转动式止水在潜孔弧门中的应用

乐周礼
湖南省火电建设公司

文章摘要:本文介绍了转动式止水的结构形式及结构计算，提出了转动式止水装置运行的可靠性及实用性，解决了高水头闸门止水装置结构复杂、止水效果差、维护困难的问题，对潜孔弧形闸门有较大的应用价值。
文章主题:转动式 止水 潜孔弧门

文章内容：转动式止水在潜孔弧门中的应用湖南省火电建设公司乐周礼【摘要】本文介绍了转动或止水的结构形式厦结构计算,提出了转动式止水装置运行的可靠性厦实用性,解决了高水头闸门止水装置蛄构复杂,止水效果盖,维护困难的问题,对潜孔弧形闸门有较走的应用价值.【关键词】转动或止水结构计算应用止水在水工闸门设计中占着重要的位置.止水效果的好坏,直接影响着闸门的正常运行.新型的止水结构型式一直是在不断研究和改进中.对于日益增多的高水头闸门,止水已成为高水头闸门能否实现的关键问题.不良的止水,不仅造成严重的漏水,维护困难,还会引起闸门强烈的振动,闸门和埋件的气蚀破坏.严重时危及闸门及水工建筑物的安全.对于潜孔弧门,顶止水设计尤为重要.为防止启门后射水,在弧门整个启闭过程中.顶止水橡皮需始终具有一定压缩量压紧在弧门面板上,与面板发生相对摩擦运动.若用常规的止水型式,则对弧门及埋件制造安全精度,面板加工精度及公差精度要有很高的要求.增加了制造工艺难度,增加了造价,而要满足弧门制造,安装误差,面板不平度误差,水压力使门体的收缩变形量及橡皮磨损量等的累集误差,达到封水目的,也是非常困难的.因就门体收缩变形量这一项,数值是比较大的,它只在承载时才出现,止水装置安装时是无法调整的.且收缩变形量与水压力及弧门半径成正比,这无疑又给弧门结构带来了限制.为了解决这些问题,需要找到理想的止水型式,以达到满意的止水效果.?现以一设计水头为34,顶止水处水头为=21.5的工程实例弧门顶止水设计作一简介.顶止水结构型式见图1.74图1顶止水结构说明顶止水结构主要构件为固定铰座③,铰轴④,活动铰板⑥,及止水橡皮⑤.顶止水装置是全部构件与底板⑧安装好后,再整体安装在门楣胸墙埋件上,这样对安装和保证精度都较容易.该装置采用了两道止水.第一道止水为设在门楣上的转动式止水,它是本文的研究重点.止水橡皮⑤设在活动铰板上.由于弧门启闭过程中,面板始终与橡皮在较大压力下摩擦运动,为防止启闭过程中橡皮被撕裂,翻转,止水橡皮采用了""型式(尺寸见图2),它用上,下二排螺栓固定在活动铰板上,以增加其牢固性.另外.橡皮材料选用100#,它的主要物理机械性能都优于常用的50#橡皮,且橡皮头截面采用实心的,也提高了它的强度和硬度.从该转动止水结构型式看出,由于它具有的摆动性,能够弥补上述的各种误差及变形量,它依靠水压力作用在转动装置的转动铰板上绕铰轴转动,把止水橡皮推向面板,它将跟随弧门面板在启闭全过程中因各种误差和变形量产生的位移而位移,始终以一定的压力压紧在面板上,从而达到理想的止水效果.第二道止水为转动止水上方的固定式止水,止水橡皮设在弧门面板上,用通常的"60一型橡皮,材料100#.它只有在弧门关闭时靠弧门自重压紧在门楣止水座①上才起到止水作用.固定铰座的水平顶板②作为它的止水座底板,则止水座用槽钢焊在止水座底板上.以使止水面高于止水座底板.弧门关闭时,让止水橡皮预压缩5'.由于活动铰板要转动,活动铰板与底板间必须存在间距,则需设一副止水密封.此止水采用板型橡皮带⑦,用螺栓分别固定在活动铰板与胸墙底板上.转动装置与侧墙间的密封.靠副止水橡皮和转动止水橡皮与侧墙预压,设计两橡皮的长度比孔口实际宽度多一些,使每边也有一定预压缩.顶止水装置设计两道止水,即增设第二道止水.其优点有:1.弧门正常运动后.启闭的次数很少,平常是处于关闭挡水状态,这样因转动止水装置各密封阃隙长时间的微量渗漏,最终二道止水间的水压力将与上游水压力相等,则转动铰板上所受水压力平衡,故在长达数月,甚至数年的挡水时问内,转动止水橡皮处于放松状态,改善了因橡皮长时间处于固定应变下工作,出现的瘟力松弛和变形量蠕变现象,延长了橡皮止水功效.这样止水工作只由第二道止水承担.转动止水橡皮只靠副止水橡皮的弹力使之贴紧面板,当开启弧时,在启门的瞬时第二道止水橡皮与止水座一脱开,转动铰板将马上受到不平衡水压力,使转动止水橡皮压紧面板,进人工作状态.此时,止水工作只由第一道止水承担.2.由于第二道止水及高出止水座底板的止水座起到了挡护作用.防止各种杂物掉在转动止水橡皮与面板之间,避免了它们相互摩擦运动时止水橡皮及转动结构发生意外破坏.各种杂物都将被限止在止水座与门楣胸墙之阃的止水座底板上.2转动止水结构计算2.1转动止水橡皮压缩■及压力确定参考陕西机械学院水利水电科研所止水试验,100#橡皮,在水头21.5时,保证水密性所需橡皮压缩量为5.4.本设计转动止水橡皮材料也用的100#,但该橡皮截面型式与陕西机械学院用于试验的橡皮不同.通过两橡皮压缩率和压缩宽度的比较,设计压缩6.75则计算转动止水橡皮压缩6,单位长度所需压力:(橡皮截面尺寸见图2)100#橡皮,肖氏硬度=65—70弹性模量=4.8/根据虎克定律:=告[一,/2一(一8)×(一8)]一代人式臣2一占则:[一可×(]40—6:而48—40××一',/—40-(4—0-6):×(4一6)]一—一×一6)=10.3/ⅱ2.2转动铰板尺寸确定由橡皮单位长度所需压力,确定转动铰板尺寸(结构计算筒图见图3).转动铰板受到三部分水压力对转动中心的力矩,它们的冰压力作用长度分别为,,.为得到,则让三力矩和等于橡皮阻力矩.已知=21.5,即=0:215/,合适选定,,为定值,确定值.由力矩平衡方程:,/(呈巾'∈口亡一—一—-.—_1]2=×(+)+×一×=((++×(=围3=√2×10×115×15ⅲ×7一×(10+5)76.:145?3取:14(转动铰板尺寸确定好后.则最后进行转动装置各部件强度验算,计算从略.综上所述,此种止水装置运行可靠,结构简单,安装维护方便,造价低.它使弧门制造工艺容易,公差精度要求不高,对门体结构及门楣埋件没有特殊要求.特别是结构采用两道止水,能够让它们变替工作.使设计更为合理.更重要的是,它适用不同的水头,只要由它所处的水头水密性要求的橡皮压缩量,确定转动装置的四个控制尺寸,,,工粤,即可得到所需压缩量的压力.但对于超高水头弧门(水头超过120),转动止水橡皮