Действующие на затвор силы

При вкатывании на затвор действуют следующие силы (рис. 15.12):

1. Вес затвора:

, кН,

где — живая площадь перекрываемого пролета,, м².

2. Гидростатическое давление воды:

,

где и— горизонтальная и вертикальная составляющие гидростатического давления, определяемые графически по площади эпюры давления;

3. Сила трения в уплотненияхопределяется как для плоских затворов.

4. Сила трения качения между бандажом и рельсом:

,

где — опорная реакция, определяемая как для балки на двух опорах;

— коэффициент трения качения,.

5. Сила трения скольжения между зубьями рейки и бандажа:

,

где и— касательные составляющие опорных реакций;

— коэффициент трения скольжения.

6. Гидродинамическая силаопределяется как для плоского затвора.

Рис. 15.12. Схема действующих сил на вальцовый затвор

Подъемное усилие

Определяется из уравнения моментов всех сил относительно условной оси вращения, точки О:

,

где и— коэффициенты запаса,=1,1,=1,2.

После преобразований получаем:

.

Часто членами ипренебрегают в виду их малости.

Расчеты и опытные измерения показывают, что сила меньше веса затвораG_з.

Расчеты конструкций затвора

Цилиндр (затвора) рассматривается как балка на двух опорах круглого сечения, загруженная гидростатическим давлением воды. Балка работает на изгиб при неподвижном затворе, и на изгиб с кручением при подъеме затвора.

При приложении односторонней силы тяги при подъеме максимальный изгибающий момент, где .

Рис. 15.15. План	Рис. 15.16. Расчетное сечение цилиндра: a — расстояние между стрингерами

Напряжения в сечении ,

где — центральный момент инерции сечения цилиндрической балки, т. е. момент относительно любой оси, проходящей через центр цилиндра.

Так как сечение балки включает обшивку толщиной и сечения стрингеров площадью , то момент инерции складывается из двух частей: для обшивки и для стрингеров.

Центральный момент инерции, выраженный через полярный момент инерции, будет равен:

,

Полярный момент инерции для обшивки:

,

где — площадь обшивки.

Полярный момент инерции стрингеров:

,

где — радиус окружности, проходящий через центры тяжести сечений стрингеров (рис. 15.16).

Расстояние между стрингерами: , откуда .

Подставив в , получим:

.

Пусть вместо стрингеров будет вторая (условная) обшивка эквивалентной толщины:

,

тогда .

Так как мала, то близко к , т. е. .

Окончательно для центрального момента инерции получим:

.

Тогда максимальные напряжения от действия изгибающего момента в затворе будут равны:

;

Предположив, что напряжения равно расчетному сопротивлению по пределу текучести , находим необходимый для прочности цилиндра радиус :

.

Толщина обшивки обычно принимается равной 10—16 мм.

Стрингеры, рассчитываются как многопролетная статически неопределимая балка, опирающаяся на диафрагмы, а обшивка, как плита, опирающаяся на стрингеры и диафрагму.