陳吉亮

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

隨著水資源的不斷優(yōu)化和合理利用，近些年全國(guó)各地市修建了大批量的攔河閘，而攔河閘大多采用多孔聯(lián)排平面閘或弧形閘門(mén)，工程特點(diǎn)為跨度較大，孔數(shù)較多，汛期行洪和汛后蓄水操作頻繁。文章以郯城縣重興攔河閘除險(xiǎn)加固工程為實(shí)際案例，詳述集中驅(qū)動(dòng)閉式啟閉機(jī)在攔河閘壩工程中的應(yīng)用，具有很好的推廣價(jià)值。

1 工程概況

郯城縣重興攔河閘除險(xiǎn)加固工程位于郯城縣紅花鎮(zhèn)重興社區(qū)東側(cè)，老沭河樁號(hào)48+620（人民勝利堰閘樁號(hào)0+000處），工程等別為III等，設(shè)計(jì)使用年限為50年。水閘閘門(mén)為18孔，閘孔寬度為10 m，高度為7 m，河床總寬248.5 m。

水閘處于老沭河河道過(guò)彎處，在汛期行洪時(shí)過(guò)水流量較大且急湍，為保證工程運(yùn)行安全可靠，閘門(mén)啟閉機(jī)的型式選擇至關(guān)重要，根據(jù)設(shè)計(jì)概況和施工現(xiàn)有工況，經(jīng)計(jì)算，一種集中驅(qū)動(dòng)閉式啟閉機(jī)能夠有效控制閘門(mén)啟門(mén)速度，驅(qū)動(dòng)裝置分布在兩吊點(diǎn)中間，獨(dú)立機(jī)架連接，在運(yùn)行時(shí)能有效傳導(dǎo)動(dòng)力，閘門(mén)運(yùn)行同步性更強(qiáng)，電氣控制更加簡(jiǎn)潔穩(wěn)定，有效地解決了汛期行洪的安全有效性。

2 啟閉機(jī)設(shè)計(jì)及計(jì)算

2.1 主要零部件的設(shè)計(jì)及選擇

整個(gè)啟閉機(jī)由起升機(jī)構(gòu)、保護(hù)裝置、機(jī)架及電氣控制裝置組成，其主要技術(shù)特性見(jiàn)表1。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒裝置、鋼絲繩、動(dòng)滑輪、平衡滑輪、聯(lián)軸器等。

2.2 主要零部件的計(jì)算與選型

1）鋼絲繩計(jì)算

額定起門(mén)力：Q=250 kN

鋼絲繩最大拉力：Smax=63.78 kN

查GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》表17選用6X19（a）類鋼絲繩?？估瓘?qiáng)度1 770 MPa，鋼芯直徑為24 mm鋼絲繩。

表1 主要技術(shù)特性表

選用：24ZAA 6X19S-IWR1770鋼絲繩，其鋼絲繩破斷拉力為342 kN。

根據(jù)鋼絲繩的破斷拉力：F0≥Smax·n

n=F0/Smax=5.36＞5，該鋼絲繩滿足要求。

2）卷筒計(jì)算

（1）卷筒尺寸

卷筒型式：雙聯(lián)、螺旋槽；卷筒材質(zhì)：Q235B；卷筒直徑按：D=hd=480 mm；繩槽半徑：R=（0.53～0.6）d=12.72～14.4 mm，取R=13 mm；繩槽深度：H=（0.25～0.4）d=6～9.6 mm，取H=9 mm；繩槽節(jié)距：t=d+（2～4）mm=26～28 mm，取t=28 mm；卷筒壁厚：δ=d=24 mm，壁厚取26 mm；選取卷筒長(zhǎng)度為1 050 mm。

（2）卷筒強(qiáng)度校核

卷筒材料選為Q235，最小抗拉強(qiáng)度370 MPa，抗壓強(qiáng)度235 MPa。

L/D=2.188＜3

因此，不需要校核彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力和合成應(yīng)力，滿足要求。

3）機(jī)構(gòu)扭矩計(jì)算

（1）：鋼絲繩的最大工作靜拉力

F0=T/2=63.78 kN

式中：T為每個(gè)吊點(diǎn)的拉力，kN。

（2）：卷筒軸上的扭矩

M1=C×2F0×D0/2=30.61 kN·m

式中：D0=0.48 m，為卷筒名義直徑；C為卷筒上鋼絲繩的根數(shù)。

（3）：減速機(jī)輸出軸扭矩：

M2=M1/η=62.47 kN·m

式中：η=0.98，為滾動(dòng)軸承效率。

（4）：減速機(jī)輸入軸扭矩：（采用單驅(qū)動(dòng)）

M3=M2/i1η1′=0.207 kN·m

式中：i1=315，為減速機(jī)傳動(dòng)比；η1′=0.96，為減速機(jī)傳動(dòng)效率。

4）電動(dòng)機(jī)選擇

按照減速機(jī)輸入扭矩計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率。

P=M3·n/9550=15 kW

選用YZ200L-8型電動(dòng)機(jī)能滿足要求，電動(dòng)機(jī)特性如下：

P=15 kW

n=697 r/min

啟閉速度：v=D0πn/ai′=1.67 m/min。

5）減速器

條件：電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速697 r/min，起升速度1.67 m/min，卷筒直徑0.48。

經(jīng)計(jì)算，所需減速器傳動(dòng)比為315，低速軸輸出扭矩62.47 kN·m。

故選CHC400-315型硬齒面減速器，傳動(dòng)比315，低速軸輸出扭矩62.47 kN·m。

6）聯(lián)軸器(制動(dòng)輪)

作用在減速機(jī)高速軸上的扭矩為0.207 kN·m。選用LMZ8-I-250型，轉(zhuǎn)矩710 N·m，許用轉(zhuǎn)速為2 400 r/min，安全系數(shù)1.8，滿足要求。

7）制動(dòng)器

作用在減速機(jī)高速軸上的扭矩為207 N·m，制動(dòng)器選用YWZ5-315/50最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩630 N·m，安全系數(shù)1.75，滿足要求。

3 關(guān)鍵工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 關(guān)鍵點(diǎn)的安裝

本工程啟閉機(jī)形式為三機(jī)架，各零部件的安裝精度直接影響整機(jī)運(yùn)行，預(yù)埋件的安裝精度影響后續(xù)安裝，特別是驅(qū)動(dòng)裝置在中間，必須保證三機(jī)架傳動(dòng)軸誤差最小，安裝前預(yù)埋插筋，采用拉絲放線法對(duì)所有預(yù)埋板中心位置定位，再進(jìn)行二次校核。由于跨度較大，安裝時(shí)必須設(shè)置基準(zhǔn)控制點(diǎn)，所有預(yù)埋板定位完成在進(jìn)行高程測(cè)量，安裝設(shè)備前再次用拉鋼絲法校核各安裝定位孔的直線度和高程。安裝就位后用斜鐵控制基座高程，待整臺(tái)設(shè)備安裝到位調(diào)整完畢后將多余斜鐵撤離，進(jìn)行基座加固處理，完成后進(jìn)行空載試運(yùn)行及各構(gòu)件的檢測(cè)。

3.2 裝配技術(shù)要點(diǎn)

本工程采用的集中驅(qū)動(dòng)閉式啟閉機(jī)為雙吊點(diǎn)三機(jī)架啟閉機(jī)，裝配精度直接影響工程運(yùn)行，在裝配前需組建裝配平臺(tái)，首先調(diào)整厚鋼板平臺(tái)處于水平，根據(jù)啟閉機(jī)建模尺寸進(jìn)行放樣，放樣尺寸模擬工程設(shè)計(jì)尺寸，減速機(jī)、制動(dòng)輪及其他軸與孔的配合公差嚴(yán)格按照加工細(xì)部圖紙進(jìn)行裝配，待各零部件裝配完成后進(jìn)行整機(jī)預(yù)組裝，零部件固定螺栓預(yù)緊度預(yù)留10%，全部緊固完畢后進(jìn)行手動(dòng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查各部件運(yùn)行情況，用千分尺測(cè)量各轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳動(dòng)公差，測(cè)量噪音，待全部滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求后最后擰緊各部位螺栓，最后連接電氣控制進(jìn)行空載試運(yùn)行，再?gòu)?fù)核上述參數(shù)。

3.3 集中驅(qū)動(dòng)閉式啟閉機(jī)安裝工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→安裝地腳預(yù)埋板→拉鋼絲→預(yù)埋板劃線→驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)架安裝→墊鐵調(diào)整高程→左右機(jī)架安裝→墊鐵調(diào)整高程→安裝聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸→校準(zhǔn)吊點(diǎn)距離及軸線安裝位置→調(diào)整→校準(zhǔn)安裝高程→調(diào)整→再次校準(zhǔn)軸線及高程→調(diào)整→擰緊螺栓→空載試運(yùn)行→數(shù)據(jù)測(cè)試→負(fù)荷調(diào)試→整機(jī)調(diào)試并校準(zhǔn)。

4 各重點(diǎn)工序注意事項(xiàng)

4.1 集中驅(qū)動(dòng)閉式啟閉機(jī)要求及做法

預(yù)埋件要保持基礎(chǔ)Q點(diǎn)平面水平達(dá)到180°，啟閉機(jī)底座與基礎(chǔ)布置預(yù)埋板件平面的接觸面積要達(dá)到90%以上。兩傳動(dòng)軸軸線要平行閘門(mén)頂梁平面軸線，傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器每位置吊墜線要與閘板雙吊點(diǎn)中心連線垂直，避免運(yùn)行存在閘門(mén)傾斜狀況，造成閘門(mén)受力不均勻，附加外力甚至能導(dǎo)致啟閉機(jī)各部件損壞。

安裝啟閉機(jī)根據(jù)閘門(mén)起吊中心線，找正中心使縱橫向中心線偏差不超過(guò)±3 mm，高程偏差不超過(guò)±5 mm。然后澆注二期混凝土或與預(yù)埋鋼板連接。

4.2 啟閉機(jī)試運(yùn)行注意事項(xiàng)

在空載試運(yùn)行的情況下，保證三相電流不平衡不超過(guò)±10%，并測(cè)出電流值。上下限位的調(diào)節(jié)：當(dāng)閘門(mén)處于全閉的狀態(tài)時(shí)，將上限壓緊上行程開(kāi)關(guān)并固定在鋼絲繩上。當(dāng)閘門(mén)處于全開(kāi)時(shí)，將下限位盤(pán)壓緊下行程開(kāi)關(guān)并固定在鋼絲繩上。試運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證閘門(mén)開(kāi)度及升降到上、下限位時(shí)的誤差不超過(guò)1 cm。安裝后，應(yīng)對(duì)安裝完畢的設(shè)備進(jìn)行空載試運(yùn)行和負(fù)荷試運(yùn)行，一般采取空載兩個(gè)行程，檢查各運(yùn)轉(zhuǎn)部件有無(wú)異常聲響，檢查安裝精度是否符合精度要求。載荷試運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制在額定載荷范圍內(nèi)，觀察集中驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)與被驅(qū)動(dòng)閘門(mén)的運(yùn)行情況，檢查有無(wú)異常現(xiàn)象。