液压坝闸门安装示意图

1.马达驱动底轴液压翻板闸门的组成及工作原理

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***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。

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，系统的工作压力由溢流阀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，可以改善泵的吸入性能，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0.3MPa）由溢流阀11调定，补油的流量一般为回路中主泵流量的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.底轴液压翻板闸门的设计要点

（1）功率和转矩的确定在闸门受力***恶劣状态下求解功率、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，其中阻力矩和自重力矩对马达输出轴转矩影响。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可以降低阻力，从而大大降低阻力矩。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。

（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。