成都勘测设计研究院 姚昌杰
一、项目概况
草街航电枢纽工程位于重庆市合川境内草街镇附近的嘉陵江河段上，是嘉陵江干流合川至河口段自下而上梯级开发的第二级，正常蓄水位203.00m，设计洪水位217.56m，校核洪水位220.81m，是以发展航运为主要目的，兼有发电、拦沙减淤、灌溉等其它效益的水资源综合利用工程。
冲沙闸孔口宽度为14.8m，弧形工作闸门高度25.5m，目前为国内外之Z，属于超大型闸门。闸门采用三主横梁、三斜支臂结构，面板曲率半径为31m，支铰高度22m，门叶分8节制作，在安装现场焊接为一整体。闸门在Z大开启高度27 m时，闸门底缘仍处于水下14.18m（校核水位），既在校核水位泄流时，处于局部开启状态。冲砂系统闸门支铰轴承采购进行国内公开招标，由于支铰轴承受力较大，且下游水位高，水流流态复杂，闸门支铰受正向水流的冲击与回水的淹没打击，标书要求支铰轴承采用品牌带密封圈自润滑球面滑动轴承，内径630mm。
二、技术条件
支铰自润滑球面滑动轴承受力特性表
1）轴承的工作环境：平时，闸门关闭处于挡水状态，轴承的工作环境为灰尘和潮湿的大气；当闸门开启冲沙闸泄洪时，轴承在水下工作。
2）正常操作工况下轴承承受的径向荷载为32000kN，轴向荷载为2200kN，轴承的运行方式为往复运动，每次运转的角度为62.5o，闸门的启闭机活塞速度为0.6m/min。轴承的操作使用温度为-20℃～+150℃。
3）轴承由一个带外球面的内圈和一个带内球面的外圈组成，外圈为纵向剖分式（轴向可分开）。
4）轴承内圈与外圈之间产生相对滑动，应设自润滑减摩材料，摩擦副材料的干摩擦系数不超过0.11。
5）自润滑球面滑动轴承应具有免维护功能，轴承使用过程中不需加油或其它润滑材料，工作寿命不低于30年。
6）轴承在水下工作，应具有双面水密功能。
三、轴承各项性能指标的校核
1，轴承的选择：
1）轴承型号：选择GEW630HFZB056-2RS双金属镶嵌自润滑关节轴承；
2）轴承形式：
（1） 外圈采取轴向分开型式（双半外圈），材料为双金属自润滑材料：表面层为三环公司高强铜合金，钢基体材料为GCr15SiMn正火处理，摩擦表面镶嵌固体润滑剂。铜合金表层与钢基体之间采取堆焊工艺，两者之间为冶金结合。
（2） 内圈为整体结构，材料为GCr15SiMn，热处理后硬度为HRC58——64，球形表面镀硬铬，镀层厚度为0.05（加工后）mm。
（3） 轴承的外圈两侧设有内置O型密封圈，实现双面水密封。
3）轴承规格尺寸：内径φ630mm，外径φ900mm，内圈宽度450mm，外圈宽度425mm。
2，轴承材料的机械性能：
见下表
轴承O型密封圈物理性能：见下表
3，轴承特性指标的校核：
1）轴承静承载能力：
GEW630HFZB056-2RS轴承的表面层材料为三环高强铜合金，屈服极限为500Mpa。如果以屈服极限作为许用静载，按镶嵌面积35%计算，则该轴承的许用静载为500×（1-35%）=325Mpa。由于球面轴承各点受力是不均衡的，Z大压强是平均压强的1.334倍，因此允许的Z大压强为325/1.334=243.6Mpa。按照243.6Mpa的许用静载比压计算，GEW630HFZB056-2RS的有效承载投影面积（去除两端密封沟槽）为313480mm2，则该关节轴承的许用静载荷为243.6Mpa×313480mm2=76373KN。
2）轴承动承载能力：
根据使用条件，径向荷载为Fr=32000kN，轴向荷载为Fa=2200kN，Fa/Fr=0.07，当量载荷系数为1.07,因此当量载荷为1.07×32000kN=34240KN。
发布时间:2009-04-29
