[发明专利]水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置

说明书

技术领域

本发明涉及模拟试验装置，尤其是一种用于水利枢纽工程中的水工人字闸门的底枢破坏模拟实验室装置。

背景技术

船闸人字门的体积大、结构复杂、重量可达800多吨，长期运行在低速重载的恶劣条件下，闸门底枢的运转部件接触表面很难形成良好的润滑油膜，随着启闭次数的增加，就会出现不同程度的磨损情况，势必会造成闸门运行卡阻，引起门体的振动和异响。传统的检修方式多采用定期检修和事后检修，这两种方法都需停航对人字门解体检修，既费时又费力。现代振动测试技术是利用高精度、高灵敏度的传感器采集机械设备的振动信号，借助于先进的信号分析与处理技术，实现运行状态监测、故障诊断和趋势预测。振动测试技术已广泛应用于机械设备故障检测中，为人字门底枢故障检测提供了重要借鉴。

人字门底枢的轴瓦和蘑菇头是运转接触部件，出现的故障包括干摩、磨偏、夹砂、裂纹等。人字门底枢的振动检测分析在国内鲜有报道，主要是由于人字门在风浪流的耦合作用下振动情况比较复杂，有用的故障信息很容易被强背景噪声淹没；而且底枢的故障状况有很大的随机性，加之底枢处于水下，使得施行人字门原型观测试验存在诸多困难。

为了研究人字门底枢状况对门体振动信号的影响，进行底枢破坏模型试验研究是十分有效的途径，但是必须解决如何设计、制作模型及将模型实验的结果折算到实体上等问题。为此，根据船闸人字门的实际运行状态，利用相似理论，在人字门原型结构的基础上拟开发了一套水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，用于模拟底枢破坏的门体振动试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，该装置能够模拟人字门低速重载的运行条件，底枢部件克设置成多种故障类型，为底枢破坏模拟试验提供试验平台。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，包括门叶，在门叶的一侧设有用于支撑门叶的支架，门叶一侧的上端设有顶枢，顶枢通过支撑装置与支架连接，门叶相应一侧的下端与底枢连接；

顶枢与底枢之间的连线形成门叶的旋转轴，门叶还通过驱动机构与驱动门叶旋转的驱动装置连接。

所述的底枢中，蘑菇头与底枢套形成滑动配合，底枢套内设有可更换的轴瓦，底枢套与门叶底板固定连接，蘑菇头与基座固定连接。

所述的底枢套上设有与蘑菇头和轴瓦之间的配合面连通的油嘴，油嘴与油泵连接。

所述的轴瓦内设有放射状的油槽，所述的蘑菇头配合面堆焊不锈钢。

底枢套与轴瓦的结合面之间设有用于限制轴瓦与底枢套之间相对转动的螺钉或销轴。

所述的支撑装置中，成三角形布置的第一拉杆和第二拉杆一端通过顶枢与门叶连接，第一拉杆和第二拉杆的另一端分别与拉杆底座铰接，两个拉杆底座通过连接侧板与支架固定连接，第一拉杆和第二拉杆上设有可调节长度的调节螺杆。

所述的驱动机构中，门叶的顶端设有驱动销轴，驱动连杆一端与驱动销轴连接，驱动连杆的另一端与驱动摆杆的一端铰接，驱动摆杆另一端与驱动驱动摆杆旋转的驱动装置连接。

所述的驱动装置中，变频电机通过联轴器与减速器连接，减速器与驱动摆杆固定连接。 

所述的门叶上的门格内设有可移动的配重块。

所述的门叶上还设有成“八”字形布置的背拉杆，背拉杆上设有可调节长度的调节螺杆。

所述的门叶上还设有用于检测振动的传感器。

本发明提供的水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，通过采用上述的结构，具有以下的优点：

1、试验装置与人字闸门原型满足相似原理，包括几何相似、运动相似和力学相似，通过模拟试验能够从模型上定量预测原型的振动特性。

2、通过变频电机调节试验闸门的转速，便于研究不同转速下门体振动特性。

3、通过在门叶的门格内添加配重块改变门体自重，便于研究门体重量对其振动特性的影响。

4、通过调整模型中门叶的背拉杆的拉力，便于研究门体刚度对其振动信号的影响。

5、便于通过人为设置底枢的故障类型和程度，例如：监测轴瓦与蘑菇头模拟故障有干磨、磨偏、夹砂、裂纹等。模拟底枢破坏条件下门体运行状况，采集试验门体各点振动信号，研究不同故障情况下门体的振动特性。

6、在条件允许的情况下，可以模拟人字门在静水中启闭运行工况，研究不同淹没水深对门体振动特性的影响。

7、实验装置便于安装拆卸，可以进行多次模拟试验。