船閘啟閉機設計規(guī)范

《船閘啟閉機設計規(guī)范》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《船閘啟閉機設計規(guī)范（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 馳3 中華人民共和國行業(yè)標準 JTJ 309--2005 船閘啟閉機設計規(guī)范 Code for Design of Headstock Gears of Ship|ocks 2004—10—17發(fā)布 2006一03—01實施 中華人民共和國交通部發(fā)布 中華人民共和國行業(yè)標準 船閘啟閉機設計規(guī)范

2、 ，玎309_一2005 主編單位：中交水運規(guī)劃設計院 批準部門：中華人民共和國交通部 施行日期：2006年3月1日 厶良交通蟲版．}i 2006·北京 關于發(fā)布《船閘啟閉機設計規(guī)范》 (JYJ 309--2005)的通知 交水發(fā)[20051477號 各省、自治區(qū)、直轄市交通廳(局、委)，上海市港Vl管理局，長江、珠扛航務管 理局，長江Vl航道管理局，有關企事業(yè)單位： 由我部組織中交水運

3、規(guī)劃設計院等單位修訂完成的《船閘啟閉機設計規(guī) 范》，業(yè)經(jīng)審查通過，現(xiàn)批準為強制性行業(yè)標準，編號為,1TJ 309--2005，自2006 年3月1日起施行?！洞l設計規(guī)范第五篇：啟閉機設計》(．1TJ 265 87)(試 行)同時廢止。 本規(guī)范的第2．1 2條、第2，1 3條、第2 l 6條、第2 1．7條、第2．1 lo 條、第2 3．2條、第2 4 2條、第4 3 3條、第4 3．5條、第4 4 6條、第5．1 l 條和第5 2 7條的黑體字部分為強制性條文，與建設部發(fā)布的《工程建設標 準強制性條文》(水運工程部分)(建標(20021273號)具有同等效力。 本規(guī)范由交通部水運司

4、負責管理和解釋，由人民交通出版社出版發(fā)行。 中華人民共和國交通部 二00五年十月_卜七日 修訂說明 本規(guī)范是在《船閘設計規(guī)范第五篇：啟閉機設計》(JTJ 265— 87)(試行)的基礎上修訂而成。主要包括啟閉機設計參數(shù)、機械傳 動啟閉機設計和液壓傳動啟閉機設計等技術內(nèi)容。 本規(guī)范的主編單位為中交水運規(guī)劃設計院，參加單位為江蘇 省交通規(guī)劃設計院和四川省交通廳交通勘察設計研究院。 《船閘設計規(guī)范第五篇：啟閉機設計》(JTJ 265～87)(試行) 自1987年頒布實施以來，對提高船閘設計水平起到了

5、積極的促進 作用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。隨著我國船閘工程建 設技術的發(fā)展，該規(guī)范難以滿足船f嚼工程建設發(fā)展的需要，迫切需 要進行修訂。 本規(guī)范是在總結建國50多年來船閘建設的實踐經(jīng)驗，特別是 在總結近10年來船閘工程建設中的科研、設計、制作安裝、施工和 運行等方面的成功經(jīng)驗，吸取國外先進技術和經(jīng)驗的基礎上，通過 大量的調(diào)研、收集資料和廣泛征求意見，經(jīng)反復修改、補充、完善而 成。本次修訂的主要內(nèi)容包括原規(guī)范與船閘工程建設發(fā)展不相協(xié) 調(diào)的內(nèi)容以及近年來在船閘工程中應用的新技術和新工藝等內(nèi) 容。 由于船閘啟閉機設計條件及結構較復雜，采用分項系數(shù)法進 行修訂需要對大量資料進行統(tǒng)計

6、分析，目前條件尚不成熟。同時 考慮與相關部門的標準相協(xié)調(diào)，因此，本規(guī)范仍采用定值單一安全 系數(shù)法。 本規(guī)范應與船閘工程設計的其他規(guī)范配套使用。 本規(guī)范的第2．1．2條、第2．1．3條、第2．1．6條、第2．1．7條、 第2 1．10條、第2．3 2條、第2．4 2條、第4．3．3條、第4．3．5條、 1 第4．4．6條、第5．1．1條和第5．2．7條的黑體字部分為強制性條 文，與建設部發(fā)布的《工程建設標準強制性條文》(水運工程部分) (建標[2'002]273號)具有同等效力，必須嚴格執(zhí)行。 本規(guī)范共分5章15節(jié)和2個附錄，并附條文說明。本規(guī)

7、范編 寫組人員分工如下： 1總則：張國維 2基本規(guī)定：張國維黃渣 3啟閉機設計參數(shù)：黃潼 4機械傳動啟閉機設計：袁克忠 陳銀鋒} 5液壓傳動啟閉機設計：王志成 附錄A：王志成袁克忠 附錄B：張國維 本規(guī)范于2005年8月24日通過部審，于2005年10月17日 發(fā)布，自2006年3月1日起實施。 本規(guī)范由交通部水運司負責管理和解釋。請各有關單位在執(zhí) 行過程中，注意總結經(jīng)驗和積累資料，并將發(fā)現(xiàn)的問題和意見及時 函告交通部水運司(地址：北京市建國門內(nèi)大街11號，交通部水運 司工程技術處，郵政編碼：100736)和本規(guī)范管理組(地址：北京市 東城區(qū)安定門內(nèi)國子監(jiān)街28號，中交水運規(guī)劃

8、設計院，郵政編碼： 100007)，以便再修訂時參考。 2 目 次 l總則 ·· 2基本規(guī)定 ·· 2 1一般規(guī)定 2 2啟閉機型式 ’ ‘。 2 3啟閉機布置 ’’ 2 4啟閉機機房 · ‘ 3啟閉機設計參數(shù) 3 1啟閉時間和速度 ’ ～ 3 2啟閉機行程 ‘ 3 3啟閉力 ‘ 4機械傳動啟閉機設計 4．1啟閉機的工作級別 4 2電動機 ’ 4 3零部件 ‘ 4 4鋼絲繩、卷筒和滑輪 ‘ 4

9、5平衡重 ‘ 5液壓傳動啟閉機設計 · 5 1液壓系統(tǒng) ‘ 5．2液壓組件 ‘‘ 5．3油缸 。 ‘ 附錄A推拉桿，活塞桿的強度和穩(wěn)定性計算 - · 附錄B本規(guī)范用詞用語說明 ·一 ㈤㈤㈤㈤㈥㈤㈤㈤㈤㈤㈤㈤㈣㈤㈤㈦∽㈤蚴腳Ⅲ忉 附加說明本規(guī)范主編單位、參加單位、主要起草人、 總校人員和管理組人員名單 ·· f18) 附條文說明 · - · 一 (19) 1 總 則 1．0．1為統(tǒng)一船閘啟閉機設計的技術要求，提高設計水平，做到 技術先進、經(jīng)濟實用、運行可靠和便于維修管理，制定本規(guī)范

10、。 1．o．2本規(guī)范適用于內(nèi)河I～Ⅶ級船閘工作閘門和工作閥門啟 閉機設計。船閘其他固定式啟閉機設計可參照執(zhí)行，移動式啟閉 機設計可參照現(xiàn)行行業(yè)標準《水利水電工程啟閉機設計規(guī)范》 (SL41)的有關規(guī)定執(zhí)行。 1．0．3本規(guī)范采用定值單一安全系數(shù)法。 1．0．4船閘啟閉機設計應積極慎重地采用新技術、新工藝和新材 料。 1．0．5本規(guī)范應與船閘工程設計的其他規(guī)范配套使用。 1．O．6船閘啟閉機設計除應符合本規(guī)范規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn) 行標準的有關規(guī)定。 2基本規(guī)定 2．1一般規(guī)定 2．1．1同一

11、條河流上相同門型的船閘啟閉機宜采用同一種型式。 2．1．2啟閉機應設置備用動力設備。 2．1．3當啟閉機采用電動和手動兩種驅動方式時，應設置聯(lián)鎖裝 置。手動驅動裝置應裝設安全把手。 2．1．4啟閉機應設置同步裝置。 2．1．5啟閉機應運轉平穩(wěn)。工作閘門和工作閥門開關門運行至 終點位置時，不得發(fā)生撞擊現(xiàn)象。 2．1．6機械傳動啟閉機應設置安全制動裝置。液壓傳動啟閉機 應具有鎖定功能。 2。1．7啟閉機應設置行程限位裝置和超負荷保護裝置。必要時， 應設置行程監(jiān)測裝置和荷載檢測裝置。 2．1．8啟閉機液壓油的選擇應考慮環(huán)境溫度對油液性能的影響。 2．1．9工作閘門啟閉機設計，應考慮水

12、位波動和泥沙淤積對啟閉 機的影響。 2．1．10啟閉機設計應考慮環(huán)保和景觀要求。 2．1．11弧型閘門啟閉機設計可參照現(xiàn)行行業(yè)標準《水利水電工 程啟閉機設計規(guī)范))(SL41)的有關規(guī)定執(zhí)行。 2。2啟閉機型式 2．2．1啟閉機可分為機械傳動啟閉機和液壓傳動啟閉機等型式。 啟閉機機型應根據(jù)工作閘門和工作閥門的型式、船閘布置條件、使 用要求和加工制造等因素確定。 2 2．2．2人字閘門、三角閘門和一字閘門啟閉機宜選用液壓傳動啟 閉機。 2．2．3小行程平面閘門啟閉機宜選用液壓傳動啟閉機，大行程平 面閘門啟閉機宜選用機械傳動啟閉機。

13、2．2．4橫拉閘門啟閉機宜選用機械傳動啟閉機。 2．2．5工作閥門啟閉機宜選用液壓傳動啟閉機。 2．3啟閉機布置 2．3．1啟閉機布置應根據(jù)工作閘門和工作閥門型式、啟閉機型 式、啟閉力、啟閉行程和閘首布置等綜合比較確定。 2．3．2啟閉機布置不得影響船閘的通航凈空尺度。 2．3．3啟閉機宜安裝在船閘設計最高通航水位以上，并應考慮啟 閉機檢修方便。 2．4啟閉機機房 2．4．1啟閉機宜設置機房。機房的平面尺寸和凈空高度應滿足 啟閉機安裝、檢修、吊運和電氣設備布置要求，并應考慮機房的通 風、照明和給排水要求。 2．4．2機房必須配備相應的消防設備。 2．4．3嚴寒

14、和炎熱地區(qū)的啟閉機機房宜設置調(diào)溫設施。 3 3啟閉機設計參數(shù) 3．1啟閉時間和速度 3．1．1人字閘門、三角閘門和一字閘門的啟閉時間可按表3．1．1選取。 人字閘門、三角閘門和一字閘門的啟閉時間 表3．1 1。 船閘口門寬度(m) L<16 16≤L≤23 L>23 ——————--——————----—————--————·—一I I‘————。。1’—————?！?。。’一 3．1．2 采用機械傳動

15、啟閉機的平面閘門，升降速度不宜大于 6m／rain。 3．1．3采用機械傳動啟閉機的橫拉閘門，橫移速度不宜大于 12m／rain。 3．1．4液壓傳動啟閉機液壓缸內(nèi)活塞的最大移動速度不宜大于 4m／min。 3．1．5工作閥門啟閉機的啟閉時間，應符合《船閘輸水系統(tǒng)設計 規(guī)范》(珊306)的有關規(guī)定。 3．2啟閉機行程 3．2．1啟閉機行程除應滿足工作閘門和工作閥門的運行要求外 尚應留有富裕度。 3．2．2橫拉閘門啟閉機行程應考慮閘門檢修的需要。 3．3啟閉力 3．3．1啟閉機的額定啟閉力應根據(jù)工作閘門和工作閥門啟閉所 需的最大啟閉力矩或最大啟閉力

16、確定。 3．3．2啟閉機的啟閉力，應按現(xiàn)行行業(yè)標準《船閘閘閥門設計規(guī) 范》(JTJ 308)的有關規(guī)定確定。 4 4機械傳動啟閉機設計 4．1啟閉機的工作級別 4．1．1啟閉機的工作級別應根據(jù)設計壽命和荷載狀態(tài)劃分為四 級，見表4．1．1。 啟閉機的工作級別 表4．1 1 工作級別 總設計壽命(h) 荷載狀態(tài) Q·輕 800 經(jīng)常啟閉輕的荷載，很少啟閉額定荷載 Q2一輕 1600 如一中 3200 有時啟閉額定荷載，一般啟閉中等荷載 一 Q4重 6300

17、經(jīng)常啟閉額定荷載 4．2電動機 4．2．1啟閉機的驅動裝置應選用交流電動機。當選用直流電動 機時，必須經(jīng)過技術經(jīng)濟論證。 4．2．2啟閉機的驅動裝置宜采用Y系列異步電動機。 4．2．3電動機的額定功率應按電動機靜功率和負荷持續(xù)率確定。 4．2．4電動機靜功率應按下式計算： ％=K而FV； (4．2．4) 式中 M——電動機靜功率(kw)； 卜克服慣性的功率增大系數(shù)，平面閘門和工作閥門取 1．O，人字閘門、三角閘門、一字閘門和橫拉閘門取 1．1～1．2； 5 F——最大工作荷載(N)； y——平面閘門的升降速度或人

18、字閘門、三角閘門、一字閘 門、橫拉閘門啟閉機推拉桿的速度(m／s)； "——機構的總傳動效率。 4．3零部件 4．3．1啟閉機零部件應按正常工作時的最大荷載進行設計。 4．3．2啟閉機的齒輪、齒條、蝸輪和蝸桿設計應符合國家現(xiàn)行標 準的有關規(guī)定。 4．3．3啟閉機應設置工作制動器和安全制動器。啟閉機的制動 器應根據(jù)制動力矩的大小選用電磁式或電液式。制動器的制動力 矩應滿足下列要求： (1)平面閘門和工作閥門取制動軸靜力矩的1．75～2．25倍； (2)人字閘門、三角閘門、～字閘門和橫拉閘門取制動軸靜力 矩的1．2～1．5倍。 4．3．4啟閉機推拉桿強度和穩(wěn)定性應按附錄

19、A的有關規(guī)定進行 計算，推拉桿的長細比不宜大于120。 4．3．5人字閘門和三角閘門的推拉桿應設置緩沖裝置。緩沖裝 置應按推拉桿最大工作荷載的1．2倍設計，并應滿足閘門塌拱、桿 件變形的要求。 4．4鋼絲繩、卷筒和滑輪 4．4．1卷揚式機械傳動啟閉機宜選用交繞線接觸鋼絲繩。出入 水的鋼絲繩宜選用鍍鋅金屬芯鋼絲繩，雙吊點啟閉機宜選用預拉 鋼絲繩。 4．4．2鋼絲繩的破斷拉力應滿足下式要求： Fo≥n·S (4．4．2) 式中 R——鋼絲繩破斷拉力(N)； 5——鋼絲繩最大工作靜拉力(N)； n——鋼絲繩最小安全系數(shù)，見表4．4．2。 6

20、 鋼絲繩最小安全系數(shù) 表4．4 2 工作級別 安全系數(shù)n Q-一輕 5 魄輕 5 5 Q一中、Q4一重 6 4．4．3卷揚式機械傳動啟閉機的卷筒和滑輪最小纏繞直徑可按 式(4．4．3)計算。平衡滑輪直徑不應小于滑輪最小纏繞直徑的 0．6倍。 DⅫ。=e·d (4．4．3) 式中 D0111。——卷筒和滑輪最小纏繞直徑(mm)； e——卷筒和滑輪系數(shù)，見表4．4．3； d——鋼絲繩直徑(turn)。 卷筒和滑輪系數(shù) 表4．4 3 工作級別 卷筒和滑輪系數(shù) Q-一輕、Q2一輕 20 地一中 25 仉一重 30 4．4．4卷筒的強度

21、和穩(wěn)定性驗算應按現(xiàn)行行業(yè)標準《水利水電工 程啟閉機設計規(guī)范}(SL41)的有關規(guī)定執(zhí)行。 4．4．5鋼絲繩的偏斜角(圖4．4．5)的允許值應滿足下列各式的要 求： yo≤5。 (4．4．5—1) yl≤5。 (4．4 5-2) y2≤? (4．4．5—3) 式中 7?！摻z繩在滑輪上的偏斜角(。)； 7．——卷筒上鋼絲繩偏斜方向與繩槽螺紋方向相同時，鋼 絲繩與卷筒軸的垂直平面的夾角(。)； 7 y2——卷筒上鋼絲繩偏斜方向與繩槽螺紋方向相反時，鋼

22、 絲繩與卷筒軸的垂直平面的夾角(。)。 圖4 4 5鋼絲繩在滑輪和卷筒上的偏斜角 4．4．6滑輪應設置防止鋼絲繩脫槽的裝置。 4．5平衡重 4．5．1機械傳動啟閉機平衡重的配置應遵循下列原則 (1)減少啟門力； (2)具有足夠的閉門力： (3)降低能耗。 8 5液壓傳動啟閉機設計 5．1液壓系統(tǒng) 5．1．1液壓系統(tǒng)設計應符

23、合下列規(guī)定。 5．1．1．1液壓系統(tǒng)的油路設計應滿足啟閉機運行的要求，并經(jīng) 過技術經(jīng)濟比較后確定。 5．1．1．2液壓系統(tǒng)應設置安全、鎖定、卸荷和補油等基本回路， 鎖定閥組宜靠近油缸出油口處設置。 5．1．1．3泵站應設置備用電機和油泵。并宜采用旁置式布置。 5．1．1．4油泵電機組應設置減振裝置，噪聲不應大于85dB。 5．1．1．5泵站的閥件和管件等宜集成化。 5．1．1．6油路應設置排氣裝置。 5．1．2液壓系統(tǒng)最高工作壓力宜取16～20MPa。 5．1．3系統(tǒng)試驗壓力應滿足下列要求： (1)當系統(tǒng)最高工作壓力不大于16MPa時，系統(tǒng)試驗壓力取 1 5倍的系統(tǒng)最高工

24、作壓力； (2)當系統(tǒng)最高工作壓力大于16MPa時，系統(tǒng)試驗壓力取1．25 倍的系統(tǒng)最高工作壓力。 5．1．4油缸試驗壓力應滿足下列要求： (1)當油缸最高工作壓力不大于16MPa時，油缸試驗壓力取 1．5倍的油缸最高工作壓力； (2)當油缸最高工作壓力大于16MPa時，油缸試驗壓力取1．25 倍的油缸最高工作壓力。 5．1．5液壓系統(tǒng)應進行壓力損失驗算。壓力損失應包括沿程壓 力損失、局部壓力損失和閥件壓力損失。 9 5．1．6液壓油可根據(jù)液壓泵的類型、工作壓力和工作溫度等選 用。 5．1．7液壓油應具有良好的粘溫特性、潤滑性、抗氧化性和抗

25、燃 燒性，應無毒、無腐蝕作用、無雜質(zhì)和水分、不易乳化，且具有一定 的消泡能力。 5．2液壓組件 5．2．1油泵型式應根據(jù)系統(tǒng)對油泵的工作性能要求選擇，油泵規(guī) 格和驅動油泵功率應根據(jù)油泵所需最高工作壓力和所需最大工作 流量確定。 5．2．2油泵最高工作壓力應按下式計算： 只≥KI^ (5．2．2—1) 凡=P+∑△P (5．2．2-2) 式中 只——油泵最高工作壓力(MPa)； K1——富裕系數(shù)，取1．25； R——液壓系統(tǒng)最高工作壓力(MPa)； P——油缸最高工作壓力(MPa)； ∑△P——管路系統(tǒng)各項壓力損失總和(MPa)。 5．2．3油泵最大工作流量應按下式計算

26、： QD≥K2Qs (5 2．3一I) Qs=∑Q (5．2．3-2) 式中 仉——油泵最大工作流量(m3／s)； 島——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取I．1～I．3； 仉——液壓系統(tǒng)最大工作流量(m3／s)； ∑p——同時動作的油缸最大總工作流量(m3／s)。 5．2．4驅動油泵功率應按下式計算： Ⅳ=麓 (52．4) 式中 _)、i——驅動油泵功率(kw)； 】0 凡——液壓系統(tǒng)最高工作壓力(MPa)； Qs——液壓系統(tǒng)最大工作流量(m3／s)； n——油泵的總效率，按油泵產(chǎn)品樣本或表5．2．4選用，定 量泵取大值，變量泵取小值。 油

27、泵的總效率 表5．2．4 油泵名稱 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0 60～0 80 0 75～0 85 o 75～o 90 5．2．5閥件應滿足液壓系統(tǒng)運行要求。閥件的壓力和流量應留 有一定的富裕量。 s．2．6管道設計應符合下列規(guī)定。 5．2．6．1管道尺寸應根據(jù)液壓系統(tǒng)最高工作壓力、液壓油通過 管道的最大流量和允許流速確定，并應按下列公式計算： d：1128．4√號 。 盡d o≥j田 Eo]=乏 式中 d——油管內(nèi)徑(r-1111)； O——液壓油通過管道的最大流量(m3／s)； y——液壓油通過管道的允許流速(m／s)，按表5．2．6選

28、 ??； 8——油管壁厚(nⅡn)； R——液壓系統(tǒng)最高工作壓力(MPa)； [a]——油管材料的容許應力(MPa)，銅管的容許應力不大于 25MPa； “——油管材料的抗拉強度(MPa)； 如——安全系數(shù)，當Ps≤7MPa時，取8；當7MPa17．5MPa時，取4。 】1 管道的允許流速 表5 2 6 管道種類 允許流速(rn／s) 備 注 吸油管道 O 6—1 2 流量大時取大值 壓油管道 2 5—5 0 油的粘度小時取大值 總回油管道 1 5～2 5 短管道和

29、管道局部收縮處 5 0—7 0 5．2．6．2管路布置應短捷，管子彎曲處角度不得小于90。，最 小彎曲半徑應大于管外徑的3倍。 5．2．6．3軟管不應拉緊、扭轉和摩擦。軟管接頭至起彎點的直 線段長度不得小于軟管外徑的6倍，彎血半徑不得小于軟管外徑 的lO倍。 5．2．7油箱設計應滿足儲油、散熱、過濾、維修和換油等要求，并 應符合下列規(guī)定。 5．2．7．1油箱有效容積宜按泵組每分鐘最大排量的5—7倍計 算，并應根據(jù)油缸工作狀態(tài)下的最大回油量綜合確定。 5．2．7．2過濾器應按使用要求設置，過濾能力應大于通過流量 的2倍，過濾精度應按液壓元件的要求確定。 5．2．7．3吸油管與

30、回油管之間應設置隔板。 5．2．7．4油箱宜設置除濕空氣過濾器、熱交換器、油位計和溫 度計等。 5．2．7．5油箱內(nèi)壁嚴禁涂刷油漆。 5．2．8管道和油箱宜采用不銹鋼材料。 5．3油 缸 5．3．1油缸壁厚可按下列公式計算： 。PD o≥i啊 5 3 l r 1 吼 o。J 5瓦 5 3 2 式中d——油缸壁厚(mm)； P——油缸最高工作壓力(MPa)； 12 D——油缸內(nèi)徑(mill)； [d]——油缸材料的容許應力(MPa)； 鞏——油缸材料的抗拉強度(MPa)； &——安全系數(shù)，取5。 5．3．2

31、油缸的主要尺度應符合下列規(guī)定。 5．3．2．1油缸的最小導向長度(圖5．3．2)宜按下式確定： H一=i1 I而S+D) (5．3 2) 式中日。。。——最小導向長度(nun)，即活塞桿外伸至最大行程時， 活塞支承中點至導向套滑動面中點的距離； s——活塞最大行程(mm)； D——油缸內(nèi)徑(mm)。 圖5 3 2抽缸導向結構簡崮 H一一最小導向長度；d-活塞桿直徑；D一油缸內(nèi)徑；L-活塞桿導向套的長 度；B．活塞寬度；S-活塞最大行程 5．3．2．2初選活塞桿直徑時，可取油缸內(nèi)徑的O．5～0．6倍。 5．3．2．3活塞桿導向

32、套的長度可取活塞桿直徑的0．8—1．0倍。 5．3．2．4活塞寬度可取油缸內(nèi)徑的0．6～1．0倍。 5．3．3活塞桿強度和穩(wěn)定性計算，可參照附錄A進行。 5．3．4大中型臥式油缸活塞桿設計應控制初始撓度。 5．3．5油缸和活塞桿的材料宜選用35、45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，活塞 桿表面應進行防腐處理。 5．3．6啟閉機與工作閘門或工作閥門宜采用球鉸聯(lián)接或十字鉸 聯(lián)接。 】3 附錄A推拉桿、活塞桿的強度和穩(wěn)定性計算 A．0．1推拉桿和活塞桿的強度應按式(A．0．1)計算。 F 口=}≤[口] (A．0

33、．1) 2"1 L 式中口——推拉桿或活塞桿的軸心壓桿應力(MPa)； F——推拉桿或活塞桿承受的最大軸向荷載(N)； A．——推拉桿或活塞桿截面凈面積(nmf)； [一]——材料的容許應力(MPa)，按現(xiàn)行行業(yè)標準《船閘閘閥 門設計規(guī)范》(JTJ 308)的有關規(guī)定選用。 A．0．2推拉桿的穩(wěn)定性驗算應按式(A．0．2)計算。 P d=≠≤烈d] (A．o．2) n2 式中d——推拉桿軸心壓桿應力(MPa)； F——推拉桿承受的最大軸向荷載(N)； 4，——推拉桿截面毛面積(m，2)； [一]——材料的容許應力(MPa)，按現(xiàn)行行業(yè)標準《船閘閘閥 門設計規(guī)范》(

34、JTJ 308)的有關規(guī)定選用； ∞——推拉桿軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)，按現(xiàn)行行業(yè)標準《船閘閘 閥門設計規(guī)范》(JTJ 308)的有關規(guī)定選用。 A．0．3活塞桿的穩(wěn)定性驗算應滿足式(A．0．3)的要求。 nⅣ=譬≥[nⅣ] (A．0．3) ， 式中 ／*W——活塞桿的穩(wěn)定安全系數(shù)； Pk——活塞桿臨界荷載(N)； p——活塞桿承受的最大軸向荷載(N)； 14 [n，]——活塞桿容許穩(wěn)定安全系數(shù)，見表A．0．3。 容許穩(wěn)定安全系數(shù) 表A．0．3 f2“

35、 0 7～0 8 0 9—1 0 [n，] 6 5 4 5 4 注：11、f2見隔A 0 3。 圖A 0 3活塞桿穩(wěn)定性驗算簡圖 A．0．4活塞桿的臨界荷載可根據(jù)活塞桿長細比按下列公式計 算： (1)當^>^，時，臨界荷載按下列公式計算： Pk：譬Al A：掣A， ／-|nlin。 ‰mi ／J,m。 (A．0．4-3) 2^／百 ^，=1．33As (A．0．4-4) (A．

36、0．4-5) 式中A——活塞桿長細比； A。——歐拉公式曲線與試驗公式拋物線相交點的長細比 R——活塞桿臨界荷載(N)； E——材料的彈性模量(MPa)； A2——活塞桿截面毛面積(nlm2)； 15 “——活塞桿長度系數(shù)，根據(jù)活塞桿支承約束條件確定，當 兩端支承為鉸接時取1．o；當一端支承固定、一端支 承鉸接時取0．7； 卜 活塞桿計算長度(mm)； c。?！钊麠U截面最小回轉半徑(film)； J ——活塞桿截面最小慣矩(nun4)； ^?！R界應力等于活塞桿材料屈服極限時，按歐拉公式 算出的長細比； 疋——材料的屈服極限(M

37、Pa)。 (2)當^≤^，時，臨界荷載按下式計算： R=【1_043(砉)‘]剛z (A00 4_6) 式中^——活塞桿長細比； A，——歐拉公式曲線與試驗公式拋物線相交點的長細比； n——活塞桿臨界荷載(N)； d，——材料的屈服極限(MPa)； A，——活塞桿截面毛面積(一2)。 16 附錄B本規(guī)范用詞用語說明 B．0．1為便于在執(zhí)行本規(guī)范條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度 的用詞用語說明如下： (1)

38、表示很嚴格，非這樣做不可的： 正面詞采用“必須”； 反面詞采用“嚴禁”。 (2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的： 正面詞采用“應”； 反面詞采用“不應”或“不得”。 (3)對表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的： 正面詞采用“宜”或“可”； 反面詞采用“不宜”。 B．0．2條文中指定應按其他有關標準、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為“應 符合 的有關規(guī)定”或“應按 執(zhí)行”。 17 附加說明 本規(guī)范主編單位、參加單位、 主要起草人、總校人員和

39、管理組人員名單 主編單位：中交水運規(guī)劃設計院 參加單位：江蘇省交通規(guī)劃設計院 四川省交通廳交通勘察設計研究院 主要起草人：張國維(中交水運規(guī)劃設計院) 黃潼(中交水運規(guī)劃設計院) (以下按姓氏筆畫為序) 王志成(江蘇省交通規(guī)劃設計院) i陳銀鋒I(中交水運規(guī)劃設計院) 袁克忠(四川省交通廳交通勘察設計研究院) 總校人員名單：李永恒(交通部水運司) 何文輝(交通部水運司) 吳敦龍(中交水運規(guī)劃設計院) 張國雛(中交水運規(guī)劃設計院) 黃潼(中交水運規(guī)劃設計院) 龍友(中交水運規(guī)劃設計院) 董方(人民交通出版社) 艇目^員名單：張國維(中交水運規(guī)劃設計院)

40、 劉洪波(中交水運規(guī)劃設計院) 龍友(中交水運規(guī)劃設計院) 吳立新(中交水運規(guī)劃設計院) 中華人民共和國行業(yè)標準 船閘啟閉機設計規(guī)范 珊309_一2005 條文說明 目 次 2基本規(guī)定 2 1一般規(guī)定 2．2啟閉機型式· ·- 2．3啟閉機布置 3啟閉機設計參數(shù) 3 1啟閉時間和速度 3 2啟閉機行程 4機械傳動啟閉機設計 4 1啟閉機的工作級別 4

41、2電動機 4．3零部件 4．4鋼絲繩、卷筒和滑輪 5液壓傳動啟閉機設計 5 1液壓系統(tǒng) 5．2液壓組件 5．3油缸 ∞∞㈣㈣∞∞洶洶洶㈨∽㈣㈣∽∽㈨ 21 2基本規(guī)定 2．1一般規(guī)定 2．1．1推薦同一條河流上相同門型采用同一種型式啟閉機，是為 了給管理和維修保養(yǎng)提供便利。 2．1．2大中型船閘和工作繁忙的小型船閘，設一臺動力設備時， 一旦發(fā)生事故，將造成航道堵塞，因此推薦設置備用動力設備。 2．1．4設置同步裝置是

42、為了保證上述工作閘門和工作閥門在運 行過程中不致歪斜和卡住，保證閘門底止水正常工作。 2．1．5要求啟閉機運轉平穩(wěn)是為了保證工作閘門運轉平穩(wěn)，防止 閘門在運行過程中產(chǎn)生間斷或跳躍式的運動現(xiàn)象。工作閘門和工 作閥門開關門運行至終點位置規(guī)定不得發(fā)生撞擊，是為了防止撞 壞閘門和止水。 2．1．6啟閉機設置制動裝置，主要是為了能控制工作閘門、工作 閥門的運行位置和保證閘門和閥門的運行安全。提升閘門在開啟 位置時必須制動，以防止閘門下滑；人字閘門需在開啟位置長期停 留，也需要將閘門制動，以防風浪推動閘門。 2．1．7工作閘門和工作閥門啟閉機設行程限位裝置，是為了保證 工作閘門和工作閥門在設計行

43、程范圍內(nèi)運行，防止工作閘門和工 作閥門在運行到終了位置時產(chǎn)生撞擊，避免啟閉機的傳動構件由 于撞擊而損壞。設置荷載保護裝置，是為了保護閘門和閥門及啟 閉機的安全，避免事故的發(fā)生。 2．1．8由于常用液壓油的粘度隨著溫度的降低而升高，所以在選 擇液壓油時要考慮環(huán)境溫度對油液性能的影響。 2．1．9由于水利樞紐的運行或船閘灌泄水超灌超泄產(chǎn)生的反向 23 水位差對閘門造成較大影響時，可能會使油缸活塞桿扭曲、變形， 啟閉機損壞，船閘不能正常工作，影響船閘的正常運行，因此在啟 閉機設計時應考慮此影響。 2．2啟閉機型式 2．2．2液壓傳動啟閉機

44、加工件較少，選用的標準件較多，且油缸 的加工已形成規(guī)模，不存在加工技術問題，因此推薦人字閘門、三 角閘門和一字閘門采用液壓傳動啟閉機。 2 2 3 2．2．4大行程平面閘門和橫拉閘門，開關門行程較長，當 超過油缸長度的加工范圍時，液壓傳動的啟閉機就難以滿足要求， 故推薦采用機械傳動的啟閉機。 2．3啟閉機布置 2．3．3本條規(guī)定是為了保證啟閉機主要電氣設備不至于淹沒在 水中。 3啟閉機設計參數(shù) 3．1啟閉時間和速度 3．1．1—3．1．4條文規(guī)定的內(nèi)容是根據(jù)國內(nèi)外多座船閘資料和相 關標

45、準統(tǒng)計分析提出的。 3．2啟閉機行程 3．2．1本條規(guī)定啟閉機行程留有適當?shù)母辉６仁菫榱诉m應閘門 的塌拱、位移和安裝調(diào)整對行程的影響。 4機械傳動啟閉機設計 4．1啟閉機的工作級別 4．1．1船閘啟閉機用于不同門型、機型和航道，彼此工作狀況差 異很大。通航水位的變化使啟閉機在實際工作過程中承受的荷載 也是變化的。對啟閉機的工作級別進行劃分，給啟閉機機構設計 提供一個合理的基礎，也為用戶和制造廠家進行協(xié)商時提供一個 參考范圍。本條文給出的是機構的工作級別，為簡化工作級別，我 們把工作級別和荷載狀

46、態(tài)、設計壽命聯(lián)系起來，對于機構一般就不 考慮疲勞強度，所以機構的工作級別即為啟閉機的工作級別。荷 載狀態(tài)表明啟閉機受載的輕重程度。表4．1．1中“經(jīng)常啟閉輕的 荷載，很少啟閉額定荷載”是指船閘設計最高通航水位在一年內(nèi)出 現(xiàn)的天數(shù)很少，經(jīng)常在較低通航水位下工作?！坝袝r啟閉額定荷 載，一般啟閉中等荷載”是指船閘在一年內(nèi)，設計最高通航水位出 現(xiàn)的天數(shù)較少，經(jīng)常在中等通航水位下工作?！敖?jīng)常啟閉額定荷 載”是指船閘在一年內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)設計最高通航水位，常受最大的工 作荷載。啟閉機設計工作總小時數(shù)只是理論上的規(guī)定，不作為壽 命的保證。 4．2電動機 4．2．1由于我國的船閘多建于環(huán)境溫度較高，氣候

47、潮濕，且塵土 風沙較多，要求電動機應有較好的密封性和耐濕性；由于啟閉機大 多為重復短時工作制，對電動機最大轉矩與額定轉矩比值要求較 大；由于經(jīng)常啟制動，振動沖擊較大，要求電動機具有足夠的機械 強度。交流電動機結構簡單，價格便宜，維修方便，其性能可滿足 26 船閘啟閉機的要求；直流電動機雖然具有較大的過載能力，調(diào)速比 大，起動性能好，但系統(tǒng)比較復雜，投資較大，故推薦交流電動機。 4．2．2 Y系列異步電動機為鼠籠結構，價格便宜，適用于中小容 量、啟動次數(shù)不多和沒有調(diào)速要求的情況下使用，因此推薦采用Y 系列異步電動機。 4．2．3電動機的負荷持續(xù)率為

48、10分鐘內(nèi)啟閉機工作時間所占的 百分數(shù)。 4．2．4平面閘門和工作閥門的啟閉機主要是重力負載，起升為阻 力，下降為動力，類似起重機的起升機構，因此，計算電動機靜功率 時，克服慣性的功率增大系數(shù)K取為1．0；人字閘門、三角閘門、一 字閘門和橫拉閘門的啟閉機主要是阻力負載，類似起重機的運行 機構，計算時要考慮慣性力，參考有關資料，克服慣性的功率增大 系數(shù)K取為1．1～1．2。機構的總傳動效率是傳動系統(tǒng)中所有運 動副的效率，包括繩索卷繞效率。 4．3零部件 4．3．3本條規(guī)定是根據(jù)啟閉機工作情況，參照國內(nèi)外有關資料制 定的。對平面閘門和工作閥門考慮到船閘啟閉機的實際使用情況 和閘門下

49、過船、過人的安全要求，規(guī)定其制動安全系數(shù)為1．75～ 2．25；對橫拉閘門，考慮運行機構的制動器，要求制動安全系數(shù)較 低，通常以保證在不工作時能“持住”即可，可以用較小的制動安全 系數(shù)，故對橫拉閘門制動器的制動力矩取為1．2～1．5。 4．3．4為保證推拉桿或連桿的正常工作，參考國內(nèi)有關資料制定 本條文。為避免桿件柔度太大，在自重下較大的撓度和在運輸、安 裝中發(fā)生變形，以致使桿件受力時增加初彎曲和初偏心，降低安全 度，參考我國《港口工程鋼結構設計規(guī)范》(JTJ 283—99)和《水利水 電工程鋼閘門設計規(guī)范》(DL／T 5039—95)的規(guī)定，本規(guī)范對推拉 桿的長細比規(guī)定為不大于120。

50、 4．3．5推拉桿緩沖裝置的最大工作荷載是根據(jù)國內(nèi)已建工程經(jīng) 驗確定的。 27 4．4鋼絲繩、卷筒和滑輪 4．4．1在相同直徑、相同材料條件下，線接觸鋼絲繩比點接觸鋼 絲繩壽命可提高1．5～2．0倍，故宜選用交繞線接觸鋼絲繩；船閘 啟閉機鋼絲繩多處于水下或接近水面工作，銹蝕成為影響鋼絲繩 壽命的主要因素，因此出入水鋼絲繩宜選用鍍鋅金屬芯鋼絲繩；雙 吊點啟閉機宜采用預拉鋼絲繩，是為了更好的實現(xiàn)同步。 4．4．2船閘啟閉機的鋼絲繩多數(shù)在水下或出入水中工作，繞繩系 統(tǒng)布置比較復雜，鋼絲繩破斷后更換困難，往往造成停航，影響較 大；對于提升閘門，

51、船舶需要從閘門下經(jīng)過，鋼絲繩破斷會造成嚴 重后果。根據(jù)起重機設計規(guī)范和相關行業(yè)標準，按鋼絲繩所在機 構工作級別有關的安全系數(shù)選擇鋼絲繩直徑，所選鋼絲繩的破斷 拉力應滿足式4．4．2的要求。該方法比較簡單、常用，因此予以推 薦。鋼絲繩的安全系數(shù)和《起重機設計規(guī)范》(GB 3811—83)中相 比，本規(guī)范提高了一級。這是因為閘門荷載在水下，鋼絲繩也比較 潮濕，前蘇聯(lián)《水工建筑物的啟閉機械》一書中提到關于輕級工作 制的鋼絲繩安全系數(shù)不小于5，中級工作制不小于5．5；前蘇聯(lián)《起 重機運輸機械圖集》提出對于機動的鋼絲繩其輕級的安全系數(shù)不 小于5。所以本規(guī)范中鋼絲繩安全系數(shù)取Q．一輕為5，Q2一輕為

52、5．5，Q3一中、Q4一重為6。 4．4．3關于卷筒和滑輪的最小纏繞直徑，本規(guī)范與《起重機設計 規(guī)范》(GB 3811—83)相比有適當?shù)募哟螅饕紤]在條件允許的 情況下，適當加大卷筒或滑輪直徑可以延長鋼絲繩的使用壽命，同 時考慮到工作場地較為潮濕且維護條件較差。前蘇聯(lián)《水工建筑 物的啟閉機械》中提到輕級工作制的卷筒或滑輪與鋼絲繩直徑之 比為20；中級工作制為25；因此本規(guī)范取Q】一輕、Q2一輕為20， Q3一中為25、Q4一重為30。 4．4．5限制鋼絲繩偏斜角的目的，是防止偏斜角過大時，造成鋼 絲繩與卷筒或滑輪邊緣相互摩擦，損壞鋼絲繩。參照《起重機設計 規(guī)范》(GB 3811～83)

53、的相關規(guī)定制定本條文。 28 5液壓傳動啟閉機設計 5．I液壓系統(tǒng) 5．1．1本條文提出啟閉機液壓系統(tǒng)設計應設置安全、鎖定、卸荷 和補油回路，主要是考慮門體變形、意外情況超載或出現(xiàn)反向荷載 等對啟閉機活塞桿造成不利的影響，因此有必要設置安全、鎖定、 卸荷等回路，以保護活塞桿。為保證船閘安全運行，提高船閘通行 保證率，減少噪聲污染和環(huán)境污染，結合國內(nèi)外船閘啟閉機設計、 使用方面的經(jīng)驗，提出設置備用電機、設置減振裝置、油路設置排 氣裝置和泵站集成化等要求。 5．1．2根據(jù)國內(nèi)外有關資料，20世紀90年代后

54、建設的船閘，其船 閘液壓啟閉機液壓系統(tǒng)的最高工作壓力大部分在12．0～20．0MPa 之間，個別船閘高達30．5MPa。隨著液壓技術的不斷發(fā)展及數(shù)控 機床的普及，泵類、閥類和執(zhí)行機構等加工精度得到了大幅度提 高，已基本解決了泵、閥、缸的漏油問題，因此，本次修訂推薦啟閉 機液壓系統(tǒng)工作壓力取16～20MPa。 5．1．3—5．1．4對系統(tǒng)試驗壓力和液壓缸試驗壓力的要求是參考 《起重機設計規(guī)范》(GB 3811—83)、《水利水電工程啟閉機設計規(guī) 范)(stal)和《機械設計手冊》的有關規(guī)定提出的。 5．2液壓組件 5．2．2—5．2．3油泵的最高工作壓力是由油缸或液壓馬達的工作

55、壓力確定的，富裕系數(shù)Kl是考慮油泵的壓力儲備和使用壽命；油 泵的最大工作流量由同時動作的油缸最大總工作流量確定；泄漏 系數(shù)島是考慮油路系統(tǒng)的泄漏和元件磨損造成容積效率的 29 下降。 5．2．5閥件的壓力和流量應留有一定的富裕量，主要考慮閥件的 內(nèi)泄漏和液控閥的最小啟動壓力。 5．2．7本條文參照國內(nèi)已建船閘的使用經(jīng)驗，并參考機械工程出 版社出版的《液壓工程手冊》、《機械設計手冊》的相關規(guī)定制定。 5．3油 缸 5．3．1一般油缸壁厚的計算分為薄壁、中厚壁與厚壁三種。缸徑 與壁厚之比小于2為薄壁，缸徑與壁厚之比大于2小于16為中厚 壁，缸徑與壁厚之比大于16為厚壁。根據(jù)國內(nèi)外相關資料，啟閉 機油缸多采用薄壁和中厚壁。由于中厚壁計算公式中強度系數(shù)目 前尚無確切數(shù)據(jù)，因此本規(guī)范統(tǒng)一按薄壁計算，偏于安全。 5．3．5油缸和活塞桿的加工材料宜選用35、45優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼， 主要是考慮采用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼加工油缸和活塞桿可以獲得較好 的加工質(zhì)量。