[发明专利]提高滚轮承载力的支承构件及其加工方法、滚轮闸门

说明书

本发明公开了一种提高滚轮承载力的支承构件及其加工方法、滚轮闸门。支承构件包括直线式的轨道和可滚动地设于轨道上的用于支承载荷的滚轮，滚轮可沿着轨道延伸方向滚动，轨道上与滚轮的滚动面接触的表面为圆柱面，滚轮的滚动面为双曲率曲面，双曲率曲面由其圆弧母线绕滚轮的滚轮中心轴线旋转产生；圆柱面、滚轮面两者的接触线为凹向一致的圆弧线。在穿过滚轮中心轴线并与轨道延伸方向垂直的横截面上，轨道与滚轮的接触线为凹向一致的圆弧线，对于这种弧线接触形式，滚轮倾斜不影响轮、轨接触面面积变化，既有更大的承载力也能适应闸门变形。

技术领域

本发明涉及水利工程设备技术领域，特别涉及一种提高滚轮承载力的支承构件及其加工方法、滚轮闸门。

背景技术

水工平面闸门是水利工程上应用较多的门型，闸门的支承构件是结构主要的受力部件，支承构件的形式有滑动和滚动两种。其中，滚动支承构件主要是滚轮和轴，它将闸门承受的压力传递给轨道，轨道再将其传递到门槽基础中。

滚轮滚动时，轮、轨发生接触的面称为踏面，正在接触的区域称为接触面。目前轨道通常为直线式的轨道且顶面为平面，滚轮与轨道的一种典型的接触面形式为直线接触。如图1和图2所示，直线接触就是滚轮圆柱踏面与轨道平面踏面接触，滚轮承载后，接触面呈近似直线的细长矩形，故称直线接触。但是，如图3所示，由于门体承载变形会迫使滚轮倾斜，而轨道是固定在基础中，滚轮和轨道之间的接触形式由直线接触变为点接触，导致接触应力激增，产生强度破坏。

因此，如何改善轨道对滚轮倾斜的适应性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种支承构件，能够改善轨道对滚轮倾斜的适应性。本发明的另一目的是提供一种包括上述支承构件的闸门，其中的轨道对滚轮倾斜的适应性较好。本发明的另一目的是提供一种应用于上述支承构件的加工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种支承构件，包括直线式的轨道和可滚动地设于所述轨道上的用于支承载荷的滚轮，所述滚轮可沿着轨道延伸方向滚动，所述轨道上与所述滚轮的滚动面接触的表面为圆柱面，所述滚轮的滚动面为双曲率曲面，所述双曲率曲面由其圆弧母线绕所述滚轮的滚轮中心轴线旋转产生；所述圆柱面、所述滚轮面两者的接触线为凹向一致的圆弧线。

优选地，其用于水工滚轮闸门的支承构件。

优选地，所述圆柱面的圆弧母线半径与所述滚动面的圆弧母线半径相等,以获得同等条件下所述滚轮与所述轨道承载时最大接触面积。

一种滚轮闸门，包括门体和支承构件，所述滚轮连接于所述门体。

优选地，所述门体的边梁腹板设有安装孔，所述安装孔中连接有轮轴，所述滚轮转动连接于所述轮轴上，且所述滚轮与所述边梁腹板之间具有间隙。

一种支承构件加工方法，应用于如上支承构件，所述加工方法包括：

利用以下公式对所述滚轮和所述轨道的最大承载力进行验证：

最大承载力：

其中：a为滚轮的厚度；R为滚轮滚动半径；E为滚轮与轨道材质相同时的弹性模量；q₀为滚轮与轨道材质的许用接触压力。

本发明提供的支承构件，包括直线式的轨道和可滚动地设于轨道上的用于支承载荷的滚轮，滚轮可沿着轨道延伸方向滚动，轨道上与滚轮的滚动面接触的表面为圆柱面，滚轮的滚动面为双曲率曲面，双曲率曲面由其圆弧母线绕滚轮的滚轮中心轴线旋转产生；圆柱面、滚轮面两者的接触线为凹向一致的圆弧线。