《大型齿轮齿条爬升式升船机》是一部介绍齿轮齿条爬升式升船机关键技术的学术专著，作者是我国仅有的两座齿轮齿条爬升式升船机——三峡升船机和向家坝升船机设计、科研与建造的亲历者。《大型齿轮齿条爬升式升船机》结合三峡升船机和向家坝升船机的工程实践，从专业角度系统地论述齿轮齿条爬升式升船机在总体布置、水力学、金属结构与机械设备设计、建筑结构设计、动力分析与抗震设计、电气设备设计，以及混凝土塔柱施工与设备安装、调试等方面的关键技术难题和解决方案。通过《大型齿轮齿条爬升式升船机》，人们可以了解齿轮齿条爬升式升船机的概貌，同时可以窥见三峡升船机这一“大国重器”的技术复杂程度和建造难度。
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目录
序一
序二
前言
第1章 升船机发展综述 1
1.1 国内外升船机发展概况 2
1.1.1 国外升船机发展概况 2
1.1.2 中国升船机发展历程 3
1.1.3 升船机主要形式 5
1.1.4 世界上已建代表性的大中型升船机 6
1.2 齿轮齿条爬升式升船机构造特点与运行原理 9
1.2.1 平衡重式全平衡垂直升船机基本组成 9
1.2.2 齿轮齿条爬升式升船机构造特点 12
1.2.3 船厢失衡工况安全保护运行原理 13
1.3 齿轮齿条爬升式升船机安全性评析 15
1.3.1 防船厢失衡事故能力 15
1.3.2 失衡事故工况下的安全可靠性 16
1.3.3 船厢升降运行稳定性 16
1.3.4 地震工况下的抗震减震措施 17
1.4 齿轮齿条爬升式升船机的主要技术难点 17
1.5 对关键技术问题的专题研究 19
1.5.1 国家科技攻关中的三峡升船机科研 19
1.5.2 升船机建设中的重点攻关研究 19
参考文献 23
第2章 升船机总体设计关键技术 25
2.1 总体设计主要工作内容 26
2.2 升船机规模及主要设计参数的确定 26
2.2.1 建设规模 26
2.2.2 主要设计参数 28
2.3 升船机线路位置选择 30
2.3.1 线路位置选择的一般原则 30
2.3.2 三峡升船机线路位置 31
2.4 升船机水力学条件 32
2.4.1 上下游引航道通航水流条件 32
2.4.2 船舶进出船厢过程水力学特性 36
2.5 升船机主体段布置 36
2.5.1 升船机主体段布置的一般原则 36
2.5.2 适应大水位变幅的上闸首布置 40
2.5.3 适应快水位变率的下闸首布置 44
2.5.4 承重塔柱结构布置 46
2.5.5 船厢设备布置与选型 50
参考文献 68
第3章 重要机械设备与金属结构关键技术 69
3.1 自承载式船厢结构 70
3.1.1 船厢结构布置要点 70
3.1.2 船厢主要结构构造形式 73
3.1.3 船厢载荷组合与结构应力、变形控制原则 78
3.1.4 船厢结构特性分析 82
3.2 齿轮-齿条式驱动系统 94
3.2.1 驱动系统载荷与电机功率计算分析 94
3.2.2 适应各向变位的齿轮托架机构设计 107
3.2.3 超载保护液气弹簧系统设计 113
3.2.4 齿轮和齿条强度设计 115
3.2.5 安全制动系统柔性制动技术 119
3.3 短螺杆-长螺母柱式事故安全机构 128
3.3.1 事故工况与载荷 128
3.3.2 旋转螺杆机构适应水平变位的技术措施 130
3.3.3 旋转螺杆机械传动系统设计 130
3.3.4 螺牙强度设计 132
3.3.5 撑杆设计 134
3.3.6 螺纹副合理间隙研究 137
3.4 对接锁定机构 141
3.4.1 对接锁定机构功能要求 141
3.4.2 对接锁定机构工作载荷的确定 142
3.4.3 摩擦撑紧式对接锁定机构 142
3.4.4 开合螺杆式对接锁定机构 147
3.5 船厢设备与塔柱之间相对变位分析 151
3.5.1 相对变位对船厢设备正常运行的影响 151
3.5.2 产生相对变位的主要因素 152
3.5.3 横向相对变位分析 153
3.5.4 纵向相对变位分析 155
3.5.5 水平相对变位对竖向变位的影响 156
3.5.6 船厢设备需具有的对变位的适应能力 158
3.6 螺母柱支承传力结构 158
3.6.1 螺母柱支承传力结构特点及主要技术难点 158
3.6.2 螺母柱支承传力结构有限元分析 160
3.6.3 螺母柱支承传力结构物理模型试验 164
3.6.4 齿梯间隙灌浆材料性能与工艺试验 166
3.7 船厢防撞系统 168
3.7.1 防撞系统构成与设备主要形式 168
3.7.2 船舶动能与防撞能力 168
3.7.3 船舶附连水质量研究 169
3.7.4 几种常用的升船机防撞装置 172
3.7.5 船厢侧向防护技术 178
3.8 闸首大型工作闸门关键技术 180
3.8.1 适应上游大水位变幅的上闸首工作闸门关键技术 180
3.8.2 适应下游快水位变率的下闸首工作闸门关键技术 188
参考文献 198
第4章 主要建筑结构设计关键技术 199
4.1 高水头上闸首结构关键技术 200
4.1.1 闸首结构形式 200
4.1.2 闸首结构分析 201
4.2 承重塔柱结构设计关键技术 216
4.2.1 结构形式研究 216
4.2.2 塔柱结构静动力分析 218
4.2.3 变形、裂缝控制标准与结构配筋设计 222
参考文献 228
第5章 升船机地震动力分析与抗震设计 231
5.1 船厢系统流固耦合动力分析 232
5.1.1 船厢系统动力学方程的建立与求解 232
5.1.2 船厢系统有限元模型 235
5.1.3 船厢系统地震动力分析 237
5.2 塔柱-船厢系统耦合动力分析 240
5.2.1 塔柱-船厢系统耦合动力学方程 240
5.2.2 塔柱-船厢系统耦合有限元模型 240
5.2.3 塔柱-船厢系统地震动力分析 242
5.3 塔柱整体结构振动台物理模型试验 247
5.3.1 研究目的和内容 247
5.3.2 三峡升船机振动台物理模型试验 248
5.4 三峡升船机抗震设计实例 253
参考文献 258
第6章 电气关键技术 259
6.1 供电技术 260
6.2 多电机同轴驱动同步控制技术 267
6.2.1 升船机电气传动系统技术特点 267
6.2.2 多电机机械同轴电气行程同步控制技术 268
6.2.3 多电机机械同轴电气出力均衡控制技术 277
6.2.4 船厢停位找点控制技术 282
6.2.5 同步轴扭振抑制 282
6.3 安全控制系统关键技术 283
6.3.1 安全控制系统结构 283
6.3.2 安全控制系统功能 284
6.3.3 安全控制系统闭锁条件 284
6.3.4 安全控制系统信号输入原则 286
参考文献 287
第7章 施工关键技术 289
7.1 混凝土塔柱施工关键技术 290
7.1.1 塔柱施工特点与难点 290
7.1.2 高层薄壁塔柱混凝土施工技术 290
7.1.3 塔柱顶部联系梁施工 301
7.2 施工测量与螺母柱、齿条安装精度控制技术 303
7.2.1 建立高精度专用测量控制网 304
7.2.2 齿条、螺母柱及其二期埋件安装测量 306
7.3 船厢结构现场吊装关键技术 313
7.3.1 船厢结构现场安装主要技术难题 313
7.3.2 结构分段分块现场吊装技术 315
7.3.3 结构分段分块现场拼焊关键技术 319
7.4 平衡重吊装关键技术 320
7.4.1 设备布置、组成与吊装技术难点 320
7.4.2 主要设备吊装关键技术 321
7.5 升船机调试试验关键技术 323
7.5.1 调试试验主要工作内容与项目 323
7.5.2 关键试验项目技术要求 325
7.5.3 重要调试项目技术要求 327
参考文献 330
索引 331
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