CN102493389A

CN102493389A - 水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置

Info

Publication number: CN102493389A
Application number: CN2011103959473A
Authority: CN
Inventors: 高学平; 韩云鹏; 刘际军
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，包括支架、调速电机、变速箱、主传动轴和两个结构相同的推拉机构；两个推拉机构分别位于主传动轴的两个端部；每个推拉机构均包括推拉齿条、支撑座、齿轮、转轴和齿形带传动机构；推拉齿条与闸门一侧铰接，并且滑动连接在支撑座内，支撑座固定在支架上；齿轮与推拉齿条啮合，并且固装在转轴上，转轴通过轴承被支承在支架上，转轴与主传动轴的端部通过齿形带传动机构连接。本发明通过采用一根主传动轴带动两个结构相同的推拉机构从闸门两侧对其进行启闭，在与实际情况基本相同的情况下，比较容易地实现了闸门的同步启闭，并且同步精度较高，不影响水流流态。

Description

水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置

技术领域

本发明涉及一种闸门启闭装置，特别是涉及一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置。

背景技术

卧倒式闸门是近年来在水利工程中较多应用的一种闸门，它的特点是：闸门形式新颖，结构简单，便于操作；闸门开启后卧于河床，易于行洪和通航；闸门高度与河岸协调一致，具有较好的景观效果^[1][2][3]。卧倒式闸门的启闭多是通过闸门两侧支臂连接的液压推拉杆完成的，因此确定闸门启闭过程中推拉杆的受力情况便成了卧倒式闸门设计中的一个重要问题，而模型试验无疑是解决这一问题的最佳方法。在实际工程中，为保证闸门两侧推拉杆启闭同步，多采用同步液压或者气动推拉杆，由于实际闸门尺度大，闸门本身为钢结构，闸门能承受一定的变形，因此，液压或气动同步控制两推拉杆的精度能基本保障两推拉杆受力均匀。

但是，在模型试验中，闸门多用有机玻璃制成，结构易损坏，同时试验对于推拉杆的测力精度要求较高，这就要求闸门两推拉杆在启闭过程中必须完全同步。若模型试验中，闸门启闭仍采用液压推拉杆，由于这种方式的精度相对较低并且难于控制，因此很难保证两推拉杆完全同步且受力均匀。目前，较常用的做法是：或者将双推拉杆简化为单推拉杆的，但是这种方式既影响流态又不能同实际情况完全相似；或者采用液压推拉杆，但是两杆受力很难均匀，不能保证两杆完全同步，必须进行多次重复量测并对量测数据进行取舍。因此，在水工模型试验中，缺少卧倒式闸门精确同步启闭装置。

其中：[1]耿灵生等，基于ANSYS的支臂卧倒式钢闸门设计研究[J]，水资源与水工程学报，2010；[2]仇强等，撑卧式平板闸门自振特性研究[J]，人民黄河，2009(8)；[3]高波等，倾向下游的液压翻板闸门设计[J]，水利水电工程设计，2002(3)。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，该装置能够保证在与实际情况基本相同的情况下比较容易地控制闸门的同步启闭。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，包括支架、调速电机、变速箱、主传动轴和两个结构相同的推拉机构；所述调速电机和变速箱连接，并安装在所述支架中部上方，所述变速箱的输出端与所述主传动轴中部连接，所述主传动轴安装在所述支架上，两个所述推拉机构分别位于所述主传动轴的两个端部；每个所述推拉机构均包括推拉齿条、支撑座、齿轮、转轴和齿形带传动机构；所述推拉齿条与闸门一侧铰接，并且滑动连接在支撑座内，所述支撑座固定在所述支架上；所述齿轮与所述推拉齿条啮合，并且固装在所述转轴上，所述转轴通过轴承被支承在所述支架上，所述转轴与所述主传动轴的端部通过所述齿形带传动机构连接。

所述转轴的中部通过轴承被支承在所述支架上，一端与所述齿形带传动机构连接，另一端与所述齿轮连接，所述齿轮与底部有齿牙的所述推拉齿条啮合，所述推拉齿条的一端铰接在所述闸门的一侧。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用一根主传动轴带动两个结构相同的推拉机构从闸门两侧对其进行启闭，在与实际情况基本相同的情况下，比较容易地实现了闸门的同步启闭，并且同步精度较高，不影响水流流态。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为应用本发明的某卧倒式闸门启闭两种工况下推拉齿条受力同闸门开度关系图。

图1中：1、调速电机，2、主传动轴，3、支架，4、齿形带传动机构，5、推拉齿条，6、铰接接头，7、闸门，8、转轴，9、支撑座。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

水工模型试验由于场地限制及控制精度等原因，不适合采用实际工程中应用的大型闸门同步启闭设备，现有的同步启闭设备要么影响水流流态，要么难以保持精确同步，无法满足量测要求。因此本发明提供一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，请参阅图1，该装置包括支架3、调速电机1、变速箱、主传动轴2和两个结构相同的推拉机构；所述调速电机1和变速箱连接，并安装在所述支架3的中部上方，所述变速箱的输出端与所述主传动轴2中部连接，所述主传动轴2安装在所述支架3上，两个所述推拉机构分别位于所述主传动轴2的两个端部；每个所述推拉机构均包括推拉齿条5、支撑座9、齿轮、转轴8和齿形带传动机构4；所述推拉齿条5与闸门7的一侧铰接，并且滑动连接在支撑座9内，所述支撑座9固定在所述支架3上；所述齿轮与所述推拉齿条5啮合，并且固装在所述转轴8上，所述转轴8通过轴承被支承在所述支架3上，所述转轴8与所述主传动轴2的端部通过所述齿形带传动机构4连接。在闸门7的两侧各铰接有一个推拉齿条5。

上述转轴8的中部通过轴承被支承在支架3上，一端与齿形带传动机构4连接，另一端与齿轮连接，齿轮与底部有齿牙的推拉齿条5啮合，推拉齿条5的一端通过铰接接头6连接在闸门7的一侧。

在进行水工模型试验前，应当注意：

1)根据原型尺寸及模型比尺确定模型尺寸，确定同步启闭装置的参数，如电机转速、变速箱变速比、主传动轴长度及相应的轴套高程和位置，保证模型同原型相似。

2)将启闭装置安装在合适的位置，保证闸门开度满足模型试验要求，将闸门与同步装置连接，安装时应采用高精度水准仪控制闸门两侧高程，保证闸门初始状态时两侧同步且在推拉过程中推速均匀稳定。

3)调节电动机转速，控制同步启闭装置，保证闸门同步开启或关闭。

请参见图2，图2显示了闸门启闭过程中两侧推拉齿条受力随开度增加的变化。可以看出，试验中两侧推拉齿条的受力情况基本一致，间接证明闸门启闭的同步性较好。

本发明的工作原理：

调速电机1及变速箱用于提供动力及转速控制，电机带动主传动轴2，将动力同步传至主传动轴2两侧，运行时，电机1带动主传动轴2转动，动力通过主传动轴2两侧的齿形带传动机构4传至位于推拉齿条5底部的转轴8，转轴8转动继而带动推拉齿条5推进和后退。由于两侧结构相同，所以推拉齿条运动时的推进和后退是完全同步的。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，其特征在于，包括支架、调速电机、变速箱、主传动轴和两个结构相同的推拉机构；

所述调速电机和变速箱连接，并安装在所述支架中部上方，所述变速箱的输出端与所述主传动轴中部连接，所述主传动轴安装在所述支架上，两个所述推拉机构分别位于所述主传动轴的两个端部；

每个所述推拉机构均包括推拉齿条、支撑座、齿轮、转轴和齿形带传动机构；

所述推拉齿条与闸门一侧铰接，并且滑动连接在支撑座内，所述支撑座固定在所述支架上；

所述齿轮与所述推拉齿条啮合，并且固装在所述转轴上，所述转轴通过轴承被支承在所述支架上，所述转轴与所述主传动轴的端部通过所述齿形带传动机构连接。

2.根据权利要求1所述的水工模型试验卧倒式闸门同步启闭装置，其特征在于，所述转轴的中部通过轴承被支承在所述支架上，一端与所述齿形带传动机构连接，另一端与所述齿轮连接，所述齿轮与底部有齿牙的所述推拉齿条啮合，所述推拉齿条的一端铰接在所述闸门的一侧。