专利名称：水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置的制作方法
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
I、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。基于上述特点，本发明可以接近真实的模拟船闸人字门在不同条件下(如门重、转速、背拉力、淹没水深、故障类别等)的运行工况，通过采集门体各点振动信号，研究各种因素对门体振动特性的影响，进而为真实闸门的振动检测布点和信号分析处理提供一定的指导。因此，本发明对研究基于振动信号的人字门状态检修具有重要的作用。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图I为本发明的主视图。图2为图I中A处的局部放大视图。图3为本发明的俯视示意图，图中未示出电机的部分。
图4为本发明中支撑装置的结构示意图。图中基座1，底枢2，门叶3，顶枢4，驱动连杆5，支架6，减速器7，联轴器8，变频电机9，配重块10，底枢底板11，蘑菇头12，轴瓦13，底枢套14，油嘴15，门叶底板16，背拉杆17，调节螺杆18，第一拉杆19，第二拉杆20，轴承21，驱动销轴22，门叶筋板23，拉杆底座24，驱动摆杆25，连接侧板26，支撑板27，电机底座28，支架底板29，顶枢套筒30，油泵31。
具体实施例方式如图I中，一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，包括门叶3，在门叶3的一侧设有用于支撑门叶3的支架6，支架6底部通过地脚螺钉与基座I固定连接。门叶3 —侧的上端设有顶枢4，顶枢4通过支撑装置与支架6连接，门叶3相应一 侧的下端与底枢2连接；
顶枢4与底枢2之间的连线形成门叶3的旋转轴，门叶3还通过驱动机构与驱动门叶3旋转的驱动装置连接。如图2中，所述的底枢2中，蘑菇头12与底枢套14形成滑动配合，底枢套14内设有可更换的轴瓦13，底枢套14与门叶底板16固定连接，蘑菇头12与基座I固定连接，其中蘑菇头12通过定位销与底枢底板11连接，底枢底板11通过螺栓与基座I连接。通过更换轴瓦13，所述的底枢2的轴瓦13与蘑菇头12模拟故障有干磨、磨偏、夹砂、裂纹等。所述的底枢套14上设有与蘑菇头12和轴瓦13之间的配合面连通的油嘴15，油嘴15与油泵31连接。所述的油泵31为手动干油泵。所述的轴瓦13内设有放射状的油槽，所述的蘑菇头12配合面堆焊不锈钢，图中未示出。如图2中，底枢套14与轴瓦13的结合面之间设有用于限制轴瓦13与底枢套14之间相对转动的螺钉或销轴。如图3、图4中，所述的支撑装置中，成三角形布置的第一拉杆19和第二拉杆20 —端通过顶枢4与门叶3连接，顶枢4与第一拉杆19和第二拉杆20为铰接连接，门叶3上部设有门叶筋板23，顶枢4外设有顶枢套筒30，门叶筋板23与顶枢套筒30形成过盈配合，以给顶枢4提供额外的强化支撑。如图3、图4中，第一拉杆19和第二拉杆20的另一端分别与拉杆底座24铰接,两个拉杆底座24通过连接侧板26与支架6固定连接，第一拉杆19和第二拉杆20上设有可调节长度的调节螺杆18，调节螺杆18为两端具有螺纹的双头螺杆，两端的螺纹旋向相反，双头螺杆与第一拉杆19和第二拉杆20形成螺纹配合，通过旋转调节螺杆18即可调节第一拉杆19和第二拉杆20的长度，从而保证顶、底枢的中心轴线的垂直度。如图I中，所述的驱动机构中，门叶3的顶端设有驱动销轴22，本例中的具体结构为，门叶3上设有的滚动轴承21，滚动轴承21的内圈与驱动销轴22形成过盈配合，驱动连杆5 —端与驱动销轴22连接，驱动连杆5的另一端与驱动摆杆25的一端铰接，驱动摆杆25另一端与驱动驱动摆杆25旋转的驱动装置连接。所述的驱动装置中，变频电机9通过联轴器8与减速器7连接，减速器7与驱动摆杆25固定连接，本例中采用平键连接。如图I中，所述的门叶3上的门格内设有可移动的配重块10，从而便于改变门体自重，以研究门体重量对其振动特性的影响。如图I中，所述的门叶3上还设有成“八”字形布置的背拉杆17，背拉杆17上设有可调节长度的调节螺杆18，设置的背拉杆17可以调整门叶3的内应力，便于研究门体刚度或变形对其 振动信号的影响。所述的门叶3上还设有用于检测振动的传感器，图中未示出，以研究基于振动信号的人字门状态检修。
权利要求
1.一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，包括门叶(3)，其特征是在门叶(3)的一侧设有用于支撑门叶(3)的支架(6)，门叶(3)—侧的上端设有顶枢(4)，顶枢(4)通过支撑装置与支架(6)连接，门叶(3)相应一侧的下端与底枢(2)连接； 顶枢(4)与底枢(2)之间的连线形成门叶(3)的旋转轴，门叶(3)还通过驱动机构与驱动门叶(3 )旋转的驱动装置连接。
2.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的底枢(2)中，蘑菇头(12)与底枢套(14)形成滑动配合，底枢套(14)内设有可更换的轴瓦(13)，底枢套(14)与门叶底板(16)固定连接，蘑菇头(12)与基座(I)固定连接； 所述的底枢套(14)上设有与蘑菇头(12)和轴瓦(13)之间的配合面连通的油嘴(15)，油嘴(15)与油泵(31)连接。
3.根据权利要求2所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的轴瓦(13)内设有放射状的油槽，所述的蘑菇头(12)配合面堆焊不锈钢。
4.根据权利要求2或3所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是底枢套(14)与轴瓦(13)的结合面之间设有用于限制轴瓦(13)与底枢套(14)之间相对转动的螺钉或销轴。
5.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的支撑装置中，成三角形布置的第一拉杆(19)和第二拉杆(20)—端通过顶枢(4)与门叶(3)连接，第一拉杆(19)和第二拉杆(20)的另一端分别与拉杆底座(24)铰接，两个拉杆底座(24 )通过连接侧板(26 )与支架(6 )固定连接，第一拉杆(19 )和第二拉杆(20 )上设有可调节长度的调节螺杆(18)。
6.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的驱动机构中，门叶(3 )的顶端设有驱动销轴(22 )，驱动连杆(5 ) 一端与驱动销轴(22 )连接，驱动连杆(5)的另一端与驱动摆杆(25)的一端铰接，驱动摆杆(25)另一端与驱动驱动摆杆(25)旋转的驱动装置连接。
7.根据权利要求6所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的驱动装置中，变频电机(9)通过联轴器(8)与减速器(7)连接，减速器(7)与驱动摆杆(25)固定连接。
8.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的门叶(3 )上的门格内设有可移动的配重块(10 )。
9.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的门叶(3)上还设有成“八”字形布置的背拉杆(17)，背拉杆(17)上设有可调节长度的调节螺杆(18)。
10.根据权利要求I所述的一种水工人字闸门底枢破坏模拟实验室装置，其特征是所述的门叶(3)上还设有用于检测振动的传感器。
全文摘要
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。本发明可以接近真实的模拟船闸人字门在不同条件下(如门重、转速、背拉力、淹没水深、故障类别等)的运行工况，通过采集门体各点振动信号，研究各种因素对门体振动特性的影响，进而为真实闸门的振动检测布点和信号分析处理提供一定的指导。因此，本发明对研究基于振动信号的人字门状态检修具有重要的作用。
文档编号E02B1/02GK102966070SQ201210465289
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者赵新泽, 赵美云, 曾维, 李然, 汪杰, 陈鹏, 阮俊, 严厚林, 张少庆, 王锐锋, 康晓妮 申请人:三峡大学