（2）闸 门 与 轴 的 联 结 闸门与轴的联结点应选在闸门 两侧面且过闸门重力中心线位置， 这样确保能与轴支点在同一个平面 内，联结点的结构宜采用内嵌式，以 保证闸门两侧面与支承墩相互配合 防止水泄露。 闸门联结点处材料选 择很重要，须有很高强度和刚度，保 证能支撑整个闸门重量且在复杂受 力状态下不散架。 考虑到水环境腐 蚀作用及维修拆卸方便， 支承轴与 闸门联结不宜焊接而应采用螺栓联 结，螺栓要有足够强度和刚度，抗弯 抗剪抗扭转能力都要强。 （3）轴 与 支 承 墩 配 合 方 式 由于相对运动和外力重力的作 用，轴与支承墩间的摩擦不可避免。 选择的配合方式合理就能最大限度 降低摩擦，减少摩擦力矩的作用。 轴 与支承墩配合方式有轴承和轴瓦， 鉴于支承点位置有可能浸入水中受 水蚀作用、 受力大小及装配维修方 便， 建议以耐腐蚀轴瓦作为轴与支 承墩配合方式较为合理。 （4）合 理 确 定 减 速 器 的 传 动 比 闸门属恒转速运动且转速较低， 尽管液压马达的转速可由液压泵调 节，但马达的转速可能还会偏大，需 增设一减速器继续减速。 减速器的 传动比由马达的转速和闸门转速来 确定， 根据传动比的大小来确定是 采用一级或二级以上。 针对工作系 统为大功率系统且为保证闸门旋转 平稳性和连续性， 采用斜齿圆柱齿 轮减速器为宜。 若闸门转速选取过 大会增加闸门旋转惯性， 对闸门稳 定不利。 建议闸门正常转速不大于

  液压泵转速和马达排量都是恒 量， 改变泵的排量可以使马达的转 速和输出功率随之变化， 系统的最 大工作所承受的压力由溢流阀 5 和 6 限定。

  之所以设置两个溢流阀是因为液压 泵和马达是双向的， 工作过程中油 路的高低压要互换， 同时保护液压 元件不受压力冲击的损坏。 溢流阀 的容量要足够大， 响应速度要足够 快， 以便在过载时能够使泵的最大 流量迅速从高压管道泄入低压管 道。 补油泵 9 通过单向阀 3 和 4 向 系统低压管道补油， 以补充系统中 泄漏量并在低压管道中建立起一定 的低压，能改善泵的吸入性能，防 止气蚀现象和空气渗入系统， 也有 利于系统热量的消散。 补油压力（一 般 为 0.3 MPa） 由 溢 流 阀 11 调 定 ， 补 油的流量一般为回路中主泵最大流

  1～4 r/min，特殊情况下可适当增大。 （5）闸 门 的 密 封 止 水 采用槽钢外包不锈钢片的设

  计。 具体方法是在一期混凝土浇筑 时， 预先在边墩和底墩埋设适当数 目的固定钢筋， 在每根钢筋上安装 一颗正向螺丝；安装槽钢时，在槽钢 内侧相应位置上安装四颗反向螺 丝， 用槽钢内侧的微调螺丝将槽钢 调整到设计位置后点焊固定， 再进 行二期混凝土浇筑。 这样既平整光 滑，又安装到位，再在闸门安装止水 橡皮， 满足了密封止水和减小摩擦 的要求。

  （6）闸 门 与 堰 坝 的 配 合 闸门静止状态时，由于闸门支承 点上下受不等水力作用可能始终对 液压马达和支承轴产生力矩作用，此 作用对液压系统不利。 为克服这种不 利影响，能够最终靠改善闸门与堰坝底 座配合方式，在堰坝底座中央砌一与 闸门等宽小台阶。 当闸门上部水受力 大时，闸门靠台阶外侧布置；当闸门 下部水受力大时，闸门靠台阶内侧布 置；就可达到消除力矩作用。 同时对 增加闸门与堰坝的密封有利。 但不利 因素是马达只能沿一个方向转动而 不能双向转动。 （7）闸 门 的 结 构 设 计 闸门的结构设计重点在两个方 面：重量和结构及形式。 由于属外力可 控闸门，闸门翻转和稳定能力不再靠闸 门的重量来维系。 闸门重量可大大减 轻， 闸门的强度和刚度须大幅度的提升， 可选择一些强度高、抗弯性能好的材 料来作闸门，结构及形式要与周围环境 相协调。 （8）污 染 源 控 制 液控翻板闸门的污染源主要来 自液压油。 液压油对周围环境的污染 大多数来源于液压系统的泄漏和装卸、故 障维修时的外溢，因此要将液压系统 与外界隔离， 作为一个独立的单元， 注重液压油收集和管理，使液压油运 行在独立的单元内，从而避免对河水

  种外控翻板闸门方案优劣，提出了液控翻板闸门的设计理念。 以泵控马达驱动翻板闸门为例说明液控翻板闸门

  的设计思想，详细介绍了泵控马达驱动翻板闸门的组成结构、工作原理和设计要点，为液控翻板闸门的研究发展

  十年的施工运行管理，积累了很多成 功的经验，已由多铰式升级换代为滚 轮连杆式，闸门的调节性能和研制技 术逐步完善和成熟，但这类闸门在运 行中也存在一些问题，集中表现在以 下几个方面：

  1.运行环境 杂草、树枝等杂物堵塞在铰座周 围，严重影响闸门的启闭，尤其是涨 洪时洪水来势猛，速度大，冲刷强，漂 浮物极易使闸门失控或卡死，汛后清 理这些杂物很困难。 对于富含泥沙的 河流，泥沙极易在门前淤积堵塞造成 闸门开启困难。 2.运行稳定性 由于水力翻板闸门的运行环境 和受力情况相当复杂，而设计计算理 论目前尚不完善，运行中普遍存在着 诸多失稳现象， 波及闸门的正常工

  量 的 10%～15%。 在 此 液 控 系 统 中 由 于具备调速和锁紧功能， 因此闸门 旋转速度可调且任意位置停止而不 窜动，增加了闸门的稳定性。 液控翻 板闸门采用泵控马达驱动方案是安 全可行的， 但在实际设计过程中有 很多细节需仔细考虑。

  2.液控翻板闸门的设计要点 （1）最 大 功 率 和 最 大 转 矩 的 确 定 在闸门受力最恶劣状态下求解 最大功率、最大转矩，可有效防止马 达带不动闸门转动。 当闸门旋转支 点确定，马达输出轴转矩、水对闸门 阻力矩、 闸门自重力矩和旋转轴摩 擦力矩就构成一平衡力系， 其中阻

  由于闸门属恒速转动且速度不 高，闸门系统属大功率系统，运行环 境和受力情况相当复杂， 要求系统 输出功率相应变化， 系统输出转矩 由外负载决定。 根据以上特点，在液 压动力控制机构中以泵控液压马达 为最适宜， 它常用于大功率和恒速 系统， 其中又常采用变量泵—定量 马达系统作为动力元件。 如图 1 所 示， 马达驱动液控翻板闸门由液压 动力控制机构和闸门两部分组成。 液压动力控制机构包括电机、泵、马 达、控制阀、管路、油箱和减速器；闸 门部分包括闸门、连接轴和支承墩。 液压泵输出液压能传递给马达，马 达将其转化为机械能驱动马达输出 轴的旋转， 经过减速器的减速后带 动闸门的翻转。 变量泵—定量马达 系统通过改变泵的排量来改变泵输 出功率控制传送给负载的动力，功 率损失小，效率高，适用大功率液压 系统。

  作， 轻者能引起工程结构的整体振 动，重者可导致闸门、坝坎结构毁坏。 影响闸门稳定的因素很多，因此要确 保闸门运行稳定很困难。

  3.结构设计 闸门稳定性大多数来源于于连杆的 阻尼作用，在进行闸门设计时，滚轮 的直径、连杆的长度及连杆后支点位 置，闸门重量的正确选择等等都需优 化设计。 4.运行功能 受诸多因素的影响，水力自动翻 板闸门大多使用在水质条件较好、水 流量不大的小型水利工程上。 目前许 多发达国家已逐步放弃水力自动翻 板闸门，而多采用液控翻板闸门。 液控翻板闸门的设计理念提出 后，通过电控、液控翻板闸门性能结构 的特点比较（表 1）可 以 看 出 ，应 用 马

  吴卫峰 1， 李靖谊 2 (1．浙江水利水电专科学校机电工程系， 310018， 杭州； 2．南京航空航天大学机电学院， 210016， 南京)

  摘 要：在分析了水力自控翻板闸门的优缺点的基础上，得出了外控翻板闸门开发研究的必要性。 比较分析了各

  由于水力自动翻板闸门具有过 流能力强、水位壅高少、结构相对比较简单、制 造使用起来更便捷、造价低廉、维护简单等 诸多优点，因而在小型水电站和中小 型蓄水工程中得到了广泛的应用。 近 年，随着治水思路的改变，以及环境 保护意识的增强，水力翻板闸门的应 用范围不断拓展， 在城市园林景观、 旅游、环保等综合工程中也得到了较 好的应用。 水力自动翻板闸门经过几

  力矩和自重力矩对马达输出轴转矩 影响最大。 自重力矩与轴支点选取 位置有关， 而阻力矩与轴支点选取 位置无关。 因此闸门翻转方向应选 择与水流动方向相一致就能够更好的降低 阻力，从而大幅度的降低阻力矩。 轴支点 选取应尽量过闸门重力中心， 以消 除自重力矩的影响。

  水力自动翻板闸门是目前国内 最常见的一类自控闸门。 它利用杠 杆的力矩平衡原理在水压力及闸门 自重的作用下使闸门绕水平铰轴转 动，进而达到自动启闭的目的，无需 专用动力源，因而被形象地称为“翻 板闸门”。