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液压驱动拐臂式翻板闸门的设计 甘肃省水利水电勘测设计研究院 730000 马文俊 摘要：本文比较了新型翻板门与传统翻板门的优缺点，介绍了新型翻板闸门的设计构想，技 术难点以及解决方案。 传统翻板门的主要工作是泄洪，闸门采用水力控制，在闸门中下部设置转动轴，当转动 轴上部闸门的水压大于下部的水压时，闸门便可在水压力作用下自行打开进行泄洪；受到结 构的限制，闸门只能全开或全关。同时，由于闸门采用水力控制，没有启闭设备，多年使用 后闸门转动轴处会产生锈蚀，从而影响翻板门的运行。 笔者对翻板门进行了分析研究，从结构上对翻板闸门进行了改进，并配置了启闭机使得 新型翻板闸门更灵活，更好操作，适用性更广，不但可以用于泄洪，还可用于排漂和排冰。 为此撰文介绍新型翻板闸门的设计思路和技术难点，请广大设计同行批评指正。 新型翻板闸门的结构是在平板钢闸门底部设置转动支铰，闸门的开启、关闭是门体绕转 动支铰旋转，闸门可在0～90 范围操作。新型翻板闸门设置了启闭机，在泄洪时，泄洪流o o 量可以得到准确的控制，同时也避免了传统平板闸门局部开启引发的撞击；在排漂时可以小 开度打开闸门，用较少的水量将漂浮物冲走。 以下以设计实例说明新型翻板闸门的设计过程：某电站在溢流堰顶设置1孔排漂孔，排 漂孔用于泄洪、排漂和排冰，排漂孔采用此种新型闸门，闸门孔口尺寸为8×3.6m（宽×高）， 堰顶水头3m，设计过程如下： 一、初步确定方案 根据以往闸门设计经验，初步假定闸门门体厚度0.8m，闸门重量10t。为便于顺利排漂， 在溢流堰做闸门槽，闸门开启后门体处于闸门槽内，闸门面板设置在上游侧，便于排漂物从 门体上流过。在侧墙上开转动轴孔，转动轴一端与拐臂连接，拐臂与液压启闭机连接。转动 轴另一端通过键连接与闸门连接。拐臂安装在拐臂铰座上与基础连接，液压启闭机安装在启 闭机铰座上与基础连接。侧水封采用方头P型橡皮安装在闸门上，底水封采用圆头P型橡皮 安装在底坎埋件上。（方案图见 图1、图2） 二、结构设计计算（为节省篇幅，论文计算中略去了计算过程） 2.1 初算闸门启闭力： 通过计算可知闸门从水平位置开始闭门时，需要的闭门力最大，F = 92 t， 液压启闭w 机的容量由闭门力确定，选择1台100t液压启闭机。 2.2 转动轴计算 根据启门力计算转动轴的扭矩，从而计算出转动轴的轴径。为减轻转动轴的重量，转动 轴设计成空心轴，取转动轴外径35cm，内径20cm。 2.3 传动键计算 根据转动轴的扭矩计算传动键，在本方案中单键或双键不能满足要求，故将传动键设计 成6键的花键，单键宽度8cm，键的长度55cm。 至此，翻板闸门的设计基本结束，其余的为平板闸门的设计计算，不再缀述。 三、闸门设计中遇到的问题 3.1 水封结构的选择 3.2.1 底水封的选择 通常闸门设计中，水封装置安装在闸门上，本方案中，对底水封的安放进行了比较（见 图 3） （1） 方案1中，将底水封设置在闸门底部，底水封始终和底坎埋件接触，闸门底部不会 过水，当闸门打开时也不会有排漂物从闸门背部通过，不会产生卡阻；但将底水封 设置在闸门底部，多年运行需要更换橡皮时需将闸门整体拆开，运行维护十分不便。 （2） 方案2中，将底水封设置在闸门左侧，当闸门打开时水封脱离埋件，会有排漂物从 闸门背部通过，容易产生卡阻，但更换水封橡皮方便。 （3） 方案3中，将底水封设置在底坎埋件上，底水封始终和闸门接触，闸门底部不会过 水，当闸门打开时也不会有排漂物从闸门背部通过，不会产生卡阻；更换水封橡皮 方便；但该方案需要闸门提供一个封水平面，这就需要侧水封橡皮采用方头“P”型 水封。 3.2.2 侧水封的选择 虽然圆头“P” 型水封的3mm压缩力（3.65Kg/cm）远小于方头“P” 型水封的3mm压 缩力（23.2 Kg/cm）。但从启闭力计算可知，控制启闭机容量的不是水封摩阻力，而是闸门 卧倒时的水压力。故决定闸门底水封采用方案3，侧水封采用方头“P” 型水封。 3.3 转动轴轴径的确定 在计算转动轴轴径时需要考虑到轴的强度、刚度及键的强度，通常需要经过反复计算才 能确定，这一点设计者在设计过程中需要注意。 3.4 闸门支铰和拐臂支铰设计中需要注意的问题 转动轴一端与拐臂连接，拐臂安装在拐臂支铰上。转动轴另一端通过花键与闸门连接， 闸