液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘設(shè)計

1、液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘設(shè)計摘要：針對水力自動翻板閘在工程實際運行中普遍存在著啟閉不靈、振動、拍打、撞擊等問題，設(shè)計出液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘.該翻板閘是在傳統(tǒng)自動翻板閘的基礎(chǔ)上，增設(shè)液壓控制同步啟動裝置，使兩者有機(jī)結(jié)合，在閘門運行時既能在水力及自重作用下平穩(wěn)開關(guān)，也可借助液控同步啟動系統(tǒng)隨意開啟或關(guān)閉閘門，由于液壓缸起到了減震器的作用，可以有效地消除翻板閘存在的振動、拍打、撞擊現(xiàn)象. 關(guān)鍵詞：水力自動翻板閘 同步啟動裝置 液壓控制 水力自動翻板閘的基本工作原理是利用水力及閘板自重完成閘門的自動開關(guān)運行，其發(fā)展歷程經(jīng)過單鉸、雙鉸、多鉸、曲線鉸、漸開式等門型.上述各類翻板閘普遍存在振動、

2、拍打、撞擊、啟閉不靈等現(xiàn)象，而且大都不能人為控制，有的雖然加設(shè)了輔助動力，但其同步問題沒有解決.筆者設(shè)計的液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘，有效地解決了上述存在的一系列問題，使閘門在運行中，既能在水力作用下平穩(wěn)地自行開關(guān)，也可借助同步控制系統(tǒng)，隨意開啟閘門.液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘門主要技術(shù)特點是采用液壓同步雙驅(qū)動控制系統(tǒng)與雙鉸水力自動翻板閘的有機(jī)結(jié)合，具有運行同步、油路管道布置簡單、控制設(shè)備精巧、水力組合優(yōu)良等特性.1雙鉸水力自動翻板閘設(shè)計翻板閘主要由閘門板、轉(zhuǎn)動鉸、支墩及底板組成，利用水力和重力的作用自動啟閉，其所需要解決的主要技術(shù)問題是閘門的自動開啟與關(guān)閉.根據(jù)文獻(xiàn)及閘門與啟閉機(jī)相關(guān)理論

3、，閘門的開啟與關(guān)閉計算按力矩平衡方程式計算（圖1）.計算公式如下：開門計算：式中：Kk，Kb分別為閘門的自開和自閉系數(shù)；W1，W2為閘門自重和配重重量；W3為門頂水重；P1，P2分別為閘門上、下游水壓力；P3為閘門底浮托力；Pt，Ps分別為閉門時的上托力和啟門時的下吸力；Mfk，Mfb分別為開門時和閉門時轉(zhuǎn)動鉸及封水的摩阻力力矩；x1，x2，x3，y1，y2，z1，z2分別為各荷載對轉(zhuǎn)動鉸中心的力臂.設(shè)計過程中，為了使計算更接近實際，筆者在考慮了上述因素之外,還考慮了底止水上的水重以及油缸的阻尼力.閘門的開關(guān)門計算是一個比較復(fù)雜的過程，要通過反復(fù)的試算，不斷改變閘板的結(jié)構(gòu)型式及鉸的尺寸，直到最

4、后確定出最合理的閘板結(jié)構(gòu)、鉸的大小和符合要求的開、閉門系數(shù).這幾項要求是有機(jī)地聯(lián)系在一起的,任何一項的改變，都會影響其他幾項.翻板閘的開關(guān)門計算是一個繁瑣而細(xì)致的工作，計算正確與否，對閘門在實際應(yīng)用中的安全起著至關(guān)重要的作用.根據(jù)上述理論，筆者研究設(shè)計出4種規(guī)格的雙鉸翻板閘(均為等跨雙懸臂結(jié)構(gòu)，所用材料均為鋼筋混凝土)，見表1.式中：F為活塞上的有效壓力，；P為液壓缸的工作壓力，Pa. 上述計算完成后，結(jié)合油缸外形安裝及連接尺寸即可選出合適的油缸.3控制臺油泵站的設(shè)計油泵站設(shè)計的關(guān)鍵是液壓閥的選擇.根據(jù)翻板閘的工作特點，在液壓回路設(shè)計中設(shè)置了兩臺“Y”形和“O”形電磁換向閥，在電磁換向閥均失電

5、情況下，翻板閘處于自由翻動狀態(tài)，當(dāng)兩位閥通電時，又可通過三位閥兩個電磁鐵的通斷電，實現(xiàn)翻板閘的開啟、關(guān)閉或鎖定.電磁換向閥型號的選擇，由回油路最大流量和系統(tǒng)工作壓力確定.而回油路最大流量取決于閘門的設(shè)計開、閉門速度.因此，當(dāng)開、關(guān)門速度設(shè)計確定后，根據(jù)油缸的行程以及內(nèi)徑D即可計算出最大流量，結(jié)合系統(tǒng)工作壓力即可確定電磁閥的型號.為使閘門運行同步，確保運行安全，在系統(tǒng)回路中，必須加設(shè)同步裝置.同步閥的選擇方法與電磁閥的選擇相似.上述液壓閥是油泵站中的關(guān)鍵部件，閘的運行方式取決于閥的功能.因此，當(dāng)液壓閥確定后，油泵站設(shè)計的主要任務(wù)也就完成了.4液壓系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的問題 翻板閘液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境在野外，其工作環(huán)境的相對濕度、風(fēng)沙、粉塵污染較大，且夏季環(huán)境溫度較高,因此在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)采取以下措施.a. 液壓系統(tǒng)的主油泵應(yīng)選用齒輪泵，該種泵成本低，抗污染力強(qiáng)，對液壓系統(tǒng)的清潔度要求低，所以該泵最適合于翻板閘液壓系統(tǒng).b. 電磁閥應(yīng)選擇電磁線圈全塑封式結(jié)構(gòu)的電磁閥，以便適宜在各種潮濕的工作環(huán)境下工作，從而延長其使用壽命.5結(jié)語液控同步雙驅(qū)動水力自動翻板閘在山東省費縣已投入應(yīng)用，并在其他縣、市也得到廣泛的推廣，使用效果良好，運行中無振動、拍打、撞擊現(xiàn)象，開門時間為3min，關(guān)門時間為1.5min，自動啟閉