NBT 10341.3-2019 水电工程启闭机设计规范 第3部分:螺杆式启闭机设计规范.pdf

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  • 3.0.1螺杆式启闭机应由驱动装置、起重螺杆、承重螺母、支承结 构和检测装置等组成,电动螺杆式启闭机还应包括电气控制和保护 系统等。

    1闸「门运行对后团操作条件、起升高度、后团速度、后团方 式、充水方式等要求。 2水文、气象、泥沙、水质、海拔高程等环境条件资料。 3荷载资料。 4水工建筑物布置图、闸门及门槽的尺寸、闸门与启闭机连 接的有关尺寸和要求。 5 电气控制方式及接口要求。 6 动力电源要求。 7 制造、运输和安装等方面的条件和要求。 8 地震资料。 9 合同文件和其他特殊要求。 3.0.3 螺杆式启闭机型号和系列参数宜符合本规范附录A的规定。 3.0.4 螺杆式启闭机应设置相应的安全保护装置,包括荷载限制 器、限位装置以及电气保护装置等。 3.0.5螺杆式启闭机应根据工作环境采取防雷、防潮、通风、防腐 蚀和防风沙等保护措施。 3.0.6螺杆式启闭机的机械零件和结构件可不进行疲劳强度的计 算

    条件限制的最大外形尺寸和最重件重量的限制要求,并应具 的刚度。

    灌溉水质标准3.0.8螺杆式启闭机的厂内组装与检测应符合现行行业标准《水电 工程启闭机制造安装及验收规范》NB/T35051的规定。

    1.1.1螺杆式启闭机设计应满足安全适用、运行可靠、技术先进

    4.1.1螺杆式后团机设计应满足安全适用、运行可靠、技术先进、 经济合理、维修方便、景观协调、劳动安全、节能环保,构造协调 和操作界面友好等要求。

    置、闸门型式、起升高度、启闭速度及操作运行时间要求等,经 面的技术经济论证后确定。

    4.1.3螺杆式启闭机适用于操作中小型闸门,应采用一门一机的布 置型式。

    4.1.4螺杆式启闭机宜设在机房内,并根据气候、风沙情况

    检修条件等,对机房提出具体要求,应留有操作及检修空间,启闭 机与墙壁之间的人行通道宽度宜大于0.8m。布置在室外的启闭机应 加设活动机罩,电气设备应设置防雷、防尘、防潮和防雨等设施

    .1.5螺杆式启闭机行程应满足闸门的工作和检修要求,并留有 度。

    4.1.6螺杆式启闭机安装高程应满足安全运行要求,启闭机

    1.1.6螺杆式启闭机安装高程应满足安全运行要求,启闭机动力

    分和电气设备应防止被淹,并满足闸门、门槽及启闭机部件等正常 检修的要求。

    4.1.7螺杆式启闭机用于启闭平面闸门时,其螺杆中心线应与闸门 起吊中心线一致;用于启闭弧形闸门时,应设置灵活可靠的摆动装 置。

    4.1.10操作泄洪工作闸门的电动螺杆式启闭机应设置应急

    小型螺杆式启闭机宜采用手电两用式,大中型螺杆式启闭机宜设无 电应急操作装置。

    4.2.1螺杆式启闭机可按下列方式分类:

    4.2.1虫 螺杆式启闭机可按下列方式分类: 1 按驱动方式分手动、电动和手电两用。 2 按螺杆的布置型式分立式、卧式和斜置式, 3 按螺杆支承结构分固定式和摇摆式。 4 按吊点数分为单吊点、双吊点和多吊点。 5 按螺旋传动副类型分为滑动式和滚动式。 4.2.2 螺杆式启闭机的型式选择应根据闸门的型式、布置、启闭力 及操作要求等确定。 4.2.3 螺杆式启闭机应根据确定的传动方案选择螺杆螺母参数,并 配置相应的驱动装置、支承结构及埋件、电气控制和检测设备。 4.2.4机座和机箱可采用焊接或铸造结构,并满足强度和刚度要 求。储油润滑的机箱应设置密封装置。 4.2.5电动螺杆式启闭机应设置行程检测装置,手动螺杆式启闭机 应有行程指示。

    4.2.6利用下压力闭门的螺杆启闭机吊杆采用铰接时,应设置带减 摩滑套的导向支承座

    4.3.1螺杆式启闭机传动机构宜采用自锁式,非自锁传动机构应配 备制动装置。

    4.3.3手动螺杆式启闭机的手动操作机构应方便操作,单人

    不宜大于150N。手轮直接驱动的螺杆式启闭机的容量不宜大于3

    4.3.4滑动螺旋传动副应采用梯形螺纹,并应验算螺纹的强度

    4.3.4滑动螺旋传动副应采用梯形螺纹,并应验算螺纹的强度 4.3.5承受压力的螺杆在全伸状态下长细比不应大于200,并验算

    4.3.4滑动螺旋传动副应采用梯形螺纹,并应验算螺纹的强度。 4.3.5承受压力的螺杆在全伸状态下长细比不应大于200,并验算 其稳定性:承受拉力的螺杆在全伸状态下长细比不应大于250。 4.3.6承重螺母、齿轮等机械旋转部件应根据工作性质及使用要求 设置轴承,电力驱动的机械旋转部件的轴承宜采用滚动轴承。

    4.4.1机架宜采用焊接结构,其设计荷载不应小于额定启闭力的1 倍与设备自重之和。

    4.4.3埋件应有足够的强度,在额定启闭力的作用下而不被

    4.5.1电动和手电两用螺杆式后闭机应设置过载安全保护装置和极 限行程限位装置。

    4.5.3手电两用螺杆启闭机的手动机构与电动机构应设置互锁保护 装置。

    4.5.3手电两用螺杆启闭机的手动机构与电动机构应设置互锁保护

    防腐蚀要求应根据后闭机工作环境、环保要求、工作年限、使 用工况等确定,并符合现行行业标准《水电水利工程金属结构设备 防腐蚀技术规程》DL/T5358中的规定。

    5.0.1自重荷载应包括启闭机的结构、机械设备和电气设备等的重 力。 5.0.2启闭荷载应为作用到启闭机与闻门或吊杆连接吊耳上的最大 启门力、持住力及闭门力。 5.0.3螺杆式启闭机自身可不考虑风荷载和雪荷载,但机罩设计应 考虑风荷载和雪荷载,其取值应符合现行国家标准《建筑结构荷载 规范》GB50009中的规定。

    5.0.1自重荷载应包括后闭机的结构、机械设备和电气设备等的重

    5.0.4螺杆式启闭机可不考虑温度

    6.1.6铜合金铸件应采用现行国家标准《铸造铜及铜合

    176中规定的ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1、ZCuAl10Fe3、 ZCuAl10Fe3Mn2、ZCuPb30等材料。

    6.2.1碳素钢锻件应采用现行国家标准《优质碳素结构钢》GB/T 699中规定的20、25、35、45、55、50Mn、65Mn等材料。 6.2.2低合金钢锻件和轧制件应采用现行国家标准《低合金高强度 结构钢》GB/T1591中的牌号Q355。 6.2.3合金钢锻件应采用现行国家标准《合金结构钢》GB/T3077 中规定的35SiMn、42SiMn、40MnB、35CrMo、42CrMo、40Cr、 40CrNi、20CrMnTi等材料.

    5.2.3合金钢锻件应采用现行国家标准《合金结构钢》GB/T307 中规定的35SiMn、42SiMn、40MnB、35CrMo、42CrMo、40Cr、 0CrNi、20CrMnTi等材料

    6.2.4不锈钢锻件应采用国家现行标准《不锈钢棒》GI

    5.2.4不锈钢锻件应采用国家现行标准《不锈钢棒》GB/T1220禾

    《大型不锈、耐酸、耐热钢锻件技术条件》JB/T6398中规定的有 关材料。

    《工模具钢》GB/T1299和《高碳铬轴承钢》GB/T18254中规定白 有关材料。

    6.3.1承载结构件材料应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700中的O235、《低合金高强度结构钢》GB/T1591中的O355。启闭 机的承载结构件材料选用应符合表6.3.1的规定

    表6.3.1 启闭机的承载结构件材料选用

    注:工作环境温度按启闭机使用地点的年最低日平均温度确定。 5.3.2用于结构件的不锈钢材料应采用现行国家标准《不锈钢和耐 热钢牌号及化学成分》GB/T20878中的牌号06Cr19Ni10、 12Cr18Ni9等材料。

    6.4.1焊接材料应符合下列规负

    焊剂组合分类要求》GB/T12470中的规定,焊丝和焊剂型号应与母 材强度相适应

    6.4.2紧固件材料应符合下列判

    1普通螺栓、螺钉和螺柱的材料应符合现行国家标准《紧固件 机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1、《紧固件机械性能紧定 螺钉》GB/T3098.3中的规定,螺母的材料应符合现行国家标准《紧 固件机械性能螺母》GB/T3098.2中的规定。 2不锈钢螺栓、螺钉、螺柱的材料应符合现行国家标准《紧固 牛机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.6中的规定,不锈 钢螺母的材料应符合现行国家标准《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15中的规定。 3高强度螺栓、螺母、垫圈的材料应符合现行国家标准《钢结 构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231 中的规定

    结构钢》GB/T699中规定的牌号为35、45的钢材,或《合金结构钢》 GB/T3077中规定的42CrMo、40Cr等材料,并宜进行必要的热处理

    7.1 起重螺杆与承重螺母

    7.1.1滑动螺旋传动起重螺杆宜采用现行国家标准《优质碳素结构 钢》GB/T699中规定的牌号为35、45等钢材。需采用不锈钢时, 可采用现行国家标准《不锈钢棒》GB/T1220中规定的12Cr13、 20Cr13等材料。承重螺母的材料宜采用青铜,容量不大于32kN的 手动螺杆式启闭机的承重螺母可采用球墨铸铁。 7.1.2滑动螺旋传动副的梯形螺纹应符合现行国家标准《梯形螺纹 第3部分:基本尺寸》GB/T5796.3的规定,螺纹升角应小于当量摩擦 角,且不宜大于4.5°。梯形螺纹的设计牙型和设计牙型尺寸应符合本 可#三

    7.1.3滑动螺旋传动起重螺杆的强度计算应符合下列规定:

    摩擦系数及效率宜符合本规范附录C的规定。 起重螺杆承受的扭转力矩应按下列公式计算:

    Mk 扭转力矩(N·mm)。 F1 启闭荷载(N)。 α 螺纹升角。 螺纹当量摩擦角。 d2 螺纹中径(mm)。 f 螺杆与螺母的滑动摩擦系数,根据所用材料、 加工精度及润滑情况取0.07~0.15,可按平均值 0.12 选用。 B 螺纹剖面角,矩形螺纹取0°,梯形螺纹取30。

    3起重螺杆的扭转剪应力应按下式计算

    Mk Tk = 0.2d,3

    Tk 扭转剪应力(N/mm)。 扭转力矩(N·mm)。 螺纹小径(mm)。 重螺杆承受的弯曲力矩应按下式讠

    M = Fifdo 2

    式中: M 弯曲力矩(N·mm)。 F1 启闭荷载(N)。 摆动支座的摩擦系数,取值应符合本规范第C.0. 条的规定。 do 摆动支座铰轴直径(mm)。 5起重螺杆的弯曲应力应按下式计算:

    式中: Ow 弯曲应力(N/mm)。 弯曲力矩(N·mm)。 di 一一螺纹小径(mm)。 6起重螺杆的轴向应力应按下式

    轴向应力(N/mm)。 Fi ——启闭荷载(N)。 di —螺纹小径(mm)。 重螺杆的合成应力应按下列

    M Ow= 0.1d3

    OF= (Qw+Op)

    OF 合成应力(N/mm)。 Ow 弯曲应力(N/mm)。 Op 轴向应力(N/mm)。 Tk 剪切应力(N/mm)。 钢材的屈服强度(N/mm);其值可取为钢材 对应标准中给出的上屈服强度ReH、下屈服强 度ReL或规定非比例延伸强度Rp0.2°

    式中: F2 闭门力(N)。 E 材料的弹性模量(N/mm?)。 d1 螺纹小径(mm)。 n 稳定安全系数,不小于2.0。 从 长度换算系数,当两端支承为铰接时取1.0,当一 端支承为固结、一端支承为铰接时取0.7。 起重螺杆受压计算的实际长度(mm)。 2当起重螺杆的长细比小于100,以及有附加弯矩作用时,应 按下式进行验算:

    F2 闭门力(N)。 螺杆小径的截面面积(mm?)。 p 偏心受压稳定系数,应按本规范附录D确定。

    : F2一闭门力 (N)。 A一一螺杆小径的截面面积(mm)。 中p一一偏心受压稳定系数,应按本规范附录D确定。 滑动螺旋传动承重螺母的强度计算应符合下列规定: 1承重螺母的工作高度,应满足螺纹接触表面的承压应力要求

    Φp——偏心受压稳定系数,应按本规范附录D 确定。 .1.5滑动螺旋传动承重螺母的强度计算应符合下列规定:

    7.1.5滑动螺旋传动承重螺母的强度计算应符合下列规

    1承重螺母的工作高度,应满足螺纹接触表面的承压应力要

    4FiP q<[g]

    式中: q 承压应力(N/mm)。 F1 启闭荷载(N)。 P 螺纹螺距(mm)。 d 螺纹外径(mm)。 d1 螺纹小径(mm)。 H 螺母高度(mm);H/P为螺纹工作牙数,超过 10牙以10牙计。 [q] 容许承压应力(N/mm);应符合本规范 表7.1.5 的规定。 2螺纹根部的抗弯强度应按下列公式进行计算:

    3hFi Qw = πdZb? w≤[dw]

    式中: 剪切应力(N/mm) T

    F1 T πdbz t<[t]

    表 7.1.5承重螺母常用材料的容许应力

    注:砂型铸造时取最小值,金属模铸造时取最大值 7.1.6滑动螺旋副传动效率应按下式计算:

    N1 = N2 tan(α±p) tana

    式中: 1 滑动螺旋副传动效率。 n2 轴承的效率:应按本规范第C.0.2条确定。 α 螺纹升角。 p 螺纹当量摩擦角。 注:正号用于轴向荷载与运动相反时,负号用于轴向荷载与运动相同时。 7.1.7滚动螺旋传动的起重螺杆宜采用现行国家标准《优质碳素结 构钢》GB/T699中规定的55、50Mn、60Mn等钢材制造,需采用不 锈钢材料时,可采用现行国家标准《不锈钢棒》GB/T1220中规定 的95Cr18。承重螺母可采用现行国家标准《高碳铬轴承钢》GB/T 18254中规定的GCr15、《工模具钢》GB/T1299中规定的CrWMn、 《不锈钢棒》GB/T1220中规定的95Cr18、《合金结构钢》GB/T3077

    中规定的20CrMnTi等钢材制造。滚动体可采用现行国家标准《高 碳铬轴承钢》GB/T18254中规定的GCr15、《不锈钢棒》GB/T1220 中规定的95Cr18等钢材制造。

    7.1.9梯形螺纹的内螺纹精度不应低于现行国家标准《梯形螺纹第 4部分:公差》GB/T5796.4规定的9H级,外螺纹精度不应低于现 行国家标准《梯形螺纹第4部分:公差》GB/T5796.4规定的9c级: 螺纹工作表面应光洁、无毛刺,表面粗糙度不应低于Ra6.3um。 7.1.10螺杆直线度每1m内不应大于0.6mm,螺杆长度不大于 5m时,全长直线度不大于1.5mm;螺杆长度不大于8m时,全长 直线度不大于2 mm。

    机构的静功率应按下式计算:

    7.2驱动机构及零部件

    式中 N 机构的静功率(kW)。 F 额定启门力(N)。 启门速度(m/s)。 n一一传动总效率。 2电动机应根据机构的静功率、工作方式及负载持续时间进行 选择,可不校验过载和发热。电动机宜采用短时或断续工作制的治 金及起重用电动机。 3防护等级应符合下列规定: 1)电动机外壳防护等级应符合现行国家标准《旋转电机整

    体结构的防护等级(IP代码)分级》GB/T4942.1的规 定。 2)户内使用时,不应低于IP44。 3)户外使用时,不应低于IP54;在可能出现冷凝水的情况 下,要确保冷凝水出水孔畅通。 4)当电动机有专门的外部防护措施时,可采用较低的防护等 级。 4当电动机使用地点的海拨大于1.000m或使用环境温度与 其额定环境温度不一致时,电动机使用环境的功率修正应符合本规 范附录E的规定。 7.2.2联轴器应符合下列规定: 1联轴器按工作条件可选用国家现行标准《弹性套柱销联轴器 GB/T4323、《G1I1CL型、G1I1CLZ型鼓形齿式联轴器》JB/T8854.2 中的型式。 2联轴器应按所传递的扭矩、被连接轴的轴颈尺寸和转速,从 联轴器标准规格表中选用。 3联轴器的容许扭矩应符合下列公式:

    7.2.2联轴器应符合下列规定:

    1联轴器按工作条件可选用国家现行标准《弹性套柱销联轴器 GB/T4323、《GIICL型、GIICLZ型鼓形齿式联轴器》JB/T8854.2 中的型式。 2联轴器应按所传递的扭矩、被连接轴的轴颈尺寸和转速监理标准规范范本,从 联轴器标准规格表中选用。 3联轴器的容许扭矩应符合下列公式:

    ML=KM M,≤[ML]

    7.2.3制动器应为支持制动器,制动安全系数应符合下

    1由一套驱动装置驱动,只设一个制动器,制动安全系数不 低于175。

    2由两套彼此有刚性联接的驱动装置驱动,每一套各设一个制 动器,每一个制动器安全系数按总制动力矩计算不应低于1.25。 7.2.4减速器应采用标准型,其传动比应根据总体传动方案确定。 减速器应按额定荷载或电动机额定功率以及所需工况来选择,必要 时还应对减速器输出轴端的最大径向荷载进行验算,

    7.2.5轴承应符合下列规定:

    1滑动轴承应计算其最大单位压力p及其与该转动摩擦面的 相对滑动线速度的乘积(pV值),p、、pV均不应超过容许值。 常用的滑动轴承材料的容许值应按本规范附录F的规定取用。滑动 轴承宜选用自润滑滑动轴承。 2滚动轴承应根据下列条件计算当量动荷载或当量静荷载,由 此确定额定动荷载或额定静荷载值,然后对滚动轴承进行选择。 1)对于转速低于10r/min的滚动轴承,只作额定静荷载计算。 2)径向作用荷载。 3)轴向作用荷载。 4)工作条件、荷载的性质、转动的座圈、润滑油种类和供给 方法。 5)轴承的结构型式及其外形尺寸。 7.2.6荷载限制器应符合下列规定: 1综合误差不应大于5%。当启闭荷载达到启闭机额定荷载95 时,应发出声光报警信号:后团过程中,当后团荷载在100%~110% 额定荷载之间时煤矿标准规范范本,应发出超载报警信号并自动切断电源。 2多吊点启闭机的各吊点均应设置荷载限制器 3闸门的启门力和闭门力的标定值应根据闸门的启闭需要进 行调整,可根据需要对后门力和闭门力分别限制。

    2.6荷载限制器应符合下列规负

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