闸门结构设计（精选12篇）
闸门结构设计 篇1
摘要：在我国水利工程建设领域中, 水工闸门主要掌控着水流节流的标准和水位测量的任务, 在水利建设工程中占据着重要位置, 是水利工程建设项目不可或缺的一部分, 水利闸门的专业性能比较特殊, 不过在闸门的初始设计加工方面则较为严苛, 需要专业人员进行复杂繁琐的设计制作, 任何施工操作程序的不当, 都会对闸门本身的质量品质造成损坏, 极大程度的影响了水利闸门的施工, 进而对水利工程的后续施工造成影响, 本文就是针对水工阀门的设计制作问题进行深入的研究探析, 对比水利闸门在施工过程中出现的问题进行解答。
关键词：水工阀门,设计,研究
水工闸门作为水利建筑最重要的组成部分, 也是水电站、水坝等水电水利工程必不可少的配套建筑, 闸门最主要的作用就是封堵水坝、水电站的进出口水流量, 然后根据水坝自身实际情况而定, 相应的调整闸门的水流强度等级, 减少水中杂物漂浮物的排放, 剔除过多的砂砾与土石, 泄洪等等, 所以水利工程闸门的设计非常关键, 它关系到了水利工程的坚固耐用程度以及达到水利项目功效的目的。
1 水利闸门的功效作用
水利水闸是一种既能防止水流外泄又能适当的排放多余水量的基础设施, 具体的作用原理是依靠升降阀门来控制标识水位的建筑, 在我国近些年的水利水电工程项目里作为基础设施应用, 主要功能是防洪、倒水、灌溉农田、排泄废水和水力发电等许多行业领域中, 在我国现今的水电水利建设项目中, 闸门可以划分成许多范围, 例如, 节约闸、进水排水闸、分流闸、冲砂闸等, 不过水闸种类的不同在水电水利工程中所发挥的功效也完全不同, 所以在传统主观的思想模式下, 对于闸门与水利工程之间的联系作用可以划分许多, 相互之间单一对比, 也可以多种阀门共同应用一个水利项目的工程建设。
2 水利闸门的设计原理与实际内容
水利闸门作为水利水电工程的重要组成部分, 任何行为的操作都会对水利工程产生较大的影响, 并且在闸门的初步设计阶段也会遇见各种各样的客观因素, 受到当地地质环境的影响, 在水闸的建设施工过程中, 水闸的选址工作十分重要, 可以说影响到了水电水利工程项目的后续施工与使用阶段, 按照以往情况来看, 水利闸门的建设地点应该选在承载能力与抗压能力高的天然地带, 因为水利闸门关系重大, 所以必须根据施工地点周围的地质文理, 水流情况等进行详细的分析判断, 由专业技术人员制定详细的选址施工计划, 保证闸门前期准备工作的顺利开展, 最好在选址过程中能够找到一块整体稳固的岩石, 作为闸门的地基基础, 然后以基础为中心, 进行初期建设工作, 这样可以有效提升闸门的安全系数, 保障可以在安全环境下进行施工, 并且相应的提高了建设闸门的速度与质量, 相反, 一旦在施工过程中施工方没有把水利闸门的基础安放在坚固基石上, 就会影响后续施工操作, 出现地基不牢固, 承载力过低, 闸门控制水流不均衡的情况出现, 从而导致水利闸门事故的出现, 所以闸门的选址工作需要制定出一套系统完善的解决方法, 以专业技术人员为主, 辅以经验丰富的现场施工人员, 共同制定出科学合理的选址规范模式。
3 水利工程闸门的设计思路
3. 1 水利系统的设计
通常来说, 在水利工程专业技术人员的眼里水利设计可以分成几个部分, 一般囊括了水流过流能力的检测, 闸门的控制预定于控制运行方法, 对闸门进行加固设计时, 控制水流过流功能的主题内容包括预定水位的标识变化, 闸门水孔的断面形式尺寸, 以及闸门涵洞的伸缩变化等等, 设计人员在对具体设施进行设计修建时应该反复审核特殊水位的容量规模, 对水利闸门的节流过流功能进行反复的质检, 等到进行加固加厚底板重量时要做到地基稳固的保障, 对水流过流时产生的水压力要进行精确计算, 如果出现客观因素导致对水流水压力计算出现误差, 要依据当时施工现场的情况进行整改, 在保证施工质量的前提下, 使用不同的计算公式, 计算方法进反复核对, 直到得出一个统一标准为止, 如果出现水闸为穿堤闸门时, 那么闸门周边相邻的涵洞断面层尺寸与长度的变化都会引起数值的变化, 尤其需要注意的时闸门涵洞是否会出现延伸现象, 如果出现上诉问题, 施工人员应该立即对涵洞进行重新测量判断, 得出涵洞的具体测量数值, 最后依据相关公式计算, 得出最后结果。其中需要注意的时特殊水位的变化过程, 能否满足建筑水利阀门的设计要求。
3. 2 建筑水利闸门的防渗排水设计
建筑水利闸门的防渗排水设计普遍是根据水源的上下游以及建筑地基的位置情况所设定的, 根据相关公式计算得出的数值结果, 主要过程包括了对水利闸门地下环境设施的建设, 闸门排水的种类、闸门设施的防渗防漏功效、对闸门位置的探究及安装、检验闸门抗震地质的稳定性能、闸门的滤层以及防护设计、不同材质的水闸构造各不相同, 需要有针对性的进行相关工作检修。在进行去除风险加固闸门的设计时也要时刻谨记水利工程设计规范中的条例, 严格认真的执行相关安全规章制度, 反复的对建筑抗压防渗能力进行推演计算, 控制数值结果误差率, 但是值得注意的是如果对工程原有的防渗设施进行了整改维修, 就必须对新设施的抵抗渗流压力进行全新计算, 这样做的目的是因为新建立的防渗设施会改变原先抗渗压力层分布情况, 导致工程出现渗漏情况, 对闸门闸室的稳定性造成影响。在技术人员参与防渗抗压设计时, 一定要控制特殊的水位流动引起的变化, 水位数值一旦发生变化就会对其计算公式计算数值造成直接影响, 还有一点也需要注意, 在对建设投入使用许多年的水闸进行管理时, 一定要对当地地质的参数进行质检审核。
3. 3 闸室结构的不知以及闸室稳定性
依据闸室检测的数据进行分析, 将计算结果与检测结果中出现的问题相结合, 使用专业的工程技术措施进行加固, 同时根据加固后的情况进行结构比例整改分析, 测算过程中要尽力依照新型工程施工方式中的材料差异, 还有这些差异将对建筑水利工程带来的安全隐患问题。水闸的构建情况和计算大户的数值可以作为闸室结构布置的判断标准, 并且其荷载的预想参数也会发生相应变化, 在此之外荷载数值应该对质检情况进行分析, 如果工程需要建立明确的抗震等级, 施工人员就要根据《水利工程建设抗震规范设计》的规定进行操作, 保证工程可以按期完工。
3. 4 闸门地基的处理设计
建筑人员在对地基进行处理设计时, 当出现水闸不够均匀, 产生沉降现象时, 就需要技术人员勘察当地地质情况, 进行反复对比。由于闸基础隐藏在混凝土底板下, 工程底板的钢筋混凝土厚度平均在0. 8 米左右, 钢筋的间隔距离较小, 所以, 如果施工人员对基础的操作不够顺畅, 就应该明确合理的稳固手段, 如果有需要还要对地质进行更深入的探查, 选则最合理的建设路线, 在施工技术人员的控制下, 确保可以顺利完成闸门地基建设工作。
4 结束语
我国水利工程建设正在经历一个迅速发展的时代, 并且水工闸门的建设作为水利工程建设的重要组成部分, 在工程建筑里占据着主导地位, 其运用安装都直接关联着整个水利工程的稳固程度, 安全性能, 不仅我国, 在全世界范围闸门的建设都时一个风险极大的问题, 最近一段时间, 伴随水利建设工程的规范越来越大, 水工闸门的数值负载也在不断的增加, 所以闸门的安全系数问题也是水利工程建设需要完善的问题。
参考文献
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[2]闫冬.基于拓扑优化理论的大跨度三支座水工弧形钢闸门设计研究[D].西北农林科技大学, 2015.
闸门结构设计 篇2
检修闸门槽及其闸门维修的报告
关于XX水库溢洪道 检修闸门槽及其闸门维修的报告
XX局：
经防汛检查XX水库工作闸门已出现锈蚀，如果工作闸门一旦出现问题就需要关闭检修闸门进行维修，由于检修闸门目前无法使用，为安全度汛防患于未然建议立即对检修闸门槽及闸门进行改造维修。
一、工程概况
XX水库为浆砌石重力坝设计兴利库容852万m3，相应水位53m，大坝总长140m，其中溢流段长110m，采用折线型迷宫堰形式，下游设挑流坎消能设施，大坝背水坡上建宽为5m的交通桥，下游河道左侧为天然山体，右侧设置泄洪闸。
本次工程为泄洪闸闸室段检修闸门槽和闸门工程
二、检修闸门维修问题
原泄洪闸工程由于种种原因，工程没有通过竣工验收，特别是检修闸门槽混凝土脱落，轨道不垂直等无法使用，明显为不合格工程，闸门槽需要重新剔除改造施工，闸门需要维修养护。
三、施工方案
目前水库水位高程为48m，闸底板以上水深4m。进行检修闸门槽维修需要排除闸底板以上4m的水体。
排水截流可采用两种方法，一是提升工作闸门将水放至底板工程44m；二是用围堰截水的方法。
由于XX水库是XX区的重要景点，提闸放水方法虽然简单易行但影响景观效果和形象，经研究确定用围堰截水的方法施工（见《检修闸门槽及其闸门维修工程施工方案》）。
四、工程经费
1、钢筋混凝土拆除：30000.00元
2、检修闸槽维修：80000.00元；（预埋件30000.00元，安装4000*5=20000.00元，混凝土20000.00元，其他10000.00元）
3、检修叠梁闸门维修安装：50000.00元；
4、围堰模板工程：120000.00元；
5、运输吊装机械：100000.00元
6、临时工程：20000.00元
7、设计、监理、管理费用：100000.00元
以上共需维修经费（大写）伍拾万元整（小写）500000.00元。当否，请批示。
附：
检修闸门槽及其闸门维修工程施工方案
1、工程概况
根据工程要求，在门槽部位自闸底板面以上高程43.7m～53.0m范围内凿除混凝土，宽1m、深0.3m，拆除原轨道，安装新轨道，浇灌补强混凝土。根据多孔闸运行的特点，结合以往闸门槽修理的经验，我们采用钢围堰修理水下闸门槽，效果很好。
2、钢围堰的挡水原理
钢围堰设计成开口半圆桶状结构，底部桶周及两端桶壁处装置橡胶止水，钢围堰安装时，堰底部在自重作用下紧贴闸底板，堰两端桶壁紧贴闸墩，钢围堰安装就位后，用水泵抽取堰内水，使围堰内外形成水位差。堰体在环向水压力的作用下，堰两端桶壁以闸墩为支撑紧贴闸墩，橡胶止水经压缩起封闭止水作用，围堰内形成无水状态的施工操作空间（见图1)。
3、钢围堰制作 3.1钢围堰平面尺寸确定
泄洪闸孔净宽10m，按每孔两侧门槽同时修理考虑，钢围堰结构既要满足堰内操作要求，又便于围堰安装和拆卸，确定半圆形钢围堰的外径为2.0m。
3.2钢围堰立面尺寸确定
钢围堰立面尺寸除满足挡水条件外，还要考虑适当超高。该闸门槽修理安排在非汛期施工，经查阅水文资料，确定安全超高0.5m．钢围堰总高度5m。
3.3钢围堰的结构要求
钢围堰挡水面板厚度和堰深结构按水工钢结构设计规范计算确定，在该闸门槽修复工况下，经计算钢围堰面有板采用厚度为6mm的钢板。选用L75×75×7型钢拉杆，内纵横加强筋选用75×8扁钢板，为便于钢围堰安装拆卸，将其分成上下两节，下节高度3m，上节高度2m，安装时节间设置橡皮止水，并采用螺栓固定（见图2）。在制作钢围堰时，为了防止因焊接而使钢体变形，应首先将应焊件实施点焊，再对称地进行整个钢围堰连续焊接确保整体不走形。
4、钢围堰安装
4.1清除闸墩表面的杂物
由于闸墩在水中长期浸泡，表面生成许多水垢．青苔和贝壳类生物，特别是贝壳依附闸墩．不把它们清除干净．将严重影响钢围堰的止水效果。
4.2安装钢围堰
将钢围堰船运至需修理的闸孔内，利用汽车起重机将两套钢围堰分别吊装就位，并用卡环将两侧围堰相对撑住，使其紧贴闸墩，相互稳定。
4.3抽取堰内水
选用WOX25-15-3型无阻塞污水潜水电泵抽吸围堰内水，并视围堰漏水情况．适当开机抽水，将堰内水位降低到便于施工的最低状态。4.4堵漏办法
由于闸墩表面不平等原因．围堰止水均有不同程度的漏水现象，对此，在施工中可采用两种办法处现，一种是木屑堵漏法，将木屑与水泥按―定比例加水拌和均匀捏成团，投放于漏水附近水面，木屑水泥团向水中下沉，团体下沉至漏水部位附近时，在渗漏水流的作用下破裂散开，木屑及水泥随水流堵塞于漏水缝隙处起堵漏作用，另一种方法是塑料薄膜覆盖法，在漏水部位的围堰外侧铺设―层塑料薄膜，薄膜在渗漏水流的作用下吸附于漏水缝隙处，起到堵漏作用。
5、闸门槽修理
5.1凿除门槽混凝土及拆除原轨道
根据设计要求，需消除自闸底板以上高9.0m、宽1.0m,深0.3m的混凝土，施工人员在围堰内操作空压机钻头凿除原门槽部位的混凝土，同时拆除原闸门槽轨道（见图3）
5.2安装新轨道
更换的闸门槽轨道为预制成品，由于轨通较长，纵向刚度小且为不对称焊接构件，在运输装卸过程中仍有变形现象，安装前，仍需对其进一步进行检测，直至调整到符合规范要求后方可进行安装。轨道安装时，将预埋钢筋与闸墩钢筋或新植筋焊接，以此增加轨道与混凝土的连接力，并及时检测轨道位置垂直度、局部不平度及与原闸墩表面的平整度等技术要素，使其符合归范要求。
5.3立模,浇灌门槽混凝土
门槽模板一定要与闸墩及轨道表面贴合，以免漏浆，混凝土浇灌前，务必注意新老混凝土结合面的处理，振捣密实，使新老混凝土有效地结合成整体，混凝土中掺加CT102-2微膨胀添加剂．掺量为水泥用量的12%．以补偿混凝土在凝固过程中产生的收缩量，提高门槽混凝土密实度。
6、叠梁闸门刷漆，维修及安装
“闸门”失控之后 篇3
一般说来，胃食管倒流在正常人也常出现，每天50次左右，但时间短暂。而得了胃食管返流病，食管下端括约肌出了故障，餐后大量酸性胃内容物频繁经过失控的“闸门”逆流到食管内。此时食管排空功能下降，不能将返流物迅速排除。富含大量胃酸、胃蛋白酶、胰酶的食物，易造成食管粘膜损伤，引起炎症、糜烂甚至溃疡。所以，会引起烧心、吞酸、嘈杂、疼痛等一系列消化道症状。现已发现有一种酷似心绞痛发作的症状，乃是胃食管返流病在作祟。
胃食管返流的症状不少在夜间出现。反流物刺激咽喉部粘膜，有时被气道吸入，引起气道痉挛，久而久之会诱发慢性咳嗽或哮喘。有些慢性咽喉炎患者久治不愈，也是由于反流物对咽喉部位的反复刺激所致。有部分婴儿因食管下端括约肌尚未发育成熟，返流物经常误入气道，这是他们常患肺炎的症结所在。可见，胃食管返流病是一种涉足多系统的、表现多样的疾病，只是不少入对此尚缺乏认识与了解而已。
引起胃食管返流病的原因。可能与长期吸烟、酗酒、饱食、进食酸性饮料、幽门螺杆菌感染、食管内粘液蛋白和表皮生长因子减少、肥胖等因素有关。得了胃食管返流病，改善不良饮食习惯与生活方式是甚为有效的治疗方法。由于胃容量骤增会促使返流，故不宜饱餐，避免在临睡前进食。同时应控制咖啡、巧克力、芥末、浓茶及醋、柠檬汁、番茄汁等刺激性和高酸性食物的摄入。为降低食管的压力，床头宜抬高到15～20度，以减少返流，促进胃排空。尚须注意，不要在餐后或睡前喝水。由于烟、酒均会引起食管张力降低，故戒烟、禁酒也不容忽视。另外，不要穿紧身衣裤，不要反复弯腰。肥胖者宜减重，因肥胖可使腹内压升高，利于返流。
药物治疗近年来有很大进展。不久前在美国召开的世界胃肠病学会议上，专家推荐采用粘膜保护剂与抗酸剂。两者联合应用，对轻度病变有效。粘膜保护剂可选用硫糖铝、盖胃平等。中、重度患者可选用质子泵抑制剂奥美拉唑或兰索拉唑，与促胃动力药西沙比利联用，短程治疗1～2个月。H2受体拮抗剂雷尼替丁也可选用，但效果逊于奥美拉唑。总之，降低胃酸、增加食管下端括约肌的张力、促进胃排空，是目前治疗该病较好的方法。若采用上述药物治疗无效，可采用手术抗返流治疗。一旦胃食管返流病治愈，由此引起的烧心、泛酸、哮喘、咽喉炎、非胸源性心绞痛、部分夜间呼吸暂停症便会纷纷而愈。须提醒注意的是，得了这种疾病，一些松弛平滑肌张力的药物，如阿托品、舒喘灵、硝苯地平、氨茶碱、黄体酮等，均应避免使用。
闸门监控系统设计 篇4
闸门监控系统主要用于水电厂、水库、河道、供水渠、泵站出水口的闸门控制,由闸门开度仪、现场控制单元、信号传送线及中心控制站组成,可根据用户要求进行闸门的单控和群控。该监控系统一般采用分布监控方式;信号传输采用光缆或其它避雷性能良好的传输方式,控制范围达数公里;具有现场图像监视功能。
1 闸门监控系统电气
1.1 电机
闸门监控系统可控制平板闸、弧形闸、人形闸,并通过电机拉动闸门吊绳或螺杆作正反向运动实现闸门上升、下降的。控制闸门的电机主要是三相交流电机,通过改变电源的相序即可改变电机的旋转方向。
1.2—次回路
在一次回路中,通过正、反转交流接触器1QC、2QC来改变电机的旋转方向,如1QC接三相电源次序为ABC三相,2QC接三相电源次序为CBA。闸门控制一次回路如图1(a)所示。
1.3 二次回路
闸门控制二次回路如图1(b)所示,热继电器辅助触点RJ1-95,96主要用于电机的过载保护,1TZAN-1,2为电机手动停止按钮,电机自动停止靠继电器3JDQ(1,9)来实现。
闸门上升控制方式分为手动和自动,通过一个转换开关进行选择。当转换开关打到手动时,由上升按钮1SSAN-3,4控制电机,使闸门上升;当转换开关打到自动时,由继电器1JDQ(5,9)控制电机,使闸门上升。在闸门二次回路中设有互锁开关2QC-21,22,用于防止闸门上升时按下下降按钮造成相间短路;二次回路中还设有限位开关上限继电器17JDQ(1,9),当闸门开到最大时,限位开关上限继电器断开,闸门会自动停止。
闸门下降时,控制原理与上升控制原理相同,运行方向相反。
2 闸门监控系统网络
闸门监控系统以网络交换机为核心进行组网,通常分为中心控制层、集中控制层、现地控制层。这里以4孔闸门为例介绍闸门监控系统网络,监控系统网络如图2所示。
2.1 现地控制层
现地控制层设在启闭机房内,由4套分别布置在每台启闭机旁的闸门现地控制箱构成。闸门的手动控制均由现地监控箱实现。现地控制层还设有摄像机,用于监视闸门运行情况,便于及时发现运行异常。
2.2 集中控制层
集中控制层设在闸门管理单位值班室内,有1台集控LCU机柜,也可选配摄像头以监视设备运行情况。LCU机柜内通常装有PLC、触摸屏、继电器等。LCU机柜上设有“现地/远方”控制方式选择开关,可实现控制方式的选择。集中控制层还负责采集闸位、限位、水位等信号,供自动化控制显示用。
2.3 中心控制层
中心控制层一般设在管理单位控制中心机房。为提高闸门监控系统集中监控的可靠性,在中心控制层设有1台工业级监控主机,主要用于闸门监控系统的管理,数据的计算与处理,各种报表曲线、故障信号的分析处理,具有画面显示、数据打印、闸门运行状态监视与控制、操作控制令发送、定值切换、工作方式设定及变更、音响报警等功能。中心控制层还配置有服务器、网络光端机、不间断电源等设备。
3 结束语
随着工业技术的快速发展、基础设施的逐步改善、光纤的逐步普及,闸门控制将更好地满足“无人值班、少人值守”的要求,达到远程监控、数据共享、图像实时远传浏览的目的。
参考文献
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[3]刘柏青.水利工程管理自动化[M].武汉:武汉大学出版社, 2002
[4]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005
[5]王顺晃,舒迪产.智能控制系统及其应用[M].北京:机械工业出版社,2005
记忆的闸门作文 篇5
记得六岁那年，放暑假了，爸爸和妈妈带我去农村干妈家玩，一路上我的心情特别的愉快，到了那里，我看到了许多城里几乎没有见到的小动物，我拿起葵花杆奋力的挥舞着去追打猪和鸡，小猪“嗷嗷”叫，小鸡满地跑，真可称得上“鸡飞猪跳”。
在干妈家的炕头上，我看见一只老母鸡趴在许多鸡蛋上，我刚想用葵花杆去打它，这时干妈走进了屋，大声地说：“小祖宗，千万别打它，它在孵小鸡呢!”我恍然大悟。吃完晚饭后，我和爸爸妈妈依依不舍的走在回家的路。第二天中午，妈妈出门买东西，我决定自己孵只小鸡来玩玩，于是我拿了一个鸡蛋，用一个厚垫子包起来，把它放在肚皮里，怕温度不够，我拿起一床厚被子盖在了身上，时间一分一分地过去了，我的汗水不断的从头上躺下来，趴在鸡蛋上真的很难受，但我相信我一定会孵出小鸡来。
妈妈回来啦，见我满脸通红，以为我发烧了，急忙找衣服要送我去医院。这时我才吞吞吐吐的说：“我在孵小鸡。”妈妈听了乐的笑弯了腰。急忙把被子拿开，让我看一下我孵的小鸡。打开垫子，只见蛋黄液体横流，我很是狼狈。虽然妈妈给我讲了孵小鸡的知识，但在当时我还是没听明白。
开启创新闸门提高课堂效率 篇6
【关键词】兴趣；想象；实践；创新；效率
创新是中华民族兴旺发达的不竭动力，是振兴现代教育的有效手段。随着新一轮教学改革的不断深化，广大小学美术教师与时俱进，注重培养学生的创新意识和创新能力。笔者坚持因材施教的教学原则，以课堂教学作为基地，积极研讨学生的心理因素，从激发学生的学习兴趣入手，科学选择创作途径，寓教与乐，引导学生感知新知识，掌握新技能，拓宽新视野。
一、激发兴趣，培养学生创新思维意识
在小学美术课堂教学中，激发学生的学习兴趣是实现高效课堂的当务之急。正如伟大的教育家孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”我们在教学实践中应坚持“以学生发展为本”的新理念，充分发挥学生的主观能动性，逐步培养学生的创新意识。现代心理学研究表明，现代少年儿童的的思维存在着极大的幻想，他们往往对奇妙的海底、神秘的太空感到好奇；同时，阿凡提的机智神勇，孙悟空的出神入化也是他们乐于探寻的秘密。因此，我们可以借助科幻、卡通和神话故事的精彩情节来帮助学生完成学习任务。譬如，我在执教“仙女的魔术棒”一课时，通过多媒体展示了关于魔术棒的相关图片，并配上悦耳的音乐，把学生带入到神秘的童话世界，从而在欣赏了优美画面的同时，又打开了学生创新思维的空间，许多学生在轻松愉快的氛围中构思出各式各样的魔术棒。
二、启发想象，构建学生自主创新的空间
现代心理学研究表明：人的想象是指大脑对感知过的各种事物形象进行加工整合，创造出未曾知觉过的事物形象的心理过程，它在认识活动中具有十分重要的意义；假如人的思维活动中离开大胆的想象，那也不会有科学发明和艺术创造。可见，启发学生进行合理的想象是构建自主创新空间的重要支柱，而小学美术教材的直观性、形象性更适于小学生发挥想象的功能，我们可以根据教材的图片素材，循循善诱的鼓励学生展开丰富的想象，进一步拓展其思维空间，实现认识能力的飞跃和突破。具体必须从以下几方面着手：
第一，善于引导学生学会观察。教师在指导学生观察实物和美术作品的过程中，既要引导他们掌握科学的观察方法，又要启发学生根据观察对象的特点，进行大胆的想象，直至想象出与观察对象相关的画面。诸如，我在执教“漂亮的瓶子”一课时，先鼓励学生观察各种瓶子的外形，然后逐步总结出瓶子的结构特点，最后想象设计出更加新奇的瓶子来。在这样的教学过程中，教师一定要充分利用美术学科的优势，只有引导学生善于观察，准确观察和敏锐观察，才能提高学生的创新能力。
第二，注重学生的造型表现。造型表现是美术学习的基础，而其活动方式凸显自由表现，大胆创设。因此，我们在课堂教学中既可以通过创设丰富的教学情境，以利学生感受、体验，激发想象力和创新意识，也可以灵活多媒体技术展示丰富多彩的造型表现方法和艺术形象，引导学生进行想象，从而提高学生的创新能力。
第三，引导学生进行巧妙设计。学生训练美术设计的目标主要是运用设计和工艺的基本知识和方法，进行有目的的创造性的制作活动，不断提高创新意识和创造能力。譬如，我在执教设计应用课“泥条盘筑”一课时，先让学生欣赏感受到泥条盘筑造型的艺术美，接着以学习小组为单位讨论作品的造型以及泥条盘筑的方法。许多学生在潜移默化中深受启迪，大胆想象、设计出了造型别致的器皿。
三、注重实践，逐步提高学生的创新能力
二十世纪世界级伟人毛泽东先生指出：“实践出真知。”俗话说：背诵百遍，不如过手一遍。在小学美术教学过程中，我们只有善于提出合理化的发散性思维的问题，才能培养学生的动手绘画和制作能力。譬如，我在执教“静物装饰画”一课时，就创设如下问题情境：“请你根据教材中的六幅图，分别指出采用暖色调和冷色调的图片，并准确说出每一幅图具有什么特点？假如让你自己绘制静物装饰画，那应该采取什么办法？”许多学生面面相觑，感到难以理解。此时，我要求学生却凭着以往的美术基础知识，展开丰富的想象，并围绕这个问题展开了讨论。最后，我引导学生各自绘制出一个静物装饰作品，他们纷纷利用彩笔画、蜡笔画、粘贴画和油彩画等表现手法进行制作，教学效果显著。
提高学生的实践效果，还必须创造轻松愉快的教学氛围，一般而言，小学生活泼可爱，喜欢随意的画出自己的感知，但比较讨厌既定形式和规则的约束，所以，他们画画时下笔果断，灵活自如。譬如，我在执教“蜻蜓飞飞”一课的导入时，就讲述了一个优美动听的故事：“在古代，有一个美丽的开心岛，岛上长满了翠绿的大树，四周五颜六色的花卉环绕，岛民无忧无虑，过着世外桃源般的生活。那里还住着一群群聪明快乐的小精灵们——“蜻蜓”，它们…….”许多学生屏住呼吸认真地聆听着，思索着……。在这种宁静优美的课堂氛围中，我提出疑问：“蜻蜓生活在大自然中，你是否也见过呢？它们的外形是怎样的？”话音刚落，学生争先恐后的描述了蜻蜓的外形、色彩、飞舞和停着时的姿态，从而使他们更大胆地拿起笔，自由地画出脑海中蜻蜓的样子。可见，轻松愉快的教学氛围有利于学生的进行发散思维，有利于提高创新能力。
在小学美术教学实践中，培养学生的创新意识和创新能力的前景是美好的，但道路是曲折的，但愿大家更新教学理念，启发学生张开想象的翅膀，在美术教学的星空中自由翱翔，为打造求实高效的新课堂努力奋斗。
水利闸门金属结构防腐处理分析 篇7
1 水利闸门金属结构防腐处理的方法
水利闸门防腐处理在水利工程中有很重要的作用, 因此, 要做好水利闸门金属结构防腐处理要注意方法, 下面介绍一下几种主要的方法。
1.1 金属喷镀法
金属喷镀法是金属结构防腐处理中比较先进的一种保护方法, 其主要的施工技巧是, 将选择好的铝线或者是锌丝在高温中将其熔融, 在熔融之后再用压缩空气将铝线或者是锌线吹成呈现雾状的颗粒, 然后将其喷射到金属结构的表面, 这样可以形成一层铝或者是锌的涂层, 从而起到隔绝腐蚀物质的作用, 从而达到一个保护的作用。金属喷镀法是一个很有效地方法, 防腐时间可以长达20年, 而且如果在使用的锌线或者是铝线中加入一定量的稀土, 这样可以使锌和铝的物理性能得到进一步的改善, 防腐效果会更好。但是金属喷镀法的弊端是施工工艺很复杂, 而且投资很大。
1.2 涂料保护法
涂料防腐法也是一种很有效的水利闸门防腐方法, 其优点是施工比较简便, 而且投资不大, 从而使用范围很广。特别是近些年来, 各种高效优质的涂料被广泛的生产与使用, 而且加上简便的施工工艺, 使得涂料防腐法得到了更到了更广泛的应用, 其保护期可以长达10年。
1.3 阴极保护法
阴极保护法是利用电解质中的阴极电流对金属结构进行保护的一种方法, 利用电解质将金属阴极化, 这样可以降低金属结构的防腐蚀的速度。阴极保护法对金属结构防腐保护效率很高, 而且方法切实有效, 但是这种方法也存在一定的局限性, 利用的腐蚀介质导电量要大, 而且对于这种常在水中应用的金属结构与普通的防腐材料相比, 成本很高。
1.4 金属喷镀加涂料法
这是将金属喷镀法与涂料法结合起来的一种方法, 这样可以更好地延长喷镀上的锌或者是铝的使用寿命, 在喷涂上诸如锌、铝之类的金属后, 再用涂料将金属层封闭, 这样可以使得涂层有了更好的耐磨性与防腐蚀性。根据水利闸门的种类的不同, 要选择不同类型的涂料, 这样可以起到更好地防腐效果。例如, 如果是长期浸泡在水中的金属结构, 可以采用沥青类的或者是环氧类的涂料, 这样可以将其更好地封闭;如果是长期在空气中暴露的金属结构, 课可以选用铝粉一类的涂料;如果是即在水中又在空气中的结构, 要选用氯化橡胶类的涂料, 而且为了达到更好地防腐效果, 锌类的涂料一定要使其纯度达到99.99%以上, 而且要掌握好喷涂的工艺。当前采用的防腐处理方法多是采用线材铝或是锌, 然后再涂上两层氯化橡胶漆, 这样可以不仅提高了水利闸门的防腐性, 而且大大提高了使用寿命, 大约提高了3~6倍左右。
2 水利闸门金属结构防腐处理应该注意的问题
水利闸门的金属结构防腐处理对水利工程有着很重要的作用, 因此, 在实行防护措施时一定要注意相关的问题, 比如, 雨、雪、雾等都会影响涂层与金属结构之间的结合力, 要避免这些天气之下施工;如果天气太干燥的话, 也会影响防腐的效果, 下面主要就应该注意的问题进行具体的分析。
2.1 水利闸门金属结构防腐蚀措施的一般要求
水利闸门金属结构防腐措施的保护年限也有一定的要求, 保护年限主要指的是根据不同的防腐涂料以及防腐方案下进行的保护年限, 需要考虑多种综合因素。对那些经常处于水中的或者是在湿润的环境下的水利闸门, 如果是腐蚀对于发电、防洪以及航运等的没有很大的影响, 要求其保护年限要在10~15年之间;如果是经常处于水中或者是湿润的环境中的闸门, 受到腐蚀后对发电、防洪以及航运产生很大的影响, 需要保护年限至少达到20年。暴露在空气中的闸门, 在室外的要达到20年以上, 室内的要求25年以上。对于那些对外观要求很高的水利工程, 为了风景的需要, 需要耐光、耐雨水以及保色、保光性能高, 要求在5~8年内不失光。
2.2 水利闸门金属结构防腐蚀措施的技术要求
2.2.1 钢闸门的表面处理
对高闸门进行表面处理的方法主要有三种:喷砂除锈、人工除锈以及化学除锈。喷砂除锈一般说来不仅质量好, 而且效率比较高, 与涂料的结核性好。砂料一般采用石英砂, 其粒径是0.50~1.55mm, 其中空气压力主要是441.3~588.4kp, 喷射距离为15~30cm, 喷射的角度为450~800°。喷砂除锈的保护期限与人工除锈相比, 保护周期长了近一倍, 但是, 喷砂除锈需要专用的设备, 而且喷砂工艺复杂, 投资较大。人工除锈虽然施工简单, 但是使用大力的人力, 不仅工作较大, 而且工作效率较低。化学除锈主要是利用水、盐酸以及乌洛托品进行配置的一种化学制剂, 使用这种方法施工工艺比较简单, 而且除锈质量很好, 与喷砂除锈相比, 投入较小, 不需要专门的设备, 但是, 化学处理后表面很光滑, 使得金属结构与涂料的结合力较差, 而且要经过很多工序的处理。
2.2.2 涂料喷涂
涂料喷涂有两种方法, 喷涂法和刷涂法, 一般说来, 喷涂法优于刷涂法。使用涂料进行喷涂时, 要注重涂料的粘稠度, 因为涂料的厚度会直接影响涂膜的遮盖力与保护效果。在进行涂料喷涂之前, 一定要按照说明书的方法进行一定的调配, 防腐涂料要求颗粒细, 如果粗颗粒较多, 会使得涂层出现针孔以及麻点等的弊病。在进行垂直涂刷时, 最后1次涂刷要由上向下进行;水平涂刷时, 最后1次涂刷向光线照射方向进行;而且要保证涂膜厚薄均匀, 附着牢固, 外表美观。
摘要：闸门是水电工程的重要部分, 主要用来拦截水流, 使得水利工程可以更好地调节水量、截留洪水以及各种泥沙等, 因此, 水利闸门在水利工程中占据着主体地位。闸门主要是各种金属结构, 而它们长期裸露在水中或者是暴露在空气中, 很容易受到水流、空气以及泥沙等的物质的腐蚀, 因此, 水利闸门金属结构防腐处理具有很重要的意义。本文主要就水利闸门金属结构防腐处理进行分析。
关键词：水利闸门,金属结构,防腐处理
参考文献
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[2]刘海斌.水利闸门金属结构防腐处理[J].农村科技, 2010 (9) .[2]刘海斌.水利闸门金属结构防腐处理[J].农村科技, 2010 (9) .
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控制沟道排水的半自动闸门设计 篇8
关键词：半自动闸门,控制排水,根系长度,排水孔,孔径
控制排水是对传统自由排水方式的改良,其主要是通过田间排水工程的实施和管理来实现[1,2]。控制排水不仅可以保证作物良好的生长环境、减少地表土壤水分损失、降低农田地下水损失、缓解灌溉压力,而且还可以增加田间墒情、减少受旱概率、减少农田养分的流失及水环境的污染[3,4,5]。可以看出,控制排水对于作物生长具有和灌溉同等重要的作用[6],对降低农田面源污染改善周边水环境意义重大。
目前,农田中一般采用的控制排水设施主要包括普通闸门、翻板闸门等。对于普通闸门控制沟道排水仅仅是一关了之,不能根据旱作物各生育阶段的降渍要求进行控制排水,即不能做到控制旱作物各生育阶段地下水不同埋深;若要控制不同阶段的沟道水位仅靠人工操作虽可实现,但难度大、工作强度也大,而且当种植面积较大时,人工操作起来也较繁琐;翻板闸门利用的是水压力的工作原理,虽然减少了手工操作,但只能实现对沟道一个水位的控制,且易受杂物缠绞而影响闸门翻转,最关键的是水旱轮作时,水田排水沟水位无法控制。因此,本文设计了一种控制沟道排水的半自动闸门,水旱作物种植时均适用,可以实现沟道多水位控制,既减少了人工频繁操作,又灵活、方便,安全可靠,同时经济适用。这种半自动闸门不仅保留了原有系统的排水能力,也更加适应目前的管理水平,使农民更容易接受[7]。
1 排水沟道控制水位的确定
传统排水是根据作物全生育期同一降渍标准进行排水沟深度设计与排水,而本文根据旱作物不同生育期的根系长度来控制排水,以此确定排水沟道在作物不同生育阶段的控制水位。土壤计划湿润层深度是对旱作物进行灌溉的关键,它随着旱作物各生育阶段的生长和根系发育,计划湿润层深度逐渐增加,下面给出了冬小麦、棉花不同生育期阶段的土壤计划湿润层深度,如表1所示[8]。而对于农田排水,控制旱作物各生育阶段的地下水位对防止作物渍害尤为重要。土壤计划湿润层深度是作物根系活动的最佳深度,排水沟控制水位可根据旱作物各生育阶段土壤计划湿润层深度分析确定,一般排水沟控制水位应低于旱作物各生育阶段根系生长所需水位,这里取相近值。由于旱作物生育阶段较多,理论上可以实现每个生育阶段设置一个沟道控制水位,但沟道控制水位设置过多也没多大意义,为避免操作太频繁,可将旱作物全生育期主要分成3个阶段来确定排水沟道控制水位,如表2所示。
cm
注:控制水位指农田地面到排水沟水面的垂直距离。这里确定的沟道控制水位较适用于非盐碱地地区,对于盐碱地地区还需进行调整。
2 半自动闸门控制排水的实现
根据已确定的旱作物各生育期排水沟道控制水位,在沟道闸门上设置3个不同高度的圆形排水孔,如图1所示。用橡胶制成圆形孔塞,将孔塞用链条连接固定在闸墩墙上,既方便堵孔,又防止孔塞丢失。同时,为了满足水旱轮作,在闸门与排水沟之间留出一定高度 Δh,以便在种植水生作物时,孔全部堵上,防田间灌溉水通过沟道漏失,雨期田间多余水可以从闸门上溢流,实现中小雨期间水田自动排水,遇大暴雨时,可以根据需要打开孔塞或提起闸门排水,使水田排水也方便自如。
对农田区域进行规划布置时,在农沟或斗沟末端安装控制排水的半自动闸门,如图2所示。既可利用斗、农沟蓄积雨水补充田间土壤水量与地下水,减少灌溉用水和提高雨水的利用率。实际应用时,根据旱作物各生育阶段控制水位需要,对半自动闸门橡胶塞进行人工调控,从而实现半自动闸门控制排水。旱作物生育期只需要进行3次关、拔孔塞操作。水田时塞上全部孔,仅在大暴雨时人工操作拔塞或开闸即可。
3 半自动闸门的设计
3.1 半自动闸门排水孔口直径的确定
旱作不控制排水时,通常沟道是无水或少量水,因此,半自动闸门排水孔的流水形态以孔口自由出流来确定排水孔的直径,如图3所示,通过孔口的流量公式为[9]:
式中:μ为孔口自由出流的流量系数,μ=εφ,小孔口的ε=0.63~0.64,φ=0.97~0.98,μ=0.6~0.62,以下计算取μ=0.6;A为孔口面积,m2;H为孔口全水头,m。
由于旱作物各生育阶段排水沟中,沟水位随降雨产流历时及排水量不断变化,而各生育阶段排水孔口数是一定的,所以这里假定旱作物各生育阶段排水沟稳定水面保持恒定不变,以下推导均采用平均排除法计算排水流量及进行排水孔径计算,以保证排水在规定的时间内排出。
(1)排水孔1直径d1的计算。旱作物处于第一生育阶段时,排水孔1 开启,排水孔2、3 关闭。此阶段的水量平衡方程为:
此阶段分两种情况:(1)当h1≥Z1时,W产,1≤W蓄,1、W排,1=0,孔1无排水;(2)当h1<Z1时,W产,1>W蓄,1,孔1排水,此情况下确定排水孔1 直径d1。 将公式、W排,1=Q1t带入公式(2),推求出排水孔1的直径为:
注:d1、d2、d3为孔口直径;H1、H2、H3为旱作物各生育阶段排水沟中水平面到孔口1、2、3的垂直距离;1、2、3为排水孔编号;Zmax为排水沟最大水位,即水面到闸门顶部。
(2)排水孔2直径的计算。旱作物处于第二生育阶段时,排水孔1、2 同时开启,排水孔3 关闭。此阶段的水量平衡方程为:
此阶段分3种情况:(1)当h2≥Z2时,W产,2≤W蓄,2、W排,2=0,孔1、2无排水;(2)当Z1≤h2<Z2时,W排,1=0,仅孔2排水,此情况下确定排水孔2直径d2。将公式W排,2=Q2t、、W排,1=0带入公式(4),推求出排水孔2的直径见式(5);(3)当h2<Z1时,孔1、2同时排水,此时
(3)排水孔口3直径d3的计算。旱作物处于第三生育阶段时,排水孔1、2、3全部开启。此阶段的水量平衡方程为:
此阶段分4种情况:(1)当h3≥Z3时,W产,3≤W蓄,3,孔1、2、3无排水;(2)当Z2≤h3<Z3时,W排,1=0、W排,2=0,仅孔3排水,此情况下确定排水孔3直径d3,将公式W排,3=Q3t、带入公式(7)中,推求出排水孔3的直径见式(8);(3)当Z1≤h3<Z2时,W排,1=0,孔2、3同时排水。此情况下确定排水孔3直径d3,将带入公式(7)中,推求出排水孔3的直径见式(9);(4)当h3<Z1时,孔1、2、3同时排水,此时
式中:W排,1、W排,2、W排,3分别为排水孔1、2、3 的排水量,m3;W产,1、W产,2、W产,3分别为旱作物第一、二、三生育阶段的产流量,m3;W蓄,1、W蓄,2、W蓄,3分别为旱作物第一、二、三生育阶段排水沟控制水位下排水沟蓄水量,m3;h1、h2、h3分别为旱作物第一、二、三生育阶段排水沟水位,即农田地面至排水沟水面的垂直距离,m;Z1、Z2、Z3为旱作物第一、二、三生育阶段排水沟控制水位,即农田地面至排水孔1、2、3 的垂直距离,m;Δh1、Δh2、Δh3分别为1/2 H1、1/2 H2、1/2 H3,m;d1、d2、d3为排水孔1、2、3的直径,m;t为排水时间,s。
3.2 工程实例分析
以江苏省盐城市沿海旱作物棉花的生长特点为例来设计半自动闸门。实验区规划布置的农沟长度为400 m,间距100m,即排水沟控制面积为F=0.04km2。沟道深度由最大降渍标准决定,沟道断面要能通过排涝流量。排水农沟尺寸为上口宽2.2m,下口宽0.2m,沟深1m,边坡系数1.0。
根据江苏省盐城市1923-2005年的降雨资料,选出多年棉花三大生育阶段最大24h降雨量,经水文频率计算,得出棉花各生育阶段最大24h降雨量均值及Cv,i值。江苏省农田排涝标准为10年一遇最大日雨量,雨后一日排出。取P=10%,根据,得出棉花各生育阶段最大24h设计暴雨量,推出P=10%棉花各生育阶段最大1d设计暴雨量Xi1d,10%=Xi24h,10%/1.1 (i=1,2,3),计算结果如表3所示。
mm
棉花处于幼苗期时,排水孔1打开,排水孔2、3关闭,根据公式(3)计算排水孔1的直径。棉花处于现蕾期时,排水孔1、2打开,排水孔3关闭,根据公式(6)计算排水孔2的直径。棉花处于开花及吐絮时,排水孔1、2、3全部打开,根据公式(10)计算排水孔3的直径,棉花各生育阶段的产流量根据以上算出的棉花各生育阶段最大1d设计暴雨量推算W产=αX1d,10%F;根据排水沟的尺寸来确定W蓄,i(i=1,2,3);最不利排出时间为2d(雨后1日);计算结果如表4所示。
由此可知,以上计算出的排水孔直径介于4~11cm之间,实际应用中3个孔口都取10cm相同直径或取大一些均可,因为孔口直径取大一些同样可以满足旱作物各生育期根系生长需水要求,同时也可以在排水时间内很快降低到作物耐渍深度以下。半自动闸门排水孔口直径的确定要具体情况具体分析,因为影响排水孔口直径的因素有很多,如:研究地区的不同、重现期的不同、排水沟控制面积的大小等。
4 结语
在农田灌溉中我国水资源的利用存在诸多问题,为了提高水资源的利用率、减少灌溉水量、增加田间墒情、有效的控制农田地下水位,通过在农田斗农沟末端安装控制排水设施(半自动闸门)来实现。本文就控制沟道排水的半自动闸门进行设计,根据旱作物不同生育期根系长度,确定了排水沟道的控制水位。阐述了利用半自动闸门控制排水的实现,依据旱作物各生育阶段排水量的要求,推算出了半自动闸门的孔口直径公式,并以工程实例加以分析计算出排水孔直径分别为10.09、7.43、4.66cm,为方便施工与实际应用,孔口尺寸取10cm左右为宜,北方地区可适当小些,南方地区可适当加大。半自动闸门在农田控制排水中的应用具有设计建造简单、操作方便灵活、适应性强、经济实用等优点,不但是对农田雨水的充分利用,也是对现有管理水平的提高。
参考文献
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闸门结构设计 篇9
1.1 闸门工程概况
闸门工程监控系统主要用于泵站、水电厂、水库、城市防洪、河道、供水控制、江河航道船闸等场所。工程主体内容为闸门运行所需要的启闭设备,相关的机械、动力和控制设备,以及钢筋砼防洪墙修筑等建筑设施。根据闸门工程的用途和功能不同,其工程控制内容相差甚远。例如,船闸工程还包括:船闸主体由上下闸首、闸室、导航墙、靠船墩、部分引航道、跨闸室工作桥、上游人行桥、下游公路桥以及闸门、阀门的预埋件安装等部分组成。
1.2 远程监控的主要任务
闸门工程远程监控的主要任务是:1)自动监测被控闸门开度及工况;2)自动监测闸门上下游水位;3)可定开度自动控制或定流量自动控制;4)闸门工程建筑物及其环境状况的观测。
闸门启闭过程中安全与否是通过对闸门开度的检测和限位、荷重的保护来实现的。正常情况下,远程启闭闸门时,系统中的控制程序根据安装在启闭机上的开度传感器所提供的信号,通过计算机指令将闸门升、降到预设开度后停机。当闸门启闭过程中出现超过上升或下降设定开度、最大或最小行程或者因外力造成闸门启闭过载等异常情况,给闸门工程安全带来威胁时,监控系统将检测到的闸门行程信息和启闭机荷载变化信息,及时反馈给控制程序以采取补救措施,达到确保闸门工程安全运行的目的。
1.3 远程监控系统
远程监控系统由闸门开度仪、现场控制单元、信号传输线及中心控制站组成。可以根据用户要求进行闸门的单控、群控。系统采用了高可靠性的硬件设备和工业控制专用软件,具有可靠性高、操作简单之优点,为防止误动作和误操作,系统具有连锁控制,中心站操作具有操作等级设置及操作自动记录备查。监控系统一般采用分布控制,信号传输采用光缆或其它避雷性能良好的传输方式,使系统远方控制可达数公里以外,系统同时具有现场图像监视功能,使用安全可靠。
2. 闸门工程远程监控系统的设计原则
为了使闸门工程自动化监测控制系统工程能可靠、高效、安全、经济地运行,系统应采用先进的计算机技术、自动控制技术、网络通信技术、互联网技术和图形显示技术于一体的分层分布式集散控制和管理系统。在提出设计闸门工程远程监控系统时应考虑以下设计原则。
2.1 安全、可靠和先进实用的原则
闸门工程远程监控系统必须有稳定、可靠的运行保障。设计时要充分考虑后备以及灾难恢复系统,使整个系统在出现故障时仍然能够维持工作,并能很快的排除故障正常运行。系统对数据的安全性必须予以高度重视,要采取防范措施防止黑客入侵。另外,对内部员工以及调度客户也要加强权限控制,避免用户能够操作到超越权限的数据。
设计应用时,应选择成熟和先进的分布式计算机控制系统。在控制过程中信息集中管理和操作的前提下,使控制危险分散,提高系统的可靠性。闸门工程远程检测控制系统将分散在现场的数据及信息通过现地控制柜上的PLC采集后,通过工业以太网上传至主控上位机进行集中监控和管理,同样主控站的操作员操作命令也通过网络传送至PLC柜和现场设备,对各现场设备进行分散监测和控制。控制系统的主要硬件采用国际、国内的优质产品进行优化组合,高度可靠,并对重要设备考虑冗余配置,以使系统不会因其本身的局部故障而影响现场设备的正常运行,保证系统的MTBF,MTTR及各项性能指标达到和超过《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的规定。
2.2 信息分层管理和控制权限分级的原则
监控系统采用全计算机监控及后备手动控制,二级分层监控方式。例如,船闸工程远程监控系统采用,船闸集中控制层、现地控制层。各层之间控制权限划分明确,其中以现地手动控制优先级最高,各级之间通过集中控制与现地控制转换开关切换(同时切换电气回路和信号控制回路,以保证各级互锁)。
船闸集中控制层主要由中控闸室的主控上位机构成,它可提供交互式人机监控界面,集中采集船闸各闸的各项状态信息以及水位的实时数据和开关状态,发出各项主控指令,处理发生的故障信息并对紧急状态进行控制,保持系统的整体协调。
现地控制层主要由LCU现地控制柜组成,负责在现场采集各闸门的现场实时运行状态、开度和限位等信息,并根据上位机发送来的主控指令对现场各闸门进行自动控制,同时当系统自控系统出现故障时,可以启动现地LCU柜的手动后备控制回路,让操作员可在现场对各闸门实现现地应急控制或进行设备检修和维护。
计算机自动监控系统在监控系统上位机与现地LCU之间采用以太网进行通讯,实现数据监测、监控和监视功能。
2.3 系统的经济性、开放性和可扩展性原则
闸门工程远程监控系统设计时应按最经济的原则,设计一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。该系统设计遵循开放性原则,能够支持多种硬件设备和网络系统,软、硬件支持二次开发。由于整个监控系统采用分层分布的网络结构,其网络通信协议是国际公认的,开放的。所以,能够很方便的实现对系统进行扩展和连接。系统的硬件资源也应具有充足的余量和可扩展空间,其软件采用模块化结构化设计,使监控系统更能适应功能的增加和规模的扩充。
2.4 方便管理,便于维护的原则
闸门工程远程监控系统应满足为闸室操作人员提供形象逼真,直观的可视性人机交互监控界面,全中文菜单,渐开式多层窗口和全中文操作指导,不熟悉微机的操作的人员也可很方便地根据工艺要求,发布主控指令和在一定权限下进行设备工作参数的设定修改;系统除对监控设备工作状况和检测参数作出必要的报警提示、报警处理、故障记录外,还具有系统本身软硬件自我诊断功能,使操作人员对所有设备包括监控系统本身运行状况了如指掌。系统硬件亦采用模块化结构,可拆卸接线端子,管理机可实现冗余。这些给系统维护提供了极大的便利,大大缩短了维护时间。
3. 闸门工程远程监控系统网络拓扑结构
在设计和实际应用远程监控系统时,示监控的范围和内容不同,网络拓扑结构也有所不同。例如,在船闸设计中,将船闸自动化控制系统的网络拓扑结构分为以下三层。最上层是中央监控和管理层,包括工控计算机(含数据库系统),一套硬盘录像机及网络交换机,这些计算机通过以太网,可以通信与连接到上级主管单位,其他船闸及因特网(如果开通外网连接)。中间层是现地PLC控制层,PLC布置在船闸控制室内,通过以太网互相连接。底层是设备与器件层,各种设备与器件通过硬线电缆与PLC及继电器、接触器相连接。
船闸自动化控制系统主要用于监控上闸首的卷扬启闭机、输水廊闸,下闸首的卷扬启闭机、输水廊闸,广播、交通信号灯以及闸室内外的船舶。
船闸自动化控制系统采用分层分布式体系设计,采用以太网网络结构,容错设计,成熟的标准汉化系统,并保证不会因为任何一个器件发生故障而引起系统误操作。
船闸各现地控制单元以Siemens S7-200系统可编程控制器(PLC)为基础,具有自动控制和自诊断功能,即使主控制级计算机发生故障,仍可通过现在的控制开关、按钮、信号灯、表计等设备对各现地设备进行操作和监视。
船闸自动化控制系统采用现地手动控制运行和远程集中自动化控制运行二级控制方案。现地控制的优先级最高,集中自动化控制次之。
综上所述,船闸远程监控系统与工业电视、广播及交通指挥系统一起构成一个完整的自动化船闸控制系统。
4. 结语
闸门工程远程监控技术的运用,实现了闸门工程运行的自动化控制,极大地提高了系统运行的安全性和可靠性。监控系统建成及运行,实现了“无人值班,少人值班”的基本目标。取得了明显的经济效应。闸门监控系统的运用,为防汛系统的自动化、信息化建设创造了有利条件。通过使用智能闸门工程远程监控系统,极大地方便了水利管理和监测部门工作开展,保证水利远程监控点的数据实时、准确、有效的传送,从而达到准确决策的目的。对推动水利信息化的进程,促进“数字水利”的建设有着深远意义。
摘要：根据闸门工程的功能，提出设计闸门工程远程监控系统时，应遵循安全可靠、信息分层管理、现地控制优先级最高，集中自动化控制次之等设计原则。结合船闸工程远程监控系统的设计与应用，叙述控制系统网络拓扑结构，为推动水利信息化的进程，促进“数字水利”的建设提供借鉴和参考。
关键词：闸门工程,远程监控,设计原则
参考文献
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闸门结构设计 篇10
某水电站泄水建筑物采用岸边开敞式溢洪道, 其堰顶设置弧形工作闸门进行挡水及控制开度进行泄洪, 弧形闸门设计水头21.2m, 门体尺寸为1 521.5m (宽高) , 属于大型弧形闸门。闸门底槛高程1 834.80m, 支铰高程1 855.20m, 面板弧面半径22m, 支铰间距13.0m, 吊耳布置在下主梁的两端, 吊点距离13.7m。弧门采用23 600kN后拉式液压启闭机操作, 为增加闸门的刚度和整体性, 弧门梁系采用实腹式齐平连接。
该弧形闸门在结构上按双主横梁斜支臂布置, 门体尺寸较大, 支铰中心高程较高, 弧面曲率半径较大, 且需要在淹没的条件下进行全开、全关及局部开启运行。目前弧形闸门的设计通常采用平面假定体系, 而弧形闸门本身是一个复杂的空间结构, 其实际受力状态与平面假定的计算结果有一定的偏差, 因此有必要对弧形闸门做三维结构分析, 为弧形闸门设计提供依据, 力求闸门结构设计科学、合理、安全、经济。
2 弧门构件材料及容许应力
弧门板材为Q345C, 型钢采用Q235B, 铰链和铰座为ZG310-570, 支铰轴为40Cr, 侧止水采用L型水封橡皮, 底止水采用I142-20型水封橡皮, 水封橡皮材质均为SF6674橡胶。钢材弹性模量E=2.06×105 MPa, 泊松比µ=0.3, 质量密度ρ=7.85×103 kg/m3;闸墩弹性模量E=2.8×104 MPa, 泊松比µ=0.167, 质量密度ρ=2.5×103kg/m3。
按《水利水电工程钢闸门设计规范 (DL/T5013-95) 》, 闸门构件容许应力见表1。
3 研究方法
采用三维有限元法对弧门结构在各种运行工况下的响应进行计算分析, 按应力标准对各构件的稳定状况进行评价。该弧门有限元模型是由板壳单元、梁单元、3D实体单元及接触单元联结组成的空间体系。有限元网格图如图1。
弧门质量共295t, 其中不包括启闭杆、支铰部位的质量。
边界约束处理方面:为模拟侧水封与闸墩间的摩擦效应, 取闸墩厚度为10倍的止水厚度, 且水封与闸墩内侧做接触处理, 接触面摩擦系数0.5, 闸墩外边界采用全约束处理 (即不发生三方向位移) ;为实现启闭门时的临界状态, 在弧门底部与堰顶间做接触处理, 接触面摩擦系数0.5;支铰与转轴间同样按接触处理, 接触面摩擦系数0.15, 支铰两侧采用全约束处理;启闭杆顶部及启闭杆与吊耳间采用约束函数处理, 即约束节点三方向位移, 但同时可以旋转。
分析中考虑的荷载有为弧门面板及侧水封上的水压力、弧门自重及启闭过程中的启闭力。弧门启门力为使弧门开启, 液压启闭机作用在启闭杆上的拉力。在启门瞬时工况中, 启门力即为使弧门底部与堰顶接触面间接触力处于零时的临界状态下启闭杆作用力, 对于本工程, 此时启门力最大, 启闭机设计容量可参考此值。弧门闭门力是闸门关闭过程中液压启闭机作用在启闭杆上的压力, 在闸门处于全关状态时闭门力理论上最大 (本工程) , 在有限元计算中, 闭门力最大值即为使弧门底部与堰顶接触面间的接触力处于非零的临界状态时的启闭杆作用力。
4 计算工况
根据闸门设计基本参数, 采用三维有限元法对闸门结构的静、动力特性进行数值分析, 计算工况如表2。
5 研究结果
5.1 静力分析结果
5.1.1 门前无水情况
门前无水的情况下, 荷载主要是门体自重。通过分析, 弧门主要构件最大变位及最大等效应力状况如表3, 对应的启门瞬间工况下弧门主要构件最大变位及最大等效应力状况如表4, 经过计算可知, 门前无水工况下启门瞬间的启门力为2300, 弧门在自重作用下, 弧门面板与堰顶的竖直向接触力为1830kN, 说明弧门在本身自重的作用下可以完成关闭, 无需闭门力。
5.1.2 正常挡水工况
弧门在正常挡水工况下, 作用在弧门上的荷载有结构自重和水压力, 水压力作用方向为垂直于弧门面板表面指向支铰中心线。通过分析, 该工况弧门主要构件最大变位及最大等效应力状况如表5, 对应的启门瞬间工况下弧门主要构件最大变位及最大等效应力状况如表6。经过计算, 正常挡水工况下启门瞬间的启门力为3 360kN, 弧门在自重作用下, 弧门面板与堰顶的Z向接触力为1 240kN, 说明弧门在本身自重的作用下可以完成关闭, 无需闭门力。
5.1.3 闸门全开工况
闸门全开工况下, 作用在弧门上的作用力主要是弧门自重和启闭杆的持门力。通过分析, 该工况下的弧门应力及持门力进行了计算自重作用下弧门顶部变位最大, 为5.6mm;全开工况下, 弧门整体等效应力不大, 最大值75MPa, 发生在吊耳腹板与竖梁的连接处。另外, 经过分析, 全开工况弧门持门力为2 282kN, 即启闭杆的轴向作用力。
5.2 动力分析结果
泄流激起的闸门振动问题是一个涉及水流与结构两方面的复杂问题, 水工弧形闸门本身是一个复杂的空间结构, 一般由面板、梁格及支臂构成。根据闸门的结构特点, 三大部件的抗弯刚度为:I杆
虽然启闭杆自振频率较低, 容易和外界发生共振, 但是即使启闭杆发生动力失稳, 也不会导致闸门的整体破坏。而对于支臂而言, 支臂一旦发生动力失稳, 则后果不堪设想, 整个闸门将受到毁灭性破坏。所以弧形钢闸门的动力失稳往往是由于支臂在动力荷裁作用下丧失稳定所致, 虽然支臂不直接与水接触, 但是激振力可由门叶传来, 当激振力和支臂自振频率之间存在某种特定关系时, 就可能激起参数共振, 使支臂丧失动力稳定。
自振特性计算按不考虑库水影响 (干模态) 和考虑库水影响 (湿模态) 两种情况分别计算, 对于干模态或是湿模态, 分析不同开度对振型、频率的影响, 开度分别为全关、0.5m、1m、2m、4m、8m、16m及全开状态。
水流与结构的相互作用是一个复杂的流激振动体系, 目前处理这个体系有两种方法:流固耦合法和附加质量法, 为减少计算规模及加快计算速度, 本文采用后者, 即附加质量法。根据《水工建筑物抗震设计规范》 (DL5073-2000) , 附加质量按下式进行计算:
其中Mb为水平向附加质量 (kg) , ρ为水体质量密度, 取1000kg/m3, H0为门前水深 (m) , h为计算点水深。
在有限元模性中, 弧门面板被梁系分为若干区隔, 计算附加质量时, 取各区隔中心水深进行计算, 然后将质量附加到区隔各单元节点上。
通过动力分析, 得出如下结论:
1) 前20阶频率值最低为1.174Hz, 最高为17.84Hz;2) 起闭杆自振频率较低, 最容易发生共振, 不同开度下起闭杆基频范围为1.174Hz~3.274Hz;3) 不考虑库水影响时, 随开度的增大, 低阶频率值有所增大, 高阶频率值几乎不变, 考虑库水影响后, 各阶频率值均有所增大;4) 各阶频率值在考虑库水影响后均有所降低, 且随开度的增大, 库水影响程度降低, 尤其是低阶频率。
6 结论
1) 从静力分析位移结果可以看出, 结构最大位移发生在启闭杆上, 约130mm, 发生在下面细实杆的上部;面板在正常挡水工况起门瞬时结构变位最大, 为24.3mm, 发生在下主横梁下方面板区隔内;总体来说, 弧门变位规律正常, 变位量不大2) 从静力分析应力结果可知, 正常挡水工况起门瞬时结构应力最大, 为190MPa, 发生在支臂腹杆与竖梁的连接处;各工况下弧门结构各部位构件应力均能满足材料强度要求;3) 不考虑安全系数的前提下, 单个启闭杆启门力门正常挡水工况最大, 为3 360kN, 启闭机容量设计可参照此值选取;4) 各种工况下, 弧门靠结构自重可以完成关闭, 无需施加闭门力;5) 动力分析结果表明, 弧门自振频率随开度的增大而增大;不考虑库水影响时, 前20阶最大频率为17.84Hz (全开工况) ;考虑库水影响后, 同阶自振频率略有降低;6) 侧止水带在正常挡水工况起门瞬时变位最大, 变位为18.7mm, 对应的等效应力为0.46MPa, 弧门侧水封设计可参考该数值。
通过对该电站溢洪道弧形闸门的结构研究, 对闸门设计进行了验证, 同时对液压启闭杆需施加竖向支撑、启闭机容量选择、弧门侧水封设计起到了指导意见。目前, 该闸门已投入使用, 运行状况良好。
参考文献
[1]水力水电工程钢闸门设计规范 (DL/T5013-95) .
[2]钢结构设计规范 (GB50017-2003) .
平板闸门启闭力计算方法探析 篇11
【关键词】平板闸门；启闭力；模型试验；相似荷载；
引 言
闸门启闭力的计算，对于确定启闭机的容量、牵引构件的尺寸以及对闸门吊耳的设计等都是必要的。平板闸门特别是深孔闸门，在水压力作用下，由于摩阻力大，有时仅靠自重就不能关闭，因此，必须分别计算闸门闭门力和启门力。本文通过模型试验精确测量的荷载，再结合理论计算公式，对获得精确的闸门的启闭力具有重要的意义。
一、工程概况
卡基娃水电站是木里河干流水电规划“一库六级”的第二个梯级。水库最大坝高171米，正常蓄水位2850米，总库容3.745亿立方米，具有年调节性能。放空洞进口位于木里河左岸，有压段长201.958m，纵坡i=0.010592，洞径3.5m。在有压段末端设置闸门竖井，竖井内设平板事故门和工作门各一道，孔口尺寸分别为2.5m（宽）×3.5m（高）和2.5m（宽）×2.5m（高），闸门底板高程均为2728.00m。闸门竖井顶高程2856.00m，竖井开挖尺寸为12.0m×6.5m×130m（长×宽×高）。为满足无压洞段的通气要求，在闸室后边墙内预埋通气孔，通气孔采用矩形断面，尺寸3.0m×1.0m。
二、模型试验简介
采用重力相似理论建立物理模型，门槽及泄槽段采用有机玻璃制作。模型材料的糙率基本与原型相似，相对误差在5%以内，满足试验要求。模型安装采用分段安装。每一段的安装均选三个点进行高程校核，以确保模型安装的精确性。模型试验的整个启闭测试系统为：工作闸门通过一段有机玻璃启闭杆和拉压传感器连接，整个装置通过通过闸门最顶端的螺旋启闭机启闭。事故闸门启闭力的测试系统和工作闸门相同。测试仪器包括：INV306U智能信号采集处理分析仪，CY3011液位变送器。在工作闸门上游面板、下游面板、闸门底缘以及闸门顶部均匀布置多个测点，进行相应荷载的测量。
三、试验成果
（一）模型试验成果
模型试验测得的启闭力不能直接换算到原型，但是组成启闭力的一些因素与原型是具有相似性的，如上托力、下吸力、水平有效压力等，因此通过模型试验测得这些荷载，在经过计算换算到原型中，可以为原型的启闭力、持住力的计算提供直接的依据。由于上托力与下吸力与传统方法计算的结果有很大差别。所以这也直接影响了闸门启闭力的计算。
（二）原型工作闸门动水启闭力成果
1.原型工作闸门动水启闭力的计算
参照《水利水电工程钢闸门设计规范SL-95》中闸门启闭力的计算公式计算闸门动水启门力，闭门力及持住力。
1.工作闸门闭门力计算：
其中为摩擦阻力安全系数，为支承摩阻力，为止水摩阻力，为计算闸门闭门力的闸门自重修正系数，为工作闸门自重，，为上托力。
2.工作闸门启门力计算：
为下吸力；为闸门自重修正系数，采用1.1；为加重块重量；
为门顶水柱压力，，为门顶水柱高度，m2为门顶端面积。
2.工作闸门成果分析
（1）模型试验测量的闸门启闭过程中，闸门水平有效荷载与水力学试验过程中闸门处于0.25、0.5、0.75特定开度下的时均压力值比较接近，且表现的规律一致，由此判断模型试验测量的各项荷载具有可靠性。
（2）占闸门启门力的主要荷载水平有效压力和闸门门顶水柱荷载比较平稳，尽管闸门底缘开始出现下吸力，但这部分荷载所占比重较小，对闸门启门力影响不大。
（3）由动水闸门闭门力过程线可知，在工作闸门开度较大，闸门闭门力随着闸门开度的减小而逐渐减小，这是由于闸门全开时闸门底缘受到较大的上托力，随着闸门开度的减小，上托力逐渐减小转变为下吸力，工作闸门水平有效荷载虽然随着闸门开度的减小而增大，但其增长速度小于下吸力的减小速度。
结 论
（一）本文采用的技术方法在理论上是可行的，在保证模型试验基本荷载测量精度下即可计算出较准确的实际工程中的启闭力，能给启闭机的选型提供安全、经济、合理的数据。
（二）试验测量的上托力和下吸力与传统方法的计算值有较大差别，上托力和下吸力是影响闸门启闭力的重要因素，因此采用传统方法计算闸门启闭力时，启闭机的选型需慎重。
（三）动水启门过程中，在工作闸门开度较小，e<0.3的区间内，闸门启门力随着闸门开度的增大而增大；开度在0.3～0.6区间内，闸门启门力比较平稳；开度在0.7～1区间内，闸门启门力逐渐减小。
（四）动水闭门过程中，在工作闸门开度较大，e>0.8的区间内，闸门闭门力隨着闸门开度的减小而逐渐减小；开度在0.8～0.5区间内，闸门闭门力逐渐增大；开度在0.5～0.3区间内，闸门闭门力增大速度变慢；开度在0.3～0区间内，闸门闭门力增加很缓慢，比较平稳。
（五）工作闸门采用固定卷扬式启闭机，需要靠闸门自重或者加重来动水关闭闸门，通过闸门启闭力的计算结果，建议采用30t的加重块，同时选取额定启门力为1250KN的启闭机。
参考文献：
[1] 《水工模型试验》第二版.南京水利科学研究院，水利水电科学研究院.水利电力出版社.
[2] 马振海.《水工模型试验》西北农林科技大学.2006年11月.
[3] 《水利水电工程钢闸门设计规范 SL 74-2013》.2013.08.26发布.2013.11.26实施.
作者简介：
闸门结构设计 篇12
本文以某船闸工作闸门为例, 进行三维建模设计。
1 闸门三维建模
1.1 闸门布置概述
工作闸门孔口净尺寸为8.0m×7.9m (宽×高) , 采用一字型平面钢闸门, 单向止水。闸槽、闸底槛均布置在闸首下游侧, 闸门底枢、顶枢及门库布置在上游侧, 闸门开启时由液压启闭机牵引绕底枢朝上游侧运转。门叶采用5道主横梁近似等荷载布置。闸门端柱设置底枢和顶枢。底枢位于端柱腹板与底主梁腹板交接处, 4个顶枢的中心则分别对应另外4道主横梁腹板。建模时, 将闸门作为总装配体, 闸门的各主要部件作为子装配体, 其装配关系见图1。
1.2 参数化设计方法
Solidworks软件中建立装配模型的方法主要分为两种, 自下而上设计方法和自上而下设计方法。自下而上的设计方法比较传统, 即设计人员先设计并造型零件, 然后将之插入装配体, 接着使用配合来定位零件, 如果需要更改零件的参数, 必须单独编辑零件;自上而下设计方法中, 零部件的形状、大小及位置可在装配体中设计, 类似于现在的二维设计方法 (先画装配图, 再画零件图) 。本闸门综合使用这两种方法。
首先对闸门总成进行初步设计, 根据闸门荷载和总体布置对闸门运行原理进行分析, 并在二维图纸中确定闸门面板、底枢、顶枢的外围尺寸和相对位置;然后对复杂的子装配件 (如底枢装配、顶枢装配等) 进行三维建模设计;最后将子装配图重新插入整体装配中, 根据相对位置定位装配, 干涉检查, 并优化设计。
1.3 零件的三维建模
Solidworks三维建模菜单直观简洁, 主要特点是参数化和特征化。参数化由驱动尺寸和几何关系组成, 在零件设计中可以直接修改某个驱动尺寸, 其余和这个尺寸有几何关系的尺寸同步修改, 方便直观;特征划分为草图特征和应用特征, 一个零件是由很多个特征构成的, 草图特征是指使用草图建立的特征, 应用特征是直接在模型上建立的特征 (比如直接插入螺纹孔、倒圆等) 。
零件图设计一般是选取一个基准面进行草图绘制, 完成后退出草图绘制模式, 进入零件设计模式, 对草图进行拉伸、旋转、扫描等实体操作, 再对实体进行倒角、倒圆、阵列等装饰操作, 生产一个零件几何体。图2及图3为底枢座、蘑菇头座三维模型。
1.4 装配体的建立
装配设计就是将设计好的零件组装起来, 通过添加零件的重合、同心、相切、平行、距离等配合, 将零件组装起来, 成为一个完整的产品。由于本闸门的构件较多且复杂, 采用了大型装配体模式, 即先建立子装配体, 再利用配合关系将各个子装配体组装起来, 成为一个完整的闸门装配。同时在装配设计过程, 进行干涉检查, 及时修改有干涉的零件。
1.4.1 子装配体的建立
船闸子装配体设计, 分为门叶结构、底枢装配、顶枢装配、水封装配、油缸装配及缓冲块装配。图4~6为门叶结构、底枢结构、顶枢结构三维模型图。
1.4.2 总装配体的建立
子装配设计完成后, 可以进行整体总装配, 选取底枢装配为基本件, 插入门叶结构、4个顶枢装配、油缸装配等。图7为一字闸门总装配体三维模型。
1.5 干涉检查及爆炸视图
在Solidworks中, 可以进行2种形式的干涉检查:动态干涉检查和静态干涉检查。可以对整个装配体或在装配体中选定的零部件之间进行静态的干涉检查, 也可以在使用“移动零部件”或“旋转”零部件命令的过程中对装配体进行动态的干涉检查。干涉检查, 能预防构件因干涉而不能运行。爆炸视图直观地表达了各个零件之间的装配关系和相对位置, 避免生产出来的构件安装不了的问题。图8及图9为底枢结构、顶枢结构爆炸图。
对底枢模型进行干涉检查时发现, 结构出现干涉问题, 分析后发现是底枢座和花兰螺栓干涉, 根据干涉区域, 重新调整底枢座结构。
2 二维图的建立
利用Solidworks三维建模设计后可快捷的转成二维视图, 以便投入生产加工。
2.1 二维视图生成
针对二维工程视图组成的特点, 将工程图纸划分为图10中的几个模块。利用图纸模板定制模块, 根据水利工程中金属结构专业建立相对应的图纸模板。通过视图创建模块对已有的三维实体模型建立前视、左视、俯视等, 从而实现工程图的智能生成。
2.2 尺寸标注
Solidworks能实现自动标注, 但是自动标注会标出每一个零件几何尺寸, 实际设计中还需要手动修改。图11和图12为底枢装配及底枢座工程图。
3 船闸一字闸门运动仿真
3.1 COSMOSMotion软件简介
COSMOSMotion是以Adams为内核, 内嵌于Solidworks中。用Solidworks进行零件三维造型和装配后, 进入COSMO-SMotion, 添加约束、驱动力、工作阻力等, 建立仿真模型, 对构件进行运动学分析, 模拟闸门运行轨迹。
3.2 一字闸门启闭仿真
在仿真过程中, 零件数量的增加会影响仿真速度, 只要表达清楚各个部件之间的连接及装配关系, 便可准确进行仿真分析, 因此在导出装配体时, 将垫片、卡板等构件去掉, 简化装配体, 提高仿真速度。将蘑菇头座、锚定座、油缸支座设为静止零部件, 其余设置为运动零部件, 根据运动关系, 添加旋转副、同心、平行、重合约束, 给活塞杆添加一个轴向的运动速度, 模拟闸门开门闭门运动。
仿真结果:
(1) 验证一字闸门主要运动部件的可行性并优化设计。底枢结构和顶枢结构为一字闸门的主要运动部件, 其零部件多, 结构复杂, 通过运动仿真, 预防运动干涉并优化结构。
(2) 直观表达一字闸门启闭门运动情况。仿真运动可采用“*.avi”等动画形式输出, 为进一步的动力学分析提供参考。
4 结语
(1) 使用三维软件设计一字闸门, 使设计过程从单一的平面图转变为可视三维动态图, 直观展示了闸门顶枢、底枢等构件的相对运动, 对这些运动构件进行干涉检查, 并针对干涉区域进行零件的结构优化。
(2) 在设计过程中结合二维和三维的设计方法, 通过三维软件的参数化和特征化, 减少了因原始资料发生变化而产生的重复性劳动, 复杂的机械构件比如底枢结构和顶枢结构, 通过爆炸视图功能可以预先模拟安装, 提高准确性。
(3) 由于底枢结构和顶枢结构的机械零件较多, 通过三维模型产生二维工程图, 方便快捷, 成果直观, 不仅减少了设计绘图时间, 而且降低了绘图过程中视图错误的概率。
(4) 通过COSMOSMotion的闸门运动仿真, 可直观展示闸门运行情况, 及时发现设计中的缺陷, 并根据分析结构, 实时修改零件的结构, 并验证了设计的合理性。
(5) 对于今后遇见类似门型, 不同水位及运行条件的闸门, 可以利用已完成的一字闸门三维模型, 进行参数修改, 提高设计效率。
摘要：结合水工钢闸门的设计特点, 提出了二维和三维相结合的参数化设计方法。通过基于Solidworks软件的闸门三维建模, 对底枢结构、顶枢结构进行干涉检查, 并针对干涉区域进行零件的结构优化。利用已完成的三维模型, 智能转成二维生产图纸, 提高了工作效率及准确性。使用COSMOSMotion对闸门进行运动仿真, 直观展示闸门的运行情况, 验证了设计是否合理。
关键词：闸门,三维参数化设计,运动仿真,Solidworks
参考文献
[1]JTJ305-2001, 船闸总体设计规范[S].
[2]刘细龙, 陈福荣.闸门与启闭设备[M].北京:中国水利水电出版社, 2002:178-203.