王祖祥

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

在当前的水利工程中，启闭机相对多样，不同的启闭机适用水利工程不同，就目前工作来说，多选用液压式启闭机。液压机虽然稳定可靠，但是，无论是成本、造价还是维修管理，都存在较高难度，甚至在维修中投入大量资金，导致部分水利工程出现资金不足问题。为解决这一问题，在不断深入研究中，在本次水利工程项目中，采用全新启闭机，此种启闭机为闭式直推工作模式，无论是启闭机美观度、易用性，还是经济性与稳定性，相对较高。下面对闭式直推启闭机设计与应用进行分析，希望能够解决上述问题，有利于维护水利工程启闭工作的顺利开展。

1 水利工程启闭机基本原理与特征

1.1 水利工程启闭机原理

对水利工程启闭机结构进行分析，启闭机主要由减速结构、基座、螺杆、缸体、杆端结构组成，除了主要结构，还存有多种零部件，这些零部件，借助减速器带动螺杆旋转，而螺杆部分的螺母推动杆做直线运动。在整个结构中，螺母座能够将螺母与推杆加以连接，并为启闭机提供螺杆支持，而启闭机缸头部分具有导向与密封作用，能够为直线运动提供良好支撑点，最大限度地防止泥沙进入缸体，在启闭机运行过程中，对水利工程启闭机带来损伤。

1.2 水利工程启闭机基本特征

对当前的水利工程启闭机进行分析，闭式直推启闭机主要基于螺杆式启闭机，在螺杆式启闭机上进行改造，在改造完成后，整个启闭机无论是外观、抗腐蚀性，还是安全与系统，都得到了大幅度提升与优化。例如，螺杆式水利工程启闭机，蜗杆减速器效率更高，不仅能提升整体应用效率，更能起到减速作用。而水利工程闭式直推启闭机，其内部螺杆与螺母处于密封环境，具有极强的抗腐蚀能力，能够延长螺母使用期限。而启闭机内部的缸体，能够起到支撑作用，不仅能提升启闭机的刚度，更能强化启闭机下压力，使螺杆推杆光滑面位于外部，有利于喷漆、电镀等多种工艺应用，根据不同水利工程启闭机应用要求，为防止启闭机荷载过重，应设定双向保护装置，坚决禁止过载问题出现。只有这样，才能充分发挥闭式直推启闭机作用，提升启闭机抗腐蚀性以及安全性。

2 闭式直推启闭机设计材料选择

2.1 启闭机材料选择

对当前的水利工程闭式直推启闭机进行分析，目前，研究的闭式直推启闭机主要应用梯形螺纹传动，在启闭机中螺母与螺杆为重要传动部分，也是传动核心环节，而其他材料选择是否合理，是闭式直推启闭机运行关键环节。例如，在螺杆材料选择中，应选择优质碳素结构钢螺杆，钢螺杆可以选择35#或是45#两种不同碳素，上述两种碳素有利于提升闭式直推启闭机安全性与抗腐蚀能力。而在启闭机螺母材料选择过程中，螺母材料主要为铝青铜或是锡青铜。如果启闭机内部的螺母与螺杆之间的压力与滑速相对较小，可以应用墨铸铁或是其他耐磨材料，从而稳定启闭机滑动速度，为启闭机稳定运行打下坚实基础。

2.2 启闭机螺母与螺杆关键计算

在启闭机关键计算工作中，应重点关注螺纹副的耐磨性与螺母表面压强，并在这一过程中，对这些参数进行合理管控，并最终得启闭机内部螺纹的中径，在得到基本中径后，可以查询相关标准，如国标5796．1，在国标查询过程中，获取相应梯形螺纹基本参数。在明确各项基本参数后，应当结合螺母的压强，选定螺母参数并计算螺纹压强。与此同时，应重点关注螺母高度以及旋合圈数，得到最终的计算公式，得到螺纹副最终耐磨参数。其次，在各项参数计算过程中，可以结合自锁条件，对梯形螺纹自锁特性进行计算。例如，以启闭机任意角度设定闸门悬停，应结合自锁条件计算公式，明确自锁条件基本参数，并在计算过程中，结合导程、当量摩擦角等不同系数，得到更精准的自锁条件数据。最后，应在启闭机设计中，明确基本螺杆强度以及螺纹强度，在螺纹强度计算过程中，需要对螺纹剪应力进行计算，在剪应力计算时，应结合螺纹牙根宽度、弯曲应力进行计算，得到螺纹剪应力与螺纹弯曲应力。在明确基本的设计参数后，应当结合水利工程实际情况，对闭式直推启闭机应用进行分析，具体内容如下所示。

3 闭式直推启闭机应用案例

3.1 水利工程项目基本概况

以某城市水利工程为例，该城市的水利主要作用为防洪与治涝，此项水利工程，不仅能解决旱涝问题，更能改善周边水环境，对保护生态环境具有积极意义。但是，在实际的水利工程建设过程中，由于水利工程需要建设多种闸门，这些闸门的检修与应用工作，多需要得到启闭机支持。而传统的启闭机，存在诸多不足之处。结合水利工程实际情况，在具体工作中，结合水利工程各类闸门需要，重点研究闭式直推启闭机。

以水利工程中排涝闸门为例，在排涝闸门工作中，可以选用闭式直推启闭机的布置方式。如在闭式直推启闭机闸门应用中，将泵站与排涝箱连接在一起，并根据水利工程闸门工作要求，合理设置闸门到与闸门孔数，只有这样，才能不断提升水利工程的蓄水与拦截能力。在本次水利工程项目中，所应用闸门孔径为4×3．3米，而闸门底坎高程为3．5米，根据当前水利工程挡水需求，挡水水位约在6．2米左右。而水闸门型为露顶式结构，该结构平滑性较好，能够维护闸门滑动。每个的门叶重量高达4吨，而门叶内部的埋件重2吨。

门叶整体重量高，在启闭过程中，需要借助启闭机进行启闭工作。但是，值得注意的是，对于水位差控制，应当在两米范围内。为了确保水利工程能够满足景观要求，应当结合工程与水利具体情况，适当降低启闭排架高度。在门叶启闭过程中，可以借助闭式直推启闭机进行相关操作，具体内容见图1。

图1中，对于启闭机的安装工作，应当将启闭机安装于闸孔上方，将启闭机控制在 12．00米高程中，并将其放置在可拆卸的机架上，而启闭机内部的推杆应当置于闸门结构内，闸门结构与腹板上的设置相互连接。在闸门运行过程中，应确保闸门在槽内正常运转，确保顶部不会有螺杆伸出。当闸门检修过程中，应当拆除机架，避免不必要的损伤问题出现。

图1

3.2 闭式直推启闭机应用结论

闭式直推启闭机作为一种全新启闭机，主要在螺杆式启闭机上进行改造与优化，不仅优化螺杆启闭机内部的减速系统，更在这一基础之上增加缸体、推杆等多种部件，这些部件能够在封闭空间内进行运行，无论是传动效率，还是外形、安全性，都远高于螺杆式启闭机。此外，在螺杆式启闭机基础上，闭式直推启闭机另增加双向荷载传感器，安装传感器后，不仅能提升启闭机稳定运行，更能提升水利工程启闭机的应用能力与安全性。对于部分水利工程来说，在启闭机安装与应用过程中，应充分考量环境美观度，确保水利工程周边环境能够与启闭机更协调。这也意味着，在部分水利工程中，闭式直推启闭机，更适合对景观以及防腐性能具有较高要求的中小型水利工程中。相对于传统螺杆启闭机来说，闭式直推启闭机，无论是性能、安全性、成本，还是后续维护，都优于传统螺杆式启闭机，更适合当前的水利工程要求，能够维护水利工程稳定运行。

4 结语

对当前的水利工程闸门启闭工作进行分析，传统螺杆式启闭机，无论是在造价、管理还是检修与维护上，都存在诸多不足问题，并且，螺杆式启闭机，多处于室外运行，在运行过程中，受到水汽、环境等因素影响，外部螺杆逐渐受到侵蚀，螺杆受到侵蚀，不仅增加了水利工程整体维修成本投入，更在一定程度上影响水利工程闸门启闭工作开展。对水利工程启闭机应用进行分析，多数启闭机应用于盐水湖，受到盐雾环境影响，启闭机极易受到损伤问题。所以，在实际的工作中，应结合不同水利工程闸门启闭要求，结合水利工程实际情况，研发性能佳、稳定性高的闭式直推启闭机，降低应用于现代水利工程中，从根源处解决传统螺杆式启闭机存在的问题，并在这一过程中，不断提升中小型水利工程闸门的启闭能力，维护中小型水利工程稳定运行。