Опорно-ходовые части и их расчет

Для поверх­ностных затворов применяются скользящие или ко­лесные опоры. Скользящие опоры(рис. 19.7) выпол­няют из дерева, металла или синтетических материа­лов. Широкое распространение получил древесно-слоистый пластик (ДСП), внедря­ется новый материал - маслянит.

Полозья сколь­зящих опор из ДСП выполняют в виде опорных по­душек (обойм, кассет), в которые запрессованы вкладыши. Шири­ну пакета ДСП принимают до 12 см. Полозья стальных опор выполняют в виде полос или опорных подушек с вкладышами. Рельс или полоз должен иметь шлифованную цилиндрическую по­верхность из нержавеющей стали, которая при повороте опор на некоторый угол при прогибе ригеля обеспечивает постоянный кон­такт полозьев с рельсами.

Применение дерева ограничивается величиной допускаемых напряжений на смятие: для сосны -1,5 МПа (15 кгс/см²), дуба - 3 МПа (30 кг/см²).   Оценка   допускаемой   нагрузки на опоры из пластика производится по ве­личине погонной нагрузки, на стальные  опоры - по величи­не допускаемого контактного напряжения.

Рис. 19.6 Распределе­ние массы G затвора меж­ду подъем­но-весовой фермой и об­шивкой; G= Р₁+Р₂

Сила сопротивления Т₀ дви­жению затвора на скользящих опорах, находящегося под действием силы давления воды W, равна:

                      (19.10)

Коэффициент трения сколь­жения покоя стали по стали равен 0,5, движения - 0,15; де­рева вдоль волокон по стали соответственно - 0,45 и 0,2.

Коэффициент трения скольже­ния ДСП по шлифованной по­верхности рельса из нержавею­щей стали уменьшается с увеличением удельной погонной нагрузки: при погонной нагрузке           свыше          30    кН/см : (3000 кгс/см) - 0,13; при дви­жении, соответственно - 0,10 и 0,07.

Расчет полозьев из ДСП заключается в подборе радиу­са r рабочей поверхности рель­сов в зависимости от погонной нагрузки р на полоз: при (1020 кгс/см) и хорде головки рельса с = 2,5 см принимают r = 10 см, при p = 41-60    кН/см          (4180-6120 кгс/см) с = 6,0 см, r =  30 см.

Напряжение в полозьях и рельсах стальных опор опреде­ляют по формуле контактных напряжений при передаче уси­лия через полоз радиуса r на плоскость

                   (19.11)

где р - нагрузка на длине l полоза; Е - модуль упругости стали; - допускаемое кон­тактное напряжение.

Рисунок  19.7 Скользящие опоры

 а – с вкладышем из древесно-слоистого пластика; б и в – стальные; 1 – подушка; 2 – вкладыш; 3 – рельс.

Колесные опоры,по сравнению со скользящими дают возмож­ность применять для маневрирования затвором механизмы мень­шей грузоподъемности. Самый простой тип колесного затвора - одиночный с четырьмя колесами на консольных осях (рис. 19.8,а) или на осях между стен­ками опорных балок (рис. 19.8, б). Чем больше на­пор и размеры отверстия, т. е. чем больше главная гидростатическая нагруз­ка, тем больше диаметр или число колес, глубина и ширина пазов. Известен затвор с колесами  D = 1200 мм. Так как же­сткое закрепление боль­шего числа колес не обес­печивает равномерного распределения давления на колеса, то в этом слу­чае применяются ходовые тележки с двумя колеса­ми на каждой тележке. Между тележками и опор­ными балками располага­ются шарниры (баланси­ры)  (рис. 19.8, в).

 Рис. 19.8 Расположение колесных опор:
а - колеса   на  консолях;   б - между  стенками  опор­ных  балок;    в - колеса,    объединенные    тележками; 1 - ходовая    тележка;     2 - балансир;      3 - опорная балка

Радиус колес Rопре­деляют   допускаемым на­пряжением на диаметральное   сжатие .   При ширине   обода b (рис. 19.9) и силе сжатия колеса Р

                      (19.12)

Величина  составляет 5,5-7,5 МПа (56,1-76,4 кгс/см²) в зависимости от марки стали.

Контактные напряжения рельса и колеса определяются по соответствующей формуле контактных напряжений.

Ширина обода b обычно составляет 8-15 см, а диаметры ко­лес - 0,3-1 м.

Усилие Q, сдвигающее колесо, равное сопротивлению трения T_к, складывается из трения скольжения между осью диаметром 2r и втулкой колеса и трения качения колеса по рельсу и определя­ется из уравнения моментов

                     (19.13)

 откуда

                     (19.14)

 где - коэффициент   трения    скольжения стальной   оси колес о втулку в воде с учетом   возможного загрязнения;    для втулок из бронзы , из баббита и ДСП - ; - коэффициент (плечо) трения качения, .

Для п колес    полное   усилие для  преодоления   трения   будет равно

                 (19.15)

 где W - полная   сила   давлений воды на затвор.                         

При сравнении величины Т₀ для скользящего (19.10) и колесного (19.15) затворов видим, что в колесном затворе сопротивление трения    меньше в     раз     практически    при                                                и в  раз при .
Сопротивление трения может быть еще снижено применением роликовых подшипников, в которых исключено трение скольжения. Величина Т0, по сравнению с имеющейся у скользящего затвора, уменьшается в 20-50 раз. Однако роликовые подшипники не получили большого распространения из-за сложной конструкции и воз­можности засорения, которое существенно увеличивает Т₀.

Обратные ходовые устройства выполняются в виде обратной подушки, одиночных колес (рис. 19.10), тележек с резиновыми или пружинными буферами, с помощью которых затвор упруго расперт в пазах с силой, зависящей от жесткости буферов или рессор. Диаметр одиночных колес - 150-350 мм, колес буферных теле­жек - 150-300 мм, рессорных - 360-600 мм.

Боковые направляющие устройства могут быть колесными или скользящими. Их устанавливают на торцах или по бокам затвора (рис. 19.10) и рассчитывают на действие сил, возникающих при приложении подъемного усилия с эксцентриситетом, что может быть, например, следствием неисправности подъемных механизмов, неравномерной вытяжки подвесок или при различных силах трения в правой и левой опорах.