Определение подъемного усилия и способы его уменьшения. Достоинства и недостатки сегментных затворов
Подъемное усилие сегментного затвора определяют из уравнения моментов сил, действующих на подвижные части затвора относительно оси вращения его. Силами, препятствующими подъему затвора, являются: вес затвора и его тяговых органов; трение в уплотнениях; трение в опорных подшипниках равнодействующая сил давления воды W и части веса затвора, передающаяся шарниру; остальной вес передается подъемной тяге); вертикальное давление воды, направленное сверху вниз (при наличии клапана или водосливного козырька на затворе, то есть когда затвор работает с переливом); подсос (при определенном конструктивном оформлении нижней грани обшивки затвора). Для определения усилия подъема затвора (рис. 9.18, а) рассмотрим сумму моментов сил относительно точки о:
Тогда расчетное подъемное усилие 5 будет равно;
Значение S меньше силы тяжести затвора, поскольку плечо силы S больше плеча силы G, моменты сил трения в уплотнениях и осях затвора весьма малы по отношению к моментам сил S и G и не могут повлиять на их соотношение. Плечо R cos а силы S относительно оси вращения меняется в зависимости от точки приложения тяги. Подъемное усилие 5 можно уменьшить расположением шарнира О ниже центра О (рис. 9.18,6). В этом случае в уравнении моментов (9.1) появляется момент We, а в формуле (9.3) в правой части добавляется член. В поднятом положений затвора (рис. 9.18,в) на него действует только вес G и иногда учитывают давление ветра В. В этом случае при определении S Q будет равнодействующей сил G и В; Ту—0, а углы аир будут иметь иные значения, определяемые по положению затвора. Действие подсоса на нижнюю грань затвора (рис. 9.18, г) увеличивает подъемное усилие на значение W2b Rcos а2, где b—ширина данного уплотнения.
При проектировании сегментных затворов проверяют их устойчивость в закрытом состоянии. Затвор в закрытом положении устойчив, если отношение суммы моментов (относительно оси вращения) сил, закрывающих затвор, к сумме моментов сил, открывающих затвор, равно 1,25. При этом следует учитывать момент силы фильтрационного давления, действующий на донное уплотнение, и вводить в расчет коэффициент перегрузки Я) =0,9. Устойчивость затвора можно увеличить смещением оси вращения О вверх от центра О, из которого описана напорная поверхность; момент We будет прижимать затвор к порогу.
Достоинства сегментных затворов по сравнению с плоскими: меньшее подъемное усилие; простота и надежность маневрирования; большая скорость подъема; большая жесткость и возможность подъема за одну сторону; лучшее обтекание при пропуске воды из-под затвора; лучшая работа в зимних условиях и при обилии наносов в реке; меньшая высота быков и возможность отказа от пазов; возможность переустройства на вододействующий затвор. Недостатки: несколько сложнее конструкция; давление на быки сосредоточено в двух точках, имеет место распор, что сопряжено с увеличением толщины быков; более длинные, хотя и невысокие быки; невозможность перестановки (для строительного затвора).