Расчет регулирующего затвора плотины в Авиньоне, Франция

Регулирующий вентиль используется для регулирования силы тока воды, вытекающей из резервуара, удерживая тем самым количество воды в плотине на требуемом уровне. В данном случае используется в качестве вентиля крупногабаритный стальной элемент.

Весь вентиль был первоначально спроектирован компанией Moscatelli. Та затем поставила инженерам фирмы AGICEA, которая является заказчиком компании Dlubal, подробный 3D файл цапфы в формате STEP.

Технические подробности и определение поперечной нагрузки

Каждая цапфа состоит из вилкообразной головки (машиносварная конструкция), которая включает в себя ходовые подшипники из бронзово-графитового сплава. Именно эти подшипники делают возможным лавный поворот оси диаметром 20 см без дополнительной смазки. Сама головка состоит из сплава нержавеющей стали с высокой механической прочностью (высокая упругость и предел разрыва).

Для цапфы была автоматичеки определена гидравлическая сжимающая нагрузка, действующая на центральную ось.

Далее к ней была в программе для расчета конструкций RFEM применена нагрузка в размере 126 т, которая соответствует гидравлической поперечной силе, возникающей на одном из двух вращающихся плеч. Эта нагрузка потом была преобразована в поверхностную силу, распределенную по половине площади оси. Общая поперечная сила, действующая на поверхность, составила 13 960 кН/м².

Расчет деформаций

После моделирования механической сборки в качестве тела (3D конечный элемент), проверила компания AGICEA общие деформации для каждой подгруппы, включая:
• Подшипники из бронзы и графита
• Центральную ось диаметром 20 см
• Вилкообразную головку

Затем, чтобы избежать высоких пиков напряжения, были проанализированы также эквивалентные напряжения (по фон Мизесу). Эти значения сравнивались с допустимыми предельными значениями для материала.

Расчет на усталость

Также был выполнен расчет на усталость по норме EN 1993-1-9. Компания AGICEA разработала макрос для автоматического определения максимальных напряжений (эквивалентных, растягивающих и касательных) в местах, склонных к образованию трещин. Вся цапфа была рассчитана на 438 000 циклов, что соответствует одному движению в час в течение года на протяжении 50 лет.