一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门的制作方法

1.本发明涉及水力设备技术领域，特别涉及一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门。


背景技术：

2.水工钢闸门本身的质量问题是直接影响闸门启闭工作效率的关键因素，由于水工钢闸门往往需要长期的与各类水源直接接触，并承受水源冲击力的实际环境，所以对于水工钢闸门的抗腐蚀性能以及耐老化性能需要有较高的技术要求。此外，对于一些普通钢板材质的水工钢闸门而言，很难满足长时间的水下腐蚀以及水压的冲击要求，进而容易出现启闭困难或者损坏的问题，这就需要对水工钢闸门进行启闭力的监测。
3.传统的监测装置是将多种压力传感器连接在水工钢闸门的力矩传递处，利用各类监测模块综合对水工钢闸门进行启闭力的监测分析，如现有技术(cn 110095269 a)公开的双联动索水工钢闸门启闭力性态监测装置，包括连杆，连杆的两端分别设有一滑轮，两滑轮分别与连杆传动连接，连杆上还设有测应力传感器，测应力传感器根据连杆变形度检测连杆所受轴向拉力；用于提升闸门的绳索的两端分别绕过两滑轮，以滑轮为支点发生挠曲变形；监测装置还包括能够测算绳索挠曲变形角的角度测量装置，根据绳索挠曲变形角及连杆所受轴向拉力计算闸门启闭力，通过各类传感器对力矩传递部位进行监控，在一定程度为水工钢闸门的安全运行提供了的保障。
4.但是在实际的操作过程中，这种简单叠加传感器的方式往往需要繁杂的计算及校正，对于不具备相关知识的非专业人员根本无法精确的对水工钢闸门的启闭力进行监测数据的处理以及收集工作，在一定程度上反而加大了操作的难度及可实用性，极不适用于当下智能化操作的需求；同时传统的双联动锁吊绳方式多利用单一的启闭机以及固定在某一位置的滑轮对闸门进行升降移动，存在稳定性差的缺点。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门，包括闸门、吊索总成和导轮总成，所述吊索总成包括滚筒、吊绳、吊绳齿轮、吊绳驱动齿轮、扭矩监测模块、吊绳驱动电机、拉力监测模块，所述导轮总成包括随动导轮、固定导轮、联动导轮；
6.所述吊索总成中两组滚筒对称的旋接于闸门的上方，每组滚筒中都绕接有吊绳，每组所述吊绳的下端都连接有拉力监测模块，两组所述拉力监测模块的下端都连接在闸门的上方；
7.两组所述滚筒的中间同轴固定有吊绳齿轮，所述吊绳齿轮的一侧啮合有吊绳驱动齿轮，所述吊绳驱动齿轮的一端插接有扭矩监测模块，所述扭矩监测模块的另一端与吊绳驱动电机轴连接；
8.每组所述滚筒的下端都设有可以移动的随动导轮，每组所述随动导轮的一侧都设
有固定导轮，每组所述固定导轮的一侧都啮合有联动导轮，每组所述吊绳的下端依次绕接在对应位置的随动导轮、固定导轮、联动导轮后与拉力监测模块连接；
9.每组所述联动导轮都通过一组传动机构与对应的滚筒连接。
10.所述框体组件中的主框体为上方开口的u形钢结构，所述主框体中固定安装有滑槽，所述闸门滑动连接在滑槽内；
11.所述主框体的顶端还固定安装有上封板；
12.所述吊索总成中两组吊柱对称的固定于闸门的顶端，两组所述拉力监测模块的下端分别固定在对应的吊柱上；
13.所述上封板的主平面上开设有吊绳位，所述吊绳位的两侧对称的固定有吊绳座，两组所述吊绳座中共同旋转连接有滚筒轴，两组所述滚筒都插接固定在滚筒轴上，所述吊绳齿轮插接固定在滚筒轴的中间位置；
14.所述导轮总成中每组随动导轮都旋转连接在对应的随动导轮轴上，每组所述随动导轮轴都插接固定在对应的随动导轮架上，每组所述随动导轮架的上端都固定在对应的随动滑块上，所述上封板的内底面与随动滑块对应的位置上固定有随动导轨，两组所述随动滑块都滑动连接在随动导轨中；
15.每组所述固定导轮都旋转连接在对应的固定导轮轴上，每组所述联动导轮都旋转连接在对应的联动导轮轴上，位于同侧的所述固定导轮轴与联动导轮轴都插接固定在固定导轮架上，每组所述固定导轮架都固定在上封板的内底面；
16.所述联动导轮与滚筒之间设置的传动机构包括联动涡轮、联动蜗杆、联动蜗杆轴、联动锥齿轮、转换锥齿轮、转换轴、转换轴架、连接锥齿轮、驱动锥齿轮，每组所述联动导轮轴的轴端都插接固定有联动涡轮，每组所述联动涡轮的一侧都啮合有联动蜗杆，每组所述联动蜗杆都插接在对应的联动蜗杆轴的下端，每组所述联动蜗杆轴的上端都插接固定有联动锥齿轮，每组所述联动锥齿轮的一侧都啮合有转换锥齿轮，每组所述转换锥齿轮都插接在对应的转换轴的一端，每组所述转换轴都旋转连接在对应的转换轴架中，两组所述转换轴架固定在上封板的上平面，每组所述转换轴的另一端还插接固定有连接锥齿轮，每组所述连接锥齿轮的一侧都啮合有驱动锥齿轮，两组所述驱动锥齿轮分别插接在滚筒轴的两端；
17.所述吊绳齿轮的一侧还连接有锁盘总成，所述锁盘总成中的主锁盘固定在上封板的上平面，且所述主锁盘的主体位于吊绳齿轮的一侧端面，所述主锁盘中滑动连接有数组夹持导杆，数组所述夹持导杆的一端固定有夹持片座，所述夹持片座的内端面固定有夹持片，且所述夹持片平行的设于吊绳齿轮的另一侧端面，数组所述夹持导杆的另一端固定有后板，所述后板的后端面连接有驱动顶杆，所述驱动顶杆的主体卡接固定在顶杆架上，所述顶杆架固定在上封板的上平面。
18.进一步地，两组所述吊绳的绕接方向相对。
19.进一步地，每组所述滚筒的末端外壁上都设有吊绳固定座，每组所述吊绳的末端通过吊绳固定座固定在对应的滚筒中。
20.进一步地，所述上封板的主平面与两组联动蜗杆轴对应的位置上都开设有蜗杆轴座，每组所述联动蜗杆轴都旋转连接在对应的蜗杆轴座中。
21.进一步地，所述夹持片的靠近吊绳齿轮一侧的端面上固定有夹持监测模块。
22.与现有的具有启闭力性态监测的水工钢闸门相比，本发明提供的一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门具有如下优点：
23.(1).本发明通过将双吊绳结构的吊索总成设于框体组件中上封板的上平面，通过启动吊索总成中的吊绳驱动电机带动吊绳驱动齿轮转动，可使得吊绳驱动齿轮与吊绳齿轮形成配合传动，吊绳齿轮通过滚筒轴同轴带动两组滚筒转动，可以同步带动绕接在两组滚筒上的吊绳进行回绕及下放的动作，从而可通过两组吊绳带动闸门进行提升及下降的动作，实现钢闸门的启闭，同时通过连接在吊绳末端与闸门上方之间的拉力监测模块可对吊绳的拉力实现实时监测，通过轴连接在吊绳驱动电机上的扭矩监测模块可对在吊绳拖拽时滚筒的扭矩进行实施监测。
24.(2).本发明吊索总成中滚筒轴的两端还连接有导轮总成，导轮总成中的联动导轮通过传动机构与滚筒轴连接，在启动吊绳驱动电机同步带动绕接在两组滚筒上的吊绳进行回绕及下放的动作的同时，每组滚筒会驱动一侧的驱动锥齿轮转动，使得驱动锥齿轮与连接锥齿轮形成配合传动，连接锥齿轮通过转换轴同轴带动转换锥齿轮转动，转换锥齿轮与下侧的联动锥齿轮形成配合传动，使得联动锥齿轮通过联动蜗杆轴同轴带动联动蜗杆转动，从而使得联动蜗杆与联动涡轮配合传动，联动涡轮可同轴带动联动导轮的转动，从而可使得联动导轮的转动随对应的滚筒的转动而转动，可以使得绕接在对应的滚筒上的吊绳的对闸门的上提及下降工作更顺畅、稳定。
25.(3).本发明与滚筒同轴连接的吊绳齿轮的一侧还设有锁盘总成，锁盘总成中的主锁盘与夹持片分别设在吊绳齿轮的两侧，在启动吊索总成中的吊绳驱动电机同步带动绕接在两组滚筒上的吊绳进行回绕及下放的动作，使得闸门停止在某一位置时，通过启动锁盘总成中的驱动顶杆带动后板以及数组夹持导杆向驱动顶杆方向移动，可以使得通过夹持片座连接在数组夹持导杆另一侧的夹持片向吊绳齿轮的方向移动，从而可以将吊绳齿轮夹止在夹持片与主锁盘之间，使得吊绳齿轮不会发生转动，从而可以使得闸门的起降过程更为稳定，同时通过设置在夹持片上的夹持监测模块可进一步对夹止力进行监测，从而可以多方式的对水工钢闸门的启闭力性态进行监测。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门的整体结构示意图；
28.图2为本发明框体组件的结构示意图；
29.图3为本发明吊索总成的安装结构示意图；
30.图4为本发明吊索总成中滚筒部分的结构示意图；
31.图5为本发明导轮总成的安装结构示意图；
32.图6为本发明导轮总成中联动涡轮部分的结构示意图；
33.图7为本发明导轮总成中驱动锥齿轮部分的结构示意图；
34.图8为本发明锁盘总成第一视角的结构示意图；
35.图9为本发明锁盘总成第二视角的结构示意图。
36.附图标记：1、框体组件；2、吊索总成；3、导轮总成；4、锁盘总成；101、主框体；102、滑槽；103、闸门；104、上封板；201、吊柱；202、吊绳位；203、吊绳座；204、滚筒轴；205、滚筒；206、吊绳；207、吊绳齿轮；208、吊绳驱动齿轮；209、扭矩监测模块；210、吊绳驱动电机；211、拉力监测模块；212、吊绳固定座；301、随动导轮；302、随动导轮架；303、随动导轮轴；304、固定导轮；305、固定导轮架；306、固定导轮轴；307、联动导轮；308、联动导轮轴；309、随动导轨；310、随动滑块；311、联动涡轮；312、联动蜗杆；313、联动蜗杆轴；314、蜗杆轴座；315、联动锥齿轮；316、转换锥齿轮；317、转换轴；318、转换轴架；319、连接锥齿轮；320、驱动锥齿轮；401、主锁盘；402、夹持片；403、夹持片座；404、夹持导杆；405、后板；406、驱动顶杆；407、顶杆架；408、夹持监测模块。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.下面参照附图对本发明提供的一种具有启闭力性态监测的双联动索水工钢闸门进行实例描述。
40.实施例一：
41.本发明实现水工钢闸门的双联动及拉力、扭矩的性态监测的实例如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，水工钢闸门整体通过框体组件1中的主框体101固定安装在水利设施中，主框体101中固定安装有滑槽102，闸门103滑动连接在滑槽102内，吊索总成2中两组滚筒205对称的旋接于框体组件1中闸门103的正上方，每组滚筒205中都绕接有吊绳206，每组吊绳206的下端都连接有拉力监测模块211，两组拉力监测模块211的下端都连接在闸门103的上端；
42.作为具体的，两组吊绳206的绕接方向相对，使得在两组滚筒205同向、同步转动的同时，绕接在每组滚筒205上的吊绳206可以同步的实现下放、回收工作，从而可以使得通过同一吊绳驱动电机210可驱动两组吊绳206实现动作；
43.吊索总成2中两组滚筒205的中间同轴固定有吊绳齿轮207，吊绳齿轮207的一侧啮合有吊绳驱动齿轮208，吊绳驱动齿轮208的一端插接有扭矩监测模块209，扭矩监测模块209的另一端与吊绳驱动电机210轴连接；
44.通过启动吊绳驱动电机210带动吊绳驱动齿轮208转动，可使得吊绳驱动齿轮208
与吊绳齿轮207形成配合传动，吊绳齿轮207通过滚筒轴204同轴带动两组滚筒205同向转动，可以同步带动绕接在两组滚筒205上的吊绳206进行回绕及下放的动作，从而可通过两组吊绳206带动闸门103进行提升及下降的动作，实现钢闸门的启闭；
45.同时通过连接在吊绳驱动电机210轴端的扭矩监测模块209可对带动滚筒205转动的扭矩进行监测，通过连接在吊绳206末端与闸门103上方之间的拉力监测模块211可对吊绳206的拉力实现实时监测，通过对扭矩及拉力的双向监测，可对水工钢闸门的启闭力性态进行不同方式的监测；
46.吊索总成2中每组滚筒205的下端都设有可以移动的随动导轮301，每组随动导轮301都旋转连接在对应的随动导轮轴303上，每组随动导轮轴303都插接固定在对应的随动导轮架302上，每组随动导轮架302的上端都固定在对应的随动滑块310上，框体组件1中上封板104的内底面与随动滑块310对应的位置上固定有随动导轨309，两组随动滑块310都滑动连接在随动导轨309中，每组随动导轮301的一侧都设有固定导轮304，每组固定导轮304的一侧都啮合有联动导轮307，两组吊绳206的下端依次绕接在对应位置的随动导轮301、固定导轮304、联动导轮307后与拉力监测模块211连接，最终通过拉力监测模块211与闸门103连接；
47.每组联动导轮307上都同轴连接有联动涡轮311，每组联动涡轮311的一侧都啮合有联动蜗杆312，每组联动蜗杆312都插接在对应的联动蜗杆轴313的下端，每组联动蜗杆轴313的上端都插接固定有联动锥齿轮315，每组联动锥齿轮315的一侧都啮合有转换锥齿轮316，每组转换锥齿轮316都插接在对应的转换轴317的一端，每组转换轴317的另一端还插接固定有连接锥齿轮319，每组连接锥齿轮319的一侧都啮合有驱动锥齿轮320，两组驱动锥齿轮320分别插接在滚筒轴204的两端；
48.在启动吊索总成2中的吊绳驱动电机210同步带动绕接在两组滚筒205上的吊绳206进行回绕及下放的动作的同时，吊索总成2中的滚筒轴204会驱动两侧侧的驱动锥齿轮320转动，使得驱动锥齿轮320与连接锥齿轮319形成配合传动，连接锥齿轮319通过转换轴317同轴带动转换锥齿轮316转动，转换锥齿轮316与下侧的联动锥齿轮315形成配合传动，使得联动锥齿轮315通过联动蜗杆轴313同轴带动联动蜗杆312转动，从而使得联动蜗杆312与联动涡轮311配合传动，联动涡轮311可同轴带动联动导轮307的转动，从而可使得联动导轮307的转动随对应的滚筒205的转动而转动，相对于传统的采用无动力输出导轮对吊绳206进行导向的方式，利用与绕接206的滚筒206同轴连接的联动方式，在不增加新的能源输出的情况下，实现导轮对吊绳206进行主动的导向，可以使得绕接在对应的滚筒205上的吊绳206的对闸门103的上提及下降工作更顺畅、稳定。
49.实施例二：
50.本发明实现水工钢闸门在启闭过程中的停止辅助夹持的实例如图1、图2、图3、图4、图8和图9所示，吊索总成2中的吊绳齿轮207的一侧连接有锁盘总成4，锁盘总成4中的主锁盘401的主体位于吊绳齿轮207的一侧端面，主锁盘401中滑动连接有数组夹持导杆404，数组夹持导杆404的一端固定有夹持片座403，夹持片座403的内端面固定有夹持片402，且夹持片402平行的设于吊绳齿轮207的另一侧端面，数组夹持导杆404的另一端固定有后板405，后板405的后端面连接有驱动顶杆406，驱动顶杆406的主体卡接固定在顶杆架407上，顶杆架407固定在上封板104的上平面；
51.在启动吊索总成2中的吊绳驱动电机210同步带动绕接在两组滚筒205上的吊绳206进行回绕及下放的动作，使得框体组件1中的闸门103停止在某一位置时，通过启动驱动顶杆406带动后板405以及数组夹持导杆404向驱动顶杆406方向移动，可以使得通过夹持片座403连接在数组夹持导杆404另一侧的夹持片402向吊绳齿轮207的方向移动，从而可以将吊绳齿轮207夹止在夹持片402与主锁盘401之间，使得吊绳齿轮207不会发生转动，可以使得与吊绳齿轮207同轴连接的两组滚筒205停止在某一位置上不发生转动，使得即使在吊索总成2中的吊绳驱动电机210出现故障后，框体组件1中的闸门103也不会失效，从而可以使得闸门103的起降过程更为稳定；
52.作为具体的，锁盘总成4中的夹持片402的靠近吊绳齿轮207一侧的端面上固定有夹持监测模块408，通过夹持监测模块408可以对夹持片402的夹止力进行监测，从而可配合吊索总成2中的扭矩监测模块209与拉力监测模块211对水工钢闸门进行整体的启闭力性态监测。
53.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。