水电站卷扬式启闭机结构设计

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1、水电站卷扬式启闭机结构设计1绪论1.1论文写作的目的、现实意义“水电站卷扬式启闭机结构设计”论文写作的主要目的是培养自己综合运用所学的基础理论课、技术基础课和专业课知识和技能去分析解决有关卷扬式启闭机结构的技术问题的能力；培养自己建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法；进一步巩固、扩展和深化自己所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高自己设计计算、数据处理，编写技术文件，正确使用技术资料、文献标准、手册等工具书的独立工作能力；培养自己严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，从而为自己

2、走向社会适应工程技术工作打下一个坚实的基础。并能具体掌握有关卷扬式启闭机的理论知识。随着国民经济的飞速发展，国家各行各业及百姓生活对电力的需求量都大大增加。为了解决电力不足、缓解用电压力，国家充分利用水资源，大力发展水利电力事业，各种大大小小的水电站星罗密布、遍布全国。在工农业生产和日常生活中，水电站在水利发电、防洪排涝、农田灌溉及生产生活供水等方面都发挥着重要作用。而启闭机是水电站中用来调节闸门开度、起吊拦污栅，实现调节水流、拦泄洪峰、排沙冲沙等目的的重要的起重机械，也是完成其他金属结构与机电设备安装和检修的辅助机械。因此，启闭机的生产

3、质量和工作性能的好坏，对水利水电工程的正常运行、充分发挥其效益，乃至对人民的生命财产安全都至关重要。水电站的启闭机种类繁多。其中，卷扬式启闭机结构简单，操作方便，运行速度较快，能保证严格的传动比，对外界工作条件要求较低，适用于多种工作环境，性能可靠，并且维护方便，价格便宜，是大、中型水利水电工程广泛采用的一种闸门启闭机。因此，卷扬式启闭机的设计与制造在水电站启闭机事业研究中占有重要地位。卷扬机式启闭机一般由起升机构、机架及电气控制系统组成。水电站卷扬式启闭机结构设计主要是指机架的设计。机架在使用过程中承受很大的力，机架的设计包括对机架在外

4、载荷作用下的应力、变形及挠度的校核计算和分析。在设计过程中，需要利用SolidWorks软件进行三维模型建模，并利用其“有限元分析”45功能对机架进行强度、刚度、应力、应变和位移分析，还可进行结构的动力学分析。从不同角度确保机架设计合格、安全、经济，机架的可靠设计是保证启闭机正常运行的前提。1.2国内外启闭机的研究与应用现状1.2.1国内外启闭机的研究现状很多年来，在国外的一些发达国家尤其是美、英国家，在工业革命后都对水电站启闭机进行了大量的分析和研究，采用先进的技术方法相继研制出了一批高质量、高性能的启闭机。由于他们研制工作开始较早，积

5、累了很多的经验，已经有了设计和制造启闭机的一套完整的理论体系。他们已经摒弃了采用平面结构进行设计计算的方法，开始运用先进的相关软件，例如，solidworks、autoCAD、Pro/E、ANSYS等对启闭机进行三维建模或者是有限元分析。通过这些软件，他们设计和制造出来的启闭机性能好、工作安全可靠、事故率低、价格也相对便宜。这些水电站启闭机无论是在他们国内还是国外都有很好的竞争力。而在中国，由于工业起步较晚，远远落后于其他发达国家，现如今大部分设计和制造启闭机的方法均采用平面设计计算。采用二维设计计算不但耗时长而且安全可靠性低，很难在国内

6、外有较高的竞争力。随着中国经济的日益发展，尤其是改革开放以来，国内设计人员已经意识到了手工绘图和计算的不足，已经有很多研究者运用高科技软件进行启闭机的设计与制造。例如：武汉水利电力大学的李纯教授面向方案的启闭机优化建模、优化方法、启闭机CAD；原电力部中南勘测设计院薛瑞宝教授等对启闭机的体系进行了研究确定；中国矿业大学孙幼兰教授研究了启闭机的优化结构设计[1]；国家电力公司郑州机械研究所采用变频器来控制启闭机，以免启闭机在制动时因受冲击而损坏。同时，在启闭机的动力学系统建模、分析及数字仿真等方面的研究也在不断地进步。例如：武汉水利电力大学

7、的林武教授对固定式启闭机进行了数学建模和优化分析，并提出了新的优化设计方案[2]。随着CAD技术的发展，一些高性能、高技术的软件的开发应用，一些专家教授也开始利用CAD对其进行优化设计。例如：武汉大学袁策武教授CAD开发工具开发出了水工闸门启闭机智能CAD系统；太原重型机械学院的陶远芳开发了启闭机起升机构的CAD软件[3]。然而，国内的这些采用软件进行设计计算的方法大部分还是以二维平面结构进行设计计算的，他仍然有很大的局限性，因此采用solidworks进行启闭机的三维建模和有限元仿真分析是必要的。45近年来，水利工程启闭机有了很大的发展

8、，其工程规模不断地扩大，启闭机的安装工程量也越来越大，启闭力也不断地增加，启闭机的发展特点和发展趋势有以下几点：（1）向大型化和专用启闭机发展；（2）广泛采用液压技术；（3）新材料被广泛应用；