人民胜利堰节制闸除险加固工程位于临沭县西南15km处, 人民胜利堰节制闸是治淮骨干工程沂沭河洪水东调南下工程大官庄枢纽工程的重要组成部分, 共8孔。单孔净宽10.0米, 闸门为10*9.5钢结构弧形闸门, 该闸主要由闸室、消能防冲设施、防渗排水设施及两岸连接建筑物等组成。
该工程项目启闭机型号为2×400kN, 共计8台, 为8孔弧形工作闸门的启闭设备, 为后拉式启闭机。起升高度10m, 起升速度0.67m/min, 双吊点, 工作级别Q2。本文详细介绍启闭机的设计思路, 计算过程及主要部件图纸。
本次设计, 主要考虑新技术的应用, 及现场启闭机房空间问题, 在满足使用要求的情况下, 尽量减小启闭机的尺寸。通过对各种减速机功能性对比, 选择了三合机电的CHC系列齿轮连环少齿差减速器, 采用该减速器后, 可以省去大小齿轮, 使得启闭机结构非常紧凑。
该减速器的原理是:功率从高速部分输入、分流、减速到低速多齿同时啮合部分, 功率合成输出, 从而达到大速比、大扭矩的目的。
该减速器与传统的减速器相比, 具有传动比大、结构紧凑、承载能力大、抗过载能力强、荷重比大、高可靠性等特点。
减速机形式确定后, 通过对整个启闭机构的传动扭矩计算, 确定卷筒的外形尺寸, 由于CHC减速机输出扭矩较大, 输出轴采用的是花键形式, 如果在卷筒内部直接加工花键难度较大, 容易出现偏差, 影响机构运行, 采用花键支承法兰单独铸造加工, 然后与卷筒螺栓连接, 后期加工时, 花键支承法兰为基准, 加工卷筒, 保证加工质量。
电动机选择的是YTYTAE系列带制动电机, 这样可以省去制动器, 使整个启闭机结构紧凑美观。
原启闭机定滑轮及闸门处动滑轮不更换, 我们仍选择直径为25.5的钢丝绳, 型号为ZAA6X19S+IWR1670, 通过计算其抗拉强度满足使用要求。
整个启闭机由起升机构、保护装置、机架及电气控制装置组成。起升机构包括电动机、减速器、卷筒装置、钢丝绳、动滑轮、平衡滑轮和联轴器等, 保护装置包括荷重限制装置、高度指示装置和电气控制部分。
经计算钢丝绳最大拉力为70.18kN。
查GB/T20118-2006《一般用途钢丝绳》表17选用6X19 (a) 类钢丝绳。公称抗拉强度1770MPa, 钢芯, 公称直径为25.5mm钢丝绳。
选用:25.5 ZAA6X19S-FC1770钢丝绳, 其钢丝绳破断拉力为380KN
根据钢丝绳的破断拉力:
该钢丝绳满足要求。
卷筒直径按照推荐直径系列, 采用
卷筒壁厚:
选取卷筒壁厚为25mm。
卷筒材料选为Q235C, 经计算强度符合要求。
前面计算得到钢丝绳的最大静拉力为70.18kN, 根据公式计算卷筒轴上的扭矩M1=18.28kN.m, 减速机输出轴扭矩M2=19.04kN.m。
减速机输入轴扭矩M3=0.0354kN.m
按照减速机输入扭矩计算电动机功率P=5.31KW
选用YTYTAE132M-4型电动机能满足要求, 电动机特性如下:
启闭速度v=D0πn/ai1=0.5π×1440/6×560=0.67m/min
条件:电动机额定转速1440r/min, 起升速度0.67m/min, 卷筒直径0.5, 滑轮倍率6、总效率0.88。
经计算, 所需减速器传动比为560, 低速轴输出扭矩18.82kN.m。
故选CHC170-560型硬齿面减速器, 传动比560。
上面计算中选择CHC170-560型硬齿面减速器, 其同步输出轴的输出扭矩为630N.m。选用GIICLZ5联轴器, 公称转矩为3150N.m满足要求。
在建设单位的组织下, 启闭机的设计方案通过了设计院、监理等单位的审查, 现已安装完毕, 试运行良好。
摘要：介绍临沭县人民胜利堰节制闸除险加固工程2×400kN启闭机的主要技术参数, 设计过程。论述启闭机减速机、电机、卷筒、钢丝绳、联轴器等主要部件的设计过程。
关键词：弧门启闭机,设计,技术参数
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