shí)，要依靠外力強(qiáng)行將閘板壓向閥座，以密封面的密封性。插板閥密封結(jié)構(gòu)可以分軟密封、硬密封結(jié)構(gòu)。

鑄鐵鑲銅閘門主要由門框、門體、導(dǎo)軌、楔緊裝置、密封面等部件組成。

1、主要結(jié)構(gòu)

1)     門框由鑄鐵整體澆鑄而成，門框兩側(cè)自帶導(dǎo)槽，精加工之后作門體升降的導(dǎo)軌。門框平面經(jīng)龍門刨（銑）及立車精加工并分別加工一道槽，以便鑲?cè)肭嚆~密封面。

2)     門體為整體鑄造的方形或圓形平板，并在迎水面自帶“井”字形的***筋，***筋的數(shù)量視閘門規(guī)格大小而定，一般間距為250-500mm之間，門體平面精加工并帶有鑲銅條的槽，以便鑲?cè)肭嚆~密封面，門體兩側(cè)精加工與門框側(cè)槽配合，形成上下滑軌，可以自由滑動(dòng)。門體上端有吊耳，φ1200與□1000的閘門吊耳與門體一起澆鑄，超過(guò)φ1200與□1000的閘門吊耳為單裝配，門體與吊耳的兩接觸面精加工之后用螺栓固定。

3)     超過(guò)φ1200與□1000的閘門須另澆鑄兩段導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與門框用螺栓聯(lián)接，導(dǎo)軌用鑄鐵制作，導(dǎo)軌面加工成與門框一樣的槽，并在平面上鑲?cè)肭嚆~，減少門體上下運(yùn)行時(shí)的摩擦力。導(dǎo)軌和門框連接的接觸部位精加工，用螺栓聯(lián)接緊固，導(dǎo)軌與門框?qū)虿垡恢隆?/span>

4)     楔緊裝置：為達(dá)到閘門的止水效果，閘門兩側(cè)設(shè)置楔座與楔塊。楔塊用鑄鐵制成，用螺栓分別與門體和門框上的楔座固定，楔座銑成長(zhǎng)孔，便于對(duì)楔塊的調(diào)整。當(dāng)閘門的某一處止水效果不好時(shí)可局部調(diào)整楔塊的位置，減小門體與門框的密封面間隙，從而止水效果。當(dāng)門體未關(guān)到位時(shí)或已到位而楔塊尚未楔緊時(shí)，需重新調(diào)整楔塊。

5)     密封面采用銅條或銅圈分別鑲?cè)腴T框和門體的槽內(nèi)，密封面銅條鑲好之后用龍門銑床進(jìn)行銑削，磨削加工，門框和門體之間的緊密配合。

6)     絲桿由圓鋼車制成梯形螺紋，其精度達(dá)到7e級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，螺紋長(zhǎng)度比門體行程高度加長(zhǎng)200mm，閘門處于關(guān)閉位置時(shí)，螺紋超出啟閉機(jī)螺母50mm，絲桿總長(zhǎng)度超過(guò)5000mm時(shí)，需作分段加工，其接頭采用圓鋼加工成內(nèi)圓孔，并用圓鋼鉸制螺栓將絲桿和接頭固定。接頭用固定工裝加工，可與相同規(guī)格的絲桿互換配合。絲桿下部焊有圓鋼銷套，用銷軸與門體吊耳相連。絲桿總長(zhǎng)度超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，需增設(shè)軸導(dǎo)架，軸導(dǎo)架由鑄鐵襯套管安裝在鑄鐵托架上組成，鑄鐵托架固定在池壁上，導(dǎo)管與托架都可在兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

7)     門框、門體一般按5m水頭設(shè)計(jì)，更高水頭需重新設(shè)計(jì)，其拉伸、壓縮和剪切強(qiáng)度的安全系數(shù)不小于5，撓度不大于構(gòu)件長(zhǎng)度的1/1500，導(dǎo)軌的拉伸、壓縮和剪切強(qiáng)度的安全系數(shù)不小于5。

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