人民勝利堰節制閘2×400kN弧門啟閉機設計介紹

山東水總機電工程有限公司 山東 濟南 250100

正文：

1 工程概況

人民勝利堰節制閘除險加固工程位于臨沭縣西南15km處，人民勝利堰節制閘是治淮骨干工程沂沭河洪水東調南下工程大官莊樞紐工程的重要組成部分，共8孔。單孔凈寬10.0米，閘門為10*9.5鋼結構弧形閘門，該閘主要由閘室、消能防沖設施、防滲排水設施及兩岸連接建筑物等組成。

該工程項目啟閉機型號為2×400kN，共計8臺，為8孔弧形工作閘門的啟閉設備，為后拉式啟閉機。起升高度10m，起升速度0.67m/min，雙吊點，工作級別Q2。本文詳細介紹啟閉機的設計思路，計算過程及主要部件圖紙。

2 設計思路

本次設計，主要考慮新技術的應用，及現場啟閉機房空間問題，在滿足使用要求的情況下，盡量減小啟閉機的尺寸。通過對各種減速機功能性對比，選擇了三合機電的CHC系列齒輪連環少齒差減速器，采用該減速器后，可以省去大小齒輪，使得啟閉機結構非常緊湊。

該減速器的原理是：功率從高速部分輸入、分流、減速到低速多齒同時嚙合部分，功率合成輸出，從而達到大速比、大扭矩的目的。

該減速器與傳統的減速器相比，具有傳動比大、結構緊湊、承載能力大、抗過載能力強、荷重比大、高可靠性等特點。

減速機形式確定后，通過對整個啟閉機構的傳動扭矩計算，確定卷筒的外形尺寸，由于CHC減速機輸出扭矩較大，輸出軸采用的是花鍵形式，如果在卷筒內部直接加工花鍵難度較大，容易出現偏差，影響機構運行，采用花鍵支承法蘭單獨鑄造加工，然后與卷筒螺栓連接，后期加工時，花鍵支承法蘭為基準，加工卷筒，保證加工質量。

電動機選擇的是YTYTAE系列帶制動電機，這樣可以省去制動器，使整個啟閉機結構緊湊美觀。

原啟閉機定滑輪及閘門處動滑輪不更換，我們仍選擇直徑為25.5的鋼絲繩，型號為ZAA6X19S+IWR1670，通過計算其抗拉強度滿足使用要求。

3 主要參數

啟閉機主要參數見下表：

?

4 設計計算

整個啟閉機由起升機構、保護裝置、機架及電氣控制裝置組成。起升機構包括電動機、減速器、卷筒裝置、鋼絲繩、動滑輪、平衡滑輪和聯軸器等，保護裝置包括荷重限制裝置、高度指示裝置和電氣控制部分。

4.1 鋼絲繩計算

滑輪組倍率：m=6

經計算鋼絲繩最大拉力為70.18kN。

查GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》表17選用6X19(a)類鋼絲繩。公稱抗拉強度1770MPa，鋼芯，公稱直徑為25.5mm鋼絲繩。

選用：25.5 ZAA6X19S-FC1770鋼絲繩，其鋼絲繩破斷拉力為380KN

該鋼絲繩滿足要求。

4.2 卷筒計算

選取卷筒壁厚為25mm。

卷筒材料選為Q235C，經計算強度符合要求。

4.3 機構扭矩計算

前面計算得到鋼絲繩的最大靜拉力為70.18kN，根據公式計算卷筒軸上的扭矩 M1=18.28kN.m ，減速機輸出軸扭矩M2= 19.04kN.m。

減速機輸入軸扭矩 M3=0.0354kN.m

4.4 電動機選擇

按照減速機輸入扭矩計算電動機功率P =5.31KW

選用YTYTAE132M-4型電動機能滿足要求，電動機特性如下：

P=6.3KW n=1440r/min

啟閉速度v=D0πn/ai1=0.5π×1440/6×560=0.67m/min

4.5 減速器

條件：電動機額定轉速1440r/min，起升速度0.67m/min，卷筒直徑0.5，滑輪倍率6、總效率0.88。

經計算，所需減速器傳動比為560，低速軸輸出扭矩18.82kN.m。

故選CHC170-560型硬齒面減速器，傳動比560。

4.6 同步軸及聯軸器

上面計算中選擇CHC170-560型硬齒面減速器，其同步輸出軸的輸出扭矩為630N.m。選用GIICLZ5聯軸器，公稱轉矩為3150N.m滿足要求。

5 結語

在建設單位的組織下，啟閉機的設計方案通過了設計院、監理等單位的審查，現已安裝完畢，試運行良好。