水工平面钢闸门压合胶木滑道的改造设计

1水工平面钢闸门压合胶木滑道的改造设计关键词：胶木滑道、增强四氟、技术特性、滑道夹槽1.胶木滑道概述。上世纪50年代由原苏联引入压合胶木滑道作为平面闸门主要支承结构型式之一。它的优点为承载力大，摩擦系数低，使平面闸门在设计、制造、安装上均较为简单。因此在上世纪50年代至上世纪70年代，国内设计的平面钢闸门的行走支承结构中压合胶木滑道被广泛采用。由国内生产厂家生产的胶木，虽然也称压合胶木，但它的配方和工艺与原苏联压合胶木的配方和工艺存在一定的差别。用国内生产的和原苏联生产的样品作比较，从外观、色泽和重量上即可看出两者不同。目前国内产品的性能指标见表1。表1序号检验项目单位符号标准值1密度G/cm3≥1.32含水率%≤6324h吸水率%≤34极限吸水率%≤85极限膨胀率%≤106静曲强度MPa≥2507顺纹胶层剪切强度MPa≥158冲击韧性Kj/m2≥909顺纹抗压强度MPa≥15010顺纹抗拉强度MPa≥20011端面布氏硬度HB≥200注：上表取自上海泸西层压木企业标准Q/QBMC01—98国内生产的压合胶木装配成胶木滑道运行一段时间后，它的摩擦系数不稳定。会逐渐增大，往往会增大1～3倍。对启闭机和工作桥的运行，造成很大威胁，是水库、水电站安全的一个隐患。压合胶木还有一个致命的弱点，即吸水率高，极限吸水率高达8%。吸水率高，造成运行中镶嵌胶木块脱落，造成支承失效。因为在上世纪70年代以后，平面钢闸门设计中，2压合胶木滑道较少采用。而对于已采用了压合胶木滑道的水电站，面临了需要改造的问题。2.采用增强四氟板材技术特性。有些水电厂向成都市蜀都水利水电工厂配件总厂（以下简称蜀都厂）咨询，有无性能指标好、摩擦系数稳定、又可保留原设计中使用的铸钢夹槽和门槽不锈钢轨道，并要使用改造方便、又可节省费用的支承滑道方案。经蜀都厂研究，支承滑道的改造中，可采用PTFE自润滑增强四氟（以下简称增强四氟）板材替代原压合胶木材料。因为增强四氟板材，近十多年经几十个水电站的闸门支承滑道使用，证明是性能指标优良的滑块产品。它是以尼龙66、玻璃纤维、聚四氟乙烯再加入适量的固体润滑剂等多种助剂，经过高温注射而成的。它具有高承载力、低摩擦系数、摩擦系数稳定、耐磨损等特点。增强四氟板材物理机械性能指标见表2。表2序号性能单位指标值测试条件1密度G/cm31.30～1.402拉伸强度Mpa≥125M200型3抗压强度Mpa120～180M200型4弯曲强度Mpa≥126M200型5缺口冲击强度Kj/m2≥7M200型6干磨擦系数0.25～0.33M200型7干磨痕宽度Mm≤5M200型8球面痕硬度Mpa≥100M200型9热变形温度℃≥185M200型10压缩模量Gpa≥2.0M200型11吸水率（24h）23℃%≤0.612断裂伸长率%≥2M200型13磨耗量Mg/120min≤10M200型14线账系数（0℃～85℃）（85℃～185℃）10-5/℃10-5/℃≤7≤10M200型15水润滑摩擦系数0.045～0.13SM—100型3增强四氟滑道的摩擦系数（在清水中）见表3。表3线荷载系数值q(kN/cm)最大最小300.08～0.100.04530～200.09～0.1120～100.11～0.13100.143.胶木滑块改造为增强四氟滑块的结构模式。增强四氟滑块的规格，宽为125mm，厚为20mm,长为250mm。而压合胶木夹槽的断面尺寸有三种型号规格：型号Ⅰ夹槽的宽度为120mm，深度为37mm，它适合于门槽不锈钢轨头宽度25mm和线荷栽小于10kN/cm的支承滑道；型号Ⅱ的夹槽宽度为140mm，深度为40mm，它适合于门槽不锈钢轨头宽度35mm和线荷载为10～20kN/cm的支承滑道；型号Ⅲ的夹槽宽度为150mm，深度为50mm，它适合门槽不锈钢轨头宽度为40mm和线荷载为20～35kN/cm的支承滑道。为了配合胶木夹槽的三种型号尺寸，将增强四氟板材根据不同型号制成梯形，嵌入一个特制的钢凹槽内，用契块挤压紧密，钢凹槽与契块间用点焊焊牢，以保证增强四氟板材处于三向受力状态。以上这些工作，均在工厂完成。到现场只需再将钢凹槽嵌入原胶木夹槽内，并用紧定螺钉固定。它的装配和尺寸见图所示（图见下页）。增强四氟板材要求门槽不锈钢轨道工作面的凹凸尺寸不得超过0.2mm，两段轨道工作面接头处的错牙，均应磨成1：100的斜面，防止闸门运行时，增强四氟板材面产生梨沟现象，缩短它的使用寿命。4.结语支承滑道的改造设计方式，近年来已有近十个水电站使用，如安康水电站快速工作门，广西岩滩水电站进口事故门，黄龙滩水电站工作门，广西大化水电站工作门等。通过设计回访对胶木滑道改造为增强四氟支承滑道都反映良好，它具有摩擦系数稳定、承载力高、耐磨耐腐蚀性能好，是一种理想的支承滑道材料。这种改造设计方案，安装较为简单，不用改造原有的胶木夹槽，可节约投资，并保证支承滑道正常运行，是方便、可靠、经济的胶木滑道改造设计的方案。4规格型号a(mm)B(mm)c(mm)L(mm)Ⅰ1207037（不含增长）250～2000Ⅱ1409040Ⅲ15010050注：Ⅰ型滑道适用于轨头设计宽度为≥25mm。Ⅱ型滑道适用于轨头设计宽度为≥35mm。Ⅲ型及Ⅲ型以上滑道适用于轨头设计宽度为≥40mm。作者简介：陈启丙成都市蜀都水利水电工程配件总厂厂长高工历届中国水利发电工程学会水工机械专委会委员获机电专业产品11项国家专利