橫拉閘門軌道磨損機理分析

姜衛山

（京杭運河江蘇省船閘應急保障中心，江蘇 淮安 223002）

橫拉閘門軌道磨損機理分析

姜衛山

（京杭運河江蘇省船閘應急保障中心，江蘇 淮安 223002）

軌道是橫拉閘門的重要支承件，但目前少有文獻報道其磨損類型及磨損量。為確定橫拉閘門的軌道磨損類型及磨損量，利用船閘大修更換軌道的機會，對鋼軌高度及軌頭寬度進行測量。發現鋼軌高度及軌頭寬度尺寸一般均有明顯減少；對浮箱滲水的閘門軌道，鋼軌高度尺顯著減少，軌頭寬度尺寸明顯增加。測量結果表明橫拉閘門軌道磨損的主要類型是重力磨損及側向磨損，主要負載是閘門自重及水壓力。降低鋼軌磨損速度，延長鋼軌使用壽命的主要方法是合理設計浮箱減輕軌道負載，以及提高鋼軌材質強度。

橫拉閘門；軌道；磨損機理；分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.086

1 前言

船閘的閘門，正常情況下用來封閉通航孔口，以保證船舶安全進出閘室，除兼作輸水用的閘門外，一般都是在無壓的靜水中啟閉。橫拉閘門用于承受雙向水頭，且在靜水條件下啟閉的船閘。橫拉閘門通過頂底平車實現移動，頂底平車均在軌道上運行。橫拉閘門啟閉機為齒輪齒條啟閉機，通過齒輪齒條的直線運動，帶動頂平車做相應運動，由于頂平車通過吊桿和門體相連，從而帶動門體和底平車做相應運動，實現閘門的啟閉。

2 軌道磨損量

施橋一號閘軌道使用10年，邵伯一號閘軌道使用16年，上述軌道規格均采用火車軌道43kg鋼軌，每根長12.5m。鋼軌采用的標準是GB182-63，即43kg/m鋼軌型式尺寸。鋼軌鋪設在軌床上，用地腳螺栓和壓板鐵將鋼軌固定在軌床上，軌床用鑄件，材料為ZG230-450，軌床和綁扎的鋼筋焊接，然后在軌床和綁扎的鋼筋間澆筑混凝土，混凝土一般為C30；軌道接頭采用聯板連接，橫拉閘門底軌道見圖1。

圖1 橫拉閘門底平車軌道

施橋船閘上下游水位差一般為3.4±0.3m，邵伯船閘上下游水差一般為2.1±0.2m。施橋上游閘門重約128t，除去浮箱減重剩余重量約86t。邵伯船閘上游閘門重90t，下游閘門重110t。施橋船閘下游閘門浮箱滲水。

2.1 軌道高度方向磨損量

1）施橋船閘頂平車軌道：下游閘門頂平車軌道高度平均磨損量為上游面1mm（最小值為0.5mm，最大值為1.5mm），下游面1.4mm（最小值為1mm，最大值為2mm）。

2）施橋船閘底平車軌道：下游閘門底平車軌道高度平均磨損量為上游面9.3mm（最小值為7.2mm，最大值為13mm），下游面8.5mm（最小值為7.4mm，最大值為9.6mm）。

3）邵伯船閘閘門頂平車軌道：上游閘門頂軌道高度平均磨損量分別為上游面1.5mm，下游面1.4mm。下游閘門頂軌道高度平均磨損量分別為上游面0.9mm，下游面1.2mm。

4）邵伯船閘閘門底平車軌道：上游閘門底頂軌道高度平均磨損量分別為上游面4.2mm，下游面4.8mm。下游閘門底軌道高度平均磨損量分別為上游面3.8mm，下游面3.5mm。

2.2 軌頭寬度方向磨損量

1）施橋船閘下游頂平車軌道：軌頭寬度方向未見磨損。

2）施橋船閘下游底平車軌道：上游面軌頭寬度平均磨損量為-4.7mm（最小值為3mm，最大值為-11mm），下游面為-2.5mm（最小值為3mm，最大值為-9.5mm）。磨損量出現負值，表示軌頭寬度較原設計值大。

3）邵伯船閘頂平車軌道：軌頭寬度方向未見磨損。

4）邵伯船閘底平車軌道：上游閘門底軌道軌頭寬度平均磨損量分別為上游面4.9mm，下游面4.7mm。下游閘門底軌道軌頭寬度平均磨損量分別為上游面5.1mm，下游面3.8mm。

3 軌道磨損數據及成因分析

3.1 底平車軌道磨損量明顯大于頂平車軌道磨損量

從軌道高度方向磨損來看，施橋船閘底平車軌道高度平均磨損量范圍為8.5～9.3mm，頂平車軌道高度平均磨損量范圍為1～1.4mm,底平車軌道高度磨損量約為頂平車的6～9倍；邵伯船閘底平車軌道高度平均磨損量范圍為3.5～4.8mm，頂平車軌道高度平均磨損量范圍為0.9～1.5mm.底平車軌道高度磨損量約為頂平車的2～5倍。從軌頭寬度方向磨損來看，施橋船閘底平車軌頭寬度平均磨損量范圍為-4.7～-2.5mm，頂平車軌頭寬度未見磨損（小于0.1mm）；邵伯船閘底平車軌頭寬度平均磨損量范圍為3.8～5.1mm，頂平車軌頭寬度未見磨損（小于0.1mm）。

3.2 底平車軌道高度磨損與寬度磨損量呈正相關

以邵伯船閘為例：高度方向平均磨損量范圍為3.5～4.8mm，軌頭寬度平均磨損量范圍為3.8～5.1mm。施橋船閘下游閘門因浮箱滲水，寬度增大為特例，不宜列入本條討論。

3.3 閘門浮箱滲水，加劇軌道磨損

施橋船閘下游閘門浮箱滲水，導致軌道高度磨損遠大于閘況相近船閘，平均值為9.3～8.5mm，相當于邵伯一號船閘的2倍。軌頭寬度因受重壓而明顯增寬，扣除應有的磨損量后，仍有6～10mm的增量。

4 延長鋼軌使用壽命的主要措施

4.1 優化浮箱設計，盡量減輕閘門重力負載

浮箱是減輕閘門自重負載，延長運轉件使用壽命的重要方法。在閘門制作和大修過程中，應當嚴格按規范對浮箱的制作質量進行控制。在出廠前和大修時，必須對浮箱進行氣密性試驗。不合格的需查明原因，排除故障后重新試驗，直至合格。船閘在日常養護時應定期對浮箱工作情況進行檢查，防止浮箱滲漏水加劇運轉件磨損，影響船閘安全暢通。

4.2 提高鋼軌材質強度

根據橫拉閘門工作狀況實際，合理選用強度高，耐腐蝕的鋼軌，以延長換軌周期。

4.3 加強閘門運轉件安裝質量控制，保證閘門平穩運行

按驗收標準對軌道平整度、軌道順直、相鄰軌道同一橫截面差、頂軌道與齒條平整度高差等進行檢查驗收。特別要注意頂平車吊桿左右受力不平衡問題，如果兩邊受力存在誤差就會出現門體的偏向，導致軌道偏磨以及門體入槽困難，應進行專業的吊點力矩測試，使其兩邊的吊點力矩相互平衡。

【1】江蘇省交通運輸廳航道局組織編寫.船閘知識[M].南京：河海大學出版社，2014.

【2】劉啟躍,張波,周仲榮.鐵路鋼軌損傷機理研究[J].中國機械工程2002,13(18)：1596-1599.

Analysis of Rail Wear Mechanism of Horizontal Pull Gate

JIANGWei-shan
(Jiangsu,Beijing-HangzhouCanalLockEmergencySpportingCenter,Huaian223002,China)

The track is an important support of the gate, but there are fewreports on thewear types andwear volume.To determine the transverse pull gate rail abrasion and wear volume,rail height and width of rail head are measured by using the opportunity of overhauling lock and replacing the track.rail height and width of rail head size have decreased;the pontoon seepage of gate track and rail height significantly reduced, while the width of rail head size increased significantly.Themeasurement results showthat themain types of railwear of the horizontal pull gate are the gravitywear and the sidewear, and themain load is the gate weight and water pressure. The main method to reduce the wear rate and prolong the service life of the rail is to reasonably design the floating box to reducetherailload,andimprovethestrengthoftherailmaterial.

horizontalpullgate;track;wearmechanism;analysis

U641

A

1007-9467（2016）07-0135-02

2016-6-16

姜衛山（1981～），男，工程師，長期從事船閘機械設備設計，施工與檢測研究，（電子信箱）616514258@qq.com。