钢闸门结构2014版
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露顶式平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式:溢洪道露顶式平面钢闸门孔口净宽:16.00m孔口净高:15.00m结构材料:Q235-A.F焊条:E43型行走支承:胶木滑道或者是滚轮支承止水橡皮:侧止水用p形橡皮,底止水用条形橡皮制造条件:金属结构制造厂制造,手工电弧焊,满足III级焊缝质量检验标准规范:《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》二、闸门结构的形式及布置1.闸门尺寸的确定闸门高度:考虑到风浪产生的水位超高为0.2m,故设计水头高度= 15- 0.2 = 14.8(m)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:L1 =16m闸门的计算跨度:L = L0 + 2d =16+2×0.2=16.4(m)图一闸门主要尺寸(单位:m)2.主梁的形式。
主梁的形式应根据水头的大小和跨度的大小而定,本闸门属于大跨度,为了方便制造和维护,决定采用实腹式组合梁。
3.主梁的布置因为L=16m<1.5H=1.5×15=22.5m所以是选择7根主梁根据公式计算得到每一根主梁距水面的距离,然后可取值为y1=4.00m;y2=7.00m;y3=9.00m; y4=11.00m; y5=12.00m; y6=13.00m; y7=14.00m 其具体布置如下图:图二主梁的布置单位(m)4.梁的布置和形式。
梁格采用复式布置和等高连接,水平次梁穿过横隔板上的预留孔冰被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁,其间距应上疏下密,使面板各区格需要的厚度大致相等,梁格布置具体尺寸如下图所示。
(单位:dm)(1)横向连接系,根据主梁的跨度,决定布置7道横隔板,其间距为2 m,横隔板兼作竖直次梁。
(2)纵向连接系,设在两个主梁下的翼缘的竖平面内。
采用斜杆式桁架。
6.边梁与行走支承。
边梁采用单复式,行走支承采用滚轮支承。
三、面板设计根据《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》,关于面板的计算,先估算面板的厚度,在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁弯曲的折算应力。
漏顶式平面钢闸门设计一、设计资料闸门形式:溢洪道漏顶式平面钢闸门孔口净宽:10m设计龙头:5.8m结构资料:3号钢(Q235)焊条:E43型止水橡皮:侧止水为P型橡皮,底止水为条形橡皮行走支承:采用双滚轮式,采用压合胶木定轮轴套,滚轮采用国家定型产品钢筋混凝土强度等级:C20二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定闸门高度:不考虑风浪所产生的水位超高,H=5.8m;闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:L1=10m;闸门的计算跨度:L=L0+2d=10+2×0.2=10.4m,其中,d为行走支承中心线到闸墩侧壁的距离。
2、主梁的形式主梁的形式应根据木头和跨度大小而定,本闸门属于中等跨度,为了便于制造和维护,决定采用实腹式组合梁。
3、主梁的布置由于L>1.5H,所以采用双主梁式。
为使两个主梁在合计水位时所受的水压力相等,两个主梁的位置应对称与水压力合力的作用线y'=H/3=1.93m,并要求下悬臂a≥0.12H,且a≥0.4m,同时满足于上悬臂c≤0.45H,且a≤3.6m,今取a=0.7m≈0.12H=0.696m;主梁间距:2b=2(y'-a)=2×(1.93-0.7)=2.46m;则c=H-2b-a=5.8-2.46-0.7=2.64m≈0.45H=2.61m,且c<3.6m,满足要求;闸门的主要尺寸如图所示.4、梁格的布置和形式梁格采用复式布置和等高连接,水平次梁穿过横隔板上的小孔并被横隔板所支承,水平次梁为连续梁,其间距上疏下密,使面板各区格需要的厚度大致相等,梁格布置的具体尺寸见图2所示。
5、联结系的布置和形式(1)横向联结系根据主梁的跨度,决定布置三道横隔板,其间距为10.4/4=2.6m,横隔板兼做竖直次梁。
(2)纵向联结系设在两个主梁下翼缘的竖平面内,采用斜杠式桁架。
6、边梁采用双复板式,行走支承采用双滚轮式;滚轮安装于边梁双腹板中间,为减小滚动摩擦力,采用压合胶木定轮轴套;滚轮采用国家定型产品。
弧形钢闸门的结构作者:闸门来源:/弧形钢闸门是应用非常广泛的一种门型,具有结构简单,启闭力小、水流条件好等优点,适用于泄水建筑物上作为工作门之用。
与平面钢闸门一样,它也是由门叶部分、门槽埋件与启闭机械三部分组成。
弧形闸门有潜孔式和露顶式两种。
目前国内露顶式弧形闸门孔口尺寸达19mX 23m(相应设计水头23m);潜孔式弧形闸门封堵面积一般达48—63m2,水头一般达80一90m,最大封堵面积达195m2(相应设计水头37m),最大设计水头达142m。
弧形闸门的门叶靠启闭机械的牵引可绕固定的水平铰轴转动,其启门时只需克服闸门自重以及止水与铰轴的摩阻力对轴心的阻力矩,因而弧形闸门启闭省力、迅速、运转可靠;由于弧形闸门不需门槽,泄流时水流流态良好。
因此,弧形闸门普遍应用作高水头工作闸门及需要局部开启控制流量的工作闸门。
一,总体布置弧型闸门的铰轴一般布置在弧形面板的曲率中心,故作用在面板上的全部水压力通过铰轴中心。
当孔口关闭时,水压力经门叶梁系及支臂而传给支铰,最后把水压力传到闸墩上。
露顶式弧形闸门面板曲率半径只一般可取门高片的1.o~1.5倍,潜孔式弧形闸门面板曲率半径R一般可取门高片的1.1~2.2倍。
弧形闸门支铰宜布置在过流时支铰不受水流及漂浮物冲击的高程上,溢流坝上的露顶式弧形闸门,支铰位置可布置在闸门底槛以上(o.50—o.75)H处;水闸的露顶式弧形闸门,支铰位置。
可布置在闸门底槛以上(o.67~1.o)H处;潜孔式弧形闸门,支铰位置可布置在底槛以上大于1.1片处。
支铰位置越高,R值也应随着增大,否则静水压力会加大,门不稳定,底缘布置困难。
当支臂加长时,闸墩也将相应地加长,但启闭力可以减小。
二、弧型闸门框架形式弧型闸门根据主梁的布置可分为主横粱式和主纵梁式。
对宽高比较大的弧形闸门,宜采用主横梁式结构,见图3—l。
其主要由门叶、支臂、支铰及止水、吊耳等组成。
不锈钢钢制方闸门技术说明一、主要技术参数•闸门规格:BFZ1600 X 1600•数量:2台•安装形式:附壁式•闸门中心至平台高度:1200mm•承压力:正向〉0.1MPa,反向〉0.03MPa(反向水头〉3m)•渗漏量:正向〉1.25L/m.min,反向〉2.5L/m.min•启闭形式:手电两用升杆式•配套启闭机型号:QDA60•启闭力:6T•工作制:间歇运行(每次运行时间不超过10 分钟)二、主要结构及工作原理闸门主要由门框、门体、楔紧装置、密封面等部件组成。
1 、主要结构⑴ 门框加工成整体结构,门框两侧导槽精加工后作门体升降的导轨,门框止水面焊接密封条,经龙门刨(或立车)精加工。
⑵ 门体为整体的方形平板,并在迎水面焊接“ #”字形的加强筋,加强筋的数量视闸门规格大小而定。
门体止水面焊接密封条并进行精加工,门体两侧精加工与门框侧槽配合,形成上下滑轨。
门体上端设有吊耳。
⑶ 楔紧装置:为达到闸门的止水效果,闸门两侧设置楔块。
楔块用不锈钢制成,用螺栓分别与门体和门框上楔座固定,楔座铣成长孔,便于楔块的调整。
当闸门的某一处止水效果不好时,可局部调整楔块,当门体未关到位时或已到位而楔块尚未楔紧时,需调整全部楔块。
⑷ 密封面采用铜条分别用螺栓固定在门框和门体上,密封面不锈钢条固定好之后用龙门刨铣床进行铣削,磨削加工,保证了门框和门体之间的密切配合。
⑸ 丝杆由圆钢制成梯形螺纹,其精度达到7e级标准,螺纹长度比门体行程高度加长200mm, 闸门处于关闭位置时,螺纹超出启闭机50mm,丝杆总长度超过5000mm时,需作分段加工,其接头采用圆钢加工成内圆孔,并用圆钢铰制螺栓将丝杆和接头固定。
接头用固定工装加工,可与相同规格的丝杆互换配合。
丝杆下部焊有圆钢销套,用销轴与门体吊耳相连。
2、工作原理闸门由启闭机带动启闭螺母传动,在梯形螺纹作用下使丝杆带动闸门门体上下运行,达到截断或疏通水流作用。
三、主要零部件材质•门体:1Cr18Ni9Ti 不锈钢•门框:1Cr18Ni9Ti 不锈钢•楔座:1Cr18Ni9Ti 不锈钢•密封面:ZCuS n5Pb5Z n5锡铅青铜•楔块:ZCuSn5Pb5Zn5锡铅青铜•传动丝杆:1Cr18Ni9Ti 不锈钢•紧固件:1Cr18Ni9Ti 不锈钢四、电器控制系统无五、设备设计、制造、检验所遵循的标准目录该产品在设计、制造、检验、包装运输及安装过程中所遵循的通用标准均为国标(GB)或部标(JB )这些通用标准目录省略,只提供专用标准目录如下:GB/T14173-93 平面钢闸门技术条件JB2932-86水处理设备制造技术条件JB/ZQ4000.2-86切削加工件通用技术条件JB/ZQ4000.3-86焊接件通用技术条件JB/ZQ4000.5-86铸件通用技术条件JB/ZQ4000.10-86涂装通用技术条件JB/ZQ4286-86包装技术通用技术条件GB12220-89通用阀门标志GB12252-89通用阀门供货要求GB12227-89通用阀门球墨铸铁技术条件GB12226-89通用阀门灰铸铁技术条件GB1176铸造铜合金技术条件GB1220不锈钢棒GB6414铸件尺寸公差GB9439灰铸铁件GB8923-85涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB4879-99防锈包装YJ010抛丸喷砂技术条件及检验方法JB/ZQ4000.1-86产品检验通用技术要求适用于本产品的“产品出厂前的检验规则和方法” 适用于本产品的“产品安装手册”及“产品安装检验规则和方法” 适用于本产品的“产品型式试验规则” “产品的试验方法”六、设备的可靠性及耐久性1、设备无故障运行时间不少于10000 小时。
钢结构课程设计设计资料闸门形式:露顶式平面钢闸门设计;孔口净宽:9.00m;设计水头:5.5m;结构材料:Q235钢;焊条:E43;止水橡胶:侧止水用P型橡皮;行走支承:采用胶用滑道,压合胶木为MCS-2;混凝土强度等级:C20。
一、闸门结构的形式及布置图1-1 闸门主要尺寸图(单位:m)1.闸门尺寸的确定闸门高度:考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=5.5+0.2=5.7m;=9.0m;闸门的荷载跨度为两侧止水的间距:L1闸门计算跨度:L=L+2d=9+2×0.2=9.40m。
2.主梁的形式主梁的形式应根据水头和跨度大小而定,本闸门应用实腹式组合梁。
3.主梁的布置根据闸门的高跨比,决定采用双主梁。
为使两个主梁设计水位时所受的水压力相等,两个主梁的位置应对称与水压力合力的作用线3 1.83=≈(图1-1)并要求y H下悬臂a≧0.12H和a≧0.4m、上悬臂c≦0.45H,现取a=0.6≈0.12H=0.66(m)主梁间距2b=2(y-a)=2×1.23=2.46(m)则c=H-2b-a=5.5-2.46-0.6=2.44(m)=0.44H(满足要求)4.梁格的布置和形式梁格采用复式布置和等高连接,水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。
水平次梁为连续梁,其间距应上疏下密,使面板各区格所需要的厚度大致相等,梁格的布置具体尺寸见下图。
图1-2 梁格布置尺寸图5.连接系的布置和形式(1)横向连接系,根据主梁的跨度决定布置3道横隔板,其间距为2.35m,横隔板兼做竖直次梁。
(2)纵向连接系,设在两个主梁下翼缘的竖平面内,采用斜杆式桁架。
6.边梁与行走支承边梁采用单腹式,行走支承采用胶木滑道。
三、面板设计根据SL1974-2019《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿,关于面板的计算,先估算面板厚度,在主梁界面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。
一、圆柱形滚轮设计最大轮压P 钢弹性模量设计轮半径R 接触宽度b 主轮材质允许接触应力[σ]694.13kN200000MPa150mm100mmZG270-500280σ=0.418*√(694.125e3*200000)==1271.641MPa 3[σs]=840MPa 不满足,应力过大100*150二、 轮轴设计最大轮压P轮轴材质允许接触应力[σ][τ]轴套材质承压应力[σcg]轴承座材质紧接承压应力[σcj]694.13kN 45#145MPa95MPa 锡磷青铜40MPaQ235A80MPa剪力V=P/2=694.125*e3=347.06kN 吊耳面积A=V/[τ]347.0625e3*95=3653mm2吊轴d=√A/0.785√(3653/0.785)=68mm 轮轴直径d 轮轴工作长度轴套长度间隙值a 边梁腹板厚δ加强板厚度支承总厚度δ100mm 215160mm 27.510mm10mm 20mm1、弯曲应力σ=P(4a+l)694.125*e3*(4*27.5*160)=238.744MPa[σs]=145MPa不满足,应力过大0.785d^30.785(100)^32、轮轴剪应力τ=8P 8*694.125e3=58.919MPa [τ]=95MPa 满足要求3πd 23π100^23、轴套的承压应力σcg=P 694.125e3=43.383MPa [σcg]=40MPa 不满足,应力过大d*l100*160mm4、轴承座的局部紧接承压应力σcj=P =173.531MPa[σcj]=80MPa 不满足,应力过大2*δ*d2*20*100δ——支承板的总厚度mm 应不小于15mm三、主轨设计滚轮宽度b。
轨面宽度b 轨道底宽度Bk 轨道颈部厚t颈部至轨面S轨底厚度d 轨道总高度hk100mm 130mm 195mm 13mm 13mm 6.5mm 195mm 最大轮压P 轨道材质零部件许用应力[σ]零部件承压[σcd]砼标号砼承压[σh]轨道总高度hk 694.13kN Q235A 100MPa 150MPa C259MPa 180手动输入轨面宽度b 轨道底宽度Bk 轨道颈部厚t颈部至轨面S轨底厚度d轨道中部高度轨道选定参数280802017.510152.51、轨道底板混凝土承压应力σh=P=16.068MPa[σcj]=9MPa 不满足,应力过大3*hk*Bk3*180*802、轨道横断面弯曲应力3P*hk3*694.125e3*180=79.445MPa[σ]=100MPa 满足要求σ=8Wk8*589.759e3查表或计算得Wk589.759cm3<调用截面惯性矩图解>程序3、轨道颈部的局部承压应力σ=P=661.071MPa [σcd]=150MPa 不满足,应力过大3st 3*17.5*20t——颈部厚度 S——颈部到轨面的距离4、轨道底板的弯曲应力σ=3*σh *c^23*16.068*30^2=433.828MPa[σ]=100MPa不满足,应力过大d10^2c—轨底悬臂长度30mm四、滑块设计1、弧形滑块滑块宽度c 滑块接触长度b滑块底板宽度a滑动弧面半径R滑块总高度h120mm100mm 140mm 300mm 60mm 材质屈服强度[σs]零件容许强度[σ]钢材弹模设计荷载P Q235A 235MPa 100MPa200000MPa694.13kNσ=0.418√(PE/bR)<3σs0.418√694.13e3*200000)==899.186MPa 3[σs]=705MPa 不满足,应力过大100*3002、滑块底与边梁压应力σ1=P=49.580MPa [σ]=100MPa 满足要求ab140*1003、滑块弯曲应力σ2=3*P*a3*694.125e3*140=202.453MPa [σ]=100MPa 不满足,应力过大4*b*h^24*100*60^2δ—应不小于15mm初选时按此式计算694.13e3694.125*e3694.125*e3694.125e3五、吊耳设计见《闸门与启闭设备》P74 定位84页轴计算与主轮设计轴相同启闭力P(吊耳分得单侧)轮轴材质允许接触应力[σ][τ]轴套材质承压应力[σcg]136kN 45#145MPa 95MPa 锡磷青铜40MPa吊耳座材质紧接承压应力[σcj]零件容许强度[σ][τ]孔壁抗拉应力[σk]Q235A 80MPa 100MPa 65MPa 120MPa剪力V=P/2=136*e3*1.2*=163.20kN吊耳面积A=V/[τ]163.2e3*95=1718mm2吊轴d=√A/0.785√(1718/0.785)=47mm轮轴直径d 轮轴工作长度轴套长度间隙值a 80mm 10080mm 10吊耳板总宽度B≥(2.1~2.6)d =168~208mm吊耳板厚δ≥B/20=8~10mm孔壁距板边缘a≥(0.9~1.05)d =72~84mm吊耳肋板A≥V/[τ]=81.6e3/65=1255mm2吊耳板厚δ加强板厚度支承总厚度δ孔壁距板边缘a 吊耳板总宽B a+d/2B/2最小半径R 10mm 20mm 30mm 60mm 200mm 100mm100100mm吊耳肋板厚δ1吊耳肋板高度h1吊耳肋板宽度h2吊耳底宽总宽度吊耳底板厚度吊耳底板总长度10mm 126mm 126mm 200mm 10mm 352mm1、弯曲应力σ=P(4a+l)163.2*e3*(4*10*80)=48.726MPa[σs]=145MPa 满足要求0.785d^30.785*(80)^32、轮轴剪应力τ=8P 8*163.2e3=21.645MPa[τ]=95MPa 满足要求3πd 23π80^23、轴套的承压应力σcg=P =25.500MPa [σcg]=40MPa 满足要求d*l80*80mm 4、吊耳板的局部紧接承压应力σcj=P=68.000MPa [σcj]=80MPa 满足要求δ*d 30*80δ——支承板的总厚度mm5、吊耳板孔壁抗拉应力σk=σcj*(R^2+r^2)68.000*(100^2+40^2)=93.905MPa[σk]=120MPa满足要求(R^2-r^2)(100^2-40^2)6、吊耳肋板应力τ=V =64.762MPa[τ]=65MPa 满足要求δ1*h1 或(h2)10*1267、吊耳座与顶梁压应力σ1=P=2.318MPa [σ]=100MPa 满足要求ab200*352mm六、吊杆设计启闭力吊耳座材质零件容许强度[σ]紧接承压应力[σcj]孔壁抗拉应力[σk][τ]吊杆断面最小宽度b 吊杆断面最小厚度δ2140kNQ235A100MPa80MPa120MPa 65MPa 100mm 20mm吊杆杆身最弱断面应力σ2=P*1.2=70.000MPa100MPa满足要求b*δ2100*20七、闸门焊缝宽高度求解最小焊脚尺寸hfmin=1.5 √t t —为较厚的钢板厚度最大焊接尺寸hfmax≤1.2t1t1—为较薄的钢板厚度钢板厚t hfmin hfmax 单面焊缝余高e1单面焊缝余高e2双面焊缝余高e有效焊缝高度he=0.7hf 4mm 3mm 4.8mm 0.6mm 1.5mm 0.6mm 2.1mm 6mm 3.7mm 7.2mm 0.9mm 1.5mm 0.9mm 2.59mm 8mm 4.2mm 9.6mm 1.2mm 1.5mm 1.2mm 2.94mm 10mm 4.7mm 12mm 1.5mm 1.5mm 1.5mm 3.29mm 12mm 5.2mm 14.4mm 1.8mm 1.5mm 1.8mm 3.64mm 14mm 5.6mm 16.8mm 2.1mm 1.5mm 2.1mm 3.92mm 16mm 6mm 19.2mm 2.4mm 1.5mm 2.4mm 4.2mm 18mm 6.4mm 21.6mm 2.7mm 1.5mm 2.7mm 4.48mm 20mm 6.7mm 24mm 3mm 1.5mm 3mm 4.69mm 22mm 7mm 26.4mm 3.3mm 1.5mm 3.3mm 4.9mm 24mm 7.3mm 28.8mm 3.6mm 1.5mm 3.6mm 5.11mm 26mm 7.6mm 31.2mm 3.9mm 1.5mm 3.9mm 5.32mm 28mm 7.9mm 33.6mm 4.2mm 1.5mm 4.2mm 5.53mm 30mm 8.2mm 36mm 4.5mm 1.5mm 4.5mm 5.74mm 32mm 8.5mm 38.4mm 4.8mm 1.5mm 4.8mm 5.95mm 34mm 8.7mm 40.8mm 5.1mm 1.5mm 5.1mm 6.09mm 36mm 9mm 43.2mm 5.4mm 1.5mm 5.4mm 6.3mm 38mm 9.2mm 45.6mm 5.7mm 1.5mm 5.7mm 6.44mm 40mm9.5mm 48mm 6mm 1.5mm 6mm 6.65mm>=8m>=8m<=4mm<=1.5mm<=4mm163.20e3163.2e381.600e3140e3*1.2163.2*e3初选时按此式计算初选时按此式计算。