吊环锁销式自动抓梁的设计与应用（毛明令,孙鲁安）

［关键词］小浪底 西沟电站 抓梁 吊环锁销

1 吊环锁销式自动抓梁的结构形式和组成

吊环锁销式自动抓梁的结构形式和主要组成见图1。它主要由导向装置1、抓梁体2、吊环3 和锁销4 等部件组成，其中吊环和锁销是实现抓梁自动挂脱钩功能的主要部件。

吊环是抓梁完成挂、脱钩的核心部件，主要由上、下吊环轴和左、右吊板等组成，其形体犹如一狭长的U 型环体，整体可绕上环轴旋转，如图2 所示。吊环悬挂在抓梁体下部的固定吊板之间，为防止吊环锈蚀后转动不灵活而影响挂、脱钩，吊环的上环轴设有轴套和轴承。另外，在与锁销同侧的吊环吊板上开有圆弧形的长孔，用于配合锁销轴的出入和对吊环的摆动幅度限位。

锁销主要用于抓梁脱钩时锁住已脱离闸门吊耳的吊环，以防止抓梁提升时吊环回退而再次挂住闸门。锁销主要由锁销轴、锁定块、弹簧和支座组成，如图3 所示。其中，支座的上盖板开有滑槽，锁定块可以在滑槽内滑动。锁销安装在抓梁体的吊板上。为保证吊环脱钩时必要的摆动幅度，锁销的位置与抓梁吊板中心线必须具有一定夹角。锁销轴拔出时，弹簧受到挤压而蓄能，如吊环的吊板处于垂直位置，则锁销轴受到吊板阻挡而不能回退。当吊板摆动一定角度使吊板上的圆弧形长孔对准锁销轴时，锁销轴在弹簧的顶推下插进吊板中，从而限制了吊板的回退。

2 吊环锁销式自动抓梁的工作原理

2.1 抓梁挂钩

抓梁挂钩时，先将锁销轴拔出，然后旋转一定角度（一般约90°），使锁定块与支座上盖板的滑槽口错位，这样吊环就可以绕吊环上环轴自由摆动。然后开动抓梁的升降设备下放抓梁，当吊环的下环轴与闸门吊耳接触后，随着抓梁继续下放，吊环的下环轴将沿闸门吊耳的上斜面下滑，如图4 所示。当吊环的下环轴滑落到闸门吊耳上斜面的尽头时，吊环装置在自重的偏心力作用下自动回位进入与闸门吊耳的挂钩位置上，提升抓梁即完成与闸门的自动挂钩。

2.2 抓梁脱钩

抓梁脱钩时，先按挂钩程序在坝面挂住闸门，再旋转锁销轴，使锁销轴上的锁定块对正支座盖板上的滑槽口，然后下放闸门。当闸门下到底坎后，继续下放抓梁，随着抓梁继续下放，吊环的下环轴将沿闸门吊耳的下斜面滑动，如图5 所示。这时吊环装置将绕吊环上环轴旋转，当吊环旋转到一定角度时，锁销轴在弹簧的作用下插入吊板上的圆弧形长孔中，使吊环不能返回，之后，提升抓梁即可完成抓梁与闸门的自动脱钩。

3 设计实例

黄河小浪底西沟电站机组调压阀出口检修闸门采用的是双吊点的吊环锁销式自动抓梁，起吊设备为两个串联在一起的电动葫芦，其起升容量为2X100kN，起升高度为12m，升降速度为3.5m/min，两个吊环的中心距为1.662m。该抓梁于2008 年年底投入运行，运行效果良好，受到用户好评。图6 为该抓梁的吊环和相配的闸门吊耳的设计详图，供参考。

4 设计要点及注意事项

吊环锁销式自动抓梁的总体设计与其它机械式抓梁大同小异，主要差异是锁销、吊环和闸门吊耳的强度设计和形体设计。

其设计要点和注意事项如下：

（1） 为保证吊环的摆动灵活自如，吊环的上环轴和抓梁体吊板配合处应加装轴套和轴承，并且吊轴应进行镀铬防腐处理，轴与轴承的配合间隙不宜小于H8/d8；

（2）锁销轴应具有足够的强度。当吊环摆动到极限位置后，销轴插入吊环的吊板中，此时，虽然抓梁在高度限位装置的作用下已自动停机，但由于启闭设备的制动器的滞后现象，抓梁有可能继续下放一小段高度，这样抓梁的自重有可能作用到锁销轴上，因此，锁销轴不能作得太细，应根据计算或验算进行确定。同时，在吊环吊板上开圆弧形的长孔，将有助于缓解抓梁自重对锁销轴的冲击作用；

（3） 闸门吊耳应按曲梁进行强度计算，并应考虑轴和板间的挤压对吊耳强度的影响。吊耳的上斜面长度应根据吊环摆动角度、吊耳强度及构造体形等综合因素确定；吊耳的下斜面长度应满足吊环旋转到极限位置时吊环的下环轴仍处于斜面上；

（4） 吊环吊板的长度应合适，既要满足闸门吊耳上下斜面的长度要求，又要使吊环旋转到极限位置时锁销轴与闸门吊耳的上斜面保持适当的间隙而不发生碰撞；

（5） 闸门吊耳板的上、下斜面的斜度和表面的粗糙度要合适，以方便吊环的滑动。上斜面与水平线的夹角不宜小于45°，下斜面与水平线的夹角不宜小于20°，其表面的粗糙度不宜大于Ra6.3。这样，斜面对吊环的水平推力保持最大，有利于吊环的下滑和旋转，便于实现挂、脱钩。

（6） 拔出锁销轴的力宜控制在15～30kg 以内，并以此确定弹簧的技术参数。另外，锁销支座的法兰和筒体以及连接的紧固件均应进行热镀锌处理，锁销轴最好进行镀铬处理；

（7） 抓梁长时间不用时，应将锁销装置拆除，以防锁销弹簧生锈后伸缩受阻，影响锁销轴的拔插。锁销拆除后应将连接紧固件拧入抓梁吊板的螺孔，以保护其螺纹。同时要擦干净锁销的内外部件，并涂适量润滑脂妥善加以保存。

（8） 同其它的机械抓梁一样，抓梁必须进行静平衡试验，以保证吊环在顺水流方向的垂直而不偏斜，当为双吊点时，还应保证两个吊环的下环轴处于同一水平面上。

（9） 要求抓梁的起吊设备同时设置超载和欠载两种保护措施，以防闸门在下降途中卡阻后意外脱钩。与此相配合，闸门吊耳的钩形外缘设计时应适当向下延伸一小段距离。

5 结束语

吊环锁销式自动抓梁结构简单、制造容易、操作灵活轻便，因而近几年来，在中小型水利水电工程上的使用逐渐增多。但有关这种抓梁的设计，除水电站机电设计手册的金属结构（一）分册中缪缪几句提及外，尚未见有稍微详细一些的有关设计资料或文献记载。笔者结合黄河小浪底西沟电站机组调压阀出口检修闸门2X100kN 吊环锁销式自动抓梁的设计实例，对这种抓梁的结构形式、组成、工作原理以及挂、脱钩动作过程和形体设计要求进行了分析探讨，提出这种抓梁的主要设计要点和注意事项，旨在抛砖引玉，共同交流和提高。