浅谈南水北调机械旋转式抓梁工作原理及技术改进建议

王阳阳

南水北调中线干线工程建设管理局河南分局 河南 郑州 450000

摘要：南水北调中线工程渠道倒虹吸检修闸闸门为叠梁门，普遍采用电动葫芦配套机械旋转式自动抓梁进行闸门启闭，机械旋转式自动抓梁平稳运行是闸门正常启闭的关键因素，因此，笔者根据近几年的设备运行情况及工作经验，向大家简单介绍机械旋转式自动抓梁的工作原理及技术改进建议。

关键词：南水北调、自动抓梁、工作原理、技术改进

1. 概述

南水北调中线工程渠道倒虹吸进出口均设置有检修闸，检修闸主要功能是通过叠梁门挡水后为水工建筑物或机械设备检修提供条件。进出口检修闸各设置2套叠梁门，单套叠梁门一般由5节组成，单节高2m，设置电动葫芦配套机械旋转式自动抓梁逐节抓取完叠梁门的启闭。

2. 设备组成

机械旋转式自动抓梁主要有抓梁体、导向装置、定位装置、吊钩装置组成。

2.1抓梁体

抓梁体一般由两根槽钢组成“][”形，两根槽钢之间通过钢板连接成整体。

2.2导向装置

抓梁的导向装置设置在抓梁体的两端、与闸门门槽相匹配，主要有滑块、滚轮、弧形定位板组成。

2.3定位装置

定位装置采用套管定位销形式，抓梁底部的定位孔为喇叭口形状，于其叠梁门顶部设置的定位销位置相对应、定位销顶部为圆锥形，轴径与抓梁底部定位孔存在一定间隙，定位孔喇叭口和定位销圆锥形设计主要是保证定位销可以顺利导入定位孔。

2.4吊钩装置

抓梁的吊钩装置是机械旋转式抓梁的核心部件，主要由吊轴、吊钩、承重螺母、导向销、导向槽、固定套筒等组成。旋转式自动抓梁在闸门上设置吊耳板，吊钩装置依靠抓梁的起落使吊钩装置在自身机构驱动下完成90度旋转，实现与叠梁门吊耳板挂脱钩。

3机械旋转式自动抓梁的工作原理

机旋转式自动抓梁是依靠自身重力和电动葫芦的拉力，驱动抓梁吊钩循环转动实现对叠梁门挂脱钩一种纯机械机构，要了解其工作原理，必须清楚核心部件吊钩装置的构造，吊钩的构造如图所示（图1）

吊钩装置构造图（图1） 吊钩导向槽结构展开示意图（图2）

3.1吊钩旋转装置、吊耳板的的构造和作用

吊钩上开有驱动导向槽，与固定套筒上的导向轮配合，在配重螺母的作用下完成吊钩的旋转，吊钩导向槽结构示意图如图所示（图2）,闸门吊耳板孔为类似椭圆形，当吊钩转至吊耳孔短径方向时，吊耳板能够挡住吊钩，完成挂钩，当吊钩转至吊耳孔长径方向时，吊钩可以自由出入，完成脱钩。

3.2挂脱钩工作原理

脱钩工作原理：机械旋转式抓梁沿门槽逐渐下降时，闸门上的定位销进入抓梁上的定位孔，随着抓梁下降，抓梁吊钩底部顶住闸门吊耳板下部的定位板，抓梁的自重力传导到固定套筒的导向销上，导向销与吊轴导向槽接触后，因为导向槽为倾斜弧面，抓梁自身重力在接触点形成的作用力可以分为与导向槽的水平分力和垂直导向槽的分力，随着抓梁继续下降，水平方向的分力会驱动吊轴旋转，抓梁下降到最低点时与闸门接触前，吊轴恰好旋转45度。抓梁与闸门接触后，电动葫芦的钢丝绳会逐渐松弛，此时停止电动葫芦下降状态，调整为起升状态，随着抓梁的起升，导向销与吊轴导向槽接触，吊轴的自身重力通过导向槽作用在导向销上，导向销的反作用力分解为与导向槽的水平分力和垂直导向槽的分力，抓梁继续上升，水平分力会驱动吊轴旋转，吊钩配重螺母与抓梁接触前，转轴又旋转45度，抓梁下降和起升两个过程，吊轴共旋转90度，使吊钩与闸门吊耳板形成挂钩状态，从而实现自动旋转挂钩。抓梁脱钩过程与抓梁脱钩过程相同，即抓梁的下降和上升过程中，吊钩又经历两次45度旋转，抓梁脱钩，挂脱钩过程如图所示。（见图3）

旋转式机械自动抓梁自动脱挂钩过程示意图（图3）

4.机械旋转式自动抓梁改造优化建议

4.1吊钩旋转的阻力主要在导向轮、上轴套、下轴套部位，且上述三个部件材质设计之初采用的为工程塑料，可考虑将上下轴套改为FZ-5自润滑轴承，减小摩擦系数，改善润滑条件。

4.2导向轮与导向槽长时间配合运行，可能会导致导向轮磨损断裂，进而吊钩不能正常旋转，可将导向轮改为铸锡青铜材质，该材质强度和耐磨性均优于工程塑料。