一種計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置和方法，尤其是一種同時模擬水利工程閘門滑塊、滾輪、鏈輪、水封等各部分摩擦的試驗方法，屬于水利工程試驗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水利工程閘門的支撐和止水新材料不斷涌現(xiàn)，其摩擦特性各有不同。材料的摩擦特性對閘門啟閉力的精確計算產(chǎn)生很大影響。在現(xiàn)有技術(shù)中，測量摩擦系數(shù)的方法就是常規(guī)的正壓力與拉力的比值。但是水利工程的閘門一般在高壓、高濕的環(huán)境中長期使用，而且支撐和水封材料斷面形狀不規(guī)則，使用常規(guī)手段測得的材料摩擦系數(shù)不能真實反映在高壓、高濕、復雜接觸面條件下的實際摩擦特性。有些復雜高分子材料，在超過一定壓力下甚至會進入壓力非線性區(qū)。在閘門設(shè)計過程中，啟閉機容量的計算主要參考閘門支撐材料和水封材料的摩擦特性，因此若閘門支撐摩擦特性不能準確獲取，在閘門啟閉力計算中將缺少關(guān)鍵數(shù)據(jù)，無法完成啟閉機的選型；或者由于摩擦特性測量不準確，啟閉機選擇不當引發(fā)工程事故和經(jīng)濟損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明一種計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置和方法正是為測試支撐材料和水封材料的摩擦特性提供一種試驗裝置和方法，并提供一種基于此設(shè)備獲得的摩擦特性計算閘門啟閉力的方法。
[0004]具體而言本裝置包括:支撐部分、平動部分、垂直加壓部分、加水試驗組件、拉力測量部分和其他組件；支撐部分為基礎(chǔ)，支撐其他各部分以及試件；平動部分安裝在支撐部分上，拉動試件在水平方向滑動；垂直加壓部分安裝在平動部分上給試件加壓，加水試驗組件安裝在支撐部分上為試件加水，拉力測量部分安裝在支撐部分上，測量水平拉力；
[0005]所述的支撐部分包括:
[0006]支架，邊撐，撐桿(邊)，撐桿(中)，內(nèi)撐，導桿，上梁，底梁，試件臺墊，托架，電機安裝板；
[0007]所述的平動部分包括:
[0008]行程開關(guān)座，繩輪架(左下)，繩輪架(左上)，繩輪，鋼絲繩，鋼絲繩夾(8mm)，鋼絲繩夾出_)，夾頭座，齒條支撐，齒條，繩輪架墊，繩輪架(左)，平動齒輪，平動電機變速器，齒條座；
[0009]所述的垂直加壓部分包括:
[0010]橫擔，升降齒輪，電機齒輪，下左旋螺桿，上右旋螺桿，重力鋼，升降電機，試件臺，升降塊，壓桿，極限開關(guān)座(下)，極限開關(guān)座(上)；
[0011]所述的加水試驗組件包括:
[0012]放水閥，積水盤；
[0013]所述拉力測量部分包括:
[0014]拉頭，拉力傳感器，連接器，試件；
[0015]所述的其他組件包括:
[0016]后右擋板，左后擋板，控制盒，前右擋板升降板墊，前左擋板，罩殼，O型密封圈(A012)，o 型密封圈(A016) ο
[0017]在水平臺面上固定閘門選用的支撐材料試驗段，用重力梁模擬門槽滑軌，并在重力梁上方設(shè)置精確加壓裝置，模擬該支撐段在閘門運行情況下所承受的實際壓強，(Ml)計算支撐段在閘門運行時摩擦特性，再(M2)模擬閘門啟動運行速度及方式，獲得在全模擬方式下的摩擦系數(shù)。
[0018]所述的(Ml)計算支撐段在閘門運行時摩擦特性是指:
[0019](I)對于日常使用閘門:首先對支撐材料試驗段進行疲勞試驗:在設(shè)計工況壓強下，進行有水狀態(tài)疲勞摩擦，摩擦1000次；其次測量支撐材料試驗段摩擦特性:設(shè)置支撐材料試驗段為運行工況實際壓強；所述的實際壓強是指校核工況時閘門水封處的總水頭壓強；在所述壓強下，執(zhí)行摩擦特性試驗30次，記錄拉力過程線，取30次過程線中最大值作為計算支撐段在閘門運行時摩擦特性的拉力值f ;發(fā)明人經(jīng)多次試驗后發(fā)現(xiàn)，此方法所獲得的拉力值f大于并最為接近日常用閘門的拉力值；
[0020](2)對于事故啟用門:首先對支撐材料試驗段進行連續(xù)加壓試驗:在校核工況壓力下，進行有水狀態(tài)加壓，連續(xù)加壓時間為15天；其次是測量支撐材料試驗段摩擦特性:設(shè)置支撐材料試驗段為校核工況實際壓強，執(zhí)行摩擦特性試驗30次，記錄拉力過程線，取30次過程線中最大值作為計算支撐段在閘門運行時摩擦特性的拉力值f ;發(fā)明人經(jīng)多次試驗后發(fā)現(xiàn)，此方法所獲得的拉力值f大于并最為接近事故啟用門的拉力值；
[0021]所述的(M2)模擬閘門啟動運行速度及方式，獲得在全模擬方式下的摩擦系數(shù)是指:
[0022]對于閘門而言，不同的啟閉機容量，閘門被提開的過程是不同的，因此本發(fā)明中采用反饋分析方法設(shè)置支撐材料試驗段運行方式，具體而言包括:
[0023]a、初步設(shè)定啟閉機容量，計算方法為:
[0024]理論啟閉力=f+G+凈動水作用力；利用理論啟閉力選取啟閉機容量，根據(jù)啟閉機容量獲得選用啟閉機的啟閉力F1;
[0025]上述的f為(Ml)中獲得的拉力值，G是閘門重力，凈動水作用力通過模型試驗測得;
[0026]由于試驗過程中沒有閘門參與，也沒有凈動水作用力參與，因此試驗裝置的拉力值為:
[0027]f\ =選用啟閉機的啟閉力F rG-凈動水作用力；
[0028]b、設(shè)定試驗裝置拉力值Sf1，對于日常使用閘門按照(I)步驟進行測試，對于事故啟用門按照(2)步驟進行測試，記錄拉力過程線；
[0029]C、在所記錄的拉力過程線上選擇最大拉力作為試驗裝置拉力值4重復步驟b ;
[0030]d、當兩次記錄的拉力過程線最大拉力值差小于3%時，結(jié)束試驗，取最后兩次測得的拉力過程線中最大值作為摩擦力fmd;
[0031]e、利用公式μ = fend/N計算摩擦系數(shù)；
[0032]f、啟閉機容量=fend+G+凈動水作用力。
[0033]本發(fā)明有如下有益效果:
[0034](I)本發(fā)明利用試驗方法給出了比較接近真實情況的閘門支撐摩擦特性測試和計算方法；
[0035](2)通過本試驗方法給出的閘門支撐摩擦特性及其啟閉力計算值給出了啟閉機最小安全容量，節(jié)省了投資。
【附圖說明】
[0036]圖1計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置無蓋正視圖；
[0037]圖2計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置無蓋后視圖；
[0038]圖3計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置無蓋俯視圖；
[0039]圖4計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置無蓋側(cè)視圖；
[0040]圖5計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置加蓋另一方向側(cè)視圖；
[0041]圖6計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置加蓋后正視圖；
[0042]圖7計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置I位置放大圖；
[0043]圖8計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置上后左視角立體圖；
[0044]圖9計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置上前右視角立體圖；
[0045]圖10計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置下前左視角立體圖；
[0046]圖11計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置下后左視角立體圖。
圖12計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置加罩殼上后左視角立體圖。
[0047]I支架，2后右擋板，3邊撐，4撐桿(邊)，5導桿，6升降齒輪，7撐桿(中)，8極限開關(guān)座(下)，9下左旋螺桿，10橫擔，11內(nèi)撐，12行程開關(guān)座，13放水閥，14左后擋板，15積水盤，16繩輪架(左下)，17繩輪架(左上)，18繩輪，19鋼絲繩，20鋼絲繩夾(8mm)，21鋼絲繩夾(6mm)，22夾頭座，23齒條支撐，24齒條，25上右旋螺桿，26上梁，27繩輪架(左)，28底梁，29重力鋼，30控制盒，31電機齒輪，32升降電機，33平動齒輪，34平動電機變速器，35拉頭，36拉力傳感器，37連接器，38ο型密封圈(Α012)，39前右擋板升降板墊，40試件臺墊，41ο型密封圈(Α016)，43試件，44齒條座，45極限開關(guān)座(上)，46試件臺，47前左擋板，48繩輪架墊，49托架，50壓桿，51電機安裝板，52升降塊，53罩殼，54重力梁。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0049]本發(fā)明一種計算閘門啟閉力的閘門支撐摩擦特性試驗裝置和方法正是為測試支撐材料和水封材料的摩擦特性提供一種試驗裝置和方法，并提供一種基于此設(shè)備獲得的摩擦特性計算閘門啟閉力的方法。
[0050]具體而言本裝置包括:支撐部分、平動部分、垂直加壓部分、加水試驗組件、拉力測量部分和其他組件；支撐部分為基礎(chǔ)，支撐其他各部分以及試件；平動部分安裝在支撐部分上，拉動試件在水平方向滑動；垂直加壓部分安裝在平動部分上給試件加壓，加水試驗組件安裝在支撐部分上為試件加水，拉力測量部分安裝在支撐部分上，測量水平拉力；
[0051]所述的支撐部分包括:
[0052]支架I，邊撐3，撐桿(邊)4，撐桿(中)7，內(nèi)撐11，導桿5，上梁26，底梁28，試件臺墊40，托架49，電機安裝板51 ；
[0053]所述的平動部分包括:
[0054]行程開關(guān)座12，繩輪架(左下)16，繩輪架(左上)17，繩輪18，鋼絲繩19，鋼絲繩夾(8mm) 20，鋼絲繩夾^mm) 21，夾頭座22，齒條支撐23，齒條24，繩輪架墊48，繩輪架(左)27，平動齒輪33，平動電機變速器34，齒條座44 ；
[0055]所述的垂直加壓部分包括:
[0056]橫擔10，升降齒輪6，電機齒輪31，下左旋螺桿9，上右旋螺桿25，重力鋼29，升降電機32，試件臺46，升降塊52，壓桿50，極限開關(guān)座(下)8，極限開關(guān)座(上)45 ;
[0057]所述的加水試驗組件包括:
[0058]放水閥13，積水盤15 ；
[0059]所述拉力測量部分包括:
[0060]拉頭35，拉力傳感器36，連接器37，試件43 ；
[0061]所述的其他組件包括:
[0062]后右擋板2，左后擋板14，控制盒30，前右擋板升降板墊39，前左擋板47，罩殼53，ο型密封圈(Α012)38，ο型密封圈(A016)41o
[0063]將閘門選用的支撐材料試驗段作為試件43放置在試件臺46上，用重力梁54模擬門槽滑軌，并在重力梁54上方設(shè)置精確加壓裝置，模擬該支撐材料試驗段在閘門運行情