SL 41-1993（条文说明） 水利水电工程启闭机设计规范.pdf

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1、中华人民共和国行业标准水利水电工程启闭机设计规范SL 41-93 条文说明141 目次序言. . . . . . . . 143 1 适用范围. . . . . .145 2 号|用标准. . . . . .146 3 基本符号.4 总则. . . . . . . .148 5 设计原则和要求. 6 荷载. .166 7 材料. . 8 机构. . . . . . . . . . . . . .173 9 结构. . . . .191 10 电气. . . . . . . . . .196 142 序为了提高我国水利水电工程启闭机的设计水平，从总结建国以来启闭机的选用、布置、设计、制造、科研和

2、教学经验着手由原水利电力部水利水电建设总局于1985年下达任务，由西北勘测设计院(主编单位)和成都勘测设计院负责编制水利水电工程启闭机设计规范行业标准正文和附录，1987年以水利水电(前期)科技项目专项合同又加以明确。1988年11月由水利水电规划设计总院主持，在西安召开了启闭机设计规范)(讨论稿)第一稿小型审查会，会议邀请了部分水电系统设计院、水工机械厂和高等院校的专家和代表参加，会上提出了不少有益的意见和建议。我们根据专家和代表的意见，对讨论稿进行修改和补充，并作为征求意见稿于1989年4月寄发给水利水电系统设计院、水工机械厂、研究所和高等院校等单位，请他们提出修改意见和建议，到1989年

3、10月共收到25个单位和个人寄来的意见。根据这些意见，我们再一次修改了征求意见稿并作为送审稿提出。1990年11月水利水电规划设计总院邀请45个单位55位专家和代表在四川夹江水工机械厂召开水利水电工程启闭机设计规范)(送审稿)审查会。与会专家和代表一致肯定本规范是符合我国国情并总结了我国多年来启闭机设计、制造、安装等多方面经验，同时提出了不少宝贵意见和经验，使之更加完善。1991年6月水利水电规划设计总院，邀请了水利水电系统部分专家在三门峡水工机械厂召开启闭机设计规范统稿工作会议气对规范进行最后定稿，参加会议的专家有:(以姓氏笔划排列)王守运、卢希静、行少阜、李毓芬、李元吉、沈德民、陆长生、陈

4、文洪、张志宏、杨达夫、赵志伟、赵辅鑫、薛瑞宝。本规范是在不断完善的过程中完成的。本规范的编制工作遵循下列原则:143 ( 1 )本规范的内容包含水利水电工程的启闭机设计和布置。( 2 )本规范的略扁写尽量总结和反映水利水电行业启闭机的布置和设计的经验及技术水平，也适当吸取当今世界的先进水平。( 3 )本规范积极采用国家标准和国际标准c( 4 )本规范作为行业标准，在水利水电行业中具有一定的约束力，今后启闭机新产品设计应按照本规范的要求进行。本规范内容和编排既考虑了与钢闸门设计规范的协调，也考虑到启闭机的特点。作为行业规范，不但要有启闭机设计部分，也应有启闭机的布置和选用，这就便于启闭机设计人员

5、对设计规范的使用。在国内水利水电工程中投入运行的启闭机大量是固定式启闭机，其机构部分是启闭机设计的主要部分;结构部分主要是用于移动式启闭机。荷载和材料均作为单独一章列出，这和钢闸门设计规范相一致。由于各类零、部件和结构件的许用应力完全不同，同时为使规范使用人员方便起见，某些许用应力就列在有关零、部件和结构的条文和附录中。考虑到我国和世界上的启闭机发展方向，被压启闭机愈来愈广泛地被采用在各个水利水电工程中，同时我国相当一部分水利水电设计院缺乏液压启闭机的设计经验，故我们将液压启闭机的有关布置和设计要求及资料编入本规范的正文和附录中。144 1 适用范围本规范的适用范围主要是:目前在水利水电工程中

6、较多使用的各类启闭机，对于有特殊要求的、新型结构的则不包括在内。电动葫芦主要用于厂矿企业，己定型化、系列化，水利水电工程需使用时可以选用定型产品，本规范就不再考虑其设计条件。145 2 引用标准本规范主要引用标准是GB38 1l -83 一书中提到:通常滑轮组的滑轮都采用滚动轴承，以减少钢丝绳的运行阻力，并延长部件的寿命。但是，当滑轮浸没于水中时，则应采用p.A)l 9-4 Jl号青铜(9-4铸造铝铁青铜)，或，llcn-f)型层压胶木滑动轴承。但国内尚有部分启闭机(大多为门机)采用滚动轴承.故本规范提出如采用滚动轴承则应考虑密封装置，防止水进入轴承体内。5.1.8本条指出启闭机起吊平面闸门时

7、，其起吊中心线应与闸门起吊中心线一致。这主要是指卷扬式启闭机，由于自身布置的关系，当钢丝绳经过动、定滑轮和平衡滑轮后，动滑轮组的中心线不一定和定滑轮组中心线一致(主要取决于定滑轮组和卷筒间的距离与定滑轮组和平衡滑轮间的距离)，因此必须进行计算。在过去的设计中，我们发现二者中心不一，使启闭闸门时又多一个侧向力。故这一问题在本规范中提出以期号|起注意。至于其他类型启闭机(如液压式、螺杆式)当然也有闸门起吊中心和启闭机起吊中心一致的问题，但一般不易疏忽，规范中提的是对所有类型启闭机，希望引起设计者注意。5. 1. 9 本条主要是针对启闭力大的移动式启闭机和固定式启闭机，当其吊具与闸门(或吊杆)吊耳的

8、连接轴重量较大，操作困难时，对移动式启闭机则宜采用自动挂脱梁或于摇联轴装置，其目的是减少劳动量，便于经常拆卸。当卷扬式启闭机在动滑轮组吊耳上采用于摇联轴装置时，尚应在装联轴装置吊板的另一侧增阳配重，以使动滑轮组在空载升降时保持平衡。对于液压式或其152 他类型启闭机，采用多节吊杆连接进行工作时，也应予以考虑。5. 1. 10 启闭机的安装高程应控制在最高洪水淹没位置以上，这是因为启闭机具有较多的电控设备和电动机、限位开关等电气设备，如淹没于水中则引起失灵。但对准压启闭机，由于自身缸体较长，若部分缸体浸水，在采取防腐蚀(包括涂刷防油耐水油海防腐)措施后，仍然可以照常工作，不至于引起失灵.同时也便

9、于总体布置，所以本规范特别提出对立式缸体在布置上允许其部分缸体浸水。5. 1. 11 对于危及水利水电工程安全的启闭机必须要有可靠的备用电源。这是因为某些闸门(如泄水、溢洪系统的工作闸门)的启闭直接影响水工建筑物甚至整个枢纽的安全。我国曾有因暴雨来临句电掠发生故障造成闸门不能开启使洪水泛坝的事故，应吸取教训，故提出对这类启闭机需要设置可靠的备用电源。5. 1. 12 选定启闭机容量时，一般均应大于或等于计算启闭荷载。这是因为启闭机的工作对象在水下，情况不易摸清，而且影响启闭荷载的因素较多，如摩擦系数的变化等，所以在一般情况下，启闭容量选定时向上靠较为合适。5. 1. 13 由于电站进水口快速闸

10、门其关闭孔口有时间要求(-般为2min)，所以操作快速闸门的启闭机其下降速度应根据要求确定。但当闸门接近底槛时，若其速度过大则易对闸门底槛引起冲击甚至破坏。根据过去的实践经验，一般认为其下降速度在不大于5m/min时，不致造成破坏，这和SDJ13一78第34条相一致。5. 1. 14 泵站出水口的快速闸门也需要快速关闭孔口，而关闭时间有所不同。如湖北省湖区泵站出水口快速闸门(拍门)孔口尺寸为4.5m x 4.5 m (宽高)，要求关闭时间小于15S，该门选用15/60t快速油压启闭机，为减少拍门在快速下降瞬时关闭的撞击力，在油缸下部设置了缓冲装置。本条提出要控制接近全关闭时的速度(不大于5m/

11、min)，其目的也是防止闸门出现大的冲击力。5. 1. 15 双吊点闸门的启闭机，如不保证两个吊点的同步升降速153 度则直接影响闸门运行。同时各部分的误差(如卷筒直径的误差、钢丝绳的张紧误差等)，亦影响闸门两吊点的升降速度，使闸门倾斜(这在好几个工程中发生过)甚至卡住，所以本条提请注意，特别在设计、制造和安装过程中，要严格控制这些误差，在调试过程中更应注意两吊点升降速度不一致的可能因素，并进行消除，防止因各部分误差累积而影响闸门运行。5. 1. 16 双吊点闸门的启闭机在正常工作中，虽然由于闸门重心位置的偏差或左、右摩阻力不一致，左、右吊点启闭荷载虽有不同，但根据过去运行经验.每一吊点仍可按

12、1/2启闭荷载计算。但对于有淤沙等情况的闸门、则两点有时荷载相差甚多，故在考虑左、右吊点启闭荷载时应适当加大，其值应根据河流情况、设置位置等确定。5. 1. 17 对于有小开度(或门体设充水阀)充水要求的闸门，启闭机要设置能满足小开度精度的行程开关或其他措施。这是因为小开度范围一般在200mm-300mm左右，而启闭机的扬程最少在10m左右，对于高扬程可能在50m-80m甚至更大，其相对比例甚少.如用一套常规的主令控制装置如LK-4054，误差太大，不易调整，容易造成过载，所以本条提出来.以引起设计人员注意，当然如果采用电子显示和控制则容易达到所需精度。5.2.1 卷扬式启闭机的主要特点是靠持

13、住力(闸门自重、加重、水柱等)关闭孔口的闸门，一般为一机一门(也有一机二门的)。而且在短时间内可以启闭闸门，所以在泄水、描洪等工作闸门上使用较多。5.2.2 水电工程除电站进水口的快速闸门启闭机外，一般情况下启闭机多为就地操作，这主要是考虑容易了解操作过程中可能出现的各种情况以便于及时处理。至于水利工程中，有时同类工作闸门数量较多，所以在闸门的边侧设立集中控制室操作，这样既能保护电器操作设备、也便于了解操作过程中发生的问题。5.2.3 本条主要强调机架上因设置传动零部件，为保证正常运行，所以应有足够的刚度。英值见结构部分。154 5.2.4 当启闭机的启闭荷载方向倾斜时，则启闭机的某些零部件在

14、计算时应考虑倾斜力。对于铸铁件若有受拉情况更应进行核算，必要时应以铸钢来代替铸铁，以改善受力情况。5.2.5 高扬程启闭机的主要型式，就我们所知已采用过的型式有:减少滑轮组倍率1带排绳装置的多层卷绕:自由双层卷绕;双双联滑轮组双层卷绕:折线绳槽卷筒的多层卷绕。其中带有排绳装置的多层卷绕和自由双层卷绕多用于卷扬式启闭机:双双联滑轮组双层卷绕已在门机和桥机中采用;折线绳槽卷筒在龙羊峡水电站用于坝顶门机回转吊上，北京院设计用于安康水电站卷扬式启闭机上，这在水利水电工程中刚开始采用，在煤矿卷扬机中已较广泛采用。由于各设计单位的设计经验不一，对高扬程卷扬启闭机型式也各有倾向，现均列出，供设计人员参考。5

15、.2.5.1 带有排绳装置的高扬程启闭机，根据我们的经验，应注意下列几点:在卷筒的端部和钢丝绳返回处要防止钢丝绳相互挤压;排绳装置的导向螺杆螺旋角和钢丝绳返回的困弧半径要合适;作为螺母的月牙板体形要选择恰当。对于第一点目前一般做法是加工时使端部和返回处有一个偏心凸缘，使钢丝绳由第一层过渡到第二层时不相互挤压;对于第二点因为导向螺杆是双向螺纹，螺旋角选择大了则旋转阻力大，滑块(月牙板)到端部返回困难，如螺旋角太小则害怕中部任一圈螺纹中会滑至反向螺纹中去，导致工作破坏，我们在设计中曾采用180，也可比这稍小的，返回处的困弧半径应稍大些，在厂内组装试运行时进行修正，且应光滑;对于第三点滑块(月牙板)

16、的体形选择，应考虑月牙板的包角，以使其接触应力较小，同时要注意其体形.以保证其弯曲强度和顺利返回，此外，滑块(月牙板)要注意润滑，防止因严重磨损后而折断。5.2.5.2 对于自由双层或多层卷绕的启闭机，其第二层以上的偏斜角推荐不大于20，是按GB3811-83和起重机设计手册中的数值作为推荐值。苏联1977年版起重运输机械计算手册155 (CnaBOCIfHIK f1 0 paeT3M MeXaHI1 3HOB flTM1977)和苏联(起重机于册第二册(CnpaB。可HI1KIl O KpaH3M TOM2)提出绳索允许偏角:对于光卷筒J! 16MPa时为1.25倍，保压时间为2min。由机

17、械工业出版社出版的机械工程手册补充本(二)中提出掖压缸的耐压试验取额定压力的1.5倍，耐压时间为2min。苏联水工建筑物的启闭机械一书中提出安装完毕后全系统最大试验压力为额定压力的1.25倍;在水工建筑物金属结构制造安装及验收规范)(SLJ201-80，DLJ201-80)中提到如图纸无规定则油缸组装后按额定压力(启门力)试压10min，各类间按1.25倍工作压力试压，在水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范)(送审159 稿)5.1.6条中提出液压缸的耐压试验的额定压力P20MPa时，试验压力为1.25倍，保压时间为2min以上。综合上述意见，我们采用了5.4.7条的值，即液压系统取系统最大

18、工作压力的1.5倍，油缸的最大工作压力P16MPa时取1.25倍，保压时间为2min以上，其中压力分级系按OB824-66)标准划分，即中压P2.5 -8.0MPa; 中高压P8.0-16 MPa;高压P16 -32MPa;超高压P 32 MPao 5.4.7条的提法既考虑了油缸工作压力划分符合一般液压系统的压力划分，也考虑了液压启闭机的具体情况。5.4.8 本条关于液压启闭机活塞杆的防腐蚀问题必须重视，由于活塞杆长期处在潮湿的环境之中，有的工作在水中，如果不防锈则被压启闭机的寿命很短，腐蚀后引起密封破坏以至严重漏油到无法使用。所以本条要求必须遵照执行。5.5.1 链式启闭机作为启闭机的一种型

19、式，在西欧用得较多，在国内虽然50-60年代已经使用(如佛子岭水库)，但并不广泛。这主要是大容量的链条价格较贵，由于使用数量较少，链条制造厂就不愿生产(目前较多的用在冶金工厂的锻造起重机)。链式启闭机由于链轮直径小，所以其载重部件可以布置得比较紧凑;在水下工作时，链条要比钢丝绳耐久。但由于它的造价比卷扬式启闭机贵，所以较少采用，只有当布置上的要求和综合费用比较便宜时，可以使用。作为一种机型，我们仍把它列入规范。5.5.2 链式启闭机起吊闸门的提升速度要求不大于1m/min，主要是为了操作闸门能平稳升降。由于链条经过链轮的速度是变动的，由此产生动力荷载，为减少动力荷载，同时也可获得紧凄的结构，以

20、降低造价。5.5.3 为保证链条启闭机的二个吊点同步升降，因此应有可靠的同步装置。在条件许可下，最简单的办法就是机械同步(加同步轴)，但有时需要有工作桥。如无工作桥时也可考虑采用电气同步(如采用绕线式电动机时，可再增加一个辅助电动机，以使其获得同步转速)。总之，不管那种同步方式，只要实现同步以防止160 闸门歪斜而卡住都可采用。5.5.4 链式启闭机在启闭闸门过程中，应尽量防止链条与水接触，这一方面可以减少锈蚀，保护链条。同时又可防止水冲击链条而引起不必要的振动。5.5.5 本条提出除了5.5.4条避免链条与水接触外，还应有防锈蚀措施，用以防止链条每节之间锈蚀而不能转动。5.6.1 本条提出移

21、动式启闭机的跨度确定除了应尽量满足附录A的规定外，尚应满足跨内、跨外的启闭闸门要求，即能在设计要求下，满足操作各类闸门的启闭和吊运。工作平台(坝顶或尾水平台等)以上扬高，主要考虑某些闸门需吊出孔口(整体吊出或分节吊出)，当然在确定移动式启闭机的外形尺寸时，对于门机要考虑其高跨比，对于台车启闭机则应考虑排架高度。5.6.2 移动式启闭机的工作荷载分为启闭荷载和走行荷载。在很多情况下，二者值是不一致的，有时相差很多。因此在确定最大启闭荷载和最大走行荷载时，应对所有工作对象(闸门和拦污栅)的启闭力进行比较，以确定其最大启闭荷载:对所有工作对象的自重(如闸门和拦污栅有分节吊运的，则按分节吊运计算自重)

22、进行比较，以确定其最大走行荷载。根据上述两类荷载对有关零部件进行计算。如走行轮的轮压当进行强度计算时应以启闭荷载为依据;当进行疲劳计算时应以走行荷载为依据。在结构的荷载组合时同样应分别考虑这两类荷载。5.6.3 对于移动式启闭机的控制操作，国内已建成投入运行的设备几乎全部是在机上直接操作，这主要是因为操作闸门时，需要监视与闸门的连接以及有无其他事故发生，所以工作现场总是有人员在，一般不需采用无线电遥控或者远距离操作。当然有必要也可采用非机上操作。5.6.4 根据国内水电工程的实践，有时要求移动式启闭机在一个曲线弯道上运行，如龙羊峡、白山等水电站。这类设计从理论上说较为简单，只需改变在两条轨道上

23、的走行轮直径，同时将其布置垂直于轨道(即其走行台车的台车架中心线与曲线轨道的切161 线相平行)以及适当加宽走轮踏面，这样布置一般不容易啃轨。李家峡水电站要求坝顶门机在坝顶(三心园拱坝)的二个弯道半径上移动，我们委托了上海交通大学起重运输与工程机械教研室进行了研究并作了1:10的模型试验，研究结果和试验表明采取一些措施(如走行台车允许绕立轴转动以及加上一定电气措施)是可以做到移动时不啃轨的。这样做法，可以节约工程投资和增加安全可靠性。由于国内尚无实践经验，所以规范条文的提法比较原则，其具体措施也不再在规范条文中提及。5.6.5 根据有关省设计院的实践，小容量移动式启闭机选用电动葫芦是比较经济的

24、，但由于电动葫芦主要应用在工厂，所以其起升速度和走行速度不一定能完全符合启闭闸门要求，操作时要注意。此外，当为两吊点时，其同步升降比较困难。5.6.6 关于移动式启闭机抗倾覆稳定性的验算工况，根据启闭机的特点并参照起重机设计规范表10的验算工况提出启闭机的3种验算工况。荷载系数表5.6.6-2是考虑到表5.6.6-1的验算工况及起重机设计规范表11荷载系数中起重机组别III (场地固定的桥式类型的轨道起重机，如门式起重机和装卸桥等)提出:自重系数为0.95;荷载(启闭荷载和走行荷载)系数取1.4、1.2和o;风力系数取0、1.0和1.1505.6.7 启闭机的防风抗滑安全性按两种工况进行验算，

25、即按正常工作状态和非工作状态，现分别叙述如下。5.6.7.1 在正常工作状态时按本规范5.6.7.1条进行计算。规范中表5.6. 7走行摩擦阻力系数是摘录起重机设计规范表12。这里是作为防风抗滑安全性的验算，所以走行摩擦阻力系数应理解为可能产生的最小走行摩擦系数。当制动力Pz!大于车轮与轨道的粘着力时，Pz!用粘着力代替，此时的粘着系数取o.12也是按可能发生的最小粘着系数选取，而没有区分室内和室外。5.6.7.2 非工作状态时按本规范5.6.7.2款进行验算，此时轨道和夹轨钳(表面有刻痕并经拌火的)的摩擦系数取0.25，最大操作力不得大于200N，此值摘自起重机设计规范)2. 3. 22条。

26、162 起重机设计手册提到:对于无齿纹未经热处理的45、50号钢的钳口，其摩擦系数取0.12-0.15;对有齿纹，65Mn, 60Si2Mn 钢，齿面碎硬HRC55的钳口，其摩擦系数为0.3-o. 35，齿峰不尖或变钝后，也可降低(=0.2)。比较两者，考虑到移动式启闭机和其他轨道式起重机相比，其工作频繁程度较低，此外，由于启闭机的工作条件和工作对象相对稳定，所以决定摘录起重机设计规范所采用之值。5.7.1 关于启闭机的制动装置，特别是卷扬式启闭机的起升机构必须设置安全可靠的制动装置。60年代初期吉林云峰电站发生过台车式启闭机起升机构制动失灵，使闸门坠落、启闭机电动机飞逸事故。对于链式、盘香式

27、启闭机的制动装置，均应予以重视。液压启闭机由于主要靠控制油量和油速操作闸门升降，所以一般情况下就不存在闸门坠落问题。螺杆启闭机一般靠螺杆传动的自锁来控制闸门位置，如不能自锁也应设置制动装置。此外，启闭机的其他机构(如走行机构、回转机构等)也应有制动装置，以便于控制位置和防止事故。5.7.2 起升荷载限制器在大多数启闭机械中是需要装设也是可以装设的，但其要求可不一致，有的要求在提升时起作用，有的则要求下降时起作用，有的要求在上升和下降容量不同的情况下分别起作用，这些均可通过和起升荷载限制器联通的电气控制回路达到目的。起升荷载限制器也是启闭机的主要特点之一，所以一般均应安装，如有特殊工况(无法安装

28、或者安装后易引起启闭事故)经有关部门充分论证后也可以不装设。5.7.3 启闭机的起升机构、走行机构、回转机构等的运动行程，一般情况下均应有所限制，故要安装相应的行程限制器。对起升机构来讲，应考虑控制上、下极限位置，如在上、下极限位置之间还有要求的，也应予以满足。装设在门机支腿上的回转吊，其回转行程无法超过2700，所以也应设回转行程限制器。同样对于在轨道上行走的移动式启闭机，其端部应装设行程限制器。5.7.4 在一般移动式启闭机中两端除了安装行程限制器外，尚163 应装设缓冲装置。但对于大容量的移动式启闭机(如门机)，真设置的缓冲装置位置较高，重量既大，又不美观。特别是坝顶门机的两端撞头，有时

29、达数米之高，且妨害交通。所以我们在某些电站的坝顶门机设计中取消了缓冲器的撞头，将端部轨道向上倾斜并连接圆弧形轨道，使启闭机的功能转变为势能。这种做法不但有利于交通，还可节约钢材，并达到缓冲目的。所以在本规范中予以推荐。5.7.5 室外移动式启闭机应安装风速仪，这是因为水利水电工程大多在深山峡谷之间，风大、门机自身易于挡风，所以要求当风速大于工作极限风速时，能发出停止作业的警报，并切断走行机构电源。当为电动夹轨器时也可和夹轨器联动。5.7.6 Sn，因为这种方法比较简单。另一个计算方法即国际标准IS04308-1981中提到的，我国起重机设计规范中也予以推荐的d二CJS。式中d一一钢丝绳直径，m

30、m; C-一与机构工作级别和钢丝公称抗拉强度及钢丝绳构造有关的系数;S-一钢丝绳最大静拉力。上述方法虽为IS0标准，但计算较为繁琐，故本规范未予推荐。钢丝绳的安全系数和起重机设计规范)(GB3811-83)中相比，本规范相对地提高了一级。这是因为闸门荷载在水下，钢丝绳也比较潮湿，苏联水工建筑物的启闭机械一书中提到关于轻级工作制的钢丝绳安全系数不小于5，中级工作制不小于5.5;苏联起重运输机械图集提出对于机动的钢丝绳其轻级的安全系数不小于5。所以本规范中钢丝绳安全系数除Ql为4.5外，取Q2为5，Q3 , Q4为5.5可以认为是合适的。钢丝绳与滑轮的偏角在国外的有关设计规范中提出了具体的数值，如

31、英国1974年出版的工业和民用建筑塔式起重机设计规范)BS2799和(电动桥式起重机规范)BS466-1960和BS3579中均提到钢丝绳与滑轮轴相垂直的平面之间的导角，在规定的绳轮比情况下不超过1/120苏联起重运输机械结构图册中提出钢丝绳对于滑轮面的许可偏斜角为60，苏联水工建筑物的启闭机械一书中提出钢丝绳与滑轮中面的允许偏角Jl，根据钢丝绳不压179 住滑轮轮缘的条件来决定:tgyJ二2KJLtgp Vn 式中P一-滑轮槽开口夹角之半为350;K一-钢丝绳刚性系数，取K=1.7;dK / D民n一-i上20 25 则tgyJ0.10417 -0.08334，即y=. 5.9470 - 4

32、. 764 00 。H B 260 -290 HB22U -250 i置软齿面一一-斜齿及人正火HB240-270 HB160-190 (HB20 -JO 一一一一一调质HB27U-:100 HB220 -250 调质HRC45-50 HB270 -;JII。用于负荷冲击表面I丰火及过载都不大的调质白面硬度差很大H RC ,15- ;,0 HB20 -2JO 哥王载中低速固定I HRC5川2-式传动装胃渗碳调质HB 20 - 230 齿斜齿表面j卒火表面i平火H RC45 -50 用在传动尺J字齿齿面硬度大致相同受结构条件限制和运输机械上的渗碳渗碳HRC56-62 传动装置HB值，如洛矿研究所

33、确定中硬齿面的硬度为302-362HB，且大小齿轮齿面硬度差为30日B( 4 )齿轮计算方法:目前国内常用的方法有两种，一为由苏联资料中所介绍的，在起重机设计手册等资料中予以推荐使用的，这种方法自50年代就在中国使用，基本上是经过考验的。另一种方法是起重机设计规范附录中推荐的方法，即180标准齿轮强度计算法，此方法主要是和国际标准相联系，便于国际上的交流，但计算较为繁琐，此两种方法均可用电算程序进行计算，我们在这里不作具体规定。8.6.4 铀的材料在本规范中提出的为常用的轴材。由于材料工业发展较快，所以不限于提出的那些材料。对于初步计算的转轴和心轴，其许用弯曲应力值可按机械设计手册中列出轴的部

34、分材料牌号、强度限等选用。启闭机的工作小时，按表4.O. 2规定由800- 6300 h，经初步核算其高速轴零件的循环数已超过107次，如高速轴的转速为1000 r/min，则800h高速轴的循环次数n=1000 x 60 x 800 = 4.8 X 107次。所以对称循环的许用弯曲应力扎在启闭机设计中有必要加以走值。轴的刚度计算控制数值:最大挠度不超过支点间距的0.0003; 支点处由挠曲引起的最大偏转角不超过0.001弧度，此二值摘自苏联起重机构和起重运输机械零件的计算一书提出的数值。我们对照了化工出版社出版的机械设计手册训中册)轴的允许挠度yJ及偏转角J(表8-374)，其规定一般用途的

35、轴YmaxJ= ( O. 0003 - O. 0005川，金属切削机床主轴为O.00021 (/一支承间距);至于偏转角的允许值f町，滑动轴承和安装齿轮处用0.001弧度。两者对比结果，我们认为选取目前控制值是合适的。许用扭转角按机械设计手册)(表8-349)注2:许用扭转角的选用，对于要求精密、稳定的传动，可取i,b J = O. 25 - 0.50 / m ;对于-般传动，可.取【别=O. S - 1 0 / m。综合上述情况，我们选取i，bJ(B767 -65) 第10条:重要的螺杆其长细比A不宜超过200，而对一般用途的螺杆不宜超过250;在有关设计手册中受压构件的稳定系数值的长细比值

36、到达200;在螺杆启闭机使用中有时起升和下压的荷载相差较大。所以本规范建议受压的长细比A以200为控制值，受拉的以250为控制值，对于重要的受压螺杆其长细比可控制在4-8。启闭机链传动一般速度甚低，通常v1 -2m/min，但其重要性较高，所以本规范选取链条的安全系数nr= 5 -5.5。8.6.14 液压启闭机油泵型式的选择是一个比较重要的问题，根据目前发展趋势，要求提高压力减小缸体尺寸，以减轻缸体自重。据了解国外曾进行过这方面的研究工作，认为压力在25MPa左右较为经济，但是结合我国具体情况，尚应综合考虑，如密封圈的耐压、钢材的强度等。我国生产的叶片泵其压力为7MPa，双级叶片泵为14MP

37、a，只有柱塞泵其压力可到达32MPa。故液压启闭机油泵就目前而言宜选用桂塞泵。其工作压力和工作流量应根据需要确定，并应考虑留有一定的裕度。8.6.15 阔的选择应满足启闭机油路系统的工作要求。近年来，插装阀作为一种新型液压控制元件，在国内水利水电工程中开始使用。我国的上海液压件一厂、天津高压泵阀厂、北京冶金液压机械厂、上海704所液压元件厂等几个液压件专业厂已批量生产插装阀。故今后液压启闭机设计中，应尽可能选用插装阀。8.6.16 油缸。( 1 )油缸的几个主要尺寸参数值是参照船闸设计规范推荐的，我们把上述参数曾和西北院已设计完毕的被压启闭机进行比较，基本上都在该参数范围内。故在水利水电工程液

38、压启闭机设计中，其初步参数选择可以推荐采用。( 2 )活塞杆的许用长细比，本规范取双向作用油缸为?200;单向作用油缸(活塞杆受拉)为.1250。这是参阅了己设计制造的油缸。接苏联水工建筑物的启闭机械一书中叙述的计算方法进行核算，对于双向作用的油缸(双向作用力不一致), 其A值有的甚至超过200。所以本规范按现有实践情况，结合一般通用的计算方法，选定双向作用的油缸，其允许长细比A200，188 单向作用的油缸，其允许长细比.1.250，但对于启闭船闸人字门和高压滑动门的启闭机，由于拉、压值基本相同，此时A值应取小些，可考虑.1.160。苏联液压启闭机长细比的控制值为:双向作用油缸，.1. 16

39、0;单向.1.250。我国的机械设计手册中，无A的控制值。( 3 )活塞杆的防腐蚀措施，有采用外包不锈钢皮用塞焊固定，用喷涂不锈钢和镀锚等方法。其中外包不锈钢皮在第一重机厂和第二重机厂生产的液压启闭机中都采用过，其中存在问题是不锈钢皮和本体不易贴紧，且检查比较困难(可用超声探伤仪检查)。喷涂不锈钢和镀锚在上海重机厂采用过，上述几种方法都比较成熟。此外还有包铜、包尼龙、氨化防腐蚀处理等，由于这些方面我们掌握应用资料不多，故在规范中未予推荐。据国外资料介绍(MANNESMANNREXROTH GROUP 的RIQInternational Edition, 3/1989和2/1990)油缸活塞杆采

40、用防腐蚀性能好，耐磨损的陶瓷涂层代替镇锦涂层吨可以应用于直径为5-1400 mm的圆柱体、最大长度可达16000mm或最大重量为10000kg。( 4 )被压启闭机上的密封，一般为耐油橡胶制成，常用的有0形、V形和Y形密封圈，其工作压力为o-32MPa，温度- 35 - + 200 C，工作介质为一般矿物质液压油、润滑油和水，其主要特点是结构简单、密封性能良好、摩擦力小、向槽尺寸小，易制造，所以目前在液压元件中广泛应用，在液压启闭机中主要用于固定静密封，但也可用在滑动密封中。V形夹织物橡胶密封圈，主要用于活塞与缸体内壁之间的滑动密封，其工作压力不大于50MPa，温度40 - + 80巳抗泄漏性

41、能较好，但摩阻力较大。Y形橡胶密封圈其工作压力不大于20MPa;温度为30 - + 80 C; 根据使用压力和滑动速度决定是否使用支承环，可靠性较差，但摩阻力小。根据资料介绍YX形密封圈的特点是:截面小、结构简单，截面的长宽比有两倍以上，因而密封圈在沟槽中不会滚翻，密封圈的内外唇具有不同的高度，短唇与密封面接触，这种结构189 无论在高压，低压或快速运动中，均有良好的密封性，一般能在800C以下长期工作，其工作压力不大于32MPa;温度一30-+ 100 oC.但华东勘测设计院曾在沙摸口水电站表孔弧门液压启闭机中使用过，效果不佳，特别是抗老化性能较差。8.6.7本条油管的计算及安全系数摘自(机

42、械设计手册以下册)。190 9 9.1 计算原则生士=1=1 构( 1 )本规范采取许用应力方法计算，其主要原因是设计人员对此计算方法比较熟悉，且和钢闸门设计规范相适应，同时和起重机设计规范相一致。( 2 )考虑到启闭机的工作特点，所以不考虑结构的疲劳强度计算。但由于启闭机启闭闸门时水下情况不清，根据了解由于摩阻力的变化，启闭机超载情况时有发生。同时为了简化计算，取消了乘以各类动力系数，按二类荷载情况进行强度和稳定计算。第一类荷载按工作时的最大荷载进行强度、刚度和稳定性计算;第二类荷载按非工作时的最大荷载或工作时的特殊荷载进行强度和稳定性的验算。和起重机设计规范、起重机设计手册相比较，实质上是

43、去掉了疲劳强度计算。由于启闭机的启闭荷载和走行荷载往往不一致，所以本规范把这两种情况均作为第一类荷载计算。9.2 荷载组合移动式启闭机结构的荷载组合是根据启闭机工作时可能发生的荷载而组合，启闭机荷载组合分为基本组合和特殊组合，其中基本组合有5种工况，特殊组合为4种工况，不同的荷载组合用来计算结构的不同部位。9.3 许用应力为了和钢闸门设计规范相适应，表9.3.1、9.3.2、9.3.3是采用钢闸门设计规范所用的应力表。此外，由于钢闸门设计规范所采用的许用应力值较一般钢结构设计规范及起重机设计规范为低，这是由于闸门在水下工作，而本规范由于考虑到191 在结构设计中取消了冲击系数和动载系数，所以采

44、用较低的许用应力。表9.3.4是参照钢闸门设计规范)和起重机设计规范而制订的，其许用应力值也和其他表一样，作了相应的降低。9.4 结构件和连接的强度计算( 1 )启闭机结构件受拉、压、弯、扭情况时的强度计算公式，因属于一般公式，本规范就未加列入。公式(9. 4. 1 - 2) 和起重机设计规范式(16)、起重机设计手册)式(25-48) 的计算部分是相一致的.但其许用应力值在起重机设计规范中乘以1.1，而手册中则为1.0。由于前者比后者出版较晚，且经过有关部门讨论、审查、批准，故在本规范中采用起重机设计规范所列的公式。(钢结构设计规范亦乘以1.1)。高强度螺栓连接的结构件的强度计算，摘自钢结构

45、设计规范。( 2 )焊接连接的强度计算式(9.4.3-1)摘自钢结构设计规范)。高强度螺栓连接的强度计算、摩擦系数值、高强度螺栓予拉力Pg值等摘自钢结构设计规范。9.5 稳定性计算( 1 )表9.5. 1 -1构件许用长细比以摘自起重机设计规范和机械设计师手册。式(9.5.1 )摘自起重机设计规范)，表9.5.1-2格构式构件换算长细比h计算公式摘自钢结构设计规范)。l 2 )受弯构件可不计算整体稳定性的规定和表9.5.3均摘自起重机设计手册)和起重机设计规范。( 3 )板的局部稳定，包括腹板局部稳定、受压翼缘板的局部稳定和板的局部稳定性计算三部分。其中第一部分和第二部分均参照起重机设计于册而

46、编写:板的局部稳定性计算方法见附录1，摘自起重机设计规范。( 4 )加劲肋的构造尺寸要求是参照起重机设计规范和192 起重机设计手册而编写，其中有关公式也摘自上述两份资料。9.6 刚度要求刚度值的采用主要是为了保证启闭机能正常运行，小车的刚度要求主要是保证机械设备的正常运行.11架或桥架的问。度要求保证小车能正常运行。桥式、双向门式启闭机在跨中的挠度取自起重机设计规范)，按式(9. o. 6 -1 )、式(9.o. 6-2)控制。桥式、台车式启闭机的跨中水平变位值按式(9.0.6-4)控制，采用起重机设计于册的变位值。门机的门架变位值，是采用起重机设计手册提出的1.5H %。(H为大车轨面到小

47、车轨面的高度)。我们对已建成使用的17台门机进行验算，大部分均小于此值。小车架、机械设备直接安装在其上的台车架、单向门机门架，为不影响机械传动，因此刚度要求较高，本规范的许用刚度值摘自大连起重机厂编写的起重机设计手册中小车架控制值。j奥大利亚1977年的起重机规范中(AS1418，Part3), 对门机的最大计算静挠度为跨中不大于L/500;悬臂端不大于Lc /300。上海交通大学曾对两台芬兰制造的龙门起重机进行实测，其结果跨中挠度均小于L/750，悬臂挠度小于Lc/350。欧洲共同体规范对此值无具体规定。9.7 门架结构( 1 )门架结构型式早期设计制造的主要是板梁截面和格子截面，50年代后期陆续开始设计为箱形截面。目前设计主要是箱形截面，特别是大容量更为合适。门架按运行要求可以设计成无悬臂的、单悬臂的、双悬臂的、带有悬臂吊的以及半门架的。这几种型式国内均已设计制造句在国内各水电站中运