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专家解析卷扬式启闭机的设计

    卷扬启闭机主要用于启闭依靠闸门自重、水柱或其他加重方式关闭孔口的闸门,一般布置为一机一门。

    卷扬式启闭机是用钢索或钢索滑轮组作吊具与闸门相连接,通过齿轮传动系统使卷扬筒绕、放钢索从而带动升降的机械、也叫做钢丝绳固定式卷扬机。它构造较简单易于制造,维护检修方便,广泛应用于各种类型闸门的启闭。卷扬式启闭机分为单吊点和双吊点两种。双吊点卷扬式启闭机是通过连接轴将两个单吊点的启闭机连接在一起进行同步运行,可做成一边驱动或两边驱动。卷扬式启闭机通常是一扇闸门用一台启闭设备,安装在高出闸门槽顶部的闸墩上。中国已生产并投入运行的卷扬式启闭机容量已达到:启门力6000kN、启闭行程30m,及启门力4000kN、启闭行程120m。

  引水口工程作为水利枢纽工程的重要组成部分,是为解决城市供水和工业用水、农业灌溉的大型引水工程。工程主要包括进水口、引水隧洞和出水分水枢纽。固定卷扬启闭机设置在进水口高程的闸室内,用于启闭进水口事故闸门。该机采用展开式布置,闸门工作方式为动水闭门,静水启门。不锈钢卷闸门

  二启闭机主要技术参数:
  启门力1200KN
  起升高度34m
  起升速度1.609rn/min
  工作级别Q2
  滑轮组倍率4
  齿轮总传动比419.05

  三启闭机的结构布置与工作原理
  该机为单吊点启闭机,由卷扬装置、传动机构、保护装置、机架等部件组成。通过一台电动机驱动,采用一台三级减速器和一级开放式齿轮减速,驱动卷筒旋转,通过钢丝绳在卷筒上的收放,带动闸门上升或下降。
  启闭机上装有闸门开度仪,用来控制闸门的上、下极限位置、预先设定的位置和通过显示仪现场观看闸门的升降位置。为防止启闭机超负荷运行,在卷筒一端轴承座下装有荷载限制器,当启闭荷载达到额定荷载的110%时,荷载限制器发出信号报警并自动切断主回路电源,制动器抱闸,启闭机停止工作。

  四启闭机的操作程序
  a.一般说明
  本机采用现场控制,现场监视闸门位置的控制方式。
  提升闸门前,首先利用塔体内的充水平压系统进行充水平压,使门体上、下游的水压力大至相等,经确认平压之后,才能进行提升闸门操作。
  b.闸门下放操作程序
  关闭闸门之前,应先通过点动,使闸门稍微提起,解除对闸门的锁定,然后按控制柜“下降”按钮(闸门锁定已解除),电动机作下降方向旋转,闸门下降,至下极限位置时,高度传感器(或主令控制器)动作,并自动切断电源,制动器抱闸,启闭机停止运行。

  c.闸门提升操作程序
  按控制柜“起升”按钮,电动机作提升方向旋转,闸门上升,至上极限位置时,高度传感器(或主令控制器)动作并自动切断电源,制动器抱闸,启闭机停止运行。闸门提升后,若长期不用,应将其锁定到检修平台。

  五部件的制作
  a.机架
  启闭机机架主要用于安装启闭机各组成部件,并将荷载传递给基础,保证启闭机正常运行,其特点是机加工量大,制造尺寸精度要求高。该机机架外形尺寸设计要求各加工面平面度误差不大于0.5mm,各加工面之间相对高度误差不大于lmm。普通机床不能满足加工要求,必须有特定铣床来完成加工,整台铣床由床身导轨、铣削动力头和垫块组成。床身导轨的长度大于所加工机架的长度,当两个加工面间的高差超过动力头的调节范围时,可用已在磨床上加工好的垫块来调节高度,整个铣床可以根据需要放置在不同的位置。在铣削前,先将机架放在平台上,划出机架的拦腰线,然后用水平仪、高度尺、米尺分别测出拦腰线的高度以及待加工面相对拦腰线的高度差,从而测出待加工面的加工余量,同时还综合考虑其余各加工面的加工余量。进行铣削时,动力头与铣刀盘的中心线垂直于待加工面,具体工艺可分为粗铣和精铣两道工序,粗铣后留1~2mm的加工余量,这样加工出来的机架无论是各加工面间的相对高度还是光洁度都有较好的保证。采用此办法加工所需要的时间比其它方法加工所需要的时间短,效果十分理想。不锈钢卷闸门
  b.卷筒
  卷筒外形尺寸根据需要设定,简体壁厚根据外型尺寸而定,粗糙度Ra3.2,采用铸钢ZG270—500,分段铸造后焊接成一体。卷筒焊接成形后,对接焊缝应进行无损探伤检验,并进行高温退火热处理,消除应力,稳定组织,为保证筒体加工精度做好准备。
  加工时主要保证:①卷筒壁厚均匀,各处筒壁厚度差不超过8mm;②卷筒外圆与内轴孔同轴度不超过0.3mm;③卷筒与大齿轮连接的凸外缘与卷筒内孔的同轴度不超过0.3mm,垂直度不超过0.6mm。
  为了保证卷筒壁后均匀,在加工前应注意检测其壁厚值是否超差,若偏差较大,可采用借中心的方法予以调整。
  为了保证卷筒内外圆的的同轴度,应在卷筒外圆加工完毕后,以外圆为基准镗出卷筒内孔。
  为了保证开式齿轮的啮合间隙,应特别注意卷筒凸外缘与大齿轮止口的公称尺寸,二者之间的公差不宜过大,避免啮合间隙一侧过大而另一侧过小,同时注意卷筒凸外缘端面与卷筒外圆的垂直度。这样才能保证大齿轮的外径与卷筒轴同心,从而在装配中保证开式齿轮副啮合间隙的一致性。

  六设计体会
  A.启闭机的重要部件为卷筒组,在卷筒组的制作过程中除了保证卷筒和大齿轮在装配时,其结合面必须平整、无毛刺外,控制好大齿轮的公法线长度公差、齿圈径向跳动公差,对在总装配中调整齿轮啮合间隙,保证齿轮运行平稳有举足轻重的作用。因此,在齿轮加工中,还应控制齿轮轮齿的精度等级,以避免轮齿齿廓出现凸棱,从而影响齿轮的啮合精度。
  B.卷筒轴承座及其它轴承座在机架上的定位通常采用定位销,这种定位方式准确可靠。但当卷筒上的开式大齿轮轴承座与小齿轮轴承座均采用定位销定位时,则在调整开式齿轮副中心距和齿轮啮合顶隙时显得很不方便,若调整不到位,运行时会引起齿轮啮合不好,传动不平稳等不良现象,而齿轮在装配时需要反复调整才能达到满意的传动效果。因此,建议在设计时,一对开式齿轮轴承座的其中一个采用定位销定位,而另一个齿轮轴承座待齿轮副中心距和齿轮啮合间隙调整完毕后,用定位块顶紧轴承座后焊接在机架上,这种设计既可满足定位要求,又方便了齿轮副的装配调整。不锈钢卷闸门
  C.三级减速机的高速轴为双出轴,且为圆柱形直轴,一端通过传动轴与电机相连,另一端用于安装制动轮。按照(DL/T5019—94水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》之规定,直径为Φ300mm的制动轮的径向跳动应在150μm以内。因为制动轮内孔为圆柱形直孔,在制作时不但对制动轮内孔与外圆的同心度要求非常高,同时也给装配时径向跳动的调整带来了不便。如果将减速机装制动轮一端的出轴设计成锥形轴,制动轮的内孔制成锥行孔,这样,如需要调整制动轮的径向跳动时,可通过刮研制动轮的内孔来实现,即方便又快捷。

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