横拉闸门轨道磨损机理分析

姜卫山

（京杭运河江苏省船闸应急保障中心，江苏 淮安 223002）

横拉闸门轨道磨损机理分析

姜卫山

（京杭运河江苏省船闸应急保障中心，江苏 淮安 223002）

轨道是横拉闸门的重要支承件，但目前少有文献报道其磨损类型及磨损量。为确定横拉闸门的轨道磨损类型及磨损量，利用船闸大修更换轨道的机会，对钢轨高度及轨头宽度进行测量。发现钢轨高度及轨头宽度尺寸一般均有明显减少；对浮箱渗水的闸门轨道，钢轨高度尺显著减少，轨头宽度尺寸明显增加。测量结果表明横拉闸门轨道磨损的主要类型是重力磨损及侧向磨损，主要负载是闸门自重及水压力。降低钢轨磨损速度，延长钢轨使用寿命的主要方法是合理设计浮箱减轻轨道负载，以及提高钢轨材质强度。

横拉闸门；轨道；磨损机理；分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.086

1 前言

船闸的闸门，正常情况下用来封闭通航孔口，以保证船舶安全进出闸室，除兼作输水用的闸门外，一般都是在无压的静水中启闭。横拉闸门用于承受双向水头，且在静水条件下启闭的船闸。横拉闸门通过顶底平车实现移动，顶底平车均在轨道上运行。横拉闸门启闭机为齿轮齿条启闭机，通过齿轮齿条的直线运动，带动顶平车做相应运动，由于顶平车通过吊杆和门体相连，从而带动门体和底平车做相应运动，实现闸门的启闭。

2 轨道磨损量

施桥一号闸轨道使用10年，邵伯一号闸轨道使用16年，上述轨道规格均采用火车轨道43kg钢轨，每根长12.5m。钢轨采用的标准是GB182-63，即43kg/m钢轨型式尺寸。钢轨铺设在轨床上，用地脚螺栓和压板铁将钢轨固定在轨床上，轨床用铸件，材料为ZG230-450，轨床和绑扎的钢筋焊接，然后在轨床和绑扎的钢筋间浇筑混凝土，混凝土一般为C30；轨道接头采用联板连接，横拉闸门底轨道见图1。

图1 横拉闸门底平车轨道

施桥船闸上下游水位差一般为3.4±0.3m，邵伯船闸上下游水差一般为2.1±0.2m。施桥上游闸门重约128t，除去浮箱减重剩余重量约86t。邵伯船闸上游闸门重90t，下游闸门重110t。施桥船闸下游闸门浮箱渗水。

2.1 轨道高度方向磨损量

1）施桥船闸顶平车轨道：下游闸门顶平车轨道高度平均磨损量为上游面1mm（最小值为0.5mm，最大值为1.5mm），下游面1.4mm（最小值为1mm，最大值为2mm）。

2）施桥船闸底平车轨道：下游闸门底平车轨道高度平均磨损量为上游面9.3mm（最小值为7.2mm，最大值为13mm），下游面8.5mm（最小值为7.4mm，最大值为9.6mm）。

3）邵伯船闸闸门顶平车轨道：上游闸门顶轨道高度平均磨损量分别为上游面1.5mm，下游面1.4mm。下游闸门顶轨道高度平均磨损量分别为上游面0.9mm，下游面1.2mm。

4）邵伯船闸闸门底平车轨道：上游闸门底顶轨道高度平均磨损量分别为上游面4.2mm，下游面4.8mm。下游闸门底轨道高度平均磨损量分别为上游面3.8mm，下游面3.5mm。

2.2 轨头宽度方向磨损量

1）施桥船闸下游顶平车轨道：轨头宽度方向未见磨损。

2）施桥船闸下游底平车轨道：上游面轨头宽度平均磨损量为-4.7mm（最小值为3mm，最大值为-11mm），下游面为-2.5mm（最小值为3mm，最大值为-9.5mm）。磨损量出现负值，表示轨头宽度较原设计值大。

3）邵伯船闸顶平车轨道：轨头宽度方向未见磨损。

4）邵伯船闸底平车轨道：上游闸门底轨道轨头宽度平均磨损量分别为上游面4.9mm，下游面4.7mm。下游闸门底轨道轨头宽度平均磨损量分别为上游面5.1mm，下游面3.8mm。

3 轨道磨损数据及成因分析

3.1 底平车轨道磨损量明显大于顶平车轨道磨损量

从轨道高度方向磨损来看，施桥船闸底平车轨道高度平均磨损量范围为8.5～9.3mm，顶平车轨道高度平均磨损量范围为1～1.4mm,底平车轨道高度磨损量约为顶平车的6～9倍；邵伯船闸底平车轨道高度平均磨损量范围为3.5～4.8mm，顶平车轨道高度平均磨损量范围为0.9～1.5mm.底平车轨道高度磨损量约为顶平车的2～5倍。从轨头宽度方向磨损来看，施桥船闸底平车轨头宽度平均磨损量范围为-4.7～-2.5mm，顶平车轨头宽度未见磨损（小于0.1mm）；邵伯船闸底平车轨头宽度平均磨损量范围为3.8～5.1mm，顶平车轨头宽度未见磨损（小于0.1mm）。

3.2 底平车轨道高度磨损与宽度磨损量呈正相关

以邵伯船闸为例：高度方向平均磨损量范围为3.5～4.8mm，轨头宽度平均磨损量范围为3.8～5.1mm。施桥船闸下游闸门因浮箱渗水，宽度增大为特例，不宜列入本条讨论。

3.3 闸门浮箱渗水，加剧轨道磨损

施桥船闸下游闸门浮箱渗水，导致轨道高度磨损远大于闸况相近船闸，平均值为9.3～8.5mm，相当于邵伯一号船闸的2倍。轨头宽度因受重压而明显增宽，扣除应有的磨损量后，仍有6～10mm的增量。

4 延长钢轨使用寿命的主要措施

4.1 优化浮箱设计，尽量减轻闸门重力负载

浮箱是减轻闸门自重负载，延长运转件使用寿命的重要方法。在闸门制作和大修过程中，应当严格按规范对浮箱的制作质量进行控制。在出厂前和大修时，必须对浮箱进行气密性试验。不合格的需查明原因，排除故障后重新试验，直至合格。船闸在日常养护时应定期对浮箱工作情况进行检查，防止浮箱渗漏水加剧运转件磨损，影响船闸安全畅通。

4.2 提高钢轨材质强度

根据横拉闸门工作状况实际，合理选用强度高，耐腐蚀的钢轨，以延长换轨周期。

4.3 加强闸门运转件安装质量控制，保证闸门平稳运行

按验收标准对轨道平整度、轨道顺直、相邻轨道同一横截面差、顶轨道与齿条平整度高差等进行检查验收。特别要注意顶平车吊杆左右受力不平衡问题，如果两边受力存在误差就会出现门体的偏向，导致轨道偏磨以及门体入槽困难，应进行专业的吊点力矩测试，使其两边的吊点力矩相互平衡。

【1】江苏省交通运输厅航道局组织编写.船闸知识[M].南京：河海大学出版社，2014.

【2】刘启跃,张波,周仲荣.铁路钢轨损伤机理研究[J].中国机械工程2002,13(18)：1596-1599.

Analysis of Rail Wear Mechanism of Horizontal Pull Gate

JIANGWei-shan
(Jiangsu,Beijing-HangzhouCanalLockEmergencySpportingCenter,Huaian223002,China)

The track is an important support of the gate, but there are fewreports on thewear types andwear volume.To determine the transverse pull gate rail abrasion and wear volume,rail height and width of rail head are measured by using the opportunity of overhauling lock and replacing the track.rail height and width of rail head size have decreased;the pontoon seepage of gate track and rail height significantly reduced, while the width of rail head size increased significantly.Themeasurement results showthat themain types of railwear of the horizontal pull gate are the gravitywear and the sidewear, and themain load is the gate weight and water pressure. The main method to reduce the wear rate and prolong the service life of the rail is to reasonably design the floating box to reducetherailload,andimprovethestrengthoftherailmaterial.

horizontalpullgate;track;wearmechanism;analysis

U641

A

1007-9467（2016）07-0135-02

2016-6-16

姜卫山（1981～），男，工程师，长期从事船闸机械设备设计，施工与检测研究，（电子信箱）616514258@qq.com。