连杆滚轮式水力自动翻板闸门因其具有能随水位涨落而自动启闭,结构简单、造价低廉等优点,在各类水利工程中得到广泛应用,并产生了很好的经济效益。但与此同时,此门型仍存在频繁摆动、“拍打”等不稳定现象。本文对连杆滚轮式水力自动翻板闸门进行了稳定性分析和结构优化设计,并通过模型试验对闸门的开启、关闭过程,过闸流量、闸门的运行稳定进行了研究,对翻板闸门所存在的一些问题提出了一些有效的解决方法,使得它们不仅能更好地应用于各类水利水电工程中,而且能够更广泛地应用于航运工程、城市环境保护和其他相关工程中,对社会的发展和生活环境的改善有着重要的意义。本文研究的主要内容如下: (1) 综合性论述了水力自动翻板闸门的工作原理、基本平衡方程。分析了翻板闸门的受力情况,通过绘制闸门的开启和关闭曲线,分析了闸门运行的稳定性,并找出影响闸门运行稳定的因素,提出一些可行的解决方法。针对翻板闸门的运转机理分析了翻板闸门不同于普通闸门的水力特性,例如翻板闸门的动水压力和流量的计算问题,并编制了流量计算的计算机计算程序。 (2) 针对传统的水闸设计方法不能进行方案优选的缺点,对水利自动翻板闸门的连杆长度、滚轮半径、后支点的位置等局部尺寸进行了优化,以保证水力自动翻板闸门能够稳定的运行。考虑到多种因素的影响,利用复合形法的优化原理,编制优化的程序,针对6×2.5米的门型进行优化,并分析了下游水位对闸门的运行特性的影响。 (3) 根据《水闸设计规范》(SL 265-2001)、《水工钢筋混凝土设计规范》(DL/T5057-1996),论述了翻板闸门的一般设计理论,包括支座位置的确定、面板的配筋等等,并利用有限元计算软件Ansys对闸门进行应力、应变分析。 (4) 针对6×2.5米的门型,根据重力相似准则和运动相似准则,制作模型,并进行模型实验,找出翻板闸门运行中存在的问题,并分析问题的原因,提出一些可行的解决方法。在模型实验中,通过测量闸门的上游水位、开启角度,做出闸门实际的开启与关闭曲线,并和理论曲线进行比较;测量闸门的过闸流量,与公式计算的流量进行比较,验证已有的翻板闸门流量计算公式的合理性。