離合單卷筒啟閉機(jī)在上下扉門上的應(yīng)用

丁 軍

（江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇揚(yáng)州 225127）

離合單卷筒啟閉機(jī)在上下扉門上的應(yīng)用

丁 軍

（江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇揚(yáng)州 225127）

為了通航或降低排架高度減少土建投資的需要，在水閘設(shè)計(jì)中，閘門采用了上、下扉結(jié)構(gòu)形式，啟閉機(jī)采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，布置形式有雙機(jī)獨(dú)立啟閉和單機(jī)聯(lián)動(dòng)啟閉。雙機(jī)獨(dú)立啟閉，采用兩臺(tái)平門卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，工程運(yùn)行管理方便，但造價(jià)高、外形尺寸大。單機(jī)聯(lián)動(dòng)啟閉，采用弧門啟閉機(jī)布置形式，單邊單根鋼絲繩，利用轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)，串聯(lián)起兩扇閘門，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。該形式啟閉機(jī)體積笨重，占地面積大，鋼絲繩易磨損，運(yùn)行管理不便。本文設(shè)計(jì)采用的離合單卷筒啟閉機(jī)，結(jié)合了上面兩種啟閉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，采用離合單卷筒、平門卷揚(yáng)機(jī)、上下聯(lián)動(dòng)布置形式。該啟閉機(jī)體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本文針對(duì)該啟閉機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和布置形式等特點(diǎn)進(jìn)行了論述。

上下扉 啟閉機(jī) 離合單卷筒 聯(lián)動(dòng)

1 前言

在我國水利工程中，上、下扉閘門形式由于其自身的特點(diǎn)經(jīng)常被使用，他是平板門在工程布置上的延伸和發(fā)展。其主要優(yōu)點(diǎn)是汛期時(shí)，可只開啟下扉閘門行洪，有通航要求時(shí)，可以開啟上下扉通航，擋洪高度較大時(shí)，采用上下扉閘門可以降低排架高度，改善建筑物抗震性能，節(jié)省投資。

上下扉閘門常用的啟閉機(jī)布置形式有單獨(dú)啟閉、聯(lián)動(dòng)啟閉啟閉等。90年代初新建工程鹽河北套閘、鹽河南套閘均采用單獨(dú)啟閉形式。50年代老舊工程萬福閘、武定門閘均采用聯(lián)動(dòng)啟閉形式。單獨(dú)啟閉布置形式，上、下扉閘門啟閉相對(duì)獨(dú)立、互不干擾，操作靈活，啟閉速度快，效率高。但投資大，啟閉機(jī)在工作橋上所占空間大。聯(lián)動(dòng)啟閉布置形式，上、下扉閘門通過轉(zhuǎn)向滑輪和鋼絲繩串聯(lián)在一起，用一臺(tái)啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下扉的依次啟閉。設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證啟閉下扉閘門時(shí)上扉閘門不動(dòng)，需要下扉閘門的重量大于上扉閘門，并按照下扉閘門上的動(dòng)滑輪組的倍率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)計(jì)算。啟門時(shí)，下扉閘門先啟閉到位后有限位擋塊限位，此時(shí)單根鋼絲繩拉力增加，啟閉上扉閘門。閉門時(shí)先關(guān)下扉后關(guān)上扉。這種聯(lián)動(dòng)布置形式用一臺(tái)啟閉機(jī)啟閉兩扇閘門，但須采用弧門卷揚(yáng)式啟閉機(jī)、鋼絲繩串聯(lián)布置形式，布置空間也較大，啟門速度慢，鋼絲繩要經(jīng)過轉(zhuǎn)向滑輪、動(dòng)滑輪組等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，鋼絲繩易磨損，工作橋面布置凌亂。

我們結(jié)合上述啟閉機(jī)布置形式，并對(duì)前兩種啟閉方式進(jìn)行了優(yōu)化組合，提出了采用離合單卷筒、平門卷揚(yáng)機(jī)、上下聯(lián)動(dòng)布置形式。根據(jù)工程實(shí)際，在布置形式上采用聯(lián)動(dòng)啟閉，在傳動(dòng)方式上采用單卷筒無大小齒輪傳動(dòng)的閉式傳動(dòng)，在機(jī)架形式上采用整體機(jī)架形式。經(jīng)過不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在我省老閘加固、新做工程中得到了廣泛運(yùn)用。

2 啟閉機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)原理

我省采用上下扉門的大多數(shù)水閘，在平常年份水位遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行時(shí)往往上扉門不需要開啟或開啟次數(shù)少。因此，如采用雙機(jī)獨(dú)立啟閉上下扉門就顯得不經(jīng)濟(jì)，而采用單臺(tái)弧門機(jī)啟閉，體積大，操作便利性、可靠性均不理想。針對(duì)我省該型水閘工程的運(yùn)行工況，我們研制設(shè)計(jì)了一種新型的上下扉門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，

以QP系列平門卷揚(yáng)式啟閉機(jī)為基礎(chǔ)，在啟閉機(jī)卷筒末端增設(shè)一個(gè)次卷筒裝置，主次卷筒之間裝有離合器，在主次卷筒正下方裝有一電動(dòng)推桿，通過電動(dòng)推桿推動(dòng)離合器接合或分離，實(shí)現(xiàn)主卷筒獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)或主次卷筒聯(lián)動(dòng)。主卷筒垂直啟閉下扉門，次卷筒通過導(dǎo)向滑輪啟閉上扉門，主次卷筒裝在同一根軸上，并共用一套驅(qū)動(dòng)裝置。

3 啟閉機(jī)設(shè)計(jì)主要技術(shù)問題處理

我們?cè)谠O(shè)計(jì)研究該新型啟閉機(jī)時(shí)，就啟閉機(jī)的荷載設(shè)計(jì)、啟閉速度、啟閉揚(yáng)程、離合器選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制和安全保護(hù)裝置等進(jìn)行了研究，編制了技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)新穎、措施全面、切實(shí)可行的技術(shù)方案。并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了認(rèn)真對(duì)待和處理。

（1）大扭矩主次卷筒離合技術(shù)處理。主次卷筒通過離合器的接合或分離實(shí)現(xiàn)主次卷筒的聯(lián)動(dòng)或主卷筒獨(dú)立傳動(dòng)。離合器采用牙嵌式，齒采用梯形齒，在配備閘門傳感器后，可基本避免主次卷筒因閘門高度顯示誤差出現(xiàn)無法接合的情況，確保主次卷筒順利接合。

（2）左右主次卷筒同步技術(shù)處理。如何保證上扉門兩吊點(diǎn)的同步是直接關(guān)系到該啟閉設(shè)備安全運(yùn)行的重要問題，在保證啟閉機(jī)安裝精度的同時(shí)，在次卷筒設(shè)置限位擋塊，并配備止動(dòng)裝置，這樣不僅可以在上扉門停運(yùn)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)次卷筒的制動(dòng)。同時(shí)，通過安裝調(diào)試，使得限位擋塊處在擱置狀態(tài)時(shí)，左右次卷筒上的離合器齒口處于同樣的位置狀態(tài)。此外，離合器采用11對(duì)梯形齒，該型式的離合器可以適應(yīng)在上下扉門預(yù)設(shè)聯(lián)動(dòng)位置存在一定誤差的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)離合器的接合。

（3）電氣控制及安全保護(hù)技術(shù)處理。為了確保整機(jī)運(yùn)行安全可靠，加裝了多組位置保護(hù)，采用模塊式的組合程序，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控或遠(yuǎn)程控制，操作簡(jiǎn)單安全。重點(diǎn)是通過電氣控制和安全保護(hù)系統(tǒng)，保證離合器必須在分合可靠、工作到位后方可進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行程序。同時(shí)，在上扉門一旦開啟后，離合器不會(huì)因誤操作分離而導(dǎo)致墜門事故的發(fā)生。

4 啟閉機(jī)設(shè)計(jì)主要技術(shù)創(chuàng)新和特點(diǎn)

4.1 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

在常規(guī)QP系列平門啟閉機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新改造，將主次兩套卷揚(yáng)裝置通過離合機(jī)構(gòu)集成到一套驅(qū)動(dòng)裝置上，并研發(fā)配套控制系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)下扉門單獨(dú)啟閉和上下扉門的聯(lián)動(dòng)啟閉。成功解決了不同運(yùn)行工況下（下扉門單獨(dú)啟閉、上下扉門同時(shí)啟閉）的切換離合方式，左右兩個(gè)次卷筒離合時(shí)的同步技術(shù)和安全保護(hù)裝置等重要技術(shù)問題。

4.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）整體機(jī)架，閉式傳動(dòng)。啟閉機(jī)采用整體機(jī)架形式，采用上、下扉門聯(lián)動(dòng)啟閉，摒棄保養(yǎng)維護(hù)困難的大小開式齒輪形式，采用大速比減速機(jī)的閉式傳動(dòng)方式。整體結(jié)構(gòu)尺寸比兩臺(tái)單獨(dú)啟閉的機(jī)架大大減小，設(shè)備布置整體較協(xié)調(diào)。

（2）高效節(jié)能，啟閉靈活。正常行洪或引水情況下，只要開啟下扉閘門，在大流量行洪的情況下，采用單卷筒形式，在電氣控制上按程序操作，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)啟閉機(jī)開啟上下扉兩扇閘門，啟閉靈活，高效節(jié)能。

（3）保養(yǎng)簡(jiǎn)單，外觀協(xié)調(diào)。該啟閉機(jī)采用無大小齒輪的閉式傳動(dòng)，無油污污染，采用了工業(yè)化生產(chǎn)的大速比啟閉機(jī)一級(jí)傳動(dòng)，整體質(zhì)量提高，基本無需保養(yǎng)和維護(hù)，管理方便快捷。

（4）自動(dòng)化程度高、管理可靠。離合單卷筒啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開啟上下扉兩扇閘門。在電動(dòng)自動(dòng)控制方面，自動(dòng)化程度更高，通過開度儀和行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)閘門自動(dòng)開啟控制，通過加設(shè)荷重傳感器，實(shí)現(xiàn)閘門超載保護(hù)控制，控制程序上，通過設(shè)定自動(dòng)控制軟件。實(shí)現(xiàn)閘門開啟、鎖定、脫鎖等系列聯(lián)動(dòng)，減少人為操作誤差，自動(dòng)化程度大大提高，管理更加可靠。

5 結(jié)語

離合單卷筒卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，利用一套動(dòng)力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下扉門獨(dú)立啟閉和上下扉門聯(lián)動(dòng)二種方式。優(yōu)化了啟閉機(jī)構(gòu)、節(jié)省工程造價(jià)、降低了管理成本和保證運(yùn)行安全可靠的目標(biāo)，在目前較成熟的QP系列卷揚(yáng)式啟閉機(jī)基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出一種新型上下扉閘門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，從而為我省上下扉閘門控制運(yùn)行提供新穎、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、可靠的啟閉方式。可在類似水閘工程中廣泛應(yīng)用，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.031

TV664

B

1672-2469(2014)07-0096-02

丁軍（1967年—），男，高級(jí)工程師。