《大型齒輪齒條爬升式升船機(jī)》是一部介紹齒輪齒條爬升式升船機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)術(shù)專著，作者是我國僅有的兩座齒輪齒條爬升式升船機(jī)——三峽升船機(jī)和向家壩升船機(jī)設(shè)計、科研與建造的親歷者。《大型齒輪齒條爬升式升船機(jī)》結(jié)合三峽升船機(jī)和向家壩升船機(jī)的工程實(shí)踐，從專業(yè)角度系統(tǒng)地論述齒輪齒條爬升式升船機(jī)在總體布置、水力學(xué)、金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)械設(shè)備設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力分析與抗震設(shè)計、電氣設(shè)備設(shè)計，以及混凝土塔柱施工與設(shè)備安裝、調(diào)試等方面的關(guān)鍵技術(shù)難題和解決方案。通過《大型齒輪齒條爬升式升船機(jī)》，人們可以了解齒輪齒條爬升式升船機(jī)的概貌，同時可以窺見三峽升船機(jī)這一“大國重器”的技術(shù)復(fù)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(jī)發(fā)展綜述 1
1.1 國內(nèi)外升船機(jī)發(fā)展概況 2
1.1.1 國外升船機(jī)發(fā)展概況 2
1.1.2 中國升船機(jī)發(fā)展歷程 3
1.1.3 升船機(jī)主要形式 5
1.1.4 世界上已建代表性的大中型升船機(jī) 6
1.2 齒輪齒條爬升式升船機(jī)構(gòu)造特點(diǎn)與運(yùn)行原理 9
1.2.1 平衡重式全平衡垂直升船機(jī)基本組成 9
1.2.2 齒輪齒條爬升式升船機(jī)構(gòu)造特點(diǎn) 12
1.2.3 船廂失衡工況安全保護(hù)運(yùn)行原理 13
1.3 齒輪齒條爬升式升船機(jī)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(yùn)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(jī)的主要技術(shù)難點(diǎn) 17
1.5 對關(guān)鍵技術(shù)問題的專題研究 19
1.5.1 國家科技攻關(guān)中的三峽升船機(jī)科研 19
1.5.2 升船機(jī)建設(shè)中的重點(diǎn)攻關(guān)研究 19
參考文獻(xiàn) 23
第2章 升船機(jī)總體設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 25
2.1 總體設(shè)計主要工作內(nèi)容 26
2.2 升船機(jī)規(guī)模及主要設(shè)計參數(shù)的確定 26
2.2.1 建設(shè)規(guī)模 26
2.2.2 主要設(shè)計參數(shù) 28
2.3 升船機(jī)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(jī)線路位置 31
2.4 升船機(jī)水力學(xué)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(jìn)出船廂過程水力學(xué)特性 36
2.5 升船機(jī)主體段布置 36
2.5.1 升船機(jī)主體段布置的一般原則 36
2.5.2 適應(yīng)大水位變幅的上閘首布置 40
2.5.3 適應(yīng)快水位變率的下閘首布置 44
2.5.4 承重塔柱結(jié)構(gòu)布置 46
2.5.5 船廂設(shè)備布置與選型 50
參考文獻(xiàn) 68
第3章 重要機(jī)械設(shè)備與金屬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù) 69
3.1 自承載式船廂結(jié)構(gòu) 70
3.1.1 船廂結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn) 70
3.1.2 船廂主要結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式 73
3.1.3 船廂載荷組合與結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形控制原則 78
3.1.4 船廂結(jié)構(gòu)特性分析 82
3.2 齒輪-齒條式驅(qū)動系統(tǒng) 94
3.2.1 驅(qū)動系統(tǒng)載荷與電機(jī)功率計算分析 94
3.2.2 適應(yīng)各向變位的齒輪托架機(jī)構(gòu)設(shè)計 107
3.2.3 超載保護(hù)液氣彈簧系統(tǒng)設(shè)計 113
3.2.4 齒輪和齒條強(qiáng)度設(shè)計 115
3.2.5 安全制動系統(tǒng)柔性制動技術(shù) 119
3.3 短螺桿-長螺母柱式事故安全機(jī)構(gòu) 128
3.3.1 事故工況與載荷 128
3.3.2 旋轉(zhuǎn)螺桿機(jī)構(gòu)適應(yīng)水平變位的技術(shù)措施 130
3.3.3 旋轉(zhuǎn)螺桿機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計 130
3.3.4 螺牙強(qiáng)度設(shè)計 132
3.3.5 撐桿設(shè)計 134
3.3.6 螺紋副合理間隙研究 137
3.4 對接鎖定機(jī)構(gòu) 141
3.4.1 對接鎖定機(jī)構(gòu)功能要求 141
3.4.2 對接鎖定機(jī)構(gòu)工作載荷的確定 142
3.4.3 摩擦撐緊式對接鎖定機(jī)構(gòu) 142
3.4.4 開合螺桿式對接鎖定機(jī)構(gòu) 147
3.5 船廂設(shè)備與塔柱之間相對變位分析 151
3.5.1 相對變位對船廂設(shè)備正常運(yùn)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(shè)備需具有的對變位的適應(yīng)能力 158
3.6 螺母柱支承傳力結(jié)構(gòu) 158
3.6.1 螺母柱支承傳力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)難點(diǎn) 158
3.6.2 螺母柱支承傳力結(jié)構(gòu)有限元分析 160
3.6.3 螺母柱支承傳力結(jié)構(gòu)物理模型試驗(yàn) 164
3.6.4 齒梯間隙灌漿材料性能與工藝試驗(yàn) 166
3.7 船廂防撞系統(tǒng) 168
3.7.1 防撞系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)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(zhì)量研究 169
3.7.4 幾種常用的升船機(jī)防撞裝置 172
3.7.5 船廂側(cè)向防護(hù)技術(shù) 178
3.8 閘首大型工作閘門關(guān)鍵技術(shù) 180
3.8.1 適應(yīng)上游大水位變幅的上閘首工作閘門關(guān)鍵技術(shù) 180
3.8.2 適應(yīng)下游快水位變率的下閘首工作閘門關(guān)鍵技術(shù) 188
參考文獻(xiàn) 198
第4章 主要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 199
4.1 高水頭上閘首結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù) 200
4.1.1 閘首結(jié)構(gòu)形式 200
4.1.2 閘首結(jié)構(gòu)分析 201
4.2 承重塔柱結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 216
4.2.1 結(jié)構(gòu)形式研究 216
4.2.2 塔柱結(jié)構(gòu)靜動力分析 218
4.2.3 變形、裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計 222
參考文獻(xiàn) 228
第5章 升船機(jī)地震動力分析與抗震設(shè)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(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)振動臺物理模型試驗(yàn) 247
5.3.1 研究目的和內(nèi)容 247
5.3.2 三峽升船機(jī)振動臺物理模型試驗(yàn) 248
5.4 三峽升船機(jī)抗震設(shè)計實(shí)例 253
參考文獻(xiàn) 258
第6章 電氣關(guān)鍵技術(shù) 259
6.1 供電技術(shù) 260
6.2 多電機(jī)同軸驅(qū)動同步控制技術(shù) 267
6.2.1 升船機(jī)電氣傳動系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn) 267
6.2.2 多電機(jī)機(jī)械同軸電氣行程同步控制技術(shù) 268
6.2.3 多電機(jī)機(jī)械同軸電氣出力均衡控制技術(shù) 277
6.2.4 船廂停位找點(diǎn)控制技術(shù) 282
6.2.5 同步軸扭振抑制 282
6.3 安全控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 283
6.3.1 安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 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(xiàn) 287
第7章 施工關(guān)鍵技術(shù) 289
7.1 混凝土塔柱施工關(guān)鍵技術(shù) 290
7.1.1 塔柱施工特點(diǎn)與難點(diǎn) 290
7.1.2 高層薄壁塔柱混凝土施工技術(shù) 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(shù) 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(jié)構(gòu)現(xiàn)場吊裝關(guān)鍵技術(shù) 313
7.3.1 船廂結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝主要技術(shù)難題 313
7.3.2 結(jié)構(gòu)分段分塊現(xiàn)場吊裝技術(shù) 315
7.3.3 結(jié)構(gòu)分段分塊現(xiàn)場拼焊關(guān)鍵技術(shù) 319
7.4 平衡重吊裝關(guān)鍵技術(shù) 320
7.4.1 設(shè)備布置、組成與吊裝技術(shù)難點(diǎn) 320
7.4.2 主要設(shè)備吊裝關(guān)鍵技術(shù) 321
7.5 升船機(jī)調(diào)試試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù) 323
7.5.1 調(diào)試試驗(yàn)主要工作內(nèi)容與項(xiàng)目 323
7.5.2 關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求 325
7.5.3 重要調(diào)試項(xiàng)目技術(shù)要求 327
參考文獻(xiàn) 330
索引 331
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