[发明专利]一种直连式升船机同步系统及稳定性判断方法

说明书

技术领域   

本发明涉及水利、电力行业升船机技术领域，具体是一种直连式升船机同步系统稳定性判断方法。

背景技术

   由于升船机承船厢是一长条形载水容器，在升船机运行过程中将不可避免的出现承船厢倾斜的工况，而且由于水的流动特性，在承船厢出现倾斜后会产生正反馈作用，即承船厢倾斜导致水体荷载分布不均匀、水体荷载不均匀又进一步导致承船厢倾斜，如此形成一不利于升船机运行的恶性循环。

同步系统是保证升船机承船厢平稳运行的关键技术，而要发挥同步系统的功能，实现其对承船厢运行的稳定作用，同步系统设计技术十分关键。

目前，一般的升船机同步系统都通过多级变速箱，连接同步系统高速端形成一封闭式的同步传动系统，由于变速箱的作用，该类同步系统始终无法做到对承船厢的直接平稳作用，只能通过复杂电控系统预调间接实现同步，同时由于变速箱齿间隙的离散性，导致存在调节死区，使同步系统的功能受到影响。

发明内容

本发明针对高速端同步系统存在的问题，提供一种使承船厢稳定，且工作可靠的新型直连式升船机同步系统及其稳定性判断方法。

本发明通过对各类型升船机运行工况的详细分析、研究，本着结构简单、实现功能可靠的原则，研究提出了直连式升船机同步系统。

本发明的直连式升船机同步系统由多个卷筒、同步轴、换向装置构成，卷筒间通过同步轴连接，同步轴又通过无传动间隙联轴器与卷筒连接，卷筒由同步轴连接后形成两平行的卷筒组，在两平行的卷筒组间由换向装置连接形成封闭式的传动系统。

封闭式的传动系统为矩形或H形。

同步系统的刚度，直接关系到同步系统能否有效抵抗承船厢的倾斜，同步系统刚度偏小将失去同步系统对承船厢强制平稳的作用，本发明根据同步系统刚度与承船厢倾覆刚度的关系：

方法一：同步系统的稳定性判断公式：

    在承船厢初始倾斜即承船厢两端水平高差“Δ”（见图3）的作用下，升船机同步系统将受到一定的扭矩，同步系统在扭矩的作用下会出现扭转变形，导致升船机承船厢出现进一步的倾斜“Δ₁'”，由此循环会进一步出现“Δ₂'，Δ₃'...”，由于同步系统的刚度作用，有以下等比数列关系，即：

Δ₁'=q·Δ

Δ₂'=q·Δ₁'

其中q为上次倾斜与再次倾斜的比值，对承船厢倾斜值，按等比数列求和有：

S即为在承船厢初始倾斜为“Δ”的情况下，承船厢收敛、稳定时的倾斜值；

当q<1时，承船厢的倾斜能收敛、稳定，同步系统对抵抗承船厢的倾斜有效；

当q>1时，承船厢的倾斜不能收敛、稳定，同步系统对抵抗承船厢的倾斜无效。

当q<1时，以上公式可以进一步简化为：

计算出S，可以将S与可以接受的船厢倾斜值进行比较，以判断同步系统刚度是否满足要求。

方法二：

升船机承船厢船厢倾斜后，在承船厢上会产生与船厢倾斜值相关的倾覆力矩，在同步系统会产生与船厢倾斜值有关的抗倾覆力矩，可以分别表示为：

1）M_I=k_I· a  式中，

        M_I为船厢倾斜后，对船厢中心产生的倾覆力矩

            k_I为由船厢结构决定的常数

            a为表示船厢倾斜程度的度量值

2）M_II=k_II· a  式中，

        M_II为船厢倾斜后，在同步系统上产生的抗倾覆力矩

            k_II为由同步系统结构决定的常数

            a为表示船厢倾斜程度的度量值

     建立以上函数关系后，分别将计算结果带入图5所示的坐标系统，M_I、M_II的斜率分别为k_I、k_II，斜率也可以分别表示倾覆刚度和抗倾覆刚度，比较M_I、M_II的斜率k_I、k_II的大小，有：