《大型齒輪齒條爬升式升船機》是一部介紹齒輪齒條爬升式升船機關鍵技術的學術專著，作者是我國僅有的兩座齒輪齒條爬升式升船機——三峽升船機和向家壩升船機設計、科研與建造的親歷者�！洞笮妄X輪齒條爬升式升船機》結合三峽升船機和向家壩升船機的工程實踐，從專業(yè)角度系統(tǒng)地論述齒輪齒條爬升式升船機在總體布置、水力學、金屬結構與機械設備設計、建筑結構設計、動力分析與抗震設計、電氣設備設計，以及混凝土塔柱施工與設備安裝、調試等方面的關鍵技術難題和解決方案。通過《大型齒輪齒條爬升式升船機》，人們可以了解齒輪齒條爬升式升船機的概貌，同時可以窺見三峽升船機這一“大國重器”的技術復雜程度和建造難度。
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目錄
序一
序二
前言
第1章 升船機發(fā)展綜述 1
1.1 國內外升船機發(fā)展概況 2
1.1.1 國外升船機發(fā)展概況 2
1.1.2 中國升船機發(fā)展歷程 3
1.1.3 升船機主要形式 5
1.1.4 世界上已建代表性的大中型升船機 6
1.2 齒輪齒條爬升式升船機構造特點與運行原理 9
1.2.1 平衡重式全平衡垂直升船機基本組成 9
1.2.2 齒輪齒條爬升式升船機構造特點 12
1.2.3 船廂失衡工況安全保護運行原理 13
1.3 齒輪齒條爬升式升船機安全性評析 15
1.3.1 防船廂失衡事故能力 15
1.3.2 失衡事故工況下的安全可靠性 16
1.3.3 船廂升降運行穩(wěn)定性 16
1.3.4 地震工況下的抗震減震措施 17
1.4 齒輪齒條爬升式升船機的主要技術難點 17
1.5 對關鍵技術問題的專題研究 19
1.5.1 國家科技攻關中的三峽升船機科研 19
1.5.2 升船機建設中的重點攻關研究 19
參考文獻 23
第2章 升船機總體設計關鍵技術 25
2.1 總體設計主要工作內容 26
2.2 升船機規(guī)模及主要設計參數(shù)的確定 26
2.2.1 建設規(guī)模 26
2.2.2 主要設計參數(shù) 28
2.3 升船機線路位置選擇 30
2.3.1 線路位置選擇的一般原則 30
2.3.2 三峽升船機線路位置 31
2.4 升船機水力學條件 32
2.4.1 上下游引航道通航水流條件 32
2.4.2 船舶進出船廂過程水力學特性 36
2.5 升船機主體段布置 36
2.5.1 升船機主體段布置的一般原則 36
2.5.2 適應大水位變幅的上閘首布置 40
2.5.3 適應快水位變率的下閘首布置 44
2.5.4 承重塔柱結構布置 46
2.5.5 船廂設備布置與選型 50
參考文獻 68
第3章 重要機械設備與金屬結構關鍵技術 69
3.1 自承載式船廂結構 70
3.1.1 船廂結構布置要點 70
3.1.2 船廂主要結構構造形式 73
3.1.3 船廂載荷組合與結構應力、變形控制原則 78
3.1.4 船廂結構特性分析 82
3.2 齒輪-齒條式驅動系統(tǒng) 94
3.2.1 驅動系統(tǒng)載荷與電機功率計算分析 94
3.2.2 適應各向變位的齒輪托架機構設計 107
3.2.3 超載保護液氣彈簧系統(tǒng)設計 113
3.2.4 齒輪和齒條強度設計 115
3.2.5 安全制動系統(tǒng)柔性制動技術 119
3.3 短螺桿-長螺母柱式事故安全機構 128
3.3.1 事故工況與載荷 128
3.3.2 旋轉螺桿機構適應水平變位的技術措施 130
3.3.3 旋轉螺桿機械傳動系統(tǒng)設計 130
3.3.4 螺牙強度設計 132
3.3.5 撐桿設計 134
3.3.6 螺紋副合理間隙研究 137
3.4 對接鎖定機構 141
3.4.1 對接鎖定機構功能要求 141
3.4.2 對接鎖定機構工作載荷的確定 142
3.4.3 摩擦撐緊式對接鎖定機構 142
3.4.4 開合螺桿式對接鎖定機構 147
3.5 船廂設備與塔柱之間相對變位分析 151
3.5.1 相對變位對船廂設備正常運行的影響 151
3.5.2 產(chǎn)生相對變位的主要因素 152
3.5.3 橫向相對變位分析 153
3.5.4 縱向相對變位分析 155
3.5.5 水平相對變位對豎向變位的影響 156
3.5.6 船廂設備需具有的對變位的適應能力 158
3.6 螺母柱支承傳力結構 158
3.6.1 螺母柱支承傳力結構特點及主要技術難點 158
3.6.2 螺母柱支承傳力結構有限元分析 160
3.6.3 螺母柱支承傳力結構物理模型試驗 164
3.6.4 齒梯間隙灌漿材料性能與工藝試驗 166
3.7 船廂防撞系統(tǒng) 168
3.7.1 防撞系統(tǒng)構成與設備主要形式 168
3.7.2 船舶動能與防撞能力 168
3.7.3 船舶附連水質量研究 169
3.7.4 幾種常用的升船機防撞裝置 172
3.7.5 船廂側向防護技術 178
3.8 閘首大型工作閘門關鍵技術 180
3.8.1 適應上游大水位變幅的上閘首工作閘門關鍵技術 180
3.8.2 適應下游快水位變率的下閘首工作閘門關鍵技術 188
參考文獻 198
第4章 主要建筑結構設計關鍵技術 199
4.1 高水頭上閘首結構關鍵技術 200
4.1.1 閘首結構形式 200
4.1.2 閘首結構分析 201
4.2 承重塔柱結構設計關鍵技術 216
4.2.1 結構形式研究 216
4.2.2 塔柱結構靜動力分析 218
4.2.3 變形、裂縫控制標準與結構配筋設計 222
參考文獻 228
第5章 升船機地震動力分析與抗震設計 231
5.1 船廂系統(tǒng)流固耦合動力分析 232
5.1.1 船廂系統(tǒng)動力學方程的建立與求解 232
5.1.2 船廂系統(tǒng)有限元模型 235
5.1.3 船廂系統(tǒng)地震動力分析 237
5.2 塔柱-船廂系統(tǒng)耦合動力分析 240
5.2.1 塔柱-船廂系統(tǒng)耦合動力學方程 240
5.2.2 塔柱-船廂系統(tǒng)耦合有限元模型 240
5.2.3 塔柱-船廂系統(tǒng)地震動力分析 242
5.3 塔柱整體結構振動臺物理模型試驗 247
5.3.1 研究目的和內容 247
5.3.2 三峽升船機振動臺物理模型試驗 248
5.4 三峽升船機抗震設計實例 253
參考文獻 258
第6章 電氣關鍵技術 259
6.1 供電技術 260
6.2 多電機同軸驅動同步控制技術 267
6.2.1 升船機電氣傳動系統(tǒng)技術特點 267
6.2.2 多電機機械同軸電氣行程同步控制技術 268
6.2.3 多電機機械同軸電氣出力均衡控制技術 277
6.2.4 船廂停位找點控制技術 282
6.2.5 同步軸扭振抑制 282
6.3 安全控制系統(tǒng)關鍵技術 283
6.3.1 安全控制系統(tǒng)結構 283
6.3.2 安全控制系統(tǒng)功能 284
6.3.3 安全控制系統(tǒng)閉鎖條件 284
6.3.4 安全控制系統(tǒng)信號輸入原則 286
參考文獻 287
第7章 施工關鍵技術 289
7.1 混凝土塔柱施工關鍵技術 290
7.1.1 塔柱施工特點與難點 290
7.1.2 高層薄壁塔柱混凝土施工技術 290
7.1.3 塔柱頂部聯(lián)系梁施工 301
7.2 施工測量與螺母柱、齒條安裝精度控制技術 303
7.2.1 建立高精度專用測量控制網(wǎng) 304
7.2.2 齒條、螺母柱及其二期埋件安裝測量 306
7.3 船廂結構現(xiàn)場吊裝關鍵技術 313
7.3.1 船廂結構現(xiàn)場安裝主要技術難題 313
7.3.2 結構分段分塊現(xiàn)場吊裝技術 315
7.3.3 結構分段分塊現(xiàn)場拼焊關鍵技術 319
7.4 平衡重吊裝關鍵技術 320
7.4.1 設備布置、組成與吊裝技術難點 320
7.4.2 主要設備吊裝關鍵技術 321
7.5 升船機調試試驗關鍵技術 323
7.5.1 調試試驗主要工作內容與項目 323
7.5.2 關鍵試驗項目技術要求 325
7.5.3 重要調試項目技術要求 327
參考文獻 330
索引 331
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