6、5 驱动系统和安全机构6、5。1.本条界定了驱动系统的范围和组成。驱动系统驱动齿轮是指齿轮齿条爬升式升船机中与齿条啮合驱动承船厢升降运行的开式齿轮、6 5 2、齿轮齿条爬升式垂直升船机安装在承船厢上 不承受承船厢总重和平衡重总重,仅在设备能力允许的条件下承受承船厢的不平衡力.这是齿轮齿条爬升式垂直升船机驱动系统荷载与钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的区别 驱动齿轮极限荷载发生在表D、0，2.3中使驱动系统运行超载的工况，如水漏空等.且一旦齿轮荷载达到该值.便不会继续增加.而该值是由设计设定的。在该荷载状态下驱动系统处于静止状态、所以除设备重力外，该荷载不再与任何其他荷载叠加 6.5,3 为安全起见 驱动系统设置了机械过载保护装置.当驱动系统超载到一定程度时该装置应自动发令停机 以保护设备、当荷载继续增加时，应将荷载柔性平稳地传至安全机构,驱动系统的驱动齿轮托架机构设置了液气弹簧油缸.以满足柔性传递荷载的需要。为避免液气弹簧油缸在驱动系统尚未停止运动时动作，应在驱动齿轮荷载继续增加一定值后液气弹簧油缸开始动作，6，5,4,出于运行安全考虑，对于垂直升船机 应避免在发生故障时承船厢长时间悬吊在承船厢室的半空中 为此通常要求一台电动机或电气传动系统故障、其余电动机仍可驱动承船厢继续完成本次运行，但是、发生主提升机两台电动机同时失效的双重故障、则不宜再考虑。也有工程考虑在发生上述双重故障时.将承船厢向轻载方向运行或利用电动机过载能力使承船厢回到对接位置等应急措施,6.5 5、驱动系统除驱动齿轮托架之外的传动零部件与本规范第6.4.4条中主提升机传动零部件疲劳强度计算荷载标准是相同的,因为每套驱动机构只有一套驱动齿轮托架。其荷载均匀性较减速器好。另外,根据三峡升船机和向家坝升船机的设计经验。偏于保守的荷载条件和承载能力要求有可能影响设备布置及驱动齿轮和齿条制造的可行性 因此驱动齿轮托架疲劳强度的荷载标准略低于其他传动部件疲劳计算的荷载标准 另外，驱动系统的最大荷载为驱动齿轮极限荷载、应以此计算驱动系统的静强度,这也是与主提升机不同的地方.6，5，6，在三峡升船机和向家坝升船机的设计中 驱动齿轮和齿条最小弯曲强度安全系数为2,接触强度最小安全系数为1 1.但疲劳强度计算所取荷载为弯曲疲劳等效计算荷载和接触疲劳等效计算荷载，这些荷载按照5cm误载水深出现概率为80。10cm误载水深出现概率为20。的假定计算 其中驱动齿轮和齿条因材料不同弯曲疲劳等效计算荷载还略有不同.但大致为按10cm误载水深计算的额定提升力的80.左右、本规范考虑到不同工程水位变率不一样，且难以获得准确的误载水深相关统计资料、因此以额定提升力作为驱动齿轮与齿条的计算荷载，设计概念更加明确，也便于在运行中最大程度地利用额定提升力。驱动齿轮和齿条的弯曲强度安全系数应按现行国家标准 渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法.GB，T,3480,1997附录A,最小安全系数参考值,中的较高可靠度标准取值1。6 接触强度安全系数按一般可靠度标准取值1。1.因此综合考虑荷载和安全系数.本规范对驱动齿轮和齿条承载能力的规定,弯曲疲劳强度和静接触强度与三峡升船机和向家坝升船机是一致的、弯曲静强度要求略低、但就其荷载而言，一般不是设计控制条件，接触疲劳强度要求则略高、6、5,7、驱动齿轮和齿条的精度受齿条的制约。齿条一般采用调质钢感应淬火处理，感应淬火后硬度较高，加工难度大，因此不宜过高地规定驱动齿轮和齿条的精度等级。三峡升船机驱动齿轮和齿条的精度等级为DIN标准的10a27、驱动齿轮与齿条的精度等级则为现行国家标准、渐开线圆柱齿轮精度，第1部分、轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值。GB.T,10095.1规定的9级,由于齿条安装在塔柱结构上 万一发生损伤 维修和更换较为困难。因此对材料的质量要求较高，以保证较高可靠度、6,5、8.齿轮爬升式升船机由于驱动机构驱动齿轮安装在承船厢上。与之啮合的齿条安装在塔柱结构上、承船厢结构和塔柱结构均会受载变形.因此驱动机构的布置和结构适应承船厢和塔柱相对变位、使驱动齿轮和齿条按照设计给定的精度啮合 是齿轮爬升式升船机驱动系统设计的关键问题、解决的方法就是设置驱动齿轮托架，此外驱动齿轮托架还应根据升船机的运行及安全要求 具备传递 限制和卸除驱动荷载的功能.6，5.9.驱动系统工作制动器的功能要求与安装部位与主提升机相同。安全制动器由于布置的限制难以布置在低速轴,通常也布置在高速轴.其作用是增加制动的安全性 而不具备主提升机安全制动器保护设备的功能，因此仅在驱动系统停机后上闸，可不作分级上闸要求 安全制动器的荷载为驱动系统的极限荷载,结构形式和安全系数则与主提升机安全制动器一致,6 5.10.由于驱动系统设置在承船厢上.因此不必如主提升机同步轴系统适应塔柱相对变位、但仍需适应承船厢结构的变形和设备的安装误差，齿轮齿条爬升式升船机的水平机械同步轴设置在承船厢的底部,从巡视，维护方便考虑,需设置检修维护走道,6 5、11。齿条是驱动系统传动设备的重要组成部分、由于装设在塔柱上、因此齿条及其支承结构的设计，既要保证向塔柱传力的可靠性 又要便于保证运行所要求的安装精度 每根齿条由较多的单节齿条组成 控制齿条节间节距偏差是保证升船机运行可靠的基本要求 应予以重视，6 5.12 要求，与安全机构相连的驱动系统减速器输出轴与减速器低速轴转速应相差整数倍、是为了消除该传动部分的传动比累计误差 控制安全机构旋转螺杆和螺母柱的螺牙间隙、在驱动机构和安全机构之间设置扭矩检测装置是为了避免安全机构摩擦扭矩因润滑不良，螺牙间隙消失等原因增大而损坏驱动系统。要求安全机构适应塔柱和承船厢之间的相对变位是因为与安全机构配合使用的螺母柱安装在塔柱结构上.6、5，13,承船厢水体全排空对应于安全机构撑杆受拉状态、既是一种可能发生的事故工况,也是承船厢检修需考虑的工况。水满厢和沉船工况对应于安全机构撑杆受拉状态。可选两者中荷载较大的工况进行计算 承船厢室进水后承船厢被淹以及平衡重井进水后平衡重被淹的特殊工况可根据船舶的类型及用户的要求等因素予以考虑 6、5，14.安全机构的受力撑杆是其传力的关键构件。考虑到其重要性.受压撑杆按承船厢特殊工况条件进行稳定性校核 根据三峡升船机和向家坝升船机的设计经验,安全机构受力撑杆应按弹塑性范围计算。按照机械工业出版社2000年出版的 机械设计手册，第4篇.机械力学基础，第五章,构件的稳定性。对于压杆采用安全系数法、安全系数按表4 5 10.中心压杆的规定稳定安全系数。取值,6，5，15 增加螺纹圈数即增加了螺牙承载长度、考虑到制造及安装误差，为安全起见。不应考虑所有螺杆的螺纹同时承载，6,5 16、齿轮齿条爬升式升船机是靠安全螺杆和螺母柱的螺纹自锁作为安全机构可靠承载的必要条件。当承船厢出现漏水等事故时.安全机构将对其进行保护,以确保承船厢不发生失衡 此时巨大的不平衡事故载荷是通过螺母柱与旋转螺杆螺纹副的斜面向基础传递,当最大螺纹升角大于螺纹副螺牙材料的自锁角时 由竖直载荷引起的沿斜面分力大于螺纹副之间的摩擦力，安全机构螺纹副之间的摩擦力不足以使全部外载荷通过螺纹副传递到基础。而有部分载荷形成对万向联轴节等传动部件的扭矩。造成该部件的破坏.从而使安全机构最终失去对事故载荷的传递能力.因此设计时应校核螺母柱和旋转螺杆的最大螺纹升角、且必须保证小于螺牙材料的自锁角、本条文是强制性条文,必须严格执行、6。5、17,由于安装和制造误差等原因，4套安全机构同时受力时不均匀性是客观存在的、应予以考虑,鉴于安全机构的额定荷载发生在极端工况.因此不均匀系数不必取较大值,对于同一套安全机构的螺母柱的两片也是如此 6，5，18，安全机构仅在事故工况受力 因此仅校核静强度 在考虑了一定的荷载不均系数后，在极端工况下可取较高的许用应力，6,5。19。保证安全机构螺杆和螺母柱的螺纹副间隙是齿轮齿条爬升式升船机安全运行的基本条件,应予以充分的重视 6，5,20,当事故荷载发生在螺母柱节间时、应保证螺牙的均匀受力条件.避免发生塑性变形.