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第48卷第03期水电站机电技术Vol.48No.03

2025年03月MechanicalElectricalTechniqueofHydropowerStationMar.202567

一种单向门式启闭机的有限元分析

高杨，赵春龙，赵成，刘剑

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安710065）

摘要：以某水利枢纽工程为基础，介绍了一种带有跨内回转吊的单向门式启闭机，借助有限元软件ANSYS建立了

门机的三维模型，计算分析了在各类荷载及组合下机架及门架结构的强度和刚度、门机的抗倾覆稳定特性。结果

表明，该单向门机的机架和门架结构满足规范要求；门机抗倾覆稳定性安全系数较低，需增加配重15t，并对应力

集中部位进行了优化改进。

关键词：单向门式启闭机；有限元分析；机架结构；门架结构

中图分类号：TV664*.3文献标识码：B文章编号：1672-5387(2025)03-0067-05

DOl:10.13599/j.cnki.11-5130.2025.03.017

0引言2主要荷载及工况分析

水利水电工程中移动式启闭机作为起吊各种闸2.1机架结构荷载及工况

门拦污栅的重要设备，其可靠运行对保障工程安全单向门式启闭机工作级别为Q3，额定起升荷载

尤为重要。布置在坝顶、进水口等位置的移动式启2×1000kN,运行荷载1100kN,起升机构固定在机

闭机，往往需要多结构体系（起升、行走以及回转吊等)架，并布置于门架主梁上。起升机构作用于机架的

联合承载,由于门机主结构通常采用的是大截面的荷载主要包括电动机、减速器、钢丝绳、滑轮组、卷筒

装置自重以及吊装荷载等。

箱型梁结构，不仅要进行强度、刚度等方面的校核，还

根据NB/T10341.2一2019《水电工程启闭机设

需进行不同工况下的抗倾覆性分析3,随着计算机的

计规范第2部分：移动式启闭机设计规范》启闭机

不断发展和有限元软件的日趋成熟，移动式启闭机可

结构应按两类荷载组合情况进行计算。第I类荷载

采用有限元方法进行求解。本文以某水利枢纽工程

组合应按工作时的最大荷载进行强度、刚度和稳定

发电引水洞2×1000kN/400kN单向门机为例,借助

性验算；第Ⅱ类荷载组合应按非工作时的最大荷载

大型通用有限元软件ANSYS,并结合设计考虑下的荷或工作时的特殊荷载进行强度、刚度和稳定性的验

载组合对门机的强度、刚度及稳定性进行了分析。算。因此在第I类荷载组合下,机架结构最不利情

1设备简介况为门机起升额定荷载的工况；试验荷载为第Ⅱ类

荷载，依据规范[4要求取额定荷载的1.25倍。由此

某水利枢纽工程发电引水洞进口设1台确定机架结构有限元分析3种工况：

2×1000kN单向门式启闭机,用于叠梁工作闸门第I类荷载组合下的工况：主起升额定荷载和运

和进口事故闸门的启闭以及安装检修工作，门机设行荷载；第Ⅱ类荷载组合下的工况：主起升试验荷载。

400kN回转吊1套，沿水流方向跨内居中布置,用2.2门架结构荷载及工况

于提升拦污栅，该拦污栅沿轨道中心线环形布置。同理，门架结构依据NB/T10341.2一2019规

门机高度接近30m，跨中回转吊回转半径10m，门范按两类荷载情况进行计算，对于单向门机，起

机承受较大的悬臂起吊荷载，有较为严重的安全隐