速闭式闸门的研究.doc

速闭式闸门的研究、开发与应用王明根，方跃飞江苏天雨环保集团有限公司摘要：目前国内人部分污水厂或H來水厂、汇合泵站的进出口处、工农业水渠的进出口处，都未设置在 紧急情况下让闸门白动迅速关闭，还是靠人工来发现问题，然后再作出响应，这样会造成各种不必要的 损失为了实现各种水利闸门在故障或紧急情况下快速关闭，以防止对人民生命和财产造成损失，特别研 制了速闭式闸门该速闭式水利闸门具有关闭吋间可调，最长不超过60秒，最短时间相当于该闸门的自 由落体时间该闸门性能可靠，价格便宜，结构新颖，通过成功的研制、推广，己经赢得客户好评 关 键词：速闭式闸门、离心限速器、缓冲装置、手动制动装置Study，Development and Application of theGuard Headstock Gear GateWANG Ming-Gen, FANG Yue—Fei(Jiangsu Tianyu Environmental Protection Group CO., LTD, Jiangsu Yangzhou 225268)Abstract： At present, there are not equipments which can be closed rapid automatically in the emergency case in the domestic majority of sewage disposal plant or the waterworks, the import and export place of the convergence pumping station, the import and export of the industry and agriculture canal. Fail safe must be depended on artificially. Then the operators make the response again. So it can cause all kinds of nonessential losses like this.The gate fails to close automatically under the abnormal conditions such as power cut and so on. So that leads to the death of personnel and economic losses easily. We developed guard headstock gear gate independently. The guard headstock gear gate^s close time can be adjusted. The longest time is not more than 60 seconds. The shortest time is its free falling body's time. It is indicated that the guard headstock gear gate can close automatically, rapidly and safety and reliability have been tested through experimental manufacture. All the customers think the guard headstock gear gate as good products through experience on-site.Keyword： Guard headstock gear gate； Speed limiter； Shock reducer; Hand brake actuator一. 引言当今社会应该具有突发事件的应急机制，如突然停电、突然涨水等。

但冃前 国内大部分污水厂或自来水厂、汇合泵站 的进出口处、工农业水渠的进出口处，都 未设置在紧急情况下让闸门口动迅速关闭，还是靠人工来发现问题，然后再作出 响应，这样会造成各种不必要的损失闸 门控制作为在管理水资源上的一个非常 重要环节，一旦出现险情必将给国家和人 民带来很大的损失,因此必须刻不容缓地 提高其技术水平当前各污水厂基本上都 考虑到由于突发事故和故障，比如说停电 等灾害性情况而导致整个污水厂停运,一 般都在水泵房前设置一套速闭闸门,它是 保护污水处理厂安全正常运行的第一道 人工屏障但当前大部分速闭式闸门基本 是靠国外进口，比如说日本久保山的速闭 闸门价格为二十儿万，因此迫切通过国产 化，开发出自己的具有竞争力、价格便宜、 性能可靠并且满足工艺要求的产品因此 为了实现闸门在故障或紧急情况下快速 关闭和国产化，特别研究开发了速闭式水 利闸门二. 速闭式水利闸门的主要结构该速闭式水利闸门的门体与普通水 利闸门没有区别，只是在启闭部分不同 启闭机部分基本有如下几个部分组成:驱 动装置、单向离合器、离心限速器、手动制动装置、电磁制动器、缓冲装置关于速闭式水利闸门的启闭机部分结构简图手动制动装置；5、电磁离合器；6、缓冲装置；7、缓 冲器底座;8＞箱体;9、行程限位装置；10、底柱;11、接近开关板；12、丝杆1、驱动装置采用某厂的电动头，它主箱体采用高强度铸铁，可以承受轴向推力。

电机符合 闸门载荷特性，具有手电动切换机构及手 轮，有开度指示（机械式指针刻度盘、现 场指示灯）及一系列机械传动机构组成为了将闸门能快速关闭，就要使闸门2、单向离合器 在关闭时与驱动装置脱开,提升时使驱动 装置与闸门连接为此我们选用了一种单 向离合器，单向离合器的组成是由外座 圈，内座圈、保持架、楔块等组成单向离合器的工作原理是当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁 止，外座圈可自由转动；当外座圈逆时针 转动吋，楔块锁止，外座圈不能转动保 持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座 圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功 能自由状念 滚子(a) (b)图二单向离合器原理图3、离心限速器闸门利用大导程滑动螺杆依靠其自 重快速关闭，关闭速度是很大的，为此我 们创造性的设计了离心限速器其主要原 式棘轮机构基本原理如下偏心楔块式棘 轮机构的工作原理与轮齿式棘轮机构相 同，只是用偏心扇形楔块代替棘爪，用摩 擦轮代替棘轮利用楔块与摩擦轮间的摩 擦力与楔块偏心的儿何条件來实现摩擦 轮的单向间歇转动这里偏心扇形楔块在 离心力作用下，限制闸门的关闭速度，使 其达到一定的范围，不至于将闸门击碎图三偏心楔块式棘轮机构原理图4、手动制动装置为了检修闸门的方便或清理闸门渠 底的污泥，为了安全起见必须有一套人工 制动装置等等，我们设计了一种棘轮装 置O常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式 两大类，我们采用轮齿式外啮合单向形 式：理是利用偏心楔块式棘轮机构，偏心楔块图五手动制动装置示意图32图四单向式棘轮机构原理图单向式棘轮机构的特点是摆杆向一 个方向摆动时，棘轮沿同一方向转过某一 角度；而摆杆向另一个方向摆动时，棘轮 静止不动。

双动式棘轮机构，摆杆的往复 摆动，都能使棘轮沿单一方向转动，棘轮 转动方向是不可改变的O轮齿式棘轮机构 结构简单，易于制造，运动可靠，从动棘 轮转角容易实现有级调整,但棘爪在齿面 滑过时会引起噪声与冲击,在高速时尤为 严重故常于低速、轻载的场合用作间歇 运动控制手动制动装置简易图如下：5、电磁制动器为了实现口动化控制，可以用电力将 闸门停止，我们选用了美益电磁控制元件 有限公司的EMB-S系列电磁制动器，本 产品主要应用于印刷、轻工、起重、纺织、 电机等机械设备及自动化控制系统中，可 在机械传动中实现快速制动;该产品的主 要特点无空载力矩、动作灵敏、安装方便、 性能稳定且使用寿命长是机械传动系统 中理想的执行元件EMB-S系列电磁制动器，属干式单 片，主要有磁轨、导磁板、摩擦片、弹簧 片、线圈等部分组成当磁轨中线圈通电 时产生电磁吸力，使旋转的摩擦盘与固定 的磁辄吸合发乞摩擦，产生摩擦力矩达到制动效果耐磨材料摩擦片引出线磁純钾钉线圈动法兰弹簧片图六EMB-SB型电磁制动器原理图6、缓冲装置由于闸门靠自重下降，是有一定速度 的，若不设缓冲装置，则可能将闸门击坏, 为此我们设计了缓冲器，我们利用了大导 程滑动螺杆的上端设计了空气缓冲装置。

空气缓冲装置的基本原理是，当负载的速 度比较高时，缓冲腔内的压力上升,形成气 垫，以吸收负载的动能，达到吸能缓冲目 的当负载的速度比较低时，缓冲腔内的 高压气体能迅速排空，以避免末端反弹，使 负载平稳停止三. 速闭式水利闸门的参数设定1、 扭矩电动装置的最大输出扭矩应有适当 的裕量，以保证在任何情况下都能可靠地 操作，而又不损坏闸门的零件一般电动 装置的最大输出扭矩为止常运动条件下 闸门所需最大扭矩的1・5倍左右2、 操作时的扭矩开启闸门和关闭闸门具有不同的操 作扭矩在一般情况下，闸门关紧后再次 开启所需的操作转矩比关紧闸门的操作 扭矩耍大50%以上3、 关闸门时所需的密封力要求关闸门时能在很小的角行程中 输出较大的扭矩，并且将该力矩严格控制 在规定值范围内O即电动装置应能准确地 按输出扭矩值停止工作4、 闸门的丁作行程允差在操作闸门的过程中,要求闸门能够 准确地停止在任何规定的位置管道阀门 停止位置的误差一般不超过阀门全行程 的0.5%而池或渠道的闸门其误差耍求 可适当降低5、 闸门的启闭速度为避免水击，管道闸门一般的启闭速 度以每秒钟l・5mm为宜截止闸的开启 高度仅为通径的25%-30%，则操作速度 更应慢些，即每秒l・l・7mm。

水池或渠道 的闸门，泥闸启闭速度可以提高到0.5m / min6、 闸门的总转圈数闸门启闭全行程的总转圈数及其开 启高度和螺杆螺纹的螺距有关闸门的总 转圈数，按如下公式为M = H/⑵)⑹式中H——闸门的开启高度，即闸 门启闭件的全行程(M)t——螺杆螺纹的螺距(mm)；z——螺杆螺纹的线数；闸门的开启高度随闸门的规格尺寸、 密封面和闸型不同而异一般情况下，闸 门的开启高度约为闸门通径或闸板高的 1・1倍，而泥闸的开启度约为闸板直径的 30%7、电动机功率的确定当己知操作闸门的最人转矩和电动 装置的输出转速时,可按下式选择电动机 的功率N=^-9550乃7 (kw)⑹M——电动装置输出的最大转矩 (N・m)； n——电动装置输出轴转速(r/ min)； n——电动装置的机械传动效率； K——电动机功率的备用系数四. 速闭式水利闸门的试验在利用大导程滑动丝杆和滚珠丝杆, 都进行了试验，并取得了成功由于大多 数客户不需要太短的时间，只要在60s 内完成闸门的关闭即可，所以我们曾取SFZ2400的方闸门利用大导程滑动丝杆,SFZ2500的方闸门利用滚珠丝杆进行了 试验，都能在60s内完成关闭。

如卜图即 为速闭式水利闸门的启闭机部分目前, 该产品已经在天津海河两岸综合开发改 造工程、鞍山市政工程等得到成功应用图七速闭式启闭机外形。