平面定轮闸门制造技术研究

【摘要】本文以三峡快速事故闸门（以下简称快速门）为例，介绍了平面定轮闸门的主要结构特点和难点，以及在制造过程中针对其所做的四个方面的研究。

【关键词】快速门；定轮；边柱；边梁；中部单元；主梁；热套；轴孔；止水座板；等高块；理想平面；装配

一、概述

快速门为平面定轮闸门，外形尺寸宽11.000m×高15.225m×厚1.650m。分为4个分节，节间设置4块连接板（两端大中间小，各两块），用高强螺栓连接，其中大连接板中部设有8个铰制螺栓孔用于分节定位，节间连接面需机加工。门叶结构形式采用工字型主横梁，材质为Q345C；每个门叶设有30个φ750mm的定轮和2个φ520mm的定轮，材质为锻35CrMo。此闸门为单吊点，每扇门由一台4000/8000KN（启门力/持住力）液压启闭机借助27.315米的吊杆操作，吊头在厂内单独制造完后与门体顶节进行组装后，拆开发运、现场安装时焊成整体。

门体面板朝向上游，侧、顶止水在下游面（定轮侧）。侧、顶止水的止水形式为P型高水头橡塑复合水封，底止水形式为刀型水封。左右侧止水与底止水各通过一块厚橡皮和长螺栓连接成一个整体。

门体设计水头67m，止水宽度为9.4m。

二、平面定轮闸门的主要结构特点和难点

快速门的门体结构由中部单元和边柱组成，中部单元由实腹板工字型主横梁、T型隔板、面板和加劲板等零部件组成，边柱由两件实腹板工字型梁和隔板及加劲板等零部件组成。中部单元制造完成后依次装配内边梁、隔板、外边梁及其加劲，保证边柱中心线至门体纵向中心线的距离尺寸。

边柱的内边梁上装焊不锈钢止水座板，内外边梁之间装配定轮。

快速门制造的难点在于门体的焊接变形控制、定轮轴孔和止水座面加工的定位、定轮的热套、以及定轮与门体的装配。

三、研究的主要内容

为了能满足快速门的设计要求，有效的保证产品质量，缩短闸门制造周期，在制造过程中主要进行了以下四个方面的研究：

（1）门体的焊接变形控制工艺

中部单元焊接时从门体中线向门宽方向对称焊接，先焊面板与上翼缘平角焊，再焊竖隔板与L型组合梁腹板立焊（立焊处腹板间加码），其次焊下翼缘对接缝，最后参照以上工序焊接其余焊缝。中部单元其他部位焊完后，最后焊下图示意的横焊立焊缝，焊前加码固定后再焊。焊接时，面板两侧应适当加压重物，以防止面板翘曲。焊接过程中随时利用标杆刻度线监控面板的变形、记录并适时调整焊接顺序并作校正处理。中部单元焊接完工后，划制主梁腹板和翼板的余量切割线，主梁长度划线按理论尺寸+4mm施工。

（2）定轮轴孔和止水座面加工的定位

总装焊接全部完成后，各门体分节整体平卧组装，调整各分节中心线在同一直线上，并调整各分节水平，以门体中心线为基准装焊止水座板。如下图所示，各分节安装等高块，并采用钳工研磨使所有等高块的共面度≤0.2mm，形成一个理想的平面，该平面作为定轮轴孔和止水座面加工的水平基准。

结合图纸提供的定轮轴孔高度尺寸、止水座板尺寸，计算出以理想平面为基准，各分节上数控机床后，在竖直方向上的加工完成后的相对坐标值。各门体分节拆开，分别上数控机床装夹定位，等高块的理想平面即每个分节水平调整的基准。分节装夹完成后，记录等高块坐标，并以此作为基准，根据计算的相对坐标值进行止水座板面加工。止水座板面加工完成后，以止水座板面为基准，综合轮孔间距线在落地镗铣床上走坐标镗定轮孔，镗孔前划出轮孔加工检查圆线。

（3）定轮的热套工艺

先通过计算，得出定轮加热温度与其内孔扩大的对应数据，再通过首制件试验，验证据算数据准确性，并记录加热的时间、工件的表面温度、内孔扩大量，作为后续加热的参考。

采用110千瓦的电加热片的加热定轮，使其内孔膨胀0.3～0.5mm，加热装置如下图示：

打开保温罩，将用定轮内孔检测工装刚好能放进定轮内孔的定轮迅速吊到热套工作场地上，再将备好的自轴承立即装入定轮孔内，使轴承外圈的一端面紧靠透盖平面，拆下自轴承上的定位工装和起吊螺栓进行下一轮的热套工作，此件热套完成后的定轮放在原地冷却（注意进行现场防护以免烫伤），如下图所示：

待热套完成的定轮完全冷却后，拆下透盖，将装好O型密封圈的透盖按图样要求在定轮上进行装配，待门体加工完成后再与其余附件一并装上门体。

（4）定轮与门体的装配

将偏心轴套（一）装好密封圈，将偏心轴套（一）、（二）按图样要求装在擦拭干净的门叶定轮轴孔内，将偏心轴套上的水平中心线对准门叶上的水平线，并将偏心轴套（二）用螺栓与门体固定，注意偏心套（二）在门体外侧，再将轴套装好密封圈并套入热套好的定轮上，形成完整的定轮组件。

用葫芦在门式起吊架的两个吊环上分别吊起定轮组件和定轮轴，并进行上下微调，使定轮组件的轴承孔和定轮轴与偏心套大致同心，如下图所示。再用丝杆二和压板二对定轮轴施加轴向力，通过导向套弥补定轮组件与偏心套对位时的偏差，自动导向对位，并保护密封圈，直接将定轮组件装上门体。

拆除导向套，按图样装好两端止轴板挡块和止轴板，安装完成后拨转轮子，轮子转动应均匀、无抖动卡阻等不正常现象。

四、总结

在平面定轮闸门的制造过程中，通过上述设备、制造技术的研究应用，很好的保证了产品质量，得到了监理和业主的一致好评。通过运行调试和五年来的应用表明，三峡快速门制造达到世界先进水平。

三峡快速门制造成功，使公司在水工钢结构领域树立起了“武船”企业品牌，形成了企业新的质量观念，构筑、发展了新的技术平台，使“武船”成为了中国水工钢结构领域的重要品牌，并拥有承揽世界一流水电成套设备工程的雄厚实力。