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《大连理工大学》 2006年
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三峡升船机传动系统虚拟样机设计

陈涛  
【摘要】:三峡升船机是当今世界上规模最大、技术难度最高的升船机。目前,三峡升船机引入德国技术,拟采用齿轮—齿条爬升机构、长螺母柱—短螺杆安全机构。由于在国内尚没有应用的先例,所以对其进行动力学仿真分析就显得尤为重要。 本文首先运用动力学仿真软件ADAMS 12.0,建立了三峡升船机传动系统的1/2模型。模型中对某些部件及部件间的连接方式进行了简化,使其在外观上近似、功能上等同于原型。首先对此模型进行了与实际情形相符的启动—匀速爬升—制动过程即正常工况下的仿真分析,得到了同步轴的传递扭矩曲线及影响同步轴安全运行的关键因素;然后对其事故工况,如沉船、漏水等工况进行仿真,结合正常工况总结出了垂直液气弹簧随外力变化的运动规律,得出整个升船机系统的过载系数。 在齿轮轮齿和螺母螺纹受载变形的有限元计算中,考虑了载荷集中点的奇异和计算误差,除了轮齿、螺纹的挠曲变形有限元分析外,增加了接触变形有限元分析。在ANSYS前处理模块中建立了齿轮—齿条机构和螺母—螺杆机构的有限元模型,并基于前面动力学仿真分析的结果,应用接触有限元分析法对模型进行了计算,较为精确地分析了升船机驱动机构和锁定机构主要零部件结构的受力情况、应力分布及变形趋势。 本文所建模型能够保证升船机在正常工况下的安全稳定运行,可以承受±0.2m的水位误差,并且在事故工况下可以实现安全制动。为三峡升船机在国内的制造、安装、调试和确保三峡升船机安全稳定运行奠定基础,并且对国内同类升船机的建设具有一定的参考价值。
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