[发明专利]一种水力式升船机机械同步系统刚强度双相似模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械同步系统的相似模拟方法，具体地说是涉及一种水力式升船机机械同步系统刚强度双相似模拟方法。

背景技术

水力式升船机是我国自主研发的一种新型的升船机型式，具有机构简单、安全可靠等优越性，在我国高坝通航中具有广阔的应用前景，但在国内外无运行实例，也无经验可以借鉴。对以水为驱动力的新型升船机进行物理模型试验，可以模拟升船机极端工况及同步轴系统的运行情况，更好地研究升船机抗倾斜机理，为工程设计和安全运行提供科学依据。

水力式升船机同步系统和卷筒直接连接，同步轴的扭转变化和联轴器的微小间隙均直接传递到卷筒，从而影响船厢倾斜量。一方面，船厢中的倾斜的水体对船厢的倾覆力矩进一步地加剧船厢的倾斜，形成不利于升船机运行的恶性循环；另一方面，船厢的倾斜也迫使机械同步轴的扭矩加大，从而增大同步轴上的切应力，造成因强度不足引起的同步轴扭坏。因此，要保证该物理试验成果的可靠性和准确性，原型和模型之间需满足一定的相似规律，即在相同的运行环境下机械同步系统的扭转变形以及强度同时达到一致的规律。

目前，现有的技术可以根据模型选用的材料不同，得到不同的同步轴模型尺寸，通过改变同步轴直径的几何相似比尺，使得同步轴抗扭变形刚度相似，具体如下：

1、几何相似关系：

λ_L＝L/L_m；λ_D＝D/D_m(1)

其中，L、D分别为原型各部件的特征长度和直径，下标m为模型值，λ_L为垂直升船机全整体物理模型几何比尺。

2、运动相似关系：

由船厢中水体满足Froud数和Strouhal数相同得到：

Fr=v/gL=vm/gLm]]>推出λv=λL1/2]]>

S_t＝vt/L＝v_mt_m/L_m推出λt=λL1/2---(2)]]>

由于船厢水体特征速度和机械同步系统提升速度相同，所以，式中v为原型水体的特征速度、同步系统提升速度。

3、结构力学相似关系：

由经典物理学可知：