閘門自動式鎖錠設計

劉國軍 吳繼彬

1 閘門鎖錠型式概述

在閘門運行管理的過程中,由于啟閉設備不宜長時間受力,當閘門需要較長時間鎖在門槽內(nèi)某個高程時,就需要用到鎖錠裝置。鎖錠裝置是將閘門固定在門槽或門庫內(nèi)某一個高程上的一種裝置。在工程實際中,鎖錠的型式多種多樣,有抽拉式鎖錠、走輪式鎖錠、直角形翻轉(zhuǎn)式鎖錠、工字鋼簡支鎖錠等等。每一種鎖錠都有各自的特點,但這些鎖錠都需要人工操作。

在實際的工程管理中,管理單位非常希望能夠在操作設備的過程中節(jié)省甚至解放人力。如果在閘門啟閉過程中,不需要人工去操作鎖錠,那將會節(jié)省很多人力,也可以節(jié)約管理成本。

2 自動式鎖錠介紹

在工程實踐過程中,筆者接觸到一種自動式鎖錠,并對其進行了革新設計。這種鎖錠的特點是在閘門鎖定和解鎖的整個過程中完全不需要人工操作,節(jié)省人力,非常方便。

2.1 自動式鎖錠的基本型式

如圖1所示,件1為擺叉,件2為軸套,件3為軸,件4為鎖錠支座,件5為閘門上的鎖定部位。狀態(tài)1為擺叉工作時的狀態(tài),狀態(tài)2為擺叉自由狀態(tài),擺叉可繞軸自由轉(zhuǎn)動。擺叉關于軸對稱兩部分的重力矩應基本相等。自動式鎖錠需在閘門兩側(cè)對稱布置。鎖定閘門時,閘門兩側(cè)鎖錠的擺叉同時頂緊在閘門上的a處。鎖錠支座需通過混凝土中的預埋螺栓和鋼板固定牢固。

2.2 自動式鎖定的工作過程

當閘門需要鎖定時,閘門由啟閉設備提起。此時鎖錠裝置的擺叉處于自由狀態(tài),如圖1中狀態(tài)2。閘門提升過程中帶動擺叉繞鎖錠軸轉(zhuǎn)動,當閘門上a位置高于擺叉頂部時,由于擺叉關于軸對稱兩部分的重力矩基本相等,擺叉將回轉(zhuǎn)至 a和b位置之間。此時將閘門往下放,擺叉可頂緊于 a處,即將閘門鎖定。

圖1 自動式鎖錠的基本型式

當閘門處于圖1所示工作狀態(tài)需要放下時,可先將閘門提起,直至 b位置高于擺叉。擺叉自由轉(zhuǎn)動,可回復到狀態(tài)2,如圖1所示。此時閘門可以往下放,閘門推動擺叉轉(zhuǎn)動,直至與擺叉脫離。擺叉自動回復到狀態(tài)2。

以上即為閘門的鎖定和解鎖過程,從鎖錠的整個工作過程可以看出,鎖定閘門的操作完全不需要人工搬動鎖錠,非常方便。

2.3 自動式鎖錠的設計原理及設計過程中需注意的一些問題

自動式鎖錠的設計依據(jù)為力矩平衡原理。鎖錠前后的擺叉關于軸對稱的重力矩基本相等。當擺叉處于不平衡狀態(tài)時,由于重力矩作用,擺叉依靠自重可自動回復至狀態(tài)2。

設計自動式鎖錠存在如下一些需要特別注意的問題。

(1)擺叉的轉(zhuǎn)動一定要靈活可靠,軸與擺叉之間需安裝自潤滑軸套。

(2)需防止擺叉過度翻轉(zhuǎn)。首先確定擺叉的工作范圍,要使它始終在處于工作范圍以內(nèi),可以考慮在鎖錠支座的鋼板之間焊接鋼管,防止其過度翻轉(zhuǎn)。鋼管的具體位置可視擺叉轉(zhuǎn)動情況而定。

(3)當擺叉處于水平狀態(tài)時,需保證擺叉不能與閘門干擾,間隙至少5mm,如圖2所示。

(4)a位置與b位置在高度方向上需有一定的距離。a位置與b位置的距離不宜太小,距離較小會增加閘門起吊操控的難度。

圖2 擺叉處于水平狀態(tài)的情形

2.4 自動式鎖錠綜述

自動式鎖錠的優(yōu)點是顯而易見的,設計原理簡單,不需要人工操作,節(jié)省人力,尤其是在操作空間比較小或者不太安全的地方,更適合使用這種鎖錠。它的缺點是鎖定閘門的過程中對閘門的起吊行程有一定的要求,必須保證擺叉停留在a處和b處之間。

3 結(jié) 語

本文僅介紹了自動式鎖錠的基本型式和原理。在工程實踐中,不必拘泥于一種型式,可以根據(jù)其原理進行型式上的變換。例如,由于閘門之間的閘墩較窄,無法布置下2套鎖錠,可考慮2套鎖錠共用1個支座。為了節(jié)省空間,擺叉可交錯布置,避免干擾。

總之,自動式鎖錠有其非常明顯的優(yōu)點,完全解放了人力,可在工程實踐中廣泛應用。