NB∕T 10341.3-2019 水电工程启闭机设计规范 第3部分：螺杆式启闭机设计规范.docx

《NB∕T 10341.3-2019 水电工程启闭机设计规范 第3部分：螺杆式启闭机设计规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NB∕T 10341.3-2019 水电工程启闭机设计规范 第3部分：螺杆式启闭机设计规范.docx（79页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、NB/T10341.3-2019目次1总则.12术语.23基本规定.34设计原则和要求.54.1一般规定.54.2选型及配置.64.3传动机构.64.4机架及埋件.74.5安全保护装置.74.6防腐蚀.75荷载.86材料.96.1铸件.96.2锻件和轧件.96.3结构件.106.4连接材料.107机械.127.1起重螺杆与承重螺母.127.2驱动机构及零部件.178结构.238.1计算原则.238.2荷载组合.238.3容许应力.238.4结构件和连接的强度计算.28IVNB/T10341.3-20199电气.339.1一般规定.339.2供电电源.339.3控制及保护装置.339.4照明、信

2、号.349.5接地、防雷.3410安全.3510.1标记、铭牌、安全标志.3510.2机械、结构、电气、消防安全要求.3510.3使用维护文件.36附录A螺杆式启闭机型号和系列参数.37附录B梯形螺纹的设计牙型和设计牙型尺寸.40附录C摩擦系数及效率.42附录D偏心受压稳定系数.43附录E电动机使用环境的功率修正.46附录F常用的滑动轴承材料的容许值.48本规范用词说明.49引用标准名录.50条文说明.52VNB/T10341.3-2019Contents1GeneralProvisions.12Terms.23BasicRequirements.34DesignPrinciplesandRe

3、quirements.54.1GeneralRequirements.54.2TypeSelectionandConfiguration.64.3TransmissionMechanism.64.4SupportandEmbeddedParts.74.5SafetyProtectionDevices.74.6CorrosionPrevention.75Loads.86Materials.96.1Castings.96.2ForgingsandRolledPieces.96.3StructuralMembers.106.4ConnectingMaterials.107MechanicalDesi

4、gn.127.1LiftingScrewandLoad-BearingNut.127.2DrivingMechanismandParts.178StructuralDesign.238.1CalculationPrinciples.238.2LoadCombinations.238.3AllowableStresses.238.4StrengthCalculationforStructuralMembersandConnections.28VINB/T10341.3-20199ElectricalDesign.339.1GeneralRequirements.339.2PowerSupply.

5、339.3ControlandProtectionDevices.339.4LightingandSignal.349.5EarthingandLightningProtection.3410Safety.3510.1Markings,NameplatesandSafetySigns.3510.2SafetyRequirementsforMechanism,Structure,ElectricalDesignandFireProtection.3510.3OperationandMaintenanceManuals.36AppendixATypesandSeriesParametersforS

6、crewHoists.37AppendixBDesignProfileandDimensionsofTrapezoidalScrewThread.40AppendixCFrictionFactorsandEfficiencies.42AppendixDStabilityCoefficientofEccentricCompression.43AppendixEMotorPowerCorrectionConsideringWorkingEnvironment.46AppendixFAllowableValuesofCommonSlidingBearingMaterials48Explanation

7、ofWordinginThisCode.49ListofQuotedStandards.50Addition:ExplanationofProvisions.52VIINB/T10341.3-20191总则1.0.1为了规范水电工程螺杆式启闭机设计，制定本规范。1.0.2本规范适用于水电工程中启闭各类闸门的螺杆式启闭机设计。1.0.3水电工程螺杆式启闭机设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。1NB/T10341.3-20192术语2.0.1螺杆式启闭机screwhoist通过起重螺杆和承重螺母的旋合传递运动和动力，将旋转运动转化为直线运动，用以操作闸门开启或关闭的设备。2.0

8、.2起重螺杆liftingscrew螺杆式启闭机中用于传递荷载或位移的长杆，其行程段为外表面有螺纹槽的圆柱体。2.0.3承重螺母load-bearingnut支承在机架上的块体，其内表面有螺纹槽，与起重螺杆组成螺纹副，承受螺杆传递的荷载。2.0.4启门力liftingforce为了开启闸门由启闭机施加于闸门的荷载。2.0.5闭门力closingforce为了关闭闸门由启闭机施加于闸门的荷载。2.0.6持住力holdingforce闸门关闭过程中，为控制闸门的下降速度，启闭机所承受的来自闸门的荷载。2.0.7螺旋传动screwdrive通过螺杆和螺母的旋合，将旋转运动转换为直线运动的机械传动。按

9、螺纹副摩擦性质不同，可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动。2NB/T10341.3-20193基本规定3.0.1螺杆式启闭机应由驱动装置、起重螺杆、承重螺母、支承结构和检测装置等组成，电动螺杆式启闭机还应包括电气控制和保护系统等。3.0.2螺杆式启闭机设计应主要收集下列资料：1闸门运行对启闭操作条件、起升高度、启闭速度、启闭方式、充水方式等要求。2水文、气象、泥沙、水质、海拔高程等环境条件资料。3荷载资料。4水工建筑物布置图、闸门及门槽的尺寸、闸门与启闭机连接的有关尺寸和要求。5电气控制方式及接口要求。6动力电源要求。7制造、运输和安装等方面的条件和要求。8地震资料。9合同文件和其他特殊要求。3.

10、0.3螺杆式启闭机型号和系列参数宜符合本规范附录A的规定。3.0.4螺杆式启闭机应设置相应的安全保护装置，包括荷载限制器、限位装置以及电气保护装置等。3.0.5螺杆式启闭机应根据工作环境采取防雷、防潮、通风、防腐蚀和防风沙等保护措施。3.0.6螺杆式启闭机的机械零件和结构件可不进行疲劳强度的计算。3.0.7螺杆式启闭机的运输单元不宜大于交通运输规定和现场安装条件限制的最大外形尺寸和最重件重量的限制要求，并应具有必要的刚度。3NB/T10341.3-20193.0.8螺杆式启闭机的厂内组装与检测应符合现行行业标准水电工程启闭机制造安装及验收规范NB/T35051的规定。4NB/T10341.3-

11、20194设计原则和要求4.1一般规定4.1.1螺杆式启闭机设计应满足安全适用、运行可靠、技术先进、经济合理、维修方便、景观协调、劳动安全、节能环保，构造协调和操作界面友好等要求。4.1.2螺杆式启闭机的总体设计及设备布置应根据水工建筑物的布置、闸门型式、起升高度、启闭速度及操作运行时间要求等，经全面的技术经济论证后确定。4.1.3螺杆式启闭机适用于操作中小型闸门，应采用一门一机的布置型式。4.1.4螺杆式启闭机宜设在机房内，并根据气候、风沙情况、运行检修条件等，对机房提出具体要求，应留有操作及检修空间，启闭机与墙壁之间的人行通道宽度宜大于0.8m。布置在室外的启闭机应加设活动机罩，电气设备应

12、设置防雷、防尘、防潮和防雨等设施。4.1.5螺杆式启闭机行程应满足闸门的工作和检修要求，并留有裕度。4.1.6螺杆式启闭机安装高程应满足安全运行要求，启闭机动力部分和电气设备应防止被淹，并满足闸门、门槽及启闭机部件等正常检修的要求。4.1.7螺杆式启闭机用于启闭平面闸门时，其螺杆中心线应与闸门起吊中心线一致；用于启闭弧形闸门时，应设置灵活可靠的摆动装置。4.1.8双吊点和多吊点螺杆式启闭机的各吊点之间应设置同步装置。4.1.9螺杆式启闭机应具备现地操作功能。有远程操作要求的螺杆式启闭机，应设置视频监视系统。4.1.10操作泄洪工作闸门的电动螺杆式启闭机应设置应急电源。中5NB/T10341.3

13、-2019小型螺杆式启闭机宜采用手电两用式，大中型螺杆式启闭机宜设无电应急操作装置。4.2选型及配置4.2.1螺杆式启闭机可按下列方式分类：1按驱动方式分手动、电动和手电两用。2按螺杆的布置型式分立式、卧式和斜置式。3按螺杆支承结构分固定式和摇摆式。4按吊点数分为单吊点、双吊点和多吊点。5按螺旋传动副类型分为滑动式和滚动式。4.2.2螺杆式启闭机的型式选择应根据闸门的型式、布置、启闭力及操作要求等确定。4.2.3螺杆式启闭机应根据确定的传动方案选择螺杆螺母参数，并配置相应的驱动装置、支承结构及埋件、电气控制和检测设备。4.2.4机座和机箱可采用焊接或铸造结构，并满足强度和刚度要求。储油润滑的机

14、箱应设置密封装置。4.2.5电动螺杆式启闭机应设置行程检测装置，手动螺杆式启闭机应有行程指示。4.2.6利用下压力闭门的螺杆启闭机吊杆采用铰接时，应设置带减摩滑套的导向支承座。4.3传动机构4.3.1螺杆式启闭机传动机构宜采用自锁式，非自锁传动机构应配备制动装置。4.3.2螺杆式启闭机宜采用弧齿锥齿轮传动或蜗轮蜗杆传动。4.3.3手动螺杆式启闭机的手动操作机构应方便操作，单人施加力不宜大于150N。手轮直接驱动的螺杆式启闭机的容量不宜大于326NB/T10341.3-2019kN。4.3.4滑动螺旋传动副应采用梯形螺纹，并应验算螺纹的强度。4.3.5承受压力的螺杆在全伸状态下长细比不应大于20

15、0，并验算其稳定性；承受拉力的螺杆在全伸状态下长细比不应大于250。4.3.6承重螺母、齿轮等机械旋转部件应根据工作性质及使用要求设置轴承，电力驱动的机械旋转部件的轴承宜采用滚动轴承。4.4机架及埋件4.4.1机架宜采用焊接结构，其设计荷载不应小于额定启闭力的1.1倍与设备自重之和。4.4.2机架应满足强度、刚度和稳定性的要求。4.4.3埋件应有足够的强度，在额定启闭力的作用下而不被破坏。4.5安全保护装置4.5.1电动和手电两用螺杆式启闭机应设置过载安全保护装置和极限行程限位装置。4.5.2手电两用和手动螺杆式启闭机应装设安全手把。4.5.3手电两用螺杆启闭机的手动机构与电动机构应设置互锁保

16、护装置。4.6防腐蚀防腐蚀要求应根据启闭机工作环境、环保要求、工作年限、使用工况等确定，并符合现行行业标准水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程DL/T5358中的规定。7NB/T10341.3-20195荷载5.0.1自重荷载应包括启闭机的结构、机械设备和电气设备等的重力。5.0.2启闭荷载应为作用到启闭机与闸门或吊杆连接吊耳上的最大启门力、持住力及闭门力。5.0.3螺杆式启闭机自身可不考虑风荷载和雪荷载，但机罩设计应考虑风荷载和雪荷载，其取值应符合现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009中的规定。5.0.4螺杆式启闭机可不考虑温度荷载。5.0.5抗震设计烈度大于或等于度时，应考虑地震荷载

17、作用。8NB/T10341.3-20196材料6.1铸件6.1.1碳素钢铸件应采用现行国家标准一般工程用铸造碳钢件GB/T11352中规定的ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640等材料。6.1.2合金钢铸件应采用现行行业标准大型低合金钢铸件技术条件JB/T6402中规定的ZG35Cr1Mo、ZG42Cr1Mo、ZG40Cr1、ZG34Cr2Ni2Mo、ZG65Mn、ZG40Mn2、ZG50Mn2等材料。6.1.3灰铸铁件应采用现行国家标准灰铸铁件GB/T9439中规定的HTl50、HT200、HT250等材料。6.1.4球墨铸铁应采用现行国家标准球墨铸铁

18、件GB/T1348中规定的QT450-10、QT500-7等材料。6.1.5可锻铸铁件应采用现行国家标准可锻铸铁件GB/T9440中的牌号KTH300-06、KTZ450-06、KTZ550-04、KTB350-04等材料。6.1.6铜合金铸件应采用现行国家标准铸造铜及铜合金GB/T1176中规定的ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1、ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2、ZCuPb30等材料。6.2锻件和轧件6.2.1碳素钢锻件应采用现行国家标准优质碳素结构钢GB/T699中规定的20、25、35、45、55、50Mn、65Mn等材料。6.2.2低合金钢锻件和轧制件应采用

19、现行国家标准低合金高强度结构钢GB/T1591中的牌号Q355。6.2.3合金钢锻件应采用现行国家标准合金结构钢GB/T3077中规定的35SiMn、42SiMn、40MnB、35CrMo、42CrMo、40Cr、40CrNi、20CrMnTi等材料。9工作时环境温度不低于0不低于-20低于-20钢材牌号Q235B、Q355BQ235C、Q355CQ235D、Q355DNB/T10341.3-20196.2.4不锈钢锻件应采用国家现行标准不锈钢棒GB/T1220和大型不锈、耐酸、耐热钢锻件技术条件JB/T6398中规定的有关材料。6.2.5锻件对硬度和耐磨性有较高要求时，应采用现行国家标准工模

20、具钢GB/T1299和高碳铬轴承钢GB/T18254中规定的有关材料。6.3结构件6.3.1承载结构件材料应采用现行国家标准碳素结构钢GB/T700中的Q235、低合金高强度结构钢GB/T1591中的Q355。启闭机的承载结构件材料选用应符合表6.3.1的规定。表6.3.1启闭机的承载结构件材料选用注：工作环境温度按启闭机使用地点的年最低日平均温度确定。6.3.2用于结构件的不锈钢材料应采用现行国家标准不锈钢和耐热钢牌号及化学成分GB/T20878中的牌号06Cr19Ni10、12Cr18Ni9等材料。6.4连接材料6.4.1焊接材料应符合下列规定：1手工焊接的焊条应采用现行国家标准非合金钢及

21、细晶粒钢焊条GB/T5117或热强钢焊条GB/T5118中的有关型号。焊条型号应与母材强度相适应。2自动焊和半自动焊的焊丝和焊剂应符合现行国家标准埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求GB/T5293和埋弧焊用热强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-10NB/T10341.3-2019焊剂组合分类要求GB/T12470中的规定，焊丝和焊剂型号应与母材强度相适应。6.4.2紧固件材料应符合下列规定：1普通螺栓、螺钉和螺柱的材料应符合现行国家标准紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.1、紧固件机械性能紧定螺钉GB/T3098.3中的规定，螺母的材料应符合现行国家标准

22、紧固件机械性能螺母GB/T3098.2中的规定。2不锈钢螺栓、螺钉、螺柱的材料应符合现行国家标准紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.6中的规定，不锈钢螺母的材料应符合现行国家标准紧固件机械性能不锈钢螺母GB/T3098.15中的规定。3高强度螺栓、螺母、垫圈的材料应符合现行国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T1231中的规定。6.4.3主要承载连接销轴的材料，宜采用现行国家标准优质碳素结构钢GB/T699中规定的牌号为35、45的钢材，或合金结构钢GB/T3077中规定的42CrMo、40Cr等材料，并宜进行必要的热处理。11NB/T10341

23、.3-20197机械7.1起重螺杆与承重螺母7.1.1滑动螺旋传动起重螺杆宜采用现行国家标准优质碳素结构钢GB/T699中规定的牌号为35、45等钢材。需采用不锈钢时，可采用现行国家标准不锈钢棒GB/T1220中规定的12Cr13、20Cr13等材料。承重螺母的材料宜采用青铜，容量不大于32kN的手动螺杆式启闭机的承重螺母可采用球墨铸铁。7.1.2滑动螺旋传动副的梯形螺纹应符合现行国家标准梯形螺纹第3部分：基本尺寸GB/T5796.3的规定，螺纹升角应小于当量摩擦角，且不宜大于4.5。梯形螺纹的设计牙型和设计牙型尺寸应符合本规范附录B的规定。7.1.3滑动螺旋传动起重螺杆的强度计算应符合下列规

24、定：1摩擦系数及效率宜符合本规范附录C的规定。2起重螺杆承受的扭转力矩应按下列公式计算：=tan(+)（7.1.3-1）=tan(/)（7.1.3-2）式中：扭转力矩（Nmm）。启闭荷载（N）。螺纹升角。螺纹当量摩擦角。螺纹中径（mm）。螺杆与螺母的滑动摩擦系数，根据所用材料、加工精度及润滑情况取0.070.15，可按平均值0.12选用。螺纹剖面角，矩形螺纹取0，梯形螺纹取30。12NB/T10341.3-20193起重螺杆的扭转剪应力应按下式计算：=.（7.1.3-3）式中：扭转剪应力（N/mm2）。扭转力矩（Nmm）。螺纹小径（mm）。4起重螺杆承受的弯曲力矩应按下式计算：=（7.1.3-

25、4）式中：弯曲力矩（Nmm）。启闭荷载（N）。摆动支座的摩擦系数，取值应符合本规范第C.0.1条的规定。摆动支座铰轴直径（mm）。5起重螺杆的弯曲应力应按下式计算：=.（7.1.3-5）式中：弯曲应力（N/mm2）。弯曲力矩（Nmm）。螺纹小径（mm）。6起重螺杆的轴向应力应按下式计算：=（7.1.3-6）式中：轴向应力（N/mm2）。启闭荷载（N）。螺纹小径（mm）。7起重螺杆的合成应力应按下列公式计算：=+3（7.1.3-7）13NB/T10341.3-2019.（7.1.3-8）式中：合成应力（N/mm2）。弯曲应力（N/mm2）。轴向应力（N/mm2）。剪切应力（N/mm2）。；钢材的

26、屈服强度（N/mm2）其值可取为钢材对应标准中给出的上屈服强度、下屈服强度或规定非比例延伸强度.。7.1.4滑动螺旋传动起重螺杆的稳定计算应符合下列规定：1当起重螺杆的长细比大于100时，应按下式进行验算：()（7.1.4-1）式中：闭门力(N)。E材料的弹性模量（N/mm2）。螺纹小径（mm）。n稳定安全系数，不小于2.0。长度换算系数，当两端支承为铰接时取1.0，当一端支承为固结、一端支承为铰接时取0.7。L起重螺杆受压计算的实际长度（mm）。2当起重螺杆的长细比小于100，以及有附加弯矩作用时，应按下式进行验算：.（7.1.4-2）式中：闭门力（N）。螺杆小径的截面面积（mm2）。偏心受

27、压稳定系数，应按本规范附录D确定。7.1.5滑动螺旋传动承重螺母的强度计算应符合下列规定：1承重螺母的工作高度，应满足螺纹接触表面的承压应力要求，14NB/T10341.3-2019按下列公式计算：=（7.1.5-1）（7.1.5-2）式中：承压应力（N/mm2）。启闭荷载（N）。螺纹螺距（mm）。螺纹外径（mm）。螺纹小径（mm）。螺母高度（mm）；H/P为螺纹工作牙数，超过10牙以10牙计。容许承压应力（N/mm2）；应符合本规范表7.1.5的规定。2螺纹根部的抗弯强度应按下列公式进行计算：=（7.1.5-3）（7.1.5-4）式中：弯曲应力（N/mm2）。螺纹高度（mm），取0.5P。启闭