Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза

по оси вращения - вереяльный столб; по створу - створный столб; по верху - верхний ригель; по низу - нижний ригель; по диагонали - диагональные связи. Конструктивная схема ворот пока¬зана на (рисунке 15).

Плоские двустворчатые ворота встречаются с полотнами ригельной системы, а также стоечной. Ориентировочно, если высота ворот больше 0,75 длинны, применяют ригельную систему, а при меньшей - стоечную.

Конструкция плоских ригельных ворот показанна на (рисунке 15). Против каждого ригеля на вереяльном и створном столбах расположены упорные подушки. Через упорные подушки створки опираются друг на друга в створе и передают давление воды на закладные подушки устоев головы. Ригели - балки составного двухстворового сечения со сплош¬ной стенкой. Стрингеры - продольные ребра, предназначены для увели¬чения устойчивости обшивки при работе ее на сжатие в общей системе ворот. Они устанавливаются между ригелями и представляют собой бал¬ки прокатного профиля. Вереяльные створные столбы выполняются в ви¬де коробчатых балок трапецидального сечения. В верхней части вере¬яльного столба закрепляется ось гальсбанда, а в нижней - надпятник.

Для обеспечения устойчивости ригелей при продольном сжатии ста¬вят диафрагмы по длине створки на расстоянии 1,7 - 2,7 м.

С целю уменьшения перекоса створки от собственного веса делаются диагональные связи. В верхней части створных столбов устанавливают¬ся захваты для обеспечения точного створения ворот.

Основным условием, обеспечивающим нормальную работу ворот, явля¬ется сохранение их геометрических размеров. При эксплуатации изме¬нение длинны створок происходит в следствии упругой деформации ри¬гелей, створных столбов, износа вкладышей и их деформации. Уменьше¬ние длинны створок ведет к уменьшению стрелы подъема арки и увели¬чению продольных усилий в ригелях ворот при напоре.

Практика показывает, что просадка ворот может достигать значи¬тельных величин ( до 50 - 100мм ). С увеличением срока эксплуатации

эти величины возрастают. Посадка также отрицательно сказывается и

на работе пятового устройства.

Ввиду того что обычные способы не дают точных значений просадки по нижнему ригелю, применяются различные устройства для контроля посадки ворот, позволяющие вести соответствующие наблюдения. Опи¬санное снизу подобное устройство (рисунок 16) по принципу работы электромеханическое. Датчиком служит рычажно - пружинная механичес¬кая система, а передающий элемент - электрический.

Механический датчик контроля ворот работает следующим образом. При подходе створки к порогу шток через тягу и стакан пружины пере¬дает движение двуплечному рычагу стрелки, которая поворачивается на соответствующий угол на торированной шкале, указывает прогиб ворот.

Пятовые устройства - наиболее ответственные узлы ворот. При вра¬щении створки пята воспринимает ее вес и горизонтальную составляю¬щую нагрузки от сил перепада уровней воды и ветровой нагрузки на выступающую подветренную часть ворот. Величина перепада при откры¬тии ворот принимается равной 0,15м.

Конструкция пяты двустворчатых ворот состоит обычно из двух ос¬новных частей - надпятника, укрепленного на створе ворот, и подпят¬ника, заделанного в бетон. Расположенная под водой и требующая для своего осмотра и ремонта откачки камеры пята является весьма от¬ветственной частью ворот, работа которой должна быть особенно на¬дежна.

Конструкций пят существует несколько. во всех конструкциях сох¬раняется эксцентриситет в плане ( смещение ). Все пяты грибовидные и отличаются способом крепления хвостовика гриба устройства. Имеют¬ся конструкции пят, где между подвижными и неподвижными частями подпятника устанавливаются кольца из пластин красной меди. Надпят¬ник выполнен из стального литья за одно целое с упорной подушкой и прикрепленной болтами к нижней части вереяльного столба. В надпят¬нике закреплен бронзовый вкладыш, в который входит грибовидная пята из нержавеющей стали. Хвостовик пяты крепится в отливке, которая, в свою очередь устанавливается в бетонном основании и крепится фунда¬ментными болтами.

Гальсбанд является верхней опорой створки, удерживающей ее от опрокидывания.

С его помощью производится установка вертикального положения створки. Гальсбанд представляет собой конструкцию, состоящую из ко¬лец, охватывающих шейку или шип на створке ворот, и двух горизон¬тальных тяг, соединенных с элементами, заделанными в бетонную клад¬ку устоя. Вращая гайки стяжек, можно изменять их длинны и, следова¬тельно, устанавливать положение оси гальсбанда. Для облегчения вра¬щения стяжных гаек применяется дифференциальная резьба. Устанавли¬вая створку по направлению одной из тяг, разгружается для регули¬ровки вторая.

Вереяльные "шарниры" ворот состоят из закладных и упорных поду¬шек.

Закладная подушка воспринимает давление от трехшарнирной арки и передает его на бетон, этим и объясняется большие размеры основания подушек. В бетоне закладная подушка закрепляется анкерными болтами. Овальные отверстия для анкерных болтов позволяют регулировать ее установку. Упорная подушка, также как и закладная, отливается из стали, а ее пазы заливаются баббиттом или компаундом из эпоксидной смолы. Такие подушки устанавливаются на створном столбе, вторая упорная подушка створного шарнира не имеет вкладыша, заливаемого баббиттом.

2.2. Приводной механизм для перемещения двустворчатых ворот. На¬ибольшее распространение в качестве приводов двустворчатых во-

рот получили плоские шарнирные механизмы - кривошипно - шатунные, реечные, штанговые. наряду с этими механизмами применяются также канатные механизмы, которые установлены на отдельных шлюзах.

Кривошипно - шатунные механизмы (рисунок 17) применяются при ши¬рине камеры шлюза, не превышающей 22м, для камер с шириной 18м они наиболее рациональны, так как имеют кривошипное колесо небольшого размера.

Механизм имеет шарнирно прикрепленную к колесу тягу - шатун, со¬единенно шарнирно со створкой примерно на 1/3 ее длинны от оси ве¬реяльного столба. Соединение шатуна - штанги с полотном и ведущим колесом выполняется эластичным при помощи упругого звена - пакета тарельчатых пружин, встроенных в звено. Диаметр большого колеса вы¬бирается с таким расчетом, чтобы при перемещении створки из закры¬того положения в открытое и обратно колесо поворачивалось на угол 180о - 200о. Пакет тарельчатых пружин позволяет осуществлять дожим створки за счет деформации пружин, а также уменьшает пиковые дина¬мические нагрузки, появляющие в период пуска механизма и при его стопорении.

Основное достоинство кривошипно - шатунного механизма (рисунок

18) - плавность изменения скорости ( от нуля в начале движения с возрастанием примерно по синусоидальному закону до среднего положе¬ния створки и уменьшения до нуля в конце движения по тому же закону ). Такой характер движения створок необходим для получения правиль¬ного и спокойного створения ворот. Кривошипно - шатунный механизм в силу указанных кинематических достоинств дают минимальное ускорения и силы инерции в период неустановившихся режимов.

Такие механизмы наиболее безопасны в действии, доступны для ос¬мотра и ремонта и удобны в эксплуатации. Недостатком их является то обстоятельство, что тяговое усилие прикладывается к верхнему ригелю на растоянии 1/4 - 1/3 его длинны ( считая от оси вращения полотна ) в то время как равнодействующая сопротивлений движению полотна ворот находящихся в нижней его части. Момент, изгибающий полотно в направлении, перпендикулярном его плоскости, тем больше, чем выше отметка верхнего ригеля ворот над уровнем нижнего бъефа и чем боль¬ше высота ворот.

К числу недостатков этих механизмов следует отнести также появ¬ление значительных тяговых усилий в шатуне, большие размеры ведуще¬го колеса ( диаметр колеса достигает 5 -7м ), что связано с увели¬чением площади устоев.

2.3. Определение мощности и выбор электродвигателя для электро-

механического привода двустворчатых ворот судоходного шлюза.

Электроприводы основных механизмов судоходных гидротехнических сооружений являются ответственными элементами электрооборудования шлюзов. Несоответствие выбранного привода технологическому режиму, неполный счет факторов, воздействующих на привод в процессе эксплу¬атации, может привести к сбоям в работе, перерывам в шлюзовании и даже к аварии на шлюзе. Учитывая, что выход из строя шлюза приводит к частичному или полному ( на одиночны шлюзах ) прекращения судап¬ропуска, вопрос правильного выбора электропривода, и, в частности, электродвигателя - основного элемента привода - является весьма полным и актуальным.

Выбор электродвигателя для шлюзовых механизмов производится на основание предварительно построенного графика нагрузки. Затем выб¬ранный электродвигатель подвергается проверкам. Если электродвига¬тель не удовлетворяет какой - либо проверки, то необходимо взять другой и вновь произвести все проверки.

2.3.1. Исходные данные. hк = 18 м; ширина камеры; Нм = 15 м; высота створки; h = 5 м; заглубление створки; Dhс = 0,15 м; перепад на створку;

iз = 2300; передаточное число редуктора и открытых зубчатых пере дач;

h = 0,74; КПД редуктора и открытых зубчатых передач;

Fдоп = 55*104 Н; допустимое усилие в тяговом органе;

Dfз = 20 рад; приведенный к валу двигателя зазор в передачах;

С = 18*106 Н/м; жесткость демпферных пружин; tс = 80 с; продолжительность закрытия ворот;

2.3.2. Определение статических моментов сопротивления.

Створки ворот, перемещаются в воде, испытывает знакопеременные нагрузки, вызванные влиянием внешних факторов.

Учитывая, что двигатель должен преодолеть эти нагрузки, момент его на валу будет также изменятся