启闭机设计门架结构二设计

0 概述水电站和抽水站等送排水工程进水口拦污栅前经常会累积污物，若这些污物得不到及时清理，将会极大地减小过水面积，影响机组的工作效率，甚至压坏拦污栅，损坏机组或泵站造成事故。

因此，为确保机组的正常运行，对清污机的研究越来越被人们所重视。

我国早期建造的电站大多未设拦污栅清污设备，均靠人工清污，工作量大，工作效率低且劳动条件恶劣。

近年来，我国根据污物的种类和大小研制了多种清污机，实现了清污的机械化。

目前，国内主要清污机有回转式、抓斗式、耙斗式等形式。

在国外，清污机多为整机模块化系列化，集成度较高。

清污机多为清污抓斗设单独门槽，但由于门槽较小，门槽内易积压污物，从而导致清污抓斗卡阻而无法完成清污。

针对以上现状，本文研制了一种新型结构的清污双向门式启闭机（以下简称门机），如图1所示。

该机的主要特点是清污装置与拦污栅共用一个门槽，能够有效解决污物积压问题。

该门机用于马来西亚某水电站，装设于电站进水口坝顶上，轨面高程为225.25 m，主要由小车、门架、大车行走机构、清污装置（包括清污抓斗起升、抓斗开合一体的起升系统、清污抓斗、清污滑车、清污滑车起升系统等）、移动式集污车、梯子平台栏杆司机室、测风避雷装置和电气设备等组成。

该门机的跨度为12.6 m，小车起重量为1 000 kN，放置于门架顶部。

清污机构的起重量为2×80 kN，放置于上游侧门架中横梁清污系统平台上，用于清污抓斗的起吊及开闭，其清污倾斜角度为76°，清污行程为55 m。

清污滑车的起升机构同样放置于清污系统平台上，用于清污滑车的上下运行。

该门机设有固定集污装置，污物通过固定集污装置直接滑进移动式集污车内。

新型结构清污双向门式启闭机设计范如谷 杨 芳 赵硕勇 黎悟非 刘建明中国水利水电夹江水工机械有限公司机械设计研究院 乐山 614100摘 要：新型结构清污双向门式启闭机的清污装置与拦污栅共用一个门槽清污，清污倾斜角度为76°，并采用清污滑车运送清污抓斗的特殊结构。

门式启闭机门架结构有限元分析及优化设计随着国家经济快速的发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机已经广泛用于现代化生产的各个领域。

在起重机的传统设计过程中,设计任务量大且繁琐,而且采用安全系数法往往设计出结构偏重、能耗高的产品。

科学技术的飞速发展促进许多跨学科的先进设计方法不断涌现。

与此同时现代社会资源环境的不断恶化,起重机产品势必向着智能化、多样化、节能经济的轻量化方向发展。

因此借助计算机技术和现代优化设计方法,设计出更低耗能、更加智能化、更加安全可靠的环境友好型起重机具有十分重要的意义。

本文以水利工程领域中某型门式启闭机为研究对象,基于参数化思想实现启闭机门架结构的参数化建模,并由此开展门架结构的轻量化研究。

具体研究内容如下：(1)利用有限元分析软件ANSYS中的参数化设计语言APDL实现门式启闭机门架金属结构的参数化建模。

通过门架结构的静力学分析可知,工况五(即静载试验)中门架结构所承受应力和应变最大,所处位置均位于主梁上翼缘板集中载荷作用处(即小车轮压附近),但都满足设计要求。

(2)结合遗传算法,以启闭机门架重量减轻为目标,结构尺寸参数为设计变量,许用应力和刚度为约束条件进行优化设计,优化后减重约30%,优化效果显著。

(3)考虑不确定性对产品质量性能的影响,采用蒙特卡罗模拟法对优化后的结构模型进行可靠性分析,得到优化后模型的可靠度以及各设计变量的灵敏性。

结果表明：优化后结构模型的可靠度为86.5%；功能函数对许用应力、主梁盖板厚度及腹板厚度的变化最敏感。

(4)在门架结构确定性优化及可靠性分析的基础上,引入6δ设计方法,结合蒙特卡罗模拟抽样和遗传算法,完成了门架结构的6δ稳健优化设计。

结果表明：稳健优化结果实现门架重量减轻约为21.6%。

较确定性优化结果,6δ稳健性优化后的模型重量有所增加,但减低了目标函数对主梁盖板厚度及腹板厚度等不确定因素的敏感性,其可靠度达到0.98。

(5)最后结合Visual Basic和ANSYS软件,成功开发了门式启闭机参数化设计分析软件。

题目液压启闭机设计姓名余楠学号 10 授课教师龚国芳魏建华专业机械电子专业(混合班)1.设计题目及要求设计题目：1600KN液压启闭机主要技术参数：型式：活塞式双缸液压启闭机最大启门力：2×1600kN工作行程：最大行程：液压缸计算压力：≥15MPa且≤20MPa液压缸内径：Φ400mm（推荐值）活塞杆直径：Φ180mm（推荐值）启闭速度：≥min液压泵电动机组单机功率：≤45kW液压泵电动机组应不少于两套，互为备用。

操作要求:（1）液压系统应有双缸同步及单缸动作回路（安装工况），双缸同步偏差≤20mm。

（2）本机操作闸门至上、下极限位置或设定的任一开度位置时，液压泵电动机应自动切断电源，特别是当闸门到达下极限位置时，应确保安全运行。

（3）闸门在全开或设定的任一局部开启位置时，启闭机的液压系统中的保压锁锭回路能可靠地将闸门固定在上极限或设定的位置处。

（4）闸门自全开位置或局部开启预置位置下滑150mm时，或双缸同步偏差超过20mm时，液压泵电动机自动投入运行，将闸门提升恢复原位。

若继续下滑至160mm，液压泵电动机尚未投入运行时，应自动接通另一组液压泵电动机，将闸门提升恢复原位；若继续下沉至200mm时，在集控室及现场均应有声光报警信号。

2.液压系统原理图该设计原理图由Eplan-fluent软件设计，如下图所示。

根据该图可以看出，本液压设计原理图可分为八部分，分别为，动力模块，总控模块，分流机构，阀门A启闭机构，阀门A锁紧机构，阀门B启闭机构，阀门B锁紧机构与极限位置保护机构。

3.设计功能说明首先对各模块依次说明，从左下角的动力模块开始，此模块包括主泵组，备用泵组，溢流阀，过滤器。

在正常运行时，主泵组的两个45KW电机运转，输出90KW功率，若压力表检测到系统失压，会通过电控模块开启备用泵组，并发出检修信号，提示检修主泵组。

动力模块提供的流量进入下面的总控模块，总控模块包括保护阀，总控制阀与节流分流机构。

阐述固定卷扬式启闭机的设计1 工程概况某排涝工程水闸闸室共设3 孔，每孔设工作闸门一扇。

水闸边2 孔单孔宽度为15.5m，设2 扇工作闸门，采用上翻式旋转钢闸门，由液压启闭机启闭；中孔单孔宽度为32m，设1 扇工作闸门，采用直升式平面钢闸门，由1 台2×3200kN 固定卷扬式启闭机（以下简称启闭机）启闭。

中孔工作闸门挡水水位按3.55m 设计，水位高于0.8m 时，闸门全关，闸门冲淤运行时允许局部开启。

通航时中孔工作闸门全开，启闭机起升高度28m 满足通航净空要求。

该启闭机安装在37.0m 高程塔柱平台上，吊点距32.335m。

2 机构布置及主要部件选型设计2.1 机构布置启闭机由两套卷扬提升系统和相关的电气设备组成。

卷扬提升系统主要由：电动机、联轴器、工作制动器、减速器、开式齿轮、卷筒装置、动滑轮组、定滑轮组、平衡滑轮组、钢丝绳、闸门开度显示及位置限制器、荷载限制装置、机架、安全制动器等组成。

2.2 主要部件选型设计2.2.1 电动机中孔水闸工作闸门按照门前水位3.55m，门后水位0.5m 工况确定最大提门启闭力为2×3200kN。

随着闸门向上提升，闸门前后逐渐平压，启闭力逐渐减少，最后启闭力与闸门自重相等。

每套卷扬提升系统的起升速度为1.55m/min，起升高度28m，每提升一次需时约18 分钟，属于断续周期工作制。

根据计算，每台电动机计算静功率值为108kW，实际需选择110kW 电动机2 台。

因为电机功率较大，如直接启动，启动电流大，所以使用变频电机配变频器启动，可以降低电机的启动电流，同时获得较大的启动转矩。

采用变频电机能确保电动机起、制动安全，而且能保证电机运行平稳，实现无极调速。

综合以上各点考虑，起升电机选择ABB 变频起重电动机：QABPZ315L8B ，工作制S3，FC=40%，功率110kW/台，电机转速741r/min。

2.2.2 减速器根据启闭机机构布置需要和传动速比要求，传动机构采用一级三级减速器和一级开式齿轮组合的传动方案。

目录一、设计题目- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2二、系统总体方案确定1.人字闸门启闭机功能分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.执行机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -43.传动机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5三、执行机构的尺寸设计和运动分析1.执行机构的尺寸设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.执行机构的运动分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8四、传动机构的分析和传动件的工作能力计算1.电动机选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -192.计算传动装置传动比，并分配各级传动比 - - - - - - - - - - -203.计算传动装置的运动和动力参数 - - - - - - - - - - - - - - -204.蜗轮蜗杆的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -225.开式斜齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -256.开式锥齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -30五、减速器结构设计1.蜗杆轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -332.蜗轮轴的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -353.轴的校核和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -374.轴承的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -405.键连接的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -416.联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -437.减速器的部分结构尺寸计算 - - - - - - - - - - - - - - - - -43一、设计题目设计题目——闸门启闭机1. 机器的用途及功能要求闸门是水工建筑的重要组成部分，其作用是封闭水工建筑物的孔口，并能够按需要全部或部分开放孔口，以便调节水位，泄放流量，放运船只，排除沉沙、冰块等漂浮物。

目录一、设计题目- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2二、系统总体方案确定1.人字闸门启闭机功能分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.执行机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -43.传动机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5三、执行机构的尺寸设计和运动分析1.执行机构的尺寸设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.执行机构的运动分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8四、传动机构的分析和传动件的工作能力计算1.电动机选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -192.计算传动装置传动比，并分配各级传动比 - - - - - - - - - - -203.计算传动装置的运动和动力参数 - - - - - - - - - - - - - - -204.蜗轮蜗杆的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -225.开式斜齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -256.开式锥齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -30五、减速器结构设计1.蜗杆轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -332.蜗轮轴的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -353.轴的校核和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -374.轴承的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -405.键连接的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -416.联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -437.减速器的部分结构尺寸计算 - - - - - - - - - - - - - - - - -43一、设计题目设计题目——闸门启闭机1. 机器的用途及功能要求闸门是水工建筑的重要组成部分，其作用是封闭水工建筑物的孔口，并能够按需要全部或部分开放孔口，以便调节水位，泄放流量，放运船只，排除沉沙、冰块等漂浮物。

谈谈卷扬式启闭机的设计摘要：卷扬启闭机主要用于启闭依靠闸门自重、水柱或其他加重方式关闭孔口的闸门，一般布置为一机一门。

关键词：卷扬式启闭机，启闭机设计一概述卷扬式启闭机是用钢索或钢索滑轮组作吊具与闸门相连接，通过齿轮传动系统使卷扬筒绕、放钢索从而带动升降的机械、也叫做钢丝绳固定式卷扬机。

它构造较简单易于制造,维护检修方便,广泛应用于各种类型闸门的启闭。

卷扬式启闭机分为单吊点和双吊点两种。

双吊点卷扬式启闭机是通过连接轴将两个单吊点的启闭机连接在一起进行同步运行，可做成一边驱动或两边驱动。

卷扬式启闭机通常是一扇闸门用一台启闭设备，安装在高出闸门槽顶部的闸墩上。

中国已生产并投入运行的卷扬式启闭机容量已达到：启门力6000kN、启闭行程30m,及启门力4000kN、启闭行程120m。

引水口工程作为水利枢纽工程的重要组成部分，是为解决城市供水和工业用水、农业灌溉的大型引水工程。

工程主要包括进水口、引水隧洞和出水分水枢纽。

固定卷扬启闭机设置在进水口高程的闸室内，用于启闭进水口事故闸门。

该机采用展开式布置，闸门工作方式为动水闭门，静水启门。

二启闭机主要技术参数：启门力1200KN起升高度34m起升速度1．609rn／min工作级别Q2滑轮组倍率4齿轮总传动比419．05三启闭机的结构布置与工作原理该机为单吊点启闭机，由卷扬装置、传动机构、保护装置、机架等部件组成。

通过一台电动机驱动，采用一台三级减速器和一级开放式齿轮减速，驱动卷筒旋转，通过钢丝绳在卷筒上的收放，带动闸门上升或下降。

启闭机上装有闸门开度仪，用来控制闸门的上、下极限位置、预先设定的位置和通过显示仪现场观看闸门的升降位置。

为防止启闭机超负荷运行，在卷筒一端轴承座下装有荷载限制器，当启闭荷载达到额定荷载的110％时，荷载限制器发出信号报警并自动切断主回路电源，制动器抱闸，启闭机停止工作。

四启闭机的操作程序1一般说明本机采用现场控制，现场监视闸门位置的控制方式。

5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。

我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。

”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。

”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。

8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。

9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。

四十一团闸门启闭机钢架结构计算书一、钢架结构计算1、已知条件：闸门启闭机启闭力为30KN，启闭机重202kg，底部采用螺栓与梁连接，计四个螺栓，计算梁上受集中荷载力8KN，力间距为200mm；钢梁截面采用焊接矩形组合梁形式，梁高140mm，两宽220mm，计算跨度1220mm。

钢梁Ix=3827.4cm4、I1＝935.7 cm4，I2＝33.75 cm4, Iy=143.6 cm4，运用结构力学求解器计算的Mmax＝239.5KN/m；柱采用焊接工字形钢柱，柱高1360mm，柱受力形式为偏心受压，工字钢翼缘宽200mm，厚15mm，腹壁高150mm，厚20mm。

轴心压力设计值N ＝7.5KN，弯矩为Mmax=714.65KN/m。

钢材采用A3F，强度设计值f＝215N/mm2。

a、梁整体稳定性计算l/b=122/22=5.5<13,按第三版《水工钢结构》P82、P83页式3－13和3－15验算整体稳定。

ξ＝l1t1/b1h=122*1/22*14=0.396<2.0查第三版《水工钢结构》附录六得：βb=0.73+0.18*0.396=0.801A=22*0.9*2+14*1.05*2=69cm2i y=0.38*22=8.36λy=l1/ i y=122/8.36=14.591.“噢，居然有土龙肉，给我一块！”2.老人们都笑了，自巨石上起身。

水电站卷扬式启闭机结构设计1 绪论1.1 论文写作的目的、现实意义“水电站卷扬式启闭机结构设计”论文写作的主要目的是培养自己综合运用所学的基础理论课、技术基础课和专业课知识和技能去分析解决有关卷扬式启闭机结构的技术问题的能力；培养自己建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法；进一步巩固、扩展和深化自己所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高自己设计计算、数据处理，编写技术文件，正确使用技术资料、文献标准、手册等工具书的独立工作能力；培养自己严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，从而为自己走向社会适应工程技术工作打下一个坚实的基础。

并能具体掌握有关卷扬式启闭机的理论知识。

随着国民经济的飞速发展，国家各行各业及百姓生活对电力的需求量都大大增加。

为了解决电力不足、缓解用电压力，国家充分利用水资源，大力发展水利电力事业，各种大大小小的水电站星罗密布、遍布全国。

在工农业生产和日常生活中，水电站在水利发电、防洪排涝、农田灌溉及生产生活供水等方面都发挥着重要作用。

而启闭机是水电站中用来调节闸门开度、起吊拦污栅，实现调节水流、拦泄洪峰、排沙冲沙等目的的重要的起重机械，也是完成其他金属结构与机电设备安装和检修的辅助机械。

因此，启闭机的生产质量和工作性能的好坏，对水利水电工程的正常运行、充分发挥其效益，乃至对人民的生命财产安全都至关重要。

水电站的启闭机种类繁多。

其中，卷扬式启闭机结构简单，操作方便，运行速度较快，能保证严格的传动比，对外界工作条件要求较低，适用于多种工作环境，性能可靠，并且维护方便，价格便宜，是大、中型水利水电工程广泛采用的一种闸门启闭机。

因此，卷扬式启闭机的设计与制造在水电站启闭机事业研究中占有重要地位。

卷扬机式启闭机一般由起升机构、机架及电气控制系统组成。

水电站卷扬式启闭机结构设计主要是指机架的设计。

机架在使用过程中承受很大的力，机架的设计包括对机架在外载荷作用下的应力、变形及挠度的校核计算和分析。