CN108279117B - 人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，底座上安装有立架，在立架的侧面设置有门架，门架的底端固定在底座上。所述立架上铰接有闸门体，所述闸门体的外端面与安装在门架之间通过挡块相接触配合。所述闸门体的一侧安装有用于闸门开启和关闭的启闭机，另一侧安装有阻尼装置。所述闸门体的顶部安装有与其同步转动的悬挂装置，所述悬挂装置设置在闸门体的正上方，在悬挂装置和闸门体之间安装有加载装置。所述闸门体顶部铰接在旋转轴上，所述旋转轴的顶部与安装在闸门体上的顶枢构成转动配合，闸门体的底部通过底枢支座支撑在底枢上。该装置能够模拟人字闸门在不同载荷、速度、润滑方式、底枢摩擦副材料对底枢摩擦磨损的影响。

Description

人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台

技术领域

本发明为模拟试验台，是一种用于水利工程领域的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，属于闸门性能试验设备领域。

背景技术

随着中国内陆航运的发展，人字闸门作为一种可靠的闸门类型越来越被船闸设计者所采用。近年来，船闸的通航量越来越大，闸门开启次数也越来越频繁，常常超过闸门开启的设计量。由于开启次数的增加，造成人字闸门底枢的磨损加剧，导致闸门出现底枢抱死、门体倾斜、关门不严等故障，这对船闸的正常运行造成了恶劣的影响。而且闸门底枢常年处于水下，一旦进行检修，工序较困难，耗时长。

因此，研究人字闸门底枢摩擦磨损，模拟人字闸门的运行状况，从而预测闸门启闭寿命，为实际闸门的运行提供理论参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，该装置能够模拟人字闸门在不同载荷、速度、润滑方式、底枢摩擦副材料对底枢摩擦磨损的影响。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，它包括底座，所述底座上安装有立架，在立架的侧面设置有门架，门架的底端固定在底座上。

所述立架上铰接有闸门体，所述闸门体的外端面与安装在门架之间通过挡块相接触配合。

所述闸门体的一侧安装有用于闸门开启和关闭的启闭机，另一侧安装有阻尼装置。

所述闸门体的顶部安装有与其同步转动的悬挂装置，所述悬挂装置设置在闸门体的正上方，在悬挂装置和闸门体之间安装有加载装置。

所述闸门体顶部铰接在旋转轴上，所述旋转轴的顶部与安装在闸门体上的顶枢构成转动配合，闸门体的底部通过底枢支座支撑在底枢上。

所述底枢设有蘑菇头和轴瓦，在蘑菇头的侧面设置有对蘑菇头进行定位的顶紧螺杆，所述顶紧螺杆通过螺纹传动配合安装在固定板内部，在轴瓦的外部配合安装有轴承巢，所述轴承巢的外部通过卡环固定安装有支座

所述立架包括竖直安装的立柱，所述立柱的顶部安装有横梁，所述立柱上固定有阻尼装置安装架和启闭机安装架，所述启闭机安装架与底座之间安装有支撑柱。

所述启闭机包括启闭机轴座，所述启闭机轴座固定安装在立架的启闭机安装架上，在启闭机轴座上铰接有启闭机油缸。

所述阻尼装置包括阻尼器轴座，所述阻尼器轴座固定安装在立架的阻尼装置安装架上，所述阻尼器轴座上铰接有阻尼器油缸。

所述悬挂装置和闸门体之间设置有同步装置。

所述同步装置包括同步支座，所述同步支座固定安装在悬挂装置的外侧壁上，所述同步支座与闸门体顶部的铰支座之间通过铰接有同步轴。

所述加载装置采用加载油缸，所述加载油缸的缸体底座通过铰座铰接在悬挂装置底部的第一安装槽板上，所述第一槽板上等间距加工有多个第一密排销轴孔；所述加载油缸的活塞杆末端安装有Y接头，所述Y接头铰接在闸门体顶部的第二槽板上，在第二槽板上加工有等间距的第二密排销轴孔。

所述挡块包括定挡块和动挡块，所述定挡块固定安装在门架的立柱内侧壁上，所述动挡块固定安装在闸门体的外侧壁上，挡块采用尼龙材料，用于模拟实际两闸门接触时的相互作用。

所述悬挂装置的侧壁上安装有活动铰座，所述活动铰座与固定铰座相配合将旋转装置铰接在旋转轴的顶部。

所述顶枢安装在顶枢轴座上，所述顶枢轴座固定在闸门体的顶部，所述底枢安装在底枢支座上，所述底枢支座固定在闸门体的底部。

所述蘑菇头与轴瓦形成一对摩擦副，蘑菇头和轴瓦设有不同尺寸、不同材料的试验品，根据试验安排，能够方便更换。

所述轴瓦上可以设置放射状的油槽，也可以设置密布的填充孔，用于填充自润滑材料。

所述蘑菇头和轴瓦分别通过顶紧螺杆、卡环固定，拆卸时，提高闸门体3~5cm，送开顶紧螺杆和卡环，就可拆下轴瓦和蘑菇头。

所述底枢中设有油路，通过外接小型液压泵站，为底枢泵脂，以模拟脂润滑下底枢的运转。

所述蘑菇头通过螺栓固定安装在基板上，所述基板固定安装在底座上。

本发明有如下有益效果：

1、通过控制启闭机液压缸流量，可以调节闸门运动的速度，以研究速度对试验的影响。

2、通过阻尼装置模拟水压，为闸门启闭提供阻力，进一步还原闸门运动状况。

3、通过加载装置，可以调节闸门载荷大小，而且可以调节加载位置，用于模拟不同闸门重量。

4、通过挡块可以模拟两扇闸门接触时的相互作用。

5、通过外接小型液压泵，为底枢泵脂，模拟在脂润滑下，底枢的运行状况。

6、通过更换底枢蘑菇头和轴瓦，可以研究底枢尺寸、材料、润滑方式对底枢运行状况的影响。

7、只需提升闸门体3~5厘米，就能实现底枢的拆卸。

基于上述特点，本发明可以真实地模拟人字闸门在不同载荷、速度、水深，等条件下运行工况，通过拆卸蘑菇头和轴瓦进行离线检测，研究各类因素对人字闸门底枢的摩擦磨损的影响，进而为实际闸门的运行提供一定指导。因此，本发明对于研究人字闸门的选型设计和运行寿命具有重要的参考作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的三维整体结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明中底枢的剖面图。

图中：立架1，底座2，阻尼装置3，闸门体4，门架5，挡块6，同步装置7，悬挂装置8，启闭机9，活动铰座10，固定铰座11，第一密排销轴孔12，旋转轴13，加载装置14，顶枢15，顶枢轴座16，底枢支座17，卡环18，底枢19，同步支座20，铰座21，Y接头22，第二槽板23，基板24，固定板25，螺栓26，承轴巢27，支座28，轴瓦29，蘑菇头30，压紧螺栓31，顶紧螺杆32，第一安装槽板33，同步轴34；

立柱101、阻尼装置安装架102、支撑柱103、启闭机安装架104、横梁105；

阻尼器轴座301、阻尼器油缸302；

启闭机轴座901、启闭机油缸902。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图1-3中，人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，包括立架1，立架1下端与底座2通过螺栓连接，上端与门架5螺栓连接，侧面用来固定启闭机9和阻尼装置3。

进一步的，所述门架5下端与底座2螺栓连接，侧面安装有挡块6，用来模拟实际两条闸门接触时的相互作用。

进一步的，所述挡块6，挡块材料为尼龙66，分为定挡块和动挡块，定挡块固定在门架5上，动挡块安装在闸门体4上。

进一步的，所述启闭机9为一液压缸，一端铰接在立架1上，另一端与闸门体4铰接，为闸门体4启闭提供动力，可以调节流量，以研究不同速度对底枢摩擦磨损的影响。

进一步的，所述阻尼装置3为一液压缸，一端固定在立架1上，另一端与闸门体4相连，为闸门运动方向提供相反的力，用于模拟水的阻力。

如图1、图2中，闸门体4一侧上端为顶枢15，同一侧下端为底枢19。

进一步的，底枢19与顶枢15之间的连线，构成回转轴。

进一步的，所述顶枢15通过顶枢轴座固定在闸门体4一侧上端，并通过旋转轴13，与悬挂装置8一起旋转。

进一步的，所述旋转轴13上端穿过活动铰座10和固定铰座11，连接着悬挂装置，下端插入顶枢。

进一步的，所述悬挂装置8，一侧通过活动铰座10和固定铰座11与立架1相连，相反的一侧通过同步支座20与同步装置7相连，下侧有第一密排销轴孔12，用来悬挂加载装置14。

进一步的，所述同步装置7上端与悬挂装置8一侧螺栓连接，下端与闸门体4一侧螺栓连接，当闸门启闭时，同步装置7能够带动悬挂装置8和加载装置14与闸门体4同步运动。

进一步的，所述加载装置14为液压缸，上端通过铰座21固定在第一密排销轴孔12上，下端通过Y接头22固定在第二槽板23上，在闸门运动的过程中，加载装置14能实现持续稳定的加载，并且可以移动加载装置，实现加载位置的变化。

进一步的，所述立架1包括竖直安装的立柱101，所述立柱101的顶部安装有横梁105，所述立柱101上固定有阻尼装置安装架102和启闭机安装架104，所述启闭机安装架104与底座2之间安装有支撑柱103。

进一步的，所述启闭机9包括启闭机轴座901，所述启闭机轴座901固定安装在立架1的启闭机安装架104上，在启闭机轴座901上铰接有启闭机油缸902。

进一步的，所述阻尼装置3包括阻尼器轴座301，所述阻尼器轴座301固定安装在立架1的阻尼装置安装架102上，所述阻尼器轴座301上铰接有阻尼器油缸302。

如图2、图3中，所述底枢19为该试验装置试验的重点，它包括蘑菇头30，蘑菇头30为一半球形物体，加工时需抛光处理，蘑菇头30平放在基板24上，顶紧螺杆32插入固定板25中，将蘑菇头30顶紧，卸载时松开顶紧螺杆32，蘑菇头30即可移出。

进一步的，所述基板24为钢板，通过螺栓26与底座2相连。

进一步的，蘑菇头30与轴瓦29构成一对摩擦副，它们之间摩擦磨损是研究的关键，所述轴瓦29内侧成球形，根据试验要求，轴瓦29内侧可以开不同数目的油槽，图中未示出，轴瓦29外侧与承轴巢27接触，为了防止轴瓦29与承轴巢27之间的相对运动，用压紧螺栓31将它们固定。

进一步的，所述承轴巢27，通过卡环18和支座28固定在一起，卸载时只需将闸门体4抬高3~5cm，打开卡环18，就能将轴瓦29取下，以便后续研究。

进一步的，所述支座28通过底枢支座17与闸门体4螺栓连接，通过闸门体4的运动带动轴瓦29与蘑菇头30的相对运动。

进一步的，所述底枢19内设有油路，通过外接小型液压泵站，为底枢19泵脂，以模拟脂润滑下底枢的运转，图中未示出。

本发明的工作过程和工作原理为：

当需要模拟人字闸门的摩擦副磨损情况时，首先，根据试验要求，调节加载装置，通过加载装置模拟闸门体4的重力；

启动启闭机9，通过启闭机9对闸门进行开启，顶枢与底枢之间的连线形成回转轴，通过启闭机实现闸门的运转；

同时启动阻尼装置3为闸门运动方向提供相反的力，用于模拟水的阻力；

通过反复运行一段时间之后，通过拆卸蘑菇头和轴瓦进行离线检测，研究各类因素对人字闸门底枢的摩擦磨损的影响，进而为实际闸门的运行提供一定指导，对于研究人字闸门的选型设计和运行寿命具有重要的参考作用。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：它包括底座（2），所述底座（2）上安装有立架（1），在立架（1）的侧面设置有门架（5），门架（5）的底端固定在底座（2）上；

所述立架（1）上铰接有闸门体（4），所述闸门体（4）的外端面与安装在门架（5）之间通过挡块（6）相接触配合；

所述闸门体（4）的一侧安装有用于闸门开启和关闭的启闭机（9），另一侧安装有阻尼装置（3）；

所述闸门体（4）的顶部安装有与其同步转动的悬挂装置（8），所述悬挂装置（8）设置在闸门体（4）的正上方，在悬挂装置（8）和闸门体（4）之间安装有加载装置（14）；

所述闸门体（4）顶部铰接在旋转轴（13）上，所述旋转轴（13）的顶部与安装在闸门体（4）上的顶枢（15）构成转动配合，闸门体（4）的底部通过底枢支座（17）支撑在底枢（19）上；

所述底枢（19）设有蘑菇头（30）和轴瓦（29），在蘑菇头（30）的侧面设置有对蘑菇头（30）进行定位的顶紧螺杆（32），所述顶紧螺杆（32）通过螺纹传动配合安装在固定板（25）内部，在轴瓦（29）的外部配合安装有轴承巢（27），所述轴承巢（27）的外部通过卡环（18）固定安装有支座（28）。

2.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述立架（1）包括竖直安装的立柱（101），所述立柱（101）的顶部安装有横梁（105），所述立柱（101）上固定有阻尼装置安装架（102）和启闭机安装架（104），所述启闭机安装架（104）与底座（2）之间安装有支撑柱（103）。

3.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述启闭机（9）包括启闭机轴座（901），所述启闭机轴座（901）固定安装在立架（1）的启闭机安装架（104）上，在启闭机轴座（901）上铰接有启闭机油缸（902）。

4.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述阻尼装置（3）包括阻尼器轴座（301），所述阻尼器轴座（301）固定安装在立架（1）的阻尼装置安装架（102）上，所述阻尼器轴座（301）上铰接有阻尼器油缸（302）。

5.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述悬挂装置（8）和闸门体（4）之间设置有同步装置（7）；

所述同步装置（7）包括同步支座（20），所述同步支座（20）固定安装在悬挂装置（8）的外侧壁上，所述同步支座（20）与闸门体（4）顶部的铰支座之间通过铰接有同步轴（34）。

6.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述加载装置（14）采用加载油缸，所述加载油缸的缸体底座通过铰座（21）铰接在悬挂装置（8）底部的第一安装槽板（33）上，所述第一安装槽板（33）上等间距加工有多个第一密排销轴孔（12）；所述加载油缸的活塞杆末端安装有Y接头（22），所述Y接头（22）铰接在闸门体（4）顶部的第二槽板（23）上，在第二槽板（23）上加工有等间距的第二密排销轴孔。

7.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述挡块（6）包括定挡块和动挡块，所述定挡块固定安装在门架（5）的立柱内侧壁上，所述动挡块固定安装在闸门体（4）的外侧壁上，挡块（6）采用尼龙材料，用于模拟实际两闸门接触时的相互作用。

8.根据权利要求1或5所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述悬挂装置（8）的侧壁上安装有活动铰座（10），所述活动铰座（10）与固定铰座（11）相配合将旋转装置（8）铰接在旋转轴（13）的顶部。

9.根据权利要求1所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述顶枢（15）安装在顶枢轴座（16）上，所述顶枢轴座（16）固定在闸门体（4）的顶部，所述底枢（19）安装在底枢支座（17）上，所述底枢支座（17）固定在闸门体（4）的底部；

所述蘑菇头（30）与轴瓦（29）形成一对摩擦副，蘑菇头（30）和轴瓦（29）设有不同尺寸、不同材料的试验品，根据试验安排，能够方便更换。

10.根据权利要求1或9所述的人字闸门底枢摩擦副磨损模拟试验台，其特征在于：所述轴瓦（29）上设置放射状的油槽或者密布的填充孔，用于填充自润滑材料；

所述蘑菇头（30）和轴瓦（29）分别通过顶紧螺杆（32）、卡环（18）固定，拆卸时，提高闸门体（4）3~5cm，松开顶紧螺杆（32）和卡环（18），就可拆下轴瓦（29）和蘑菇头（30）；

所述底枢（19）中设有油路，通过外接小型液压泵站，为底枢（19）泵脂，以模拟脂润滑下底枢（19）的运转；

所述蘑菇头（30）通过螺栓（26）固定安装在基板（24）上，所述基板（24）固定安装在底座（2）上。