1、船闸设计规范 第五篇 启闭机设计目录 第一章 一 般规定 第一 节 适 用范 围 第二 节 设 计准 则 第三 节 启 闭机 型式 第四 节 启 闭机 布置 第五 节 启 闭机 房 第二章 启 闭机设计参 数 第一 节 启 闭时 间和速 度 第二 节 启 闭机 行程 第三 节 启 闭力 第三章 启 闭机的工作 级别 第四章 机 械传动的启 闭机设计 第一 节 电 动机 选择 第 二节 人力 驱动 装 置的 一般 要求 第三 节 启 闭机 零部件 的设 计 第四 节 钢 丝绳 卷筒 滑轮 第五 节 平 衡重 第五章 液 压传动的启 闭机设计 第一 节 液 压系 统压力 选定 第二 节 液 压系
2、统的设 计 第三 节 液 压件 的设计 与选 择 第 四节 液压 系统 的 压力 损失 验算 第五 节 油 缸结 构设计 附录一 推 拉杆强度计 算 附录二 管 道尺寸的计 算 附录三 油 缸整体稳定 验算第一章 一般规定 第一节 适 用 范 围 第 条 本 篇适 用于船 闸工作 闸门 阀门 启 闭 机 以下 简称启闭机 的设计 第二节 设 计 准 则 第 条 启 闭机 设计应 符合国 家有 关机械 设 计 标 准 的 规定 关于安全设 施可参照 工厂安 全卫生规程 中 的有关要求 第 条 启闭机设计必须满足运转要求 保证运行可 靠 做到技术先进 经济 合理 维修方便 第 条 启闭 机 应 逐
3、步实 现标 准化 系列 化和通 用化 在同一条河 流上相同门 型的启闭机 应尽 量采用同一 种型式 第 条 小型闸 门的 启闭机 一般采 用 电 动 手 摇两用 型 大 中 型和工 作繁 忙的小 型闸门 的启 闭机 应设置 备 用 动 力 设 备 第 条 采用双吊 点的升降式 平面闸门 弧形闸 门的启 闭机 应考虑同步 运行 人 字 闸门和 三角 闸门的 启闭机 应能使 闸门 在关闭 终 了 时 较 好地吻合 第 条 启闭机 应运 转平稳 闸门 阀 门 开关 至 终点位 置时 不得发生撞 击现象 第 条 机械传动 的启闭机应 设制动装置 液压 传动的 启闭机应设 锁紧回路 第 条 启闭机应 设
4、行程限位 装置和超负 荷保护装置 大 中 小型 闸门的 划分 见 本规范 闸门 阀门 篇第三节 启闭机 型式 第 条 启闭机 的型 式应根 据 闸 门 阀 门的型 式 孔口 尺寸 使用条件和 加工制造等 因素 进行全面的 技术经济比 较后确 定 第 条 大 中型 人字闸 门 三 角闸门 和输 水 阀 门 的 启 闭机 一般选用液 压传动的启 闭机 第 条 升降式 平面 闸门 弧 形闸门 横 拉闸 门 的行程 大于 米时 宜选用机 械传动的启 闭机 大型平面闸 门 大 型弧形 闸门的启闭 机 应 与配置平衡 重的方案进 行比较后确 定 第四节 启闭机 布置 第 条 启 闭机 的布置 不得侵 占船
5、 闸的通 航 净 空 和 净 跨 第 条 启闭机宜 安装在最高 通航水位以 上 并 应考虑 闸门 阀门检修方 便 第 条 人字闸门 三角 闸门 弧形闸门的 启闭机布置 应根据启闭 力大小和行 程长短进行 优选后确定 第五节 启 闭 机 房 第 条 启 闭机 一般应 设置机 房 机房 除 有 特 殊要求 和采用提升 闸门的机房 外 宜采用低层 建筑 机 房的平面尺寸和净 空高度 应满足机房内启闭机安装 检 修以及吊运 要求 第 条 当机房布 置在闸顶面 以下时 应考虑机 房的通 风 照明和 给 排 水 机 房应满 足阀门 及启 闭机安 装 拆 卸 和 运输到 检修地点的 要求 第 条 机房 应有
6、相应的消 防设备第二章 启闭 机设计参 数 第一节 启闭时间 和速度 第 条 船闸口门宽 度大于或等 于 米时 人字 闸门和 三角闸门的 启闭时间一 般取为 分钟 口门宽度小 于 米时 启闭时间一 般取为 分钟 第 条 升 降式 平面闸 门及弧 形闸 门采用 卷 扬 式 启 闭 机时 闸门的升降 速度一般不 大于 米每 分 横 拉闸门的横 移速度 一般不大于 米每 分 第 条 当采用液 压启闭机时 液压 缸的活塞移 动速度 一般不大于 米每分 第 条 船闸灌泄 水阀门启闭 机的启闭时 间 应 符合本 规范输水系 统篇中的有 关规定 第二节 启闭机 行程 第 条 启闭机的行程除满足闸门 阀门 的
7、工作要求 外 还应留有适当 的裕度 第 条 横拉闸门 启闭机 应考虑将 闸门拉入门 库内检 修时所必需 的检修行程 第 三 节启闭力 第 条 闸门 阀门启闭 机的启闭力 应根 据闸门 阀门 启闭所需的 力或力矩确 定第三章 启闭机 的工作级 别 第 条 在 进行启 闭 机设计 时 应 根据其 载荷 状态 和 忙 闲程度确定 工作级别 第 条 启闭 机的载荷状 态划分 见表 载荷状态 表 载荷状态 说 明 轻 机构 经常承 受 轻 的载荷 偶 尔承 受最大 的载荷 中 机构 经常承 受 中 等的载 荷 较少 承受最 大的载 荷 重 机构 经常承 受 较 重的载 荷 也常 受最大 的载荷 第 条
8、启 闭机的 忙 闲程度 按设计 总 工作小 时划 分 见 表 忙闲程度 表 忙 闲 程 度 设计总工作小时 轻闲 以下 中等 繁忙 以上 第 条 启闭机的工作级别按载荷状态和忙闲程度划 分 见表 工作级别 表 载荷状态 忙 闲 程 度 轻闲 中等 繁忙 轻轻 级 轻 级 中 级 中轻 级 中 级 中 级 重中 级 中 级 中 级第四章 机械传动 的启闭机 设计 第一节 电动机选 择 第 条 启闭 机应选用交 流电动机 若需选用直 流电动 机时 必须经过技 术经济论证 第 条 电 动机的 功 率 应按 启闭 机工作 级别 所相 应 的 负 载持续 率 值 轻级 中级 和电动 机 静功率 选择 第
9、 条 电动 机静功率按 下式计算 式中 电动机 静功率 千瓦 克服惯 性的功率增 大系数 升降闸门 为 推拉 闸 门为 最大工 作载荷 牛 对升降闸门为闸门起升速度 米 秒 对推拉闸门为 启闭机推 拉杆速度 米 秒 机械的 总效率 第 二节 人力 驱动装置的 一般要求 第 条 启 闭机设 人 力驱动 装置时 应按 每人 持久 出 力 不超过 牛考虑 摇手把半 径一般为 毫米 平均操作 速度不 超过 米每 秒 第 条 电动 手摇 两用启闭机 应设 闭锁装置 人力驱 动装置部分 应有 安全装置第三节 启 闭机零部件 的设计 第 条 启 闭机零 部件 应按 正常 工作时 的最 大载 荷 或 所选电动
10、机 的额定功率 进行设计或 选择 第 条 启闭机的齿轮传动 一般采用渐开线齿轮 齿 条 渐 开 线圆 柱齿 轮基准 齿 形及其 基本参 数 应符合 的规 定 模 数应符 合 的规定 其齿面接触强度和 轮齿弯曲强 度的计算 应按 进行 第 条 启闭 机的制动器 一般采用电 磁式或电液 式 制 动器的制动力矩 对于升降 闸门 取制动轴上静力 矩 的 倍 对于推 拉闸门 取制动轴 上静力矩的 倍 第 条 启 闭机的 推 拉杆或 连杆 一般作 为两 端铰 支 压 杆 按附录一进行 计算 其长 细比 不宜大于 第 条 人 字闸门 或 三角闸 门的推 拉 杆 应设 置缓 冲 装 置 缓 冲装置按推 拉杆最
11、大工作 载荷的 倍设计 其工作 行程除 满足闸门塌 拱 杆 件变形等因 素外 还应留有一 定余量 第四 节 钢丝绳 卷筒 滑轮 第 条 卷扬 式启闭机宜 选用交绕线 接触钢丝绳 出入 水的钢丝绳 宜选用镀锌 钢丝绳 第 条 钢丝 绳安全系数 按下式计算 式中 钢丝绳 安全系数 取 提升门 启闭机的钢 丝 绳 取 大值 钢 丝绳 表面性 能系数 一般 取为 镀锌 钢丝绳 取为 钢丝绳 总破断拉力 牛 钢丝绳 最大工作载 荷 牛 第 条 卷筒 或滑轮直径 取为钢丝绳 直径的 倍平衡滑轮直 径不应小于 滑轮直径的 倍 第 条 钢丝 绳偏斜角见 图 一般 或 不大 于 度 不大 于 度 图 钢丝 绳在
12、 滑 轮和 卷筒 上的 偏 斜角 在滑轮 上的偏斜角 在卷筒上的 钢丝绳偏斜方向与绳槽螺纹方向相同 时 钢 丝 绳 与 卷筒轴的垂直 平面的夹角 在卷筒上钢丝绳 偏斜方向与绳 槽螺 纹方 向相反 时 钢丝 绳与卷 筒 轴 的垂直 平面的 夹角 第五节 平 衡 重 第 条 平 衡重的 配 置应尽 量减少 启 门力 并有 足够的 闭门力 力求提升 与下降能力 接近 能耗最少第五章 液压传动 的启闭机 设计 第一 节 液压系 统压力选定 第 条 启闭机 的液压 系 统工作 压力 系指该 系 统所属 油缸中的最 高持续压力 一般 不大于 兆帕 第 条 系统 试验压力取 为系统工作 压力的 倍 第二节
13、液压系统的 设计 第 条 启 闭机液 压 系统的 设计应 满 足闸门 阀 门的工 作要求 并应满足 一 液压系统 应有安全 卸荷 锁紧等 回路 二 液压系统 应设有行程 控制装置 不得用 安全阀来代 替行程 控制装置 三 对人字闸 门塌拱引起 的油缸超压 液压 系统应有卸 压和补 油回路 第三节 液 压件的设计 与选择 第 条 油 泵型式 应 根据系 统对油 泵 的性能 要求 确 定 油泵规格应 根据所需最 高工作压力 和最大工作 流量确定 一 所需最高 工作压力按 下式计算 式中 所需最高工作 压力 兆帕 系统工作压力 兆帕 管路系统的总 压力损失 兆帕 富裕系数 一般取为 二 所需最大 工
14、作流量按 下式计算式中 所需 最大工作流量 米 秒 同时 动作的油缸最 大总工作流 量 米 秒 系统 泄漏系数 一般取为 三 驱动油泵 的功率按下 式计算 式中 驱动油 泵的功率 千瓦 油泵的 总效率 按油泵产 品样本或表 选用 油泵的总效率 表 油泵名称 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 总效率 第 条 控 制阀应 满 足液压 系统的 工 作要求 应 按通过 该阀的最高 压力和最大 流量选择 选择节 流阀及调速 阀时 还应考 虑最小稳定 流量 第 条 管道 设计应满足 下列要求 一 管道尺寸 应根据通过 该管道的最 大压力 最大流量 和允许 流速确定 其中 允许 流速按表 选取 管道 尺寸按附录 二计
15、算 管道 的 允许 流速 表 管 道 允 许流速 米 秒 备注 吸油管道 流量 大时取 大 值 压油管道 油的粘 度小时 取 大 值 总 回油管 道 短 管道 及局部 收缩 处 二 管道布置应短捷 少转弯 管子弯曲处角度不得小于 度 其最小弯曲半 径一般大于 管外径的 倍三 软管布置 不应 使软管拉紧 扭转 和摩擦 软管接头 至起弯 点的 直线段 长 度不得 小于软 管 外径的 倍 弯曲半 径不 得小 于 软 管外径的 倍 第 条 油箱 设计一般需 满足下列要 求 一 有效容积 一般不小于 油泵每分钟 总流量的 倍 二 过滤器的 过滤能力应 大于油泵吸 油量的 倍 三 吸 油管及 回油 管应
16、插入最 低油 面以 下 吸油 管口与箱底 箱壁的距离 不得小于管 径的 倍 第 四节 液压 系统的压力 损失验算 第 条 液压 系统应进行 压力损失验 算 第 五节 油缸 结构设计 第 条 油缸 壁厚按下式 计算 式中 油缸壁 厚 毫米 系统工 作压力 兆帕 油缸内 径 毫米 油缸材 料的容许应 力 兆帕 油缸材 料的抗拉强 度 兆帕 安全系 数 一 般取为 第 条 油缸 的主要结构 参数 图 规定如下 一 油缸的最小导向长度 活塞杆外伸至最大行程时 活塞 支 承面中点至导向套滑动面中点之距离 见图 按下式 确定式中 最小导向 长度 毫米 油缸内径 毫米 活塞行程 毫米 图 油 缸头部 导向
17、结构 简图 二 活塞杆直 径 初选时取 为油缸内径 的 倍 三 活塞杆导 向套的长度 取为 活塞杆直径 的 倍 四 活塞宽度 取为 油缸内径的 倍 第 条 油缸 的纵向稳定 性验算 一 油缸的柔 度 时 应 进行纵向稳 定性验算 二 油缸的纵 向稳定性验 算条件 活塞 杆处于最大 伸出状态 活塞 杆承受最大 工作压力 根据油 缸调定压力 计算 三 油缸的稳 定性验算见 附录三附录 一 推 拉 杆强度计 算 一 强度 附 钢材 的 尺寸 分组 附 表 组别 钢材 尺寸 毫米 号钢 锰钢 钢棒的 直 径或厚 度 型钢 或 异 形 钢 的厚度 钢板 的厚 度 钢材 的直 径或 厚度 第一 组 第二
18、组 第三 组 第四 组 钢材 的 容许 应力 附 表 应 力 种 类 单位 符号 号钢 锰钢 第 一 组 第 二组 第三 组 第一 组 第二组 第三组 第 四组 抗拉 抗压或 抗弯 兆帕 抗剪 兆帕 局部 承 压 兆 帕 局部 紧接 承压 兆帕 注 局部承 压是指构件 腹板的小部分 表面受局部 荷载的挤压 或端面承压 磨平 顶紧 等情 况 局 部紧接 承压 是指可 动性小 的绞 在接触 面的 投影平 面上的 压应 力号钢 轴心 受 压构 件的 稳 定系 数值附 表钢 轴 心受 压构 件的 稳 定系 数值附 表二 稳定性 附 式中 轴心压杆 应力 兆帕 轴向力 牛 净截面积 毫米 毛截面积 毫米
19、 容许应力 兆帕 见附 表 及 根据 杆 件最 大 长细比 决 定的 轴心 压杆稳定系数 见附 表 及 附录 二 管 道 尺寸的计 算 一 管子内径 按下式计算 附 式中 管子内径 毫米 通过管子 的流量 米 秒 管内的允 许流速 米 秒 二 管子壁厚 按下式计算 附 式中 管子壁厚 毫米 管子承受 的最大工作压 力 兆帕 管子材料 的容许拉应力 兆帕 对于钢 管 材料的抗 拉强度 兆帕 安全系数当 兆帕 时 当 兆帕 兆帕 时 当 兆帕时 对于铜 管 兆帕 附录三 油缸整 体稳定验 算 对活塞 杆为 号钢 和 锰钢的两端 铰支油缸 见附图 一 当 时 临 界载荷按下 式计算 附 二 当 时 临 界载荷按下 式计算 附 式中 临界载荷 牛 活塞杆柔 度 系欧拉公式曲线与试验公式抛物线相交点的柔度 见附 图 临界应力等于钢 材的屈服极限 时 用欧拉公式算 出的长细 比 即 材料的弹 性模数 兆帕 材料的屈 服极限 兆帕 活塞杆的 断面积 毫米 三 安全系数 附 式中 计算安全 系数 活塞杆承 受的最大压 力 牛 许用安全 系数 见附 表许用 安全 系数 附表 附图 油缸 稳定 计算 位 置图 附图 轴心受 压构 件临 界应力 曲线 图
