一种坝顶门机辅助落门顶升机构的制作方法

本实用新型涉及一种坝顶门机辅助落门机构领域，尤其涉及一种坝顶门机辅助落门顶升机构。

背景技术：

坝顶门机是水坝顶部的大型的门式起重器，在水坝的使用过程中，坝顶门机是非常关键的一部分，在水坝内部的部分电力设备、闸门启动、内部检修等工作中具有不可替代的作用。

坝顶门机运行都是人工手动操作，由1人操作室控制机器运转，另外4-5人在底下做人工喊话定位配合，再由人工手工推倒检修坝门到适合角度对准入槽口。推动40吨重的检修坝门，需用组合滑轮和4-5个人才可以完成这样的操作。操作相对比较复杂，需要大量的人员参与，存在安全风险，效率低下。

也有坝顶门机的自动对位装置，例如，一种在中国专利文献上公开的“一种坝顶门机自动对位装置”，其公告号“cn204178197u”，包括直流电源、触摸屏、大车变频器和自动控制系统，直流电源通过电源线分别与自动控制系统、触摸屏和大车变频器的电源端口连接，自动控制系统、触摸屏和大车变频器的通讯端口之间通过通讯总线连接，设置在坝顶门机行走大梁上的大车接近开关和大车绝对值编码器分别与自动控制系统中的开关量输入模块和输入信号模块连接。该系统只能将坝顶门机定位在槽口上方，不能准确将检修坝门对准槽口。

技术实现要素：

本实用新型主要解决现有技术上述存在的问题；提供一种坝顶门机辅助落门顶升机构，能够辅助将检修坝门对准槽口，节省人力，减少安全风险，提高工作效率。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型包括减速电机、涡轮丝杆、电子尺和轴承；所述的轴承设置在涡轮丝杆的顶部，减速电机的转轴通过齿轮与涡轮丝杆啮合；涡轮丝杆与电子尺通过固定座平行设置，涡轮丝杆的底部与固定座的一端垂直固定连接，电子尺拉杆的底部与固定座的另一端垂直固定连接。使用本方案，通过减速电机带动涡轮丝杆位移，顶起检修坝门，电子尺和涡轮丝杆因为通过固定座固定连接，在涡轮丝杆位移时电子尺的拉杆一起移动；电子尺对涡轮丝杆的行径起到限位作用，防止丝杆出现无法停止运转继续输出力矩的情况下对自身设备或其他设备或人员造成的安全风险。落门时，门倚在顶杆上缓慢下滑，此时对顶杆产生一个向下的摩擦力，会使顶杆往下弯曲，为了尽量避免这一现象，所以在顶杆顶端安装轴承，改变原来的滑动摩擦为滚动摩擦，从而大幅度降低相对摩擦力。轴承选用低速高重载nj409v型满装圆柱滚子轴承，该轴承可用于极重负荷和低速场合，具有自锁滚子组，即使拆下内圈，滚子也不会散落，安装拆卸方便，可承受单向轴向负荷，作单向定位。

作为优选，所述的顶升机构还包括安装板，所述的安装板包括互相垂直固定连接的第一安装板、第二安装板和第三安装板，三面互相垂直的安装板之间形成啮合空间；第一安装板上设置有通孔，涡轮丝杆穿过通孔，将与减速电机啮合的部位设置在啮合空间中，涡轮丝杆与减速电机的啮合部位上设置有一体成型的保护固定罩，所述的保护固定罩包括保护部和固定部，保护部与所述的啮合部位适配，覆盖在啮合部位上，固定部为设置有固定孔的平面，保护固定罩通过固定部与第一安装板固定连接。通过安装板将涡轮丝杆和减速电机位置固定，也通过第二安装板将顶升机构固定到坝顶门机系统中。

作为优选，所述的顶升机构设置于坝顶门机系统中，所述的坝顶门机系统包括中间斜梁和检修坝门，所述的中间斜梁的两侧底部分别设置有顶升机构；所述的顶升机构涡轮丝杆的顶部垂直于检修坝门。在中间斜梁两侧的底部均设置有顶升机构，一起作用在检修坝门上，使得检修坝门能够两侧平衡，更加准确地对准槽口。

作为优选，所述的顶升机构使用坝顶门机辅助落门系统控制，所述的辅助落门系统还包括人机交互模块和中央控制模块，所述的中央控制模块连接人机交互模块和顶升机构。人机交互模块包括触摸屏，方便操作人员操作，更加直观方便，提高用户体验，中央控制模块控制顶升机构的行程，能分别控制两侧的顶升机构同时工作或单个工作。一般都是采用同步方式来操作两边的顶升机构同步同距离的顶出检修坝门10cm达到指定位置。当出现两门不同步顶出情况，采用单动方式，对单侧的顶升机构进行伸出或者缩回的动作，使顶升机构顶出坝门的距离为一致。因为检修门很重，当两根顶杆顶升行程出现超差5cm时，中央控制模块会控制顶杆停止工作并报警。此时需要将操作方式切换成单动方式，对单侧顶杆进行单独的顶出或缩回，动作原则为减小超差，以确保顶杆安全。

作为优选，所述的顶升机构还包括防护罩壳和限位接近开关；在第一安装板位于啮合空间的另一面固定连接有防护罩壳，防护罩壳遮罩涡轮丝杆和电子尺；限位接近开关设置在防护罩壳上。防护罩壳用于保护涡轮丝杆和电子尺，防止因为周围环境原因被破坏，延长使用寿命。限位接近开关是为了在达到电子尺限位位置时确保涡轮丝杆停止，作为硬件限制，双重保护。

作为优选，所述的涡轮丝杆选用的型号为swld10t，涡轮丝杆顶部选用扁头型的连接方式，涡轮丝杆的速比为24:1，运行速度140mm/min，位移检测精度0.1mm，运行控制精度1mm。选用扁头型的连接方式，方便安装轴承。涡轮丝杆位移检测精度0.1mm，运行控制精度1mm完全符合现场门机运行1cm的精度要求，精度高。涡轮丝杆运行速度140mm/min，完全符合大型设备的稳定安全的功率输出，保证使用安全和稳定。

作为优选，所述的减速电机的减速比为5:1，功率为750w，输出扭矩为21.56n。减速电机的输出扭矩达到21.56nm，顶升机构的顶升力理想情况下能达到5吨/单台，实际可达4吨/单台，两台可达8-10吨的顶升力，完全达到安全余量为5.7吨顶升力的要求；减速电机的转速为300转/分，减速比为5:1，完全符合大型设备的稳定安全的功率输出。

本实用新型的有益效果是：

1.使用顶升机构辅助检修坝门准确落到槽口，节省人力，减少安全风险，提高工作中效率。

2.轴承避免涡轮丝杆直接冲击力改变顶杆受力的方向，保护涡轮丝杆避免弯曲；电子尺的限位作用避免涡轮丝杆过度伸缩，保护顶升机构避免过流烧毁。

3.顶升机构选用的减速电机和涡轮丝杆，完全符合大型设备的稳定安全的功率输出，功率大，输出稳定安全且精度高。

附图说明

图1是本实用新型的一种顶升机构连接结构图。

图2是本实用新型的一种顶升机构安装图。

图3是本实用新型的一种坝顶门机辅助落门系统结构框图。

图中1.减速电机，2.涡轮丝杆，3.电子尺，4.轴承，5.固定座，6.安装板，61.第一安装板，62.第二安装板，63.第三安装板，7保护固定罩，71.保护部，72.固定部，8防护壳罩，9.限位接近开关，10.斜梁，11.坝门，12.人机交互模块，13.中央控制模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种坝顶门机辅助落门顶升机构，如图1所示，包括减速电机1、涡轮丝杆2、电子尺3、轴承4、固定座5、安装板6、防护罩壳8和限位接近开关9。

轴承4设置在涡轮丝杆2的顶部，减速电机1的转轴4通过齿轮与涡轮丝杆2啮合，涡轮丝杆2与电子尺3通过固定座5平行设置，涡轮丝杆2的底部与固定座5的一端垂直固定连接，电子尺3拉杆的底部与固定座5的另一端垂直固定连接。

涡轮丝杆2选用的型号为swld10t，涡轮丝杆2顶部选用扁头型的连接方式，涡轮丝杆2的速比为24:1，运行速度140mm/min，位移检测精度0.1mm，运行控制精度1mm。选用扁头型的连接方式，以便于安装顶部轴承4。

减速电机1的减速比为5:1，功率为750w，输出扭矩为21.56nm，输出转速300r/min。

考虑到实际使用和定位精度，减速电机1的速度不宜过快。选用速比为5的减速电机，考虑扭矩余量，选用750w的电机，输出扭矩为21.56nm。既满足低速，又满足了扭矩要求。同时安装体积较小。

轴承4低速高重载nj409v型满装圆柱滚子轴承4。该轴承4能用于极重负荷和低速场合，具有自锁滚子组，即使拆下内圈，滚子也不会散落，安装拆卸方便，可承受单向轴向负荷，作单向定位。

考虑到落门时，坝门11倚在涡轮丝杆2上缓慢下滑。此时对涡轮丝杆2产生一个向下的摩擦力，会使涡轮丝杆往下弯曲，为了尽量避免这一现象。所以在涡轮丝杆2的顶端安装轴承5，改变原来的滑动摩擦为滚动摩擦，从而大幅度降低相对摩擦力。

安装板6包括互相垂直固定连接的第一安装板61、第二安装板62和第三安装板63。三面互相垂直的安装板6之间形成啮合空间，第一安装板61上设置有通孔，涡轮丝杆2穿过通孔，将与减速电机1啮合的部位设置在啮合空间中。顶升机构通过第二安装板62与坝顶门机系统固定连接。电子尺3与第三安装板63的下底面固定连接。

电子尺3对涡轮丝杆2的行径起到限位作用，防止涡轮丝杆2出现无法停止运转继续输出力矩的情况下对自身设备、其他设备或人员造成的安全风险。电子尺3的限位距离为：0-600mm，初始位置为0mm位，最大行程为600mm。在本实施例中设置待机位置为250mm。在0位的时候，离坝门的位置距离有300mm左右，每次从0位开始到坝门的位置需要增加很长无用的时间。

当电子尺拉杆随着丝杆运行到0位和600mm位置时，程序自动的停止运转。为了确保停止，安装两个限位接近开关作为硬件限制。

涡轮丝杆2与减速电机1的啮合部位上设置有一体成型的保护固定罩7，保护固定罩7包括保护部71和固定部72。保护部71与啮合部位适配，覆盖在啮合部位上，固定部72为设置有固定孔的平面，保护固定罩7通过固定部72与第一安装板61固定连接。

在第一安装板61位于啮合空间的另一面固定连接有防护罩壳8，防护罩壳8遮罩涡轮丝杆2和电子尺3。

限位接近开关9设置在防护罩壳8上。

顶升机构具有以下优点：

功率大、转速低。减速电机1的输出扭矩达到21.56nm，顶升机构的顶升力理想情况下能达到5吨/单台，实际可达4吨/单台，两台可达8-10吨的顶升力，完全达到安全余量为5.7吨顶升力的要求；

转速低、输出稳。减速电机的转速为300r/min，减速比为5:1，顶杆的运行速度为140mm/min，完全符合大型设备的稳定安全的功率输出；

高精度。丝杠位移检测精度0.1mm，丝杠运行控制精度1mm完全符合现场门机运行1cm的精度要求。

具有双重保护。顶杆轴承组避免顶杆直接冲击力改变顶杆受力的方向，保护顶杆避免弯曲；电子尺的限位作用避免顶杆过度伸缩，保护顶升机构避免过流烧毁。

通过减速电机1带动涡轮丝杆2位移，顶起检修坝门11，电子尺3和涡轮丝杆2因为通过固定座5固定连接，在涡轮丝杆2位移时电子尺3的拉杆一起移动。电子尺3和限位接近开关9对涡轮丝杆2的行径起到双重限位作用，当达到限位位置时自动停止。

如图2所示，顶升机构设置于坝顶门机系统中。坝顶门机系统包括中间斜梁10和检修坝门11。中间斜梁10的两侧底部分别与顶升机构固定连接。顶升机构涡轮丝杆2的顶部垂直于检修坝门11。垂直设置的作用力最大。

检修坝门11重量大约为40吨，与垂直线的初始位置夹角是6°，落门位置大概11°。检修坝门11为钢板，形状规则，密度均匀。重力均匀分布，重心同几何中心重合。根据力臂简化公式，计算出底部侧向顶升力为:

40*sin11°/2=3.8（t）；式中的2为力臂系数。

考虑到安全余量1.5倍，需要顶升力为3.8*1.5=5.7吨。

选用swld10t型涡轮丝杆2单只的标定输出顶升力为5吨，实际顶升力为4吨左右。则两只涡轮丝杆2合计顶升力为8吨左右，大于5.7吨，满足载荷需求。

如图3所示，顶升机构使用坝顶门机辅助落门系统控制。辅助落门系统还包括人机交互模块12和中央控制模块13。中央控制模块13连接人机交互模块12和顶升机构。中央控制模块采用plc，型号为s7-1215c。

门机移动到检修门槽口位置再由主钩提升检修坝门11。到达指定的门槽位置时，检修坝门11离入槽口的水平距离有10cm左右，检修坝门11与垂直线的夹角为6°。中央控制模块13控制顶升机构自动将检修坝门11从两侧同时水平推动10cm左右，到达检修坝门11与垂直线夹角为11°的合适角度，刚好对准入槽口的位置，顶升机构起到辅助落门的功能。

顶升机构的运行由操作人员从人机交互模块12操作，由中央控制模块13控制顶升机构运转，实现自动推动坝门11到达落门位置，达到辅助落门作用。

一般都是采用同步方式来操作两边的顶升机构同步同距离的顶出检修坝门10cm达到指定位置。

当出现两门不同步顶出情况，采用单动方式，对单侧的顶升机构进行伸出或者缩回的动作，使顶升机构顶出坝门11的距离一致。

因为检修坝门11很重，当两根顶杆顶升行程出现超差设定值时，在本实施例中设定值为5cm顶升机构会停止工作并报警。此时需要将操作方式切换成单动方式，对单侧顶升机构进行单独的顶出或缩回，动作原则为减小超差，以确保顶杆安全。

本实用新型辅助检修坝门准确落到槽口，节省人力，减少安全风险，提高工作中效率。

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