CN113374849B - 一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法，闸门与支架通过液压缸连接,液压缸与闸门铰接，通过伸缩液压缸来开合闸门，其特征是：液压缸与支架之间设有行星轮系，两个行星轮系设在支架上，支架上设有电机，电机的输出端与两个行星轮系连接；驱动电机，带动两个行星轮系同步转动，以使两个闸门分别与大坝桁架形成相同的开合角度。使用行星轮系作为传导装置，可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比，减小了单个齿轮的荷载，提高其传动比，提高效率的同时增强可靠性与稳定性。当单个单元出现故障并不会影响整个传动机构的安全，使用安全可靠。两扇闸门开合角度相同、同步运动，减少某一扇闸门因压力过大而引起传动机构损坏。

Description

一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及闸门泄洪的领域，具体涉及一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法。

背景技术

现有的闸门不是用行星轮作为动力，现有的技术是用多个液压缸的主传动轮直接提供动力，包括液压缸及其附属齿轮，是船闸启闭机的心脏。当启动液压缸，就可以驱动传动设备和杆系，让闸门工作。现在的多个液压缸需要两个甚至是多个驱动机构，较为浪费源料，同时多个驱动机构较为占用大坝空间，造成一定的经济损失。另外多个液压缸同时开启闸门时开启角度不同步，对左右两扇闸门的压力不一样，一扇闸门压力较大，另一扇水压较小，尤其是到泄洪时，当两扇闸门转动不同步时，大的水压容易造成液压缸损坏，造成液压缸更换或维修，存在大的维修成本。现在很多闸门不需要通过船只行走，只需要到特定时间定期泄洪、排水，只需要极小的排水通道，通过船支从闸门只是极少现象出现。对于很少情况会出现船只通过的闸门，长时间使用液压缸容易造成损坏，且液压油成本高、处理困难污染环境，液压油粘度大、阻力大，使用性价比相对较低。因此，研究一种长时间单个驱动部件，并且能使闸门同步开合，减少液压缸的使用频率的闸门动力传动装置及其控制方法势在必行。

中国专利“CN207032175U”提供了一种底轴液压翻板闸门，该专利包括坝基，所述坝基的顶部设有第一基板和第二基板，所述第一基板的顶部设有门叶铰座，所述门叶铰座的顶部开设有卡槽，所述卡槽中插接有门叶本体，所述门叶铰座上还设有紧固槽，所述门叶本体通过螺栓固定在紧固槽中，所述第二基板的顶部设有第一耳板，所述第一耳板上转动连接有液压缸本体，所述门叶本体靠近液压缸本体的一侧设有第二耳板，所述液压缸本体的输出端转动连接到第二耳板，所述门叶本体的内部设有腔室，所述腔室中纵向设有第一加强筋，所述腔室的内部还设有和第一加强筋相垂直的第二加强筋。建造成本低，结构科学合理，闸门坚固耐用，美观大方，止水效果好，泄流能力强。但是该专利多个液压缸的主传动轮直接提供动力，较为浪费源料，同时多个驱动机构较为占用大坝空间，造成一定的经济损失。液压缸同时开启闸门时开启角度不同步，开启时容易由于液压缸拉过大造成液压缸损坏，且液压油成本高、处理困难污染环境，液压油粘度大、阻力大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法，解决在闸门不通过船只，只起到泄洪作用的情况下，用单个驱动机构实现闸门的开合，并且能实现闸门开合过程中，两扇闸门开合角度相同、同步运动的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法，解决在闸门极少通过船只的情况下，才使用液压缸，从而减少液压缸使用频率，降低使用和维修成本，保护环境的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：闸门与支架通过液压缸连接,液压缸与闸门铰接，通过伸缩液压缸来开合闸门，其特征是：液压缸与支架之间设有行星轮系，两个行星轮系设在支架上，支架上设有电机，电机的输出端与两个行星轮系连接；

驱动电机，带动两个行星轮系同步转动，以使两个闸门分别与大坝桁架形成相同的开合角度。

优选方案中，电机一端设有第二锥齿轮，电机的输出端与第二锥齿轮连接，支架上设有轴承孔，第二锥齿轮贯穿轴承孔与支架旋转连接。

优选方案中，第二锥齿轮的一端设有两个第一锥齿轮，两个第一锥齿轮均与第二锥齿轮啮合，支架上设有轴承孔，第一锥齿轮通过轴承孔与支架转动连接，第一锥齿轮的另一端与太阳轮固定连接。

优选方案中，行星轮系包括齿圈，齿圈内设有太阳轮，齿圈与太阳轮之间设有多个与太阳轮和齿圈均啮合的行星轮。

优选方案中，齿圈上设有铰接块，液压缸通过铰接块与齿圈铰接。

优选方案中，行星轮系一侧设有回转支承结构，回转支承结构内侧与行星轮系固定连接，回转支承结构另一侧的外圈固定安装在支架上；

驱动行星轮系转动，带动回转支承结构内圈转动部分跟随动行星轮系转动，回转支承结构外圈部分与支架固定。

优选方案中，闸门上设有铰接座，液压缸一端与齿圈铰接，液压缸另一端通过铰接座与闸门铰接。

优选方案中，支架固定安装在大坝桁架上。

一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法，包括以下步骤：S1、大坝桁架上的摄像头监测水流流动方向，大坝中水位传感器监测水位高度和水流速度，液压缸由气缸控制，前期关闭气缸，电机控制第二锥齿轮；

S2、当水位传感器监测到水位超出标准水位不太高时，电机驱动第二锥齿轮转动，带动行星轮系转动，液压缸不启动，只起到传杆作用，闸门开启角度不大，电机转动角度和行星轮系传动比能计算出闸门开启角度，水位传感器监测实时水流速度和水位高度，摄像头监测水流流向；

S3、当水位下降到标准水位时，驱动电机，行星轮系转动，关闭闸门；

S4、当水位传感器监测到水位严重超出标准水位，急需快速泄洪时，先驱动电机带动行星轮系转动，闸门开启小角度，后启动气缸打开液压缸，闸门开启角度变大；

S5、当有船只需要穿过闸门时，先驱动电机带动行星轮系转动，闸门开启小角度，后启动气缸完全打开液压缸，闸门完全开启，船只穿过后再次启动电机和气缸，以使闸门关闭。

本发明提供了一种行星轮系的闸门动力传动装置及其控制方法，解决了现有部分闸门不通过船只，只起到泄洪作用的情况下，能用单个驱动机构实现两扇闸门的开合，并且能实现闸门开合过程中，两扇闸门开合角度相同、同步运动的问题。节约源料，减少维修成本，减少经济损失。使用行星轮系作为传导装置，可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比，减小了单个齿轮的荷载，其传动比很大的同时，仍然保持着结构紧凑、质量小、体积小。多个齿轮共同传递动力提高效率的同时增强可靠性与稳定。当单个单元出现故障并不会影响整个传动机构的安全，使用安全可靠。两扇闸门开合角度相同、同步运动，减少某一扇闸门因压力过大而引起传动机构损坏。同时在极少情况下需要船只通行，也可满足船只通行，减少液压缸使用频率，降低使用和维修成本，保护环境的问题。适合推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本新型作进一步说明：

图1是本新型在大坝桁架俯视图；

图2是本新型在大坝桁架正视图；

图3是本新型闸门闭合时的轴侧视图；

图4是本新型闸门开启一定角度时俯视图；

图5是本新型轴侧视图；

图6是本新型爆炸视图；

图7是本新型局部结构行星轮系轴侧视图；

图中：大坝桁架1；闸门2；行星轮系3；太阳轮301；行星轮302；齿圈303；铰接块304；回转支承结构4；第一锥齿轮5；第二锥齿轮6；液压缸7；铰接座8；螺栓9；电机10；支架11。

具体实施方式

实施例1

如图1~7所示，一种行星轮系的闸门动力传动装置，闸门2与支架11通过液压缸7连接, 液压缸7与闸门2铰接，通过伸缩液压缸7来开合闸门2，其特征是：液压缸7与支架11之间设有行星轮系3，两个行星轮系3设在支架11上，支架11上设有电机10，电机10的输出端与两个行星轮系3连接；

驱动电机10，带动两个行星轮系3同步转动，以使两个闸门2分别与大坝桁架1形成相同的开合角度。由此结构，液压缸7长时间只作为连接杆件，不启用伸缩功能，只是当作行星轮系3与闸门2之间的连杆作用，当出现少数需要通过船只的情况下，液压缸7才起到增加行星轮系3与闸门2之间长度的作用。不使用液压缸7的情况下，闸门2开合只是用来泄洪，只需启动电机10，使两扇闸门2开一个口用来泄洪，本发明大多数情况下是单个驱动结构，节约源料，减少维修成本，只需驱动电机10就能实现闸门10开合，减少经济损失。驱动启动电机10能使闸门2实现开启或关闭。单个驱动结构有利于提高传动效率；行星轮系3减小了单个齿轮的荷载，当单个单元出现故障并不会影响整个传动机构的安全，使用安全可靠。两个行星轮系3能实现两扇闸门同步开启，且开启角度相同，不会形成两扇闸门2压力不均的情况，减少因某一扇闸门2压力过大而引起传动机构损坏。同时极少情况下需要船只通过时，才使用液压缸7来实现这一功能。

优选方案中，电机10一端设有第二锥齿轮6，电机10的输出端与第二锥齿轮6连接，支架11上设有轴承孔，第二锥齿轮6贯穿轴承孔与支架11旋转连接。由此结构，电机10驱动第二锥齿轮6转动，从而为本装置提供动力。第二锥齿轮6带动第一锥齿轮5沿相反的方向转动，使两个行星轮系3沿相反的方向转动，实现闸门2的开合角度相同。

优选方案中，第二锥齿轮6的一端设有两个第一锥齿轮5，两个第一锥齿轮5均与第二锥齿轮6啮合，支架11上设有轴承孔，第一锥齿轮5通过轴承孔与支架11转动连接，第一锥齿轮5的另一端与太阳轮301固定连接。

优选方案中，行星轮系3包括齿圈303，齿圈303内设有太阳轮301，齿圈303与太阳轮301之间设有多个与太阳轮301和齿圈303均啮合的行星轮302。由此结构，行星齿轮3的传动比较大，可以实现运动的合成与分解。在船闸2的只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比；行星轮系3传动在其传动比很大的同时，仍然保持着结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。行星轮系3的传动效率高，因为行星轮系3传动结构具有对称性，可以让作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力平衡，因此有利于提高传动效率。行星轮302与太阳轮301共同承担动力输出的任务，而又相互独立，减小了单个齿轮的荷载，当单个单元出现故障并不会影响整个传动机构的安全。同时具有传动效率高，提高效率的同时增强可靠性与稳定性。各齿轮啮合紧密，避免承担较大载荷时运行不稳定。各齿轮的协调配合，避免齿轮发生无效转动。多齿轮分担荷载行星轮可以作为辅助输出动力。

优选方案中，齿圈303上设有铰接块304，液压缸7通过铰接块304与齿圈303铰接。由此结构，齿圈303上突出的铰接块304能够使液压缸7与行星轮系3铰接。

优选方案中，行星轮系3一侧设有回转支承结构4，回转支承结构4内侧与行星轮系3固定连接，回转支承结构4另一侧的外圈固定安装在支架11上；

驱动行星轮系3转动，带动回转支承结构4内圈转动部分跟随动行星轮系3转动，回转支承结构4外圈部分与支架11固定。由此结构，回转支承结构4能够使行星轮系3稳定运转，避免行星轮系3转动过程中与其他机构形成较大的摩擦力而减少传动比，并且回转支承结构4能使行星轮系3固定在一个平面转动，避免转动过程中产生扭矩，造成设备损坏。

优选方案中，闸门2上设有铰接座8，液压缸7一端与齿圈303铰接，液压缸7另一端通过铰接座8与闸门2铰接。由此结构，通常情况下，液压缸7只作为闸门2与行星轮系3的连杆作用，不进行伸缩功能，第二锥齿轮6转动带动两个行星轮系3分别沿相反方向转动，从而带动闸门2同步开启和关闭。实现单个驱动装置同步开启两扇闸门2的功能，在极少需要船只通行的情况下，开启液压缸7伸缩，使船只通过。从而大大降低了液压缸7的使用情况，减少因为长时间使用液压缸7而造成的液压油成本高、处理困难、污染环境等情况。铰接座8通过螺栓9与液压缸7连接，拆卸和安装方便可靠。

优选方案中，支架11固定安装在大坝桁架1上。由此结构，本发明设备安装在大坝桁架1上，靠近闸门2上端，不会影响泄洪和闸门2的其它功能，有效的节省了空间。

实施例2

如图1~7所示，一种行星轮系的闸门动力传动装置的控制方法，大坝桁架1上的摄像头监测水流流动方向，大坝中水位传感器监测水位高度和水流速度，液压缸7由气缸控制，前期关闭气缸，电机10控制第二锥齿轮6。当水位传感器监测到水位超出标准水位不太高时，电机10驱动第二锥齿轮6转动，带动行星轮系3转动，液压缸7不启动，只起到传杆的作用，闸门2开启角度不大，电机10转动角度和行星轮系3传动比能计算出闸门2开启角度，水位传感器监测实时水流速度和水位高度，摄像头监测水流方向。当水位下降到标准水位时，驱动电机10，行星轮系3转动，关闭闸门2。当水位传感器监测到水位严重超出标准水位，急需快速泄洪时，先驱动电机10带动行星轮系3转动，闸门2开启小角度，后启动气缸打开液压缸7，闸门2开启角度变大。当有船只需要穿过闸门2时，先驱动电机10带动行星轮系3转动，闸门2开启小角度，后启动气缸完全打开液压缸7，闸门2完全开启，船只穿过后再次启动电机10和气缸，以使闸门2关闭。

上述的实施例仅为本新型的优选技术方案，而不应视为对于本新型的限制，本新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种行星轮系的闸门动力传动装置，闸门（2）与支架（11）通过液压缸（7）连接, 液压缸（7）与闸门（2）铰接，通过伸缩液压缸（7）来开合闸门（2），其特征是：液压缸（7）与支架（11）之间设有行星轮系（3），两个行星轮系（3）设在支架（11）上，支架（11）上设有电机（10），电机（10）的输出端与两个行星轮系（3）连接；

驱动电机（10），带动两个行星轮系（3）同步转动，以使两个闸门（2）分别与大坝桁架（1）形成相同的开合角度；

电机（10）一端设有第二锥齿轮（6），电机（10）的输出端与第二锥齿轮（6）连接，支架（11）上设有轴承孔，第二锥齿轮（6）贯穿轴承孔与支架（11）旋转连接；

行星轮系（3）包括齿圈（303），齿圈（303）内设有太阳轮（301），齿圈（303）与太阳轮（301）之间设有多个与太阳轮（301）和齿圈（303）均啮合的行星轮（302）；

闸门（2）上设有铰接座（8），液压缸（7）一端与齿圈（303）铰接，液压缸（7）另一端通过铰接座（8）与闸门（2）铰接；

当水位传感器监测到水位超出标准水位不太高时，电机（10）驱动第二锥齿轮（6）转动，带动行星轮系（3）转动，液压缸（7）不启动；

当水位传感器监测到水位严重超出标准水位，急需快速泄洪时，先驱动电机（10）带动行星轮系（3）转动，闸门（2）开启小角度，后启动气缸打开液压缸（7），闸门（2）开启角度变大。

2.根据权利要求1所述一种行星轮系的闸门动力传动装置，其特征是：第二锥齿轮（6）的一端设有两个第一锥齿轮（5），两个第一锥齿轮（5）均与第二锥齿轮（6）啮合，支架（11）上设有轴承孔，第一锥齿轮（5）通过轴承孔与支架（11）转动连接，第一锥齿轮（5）的另一端与太阳轮（301）固定连接。

3.根据权利要求1所述一种行星轮系的闸门动力传动装置，其特征是：齿圈（303）上设有铰接块（304），液压缸（7）通过铰接块（304）与齿圈（303）铰接。

4.根据权利要求1所述一种行星轮系的闸门动力传动装置，其特征是：行星轮系（3）一侧设有回转支承结构（4），回转支承结构（4）内侧与行星轮系（3）固定连接，回转支承结构（4）另一侧的外圈固定安装在支架（11）上；

驱动行星轮系（3）转动，带动回转支承结构（4）内圈转动部分跟随动行星轮系（3）转动，回转支承结构（4）外圈部分与支架（11）固定。

5.根据权利要求1所述一种行星轮系的闸门动力传动装置，其特征是：支架（11）固定安装在大坝桁架（1）上。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述一种行星轮系的闸门动力传动装置的控制方法，其方法是：

S1、大坝桁架（1）上的摄像头监测水流流动方向，大坝中水位传感器监测水位高度和水流速度，液压缸（7）由气缸控制，前期关闭气缸，电机（10）控制第二锥齿轮（6）；

S2、当水位传感器监测到水位超出标准水位不太高时，电机（10）驱动第二锥齿轮（6）转动，带动行星轮系（3）转动，液压缸（7）不启动，只起到传杆作用，闸门（2）开启角度不大，电机（10）转动角度和行星轮系（3）传动比能计算出闸门（2）开启角度，水位传感器监测实时水流速度和水位高度，摄像头监测水流流向；

S3、当水位下降到标准水位时，驱动电机（10），行星轮系（3）转动，关闭闸门（2）；

S4、当水位传感器监测到水位严重超出标准水位，急需快速泄洪时，先驱动电机（10）带动行星轮系（3）转动，闸门（2）开启小角度，后启动气缸打开液压缸（7），闸门（2）开启角度变大；

S5、当有船只需要穿过闸门（2）时，先驱动电机（10）带动行星轮系（3）转动，闸门（2）开启小角度，后启动气缸完全打开液压缸（7），闸门（2）完全开启，船只穿过后再次启动电机（10）和气缸，以使闸门（2）关闭。

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