本文基于能量法，列出拍門運(yùn)動(dòng)的通用方程，然后以典型泵站為例，針對(duì)不同類型拍門（不同的安裝形式、門頁數(shù)和材質(zhì)等），分析計(jì)算同等條件下拍門的開啟角和撞擊力，通過分析對(duì)比，綜合評(píng)價(jià)他們的優(yōu)缺點(diǎn)，提出相關(guān)的結(jié)論及建議。論文對(duì)拍門的研究和工程設(shè)計(jì)有重要參考意義。
１拍門運(yùn)動(dòng)的通用方程 停泵閉門期間拍門的運(yùn)動(dòng)可分為正轉(zhuǎn)正流和正轉(zhuǎn)逆流２種情況。當(dāng)在正流階段關(guān)閉時(shí)，拍門主要受水流沖力、運(yùn)動(dòng)阻力、附加阻力及浮重力的作用；逆流階段關(guān)閉時(shí)，拍門主要受動(dòng)水壓力、運(yùn)動(dòng)阻力、附加阻力、浮重力的作用。其中，后３種力對(duì)門軸的力矩與正流階段相同。圖１為流道出口拍門的幾何傾角及安裝示意圖，由此可推導(dǎo)拍門運(yùn)動(dòng)的通用方程［１］。依次求得水流沖力、運(yùn)動(dòng)阻力、附加阻力、浮重和動(dòng)水壓力對(duì)拍門產(chǎn)生的力矩Ｍ１、ＭＲ、ＭＤ、Ｍｓ和ＭＹ［４］，并按照動(dòng)量矩定理，

拍門在正流階段關(guān)閉，得閉門角速度ωｍ；若ｔ＞ＴＢ，則拍門在逆流階段關(guān)閉［２］，求得正流結(jié)束時(shí)拍門的角度αＢ，并運(yùn)用公式（３）求得拍門從αＢ至０的關(guān)閉歷時(shí)ｔ′，通過試算，直至ｔ′與ＴＢＣ的比值和所設(shè)的***終作用水頭與可能作用水頭比值相同［４］，得出***終的角速度ωｍ。當(dāng)有緩沖橡皮且布置在撞擊中心時(shí)，撞擊力的計(jì)算公式為：式中：Ｎ為拍門閉門撞擊力；ＰＹ為門外水壓力；Ｒ為運(yùn)動(dòng)阻力；ｍ、ｎ為ＰＹ、Ｒ的作用點(diǎn)距門鉸軸的距離與撞擊中心距門鉸軸的距離之比；

雙扇拍門其中一扇的撞擊力。由表３可知，①雙扇拍門的開啟角α０略大于單扇拍門，由于在開啟角相差不大的情況下，雙扇拍門出流條件優(yōu)于單扇拍門，所以相同條件下，雙扇拍門較單扇拍門能夠獲得較好的過流條件并受到較小的出流阻力。②閉門撞擊力方面，自由側(cè)翻式雙扇拍門閉門撞擊力是單扇的４２％左右，井蓋式雙扇拍門閉門撞擊力是單扇的４９％。由此可見，對(duì)于百里洲泵站，自由側(cè)翻式雙扇拍門減小閉門撞擊力效果比井蓋式雙扇拍門好。③雙扇拍門繞鉸軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)小于單扇拍門，并且水流在單、雙扇拍門上的作用點(diǎn)不同，雙扇拍門的作用點(diǎn)更接近于出流一側(cè)，這使得水流對(duì)雙扇拍門產(chǎn)生的力矩大于單扇拍門，故雙扇拍門能夠獲得較大的開啟角和較小的撞擊力。由此可以推斷，對(duì)同口徑、同條件下的拍門，當(dāng)采用２個(gè)以上的多扇拍門時(shí)，可獲得更大的開啟角和更小的撞擊力。

不同材質(zhì)拍門的開啟角和撞擊力 制造拍門的材料可以是鋼鐵、木材或人工復(fù)合材料，他們對(duì)拍門水力特性的影響主要反映在拍門的浮重上（含浮箱式拍門）。為便于比較，這里仍以百里洲泵站為例，且拍門的材料分別為鋼質(zhì)和人工復(fù)合材料（復(fù)合材料的密度ρ＝１５００～２０００ｋｇ／ｍ３，相對(duì)密度為１．５～２．０，只有碳鋼密度的１／４～１／５，取復(fù)合材料的比重為１．８，分析同口徑、同條件下不同材質(zhì)拍門對(duì)開啟角和撞擊力的影響。根據(jù)上述條件，利用公式（１）先求出不同材質(zhì)拍門的浮重Ｇ，再計(jì)算浮重對(duì)門軸的力矩ＭＧ，并且在求出拍門運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)的Ｍｃ后，通過試算可得不同材質(zhì)拍門在不同安裝情況下的開啟角α０；

由以上分析計(jì)算可知：采用比重小的復(fù)合材料，在其質(zhì)量與鋼質(zhì)拍門相同時(shí)，會(huì)增大拍門體積，減小拍門浮重。同理，在***拍門體積不變的情況下，會(huì)減小拍門質(zhì)量，亦可減小拍門浮重。由表４可以看出，①同等條件下，采用比重小的復(fù)合材料后，拍門的開啟角大于鋼質(zhì)拍門的開啟角。其中自由起落式拍門和井蓋式拍門，其復(fù)合材料拍門開啟角比鋼質(zhì)拍門大１０％～１５％；而自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門開啟角僅比其鋼質(zhì)拍門開啟角大４％左右。這是由于自由側(cè)翻式拍門在使用復(fù)合材料后，其浮重力對(duì)門軸的力矩ＭＧ變化量遠(yuǎn)小于自由起落式和井蓋式，而水流沖力對(duì)門軸的力矩是不變的，故使用復(fù)合材料后，自由側(cè)翻式拍門的開啟角變化小于自由起落式和井蓋式。

②閉門撞擊力方面，復(fù)合材料拍門也比鋼質(zhì)拍門小很多，其中自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門閉門撞擊力比鋼質(zhì)拍門減?。梗叮?，自由起落式復(fù)合材料拍門比鋼質(zhì)拍門減?。常梗担?，井蓋式復(fù)合材料拍門比鋼質(zhì)拍門減?。玻福担ァ＃撤N安裝形式中，自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門閉門撞擊力減小幅度較小，這是由于采用復(fù)合材料后，整個(gè)閉門過程中，自由側(cè)翻式拍門浮重力對(duì)門軸的力矩ＭＧ變化量小于自由起落式拍門和井蓋式拍門，并且自由側(cè)翻式拍門起始關(guān)閉角α０變化幅度也小于自由起落式拍門和井蓋式拍門。

訂貨說明：
1、注明材質(zhì)（鑄鐵或鋼制），不注明時(shí)按鑄鐵生產(chǎn)。
2、安裝時(shí)采用法蘭連接，當(dāng)采用預(yù)埋件的設(shè)置請(qǐng)參照鑄鐵鑲銅閘門樣本中的預(yù)埋鋼板形式。
3、圓拍門法蘭標(biāo)準(zhǔn)為GB/T9119-2000PN0.25MP
拍門規(guī)格分圓形拍門和方形拍門兩種，可根據(jù)出水口大小形狀設(shè)計(jì)生產(chǎn)；可分別為空心浮板式拍門和平板式拍門。適用于管道、污水處理，江河岸邊排水管出品處的一種單向閥，它具有自動(dòng)開啟、閉合的功能；止水、防回流性能好；復(fù)合材料拍門耐腐蝕強(qiáng)，便于安裝管理。

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