本發(fā)明涉及一種水力式升船機(jī)平衡重，具體的說是一種能減小水力式升船機(jī)機(jī)械同步軸扭矩的組合式平衡重。

背景技術(shù)：

水力式升船機(jī)是完全具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型升船機(jī)，利用水能作為提升動(dòng)力和安保措施，通過輸水管道對(duì)豎井充泄水，驅(qū)動(dòng)平衡重浮筒的升降從而帶動(dòng)承船廂升降運(yùn)行，運(yùn)行原理見圖1。其自動(dòng)改變平衡重浮筒的淹沒深度適應(yīng)船廂荷載變化的特點(diǎn)，解決了船廂漏水等極端事故狀態(tài)下升船機(jī)的安全問題，與傳統(tǒng)升船機(jī)相比具有突出的優(yōu)勢(shì)。

水力式升船機(jī)的各卷筒間通過機(jī)械同步軸直接連接，形成機(jī)械同步系統(tǒng)，船廂水面波動(dòng)引起的吊點(diǎn)荷載不均及豎井水位波動(dòng)引起的出力不均直接作用在同步軸上，因此，船廂水面波動(dòng)及豎井水位差對(duì)機(jī)械同步系統(tǒng)的影響十分顯著，同步軸系統(tǒng)受力荷載很大，同時(shí)由于機(jī)械同步系統(tǒng)總長(zhǎng)度長(zhǎng)，在較小的荷載作用下兩端的卷筒發(fā)生較大角度的扭轉(zhuǎn)，引起船廂兩端傾斜，船廂傾斜后將會(huì)進(jìn)一步引起船廂內(nèi)水面波動(dòng)加劇，因此船廂初始水面波動(dòng)及豎井水位差對(duì)水力式升船機(jī)機(jī)械同步系統(tǒng)布置提出了更高的設(shè)計(jì)要求。

除了增加同步軸截面積來提高剛度外，傳統(tǒng)的機(jī)械同步軸分別通過低速減速器和高速減速器與提升卷筒和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，通過減速器降低在機(jī)械同步系統(tǒng)上的傳遞的不平衡荷載，但這種提升系統(tǒng)，由于增加了多臺(tái)大尺寸的減速機(jī)，給整個(gè)提升系統(tǒng)的布置帶來了難度。

因此，如何經(jīng)濟(jì)有效地減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩、改善其受力條件，提高該型式升船機(jī)運(yùn)行的安全性，是該型升船機(jī)推廣的重要影響因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩的組合式平衡重，用來降低水力式升船機(jī)同步軸荷載。

一種減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩的組合式平衡重，包括：鋼絲繩，同步軸，卷筒，平衡重吊點(diǎn)，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪，平衡重主浮體，平衡重連接桿，平衡重底部椎體。每個(gè)卷筒中間的旋轉(zhuǎn)軸與同步軸通過同步軸離合器相互連接。

所述的平衡重為單吊點(diǎn)平衡重，單吊點(diǎn)固定在平衡重主浮體頂部，平衡重吊點(diǎn)上固定吊點(diǎn)動(dòng)滑輪；單吊點(diǎn)平衡重的重心低于浮心；

吊點(diǎn)動(dòng)滑輪軸沿軸心長(zhǎng)度方向的正中間截面與平衡重重心、浮心兩點(diǎn)所成直線間距不大于0.2cm，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪軸心所在直線與平衡重重心、浮心兩點(diǎn)所成直線間距不大于0.5cm；

所述的平衡重主浮體為圓筒形，圓筒的高與直徑比范圍為：3：1～6：1，所述的平衡重底部椎體為圓錐體，所述的平衡重底部椎體高為平衡重主浮體高的1/10～1/12；

所述的平衡重主浮體為正長(zhǎng)方體，正長(zhǎng)方體兩個(gè)正方形面為水平面，四個(gè)長(zhǎng)方形面與水平面垂直，所述的平衡重底部錐體為正四棱錐，所述的正四棱錐高為平衡重主浮體高的1/9～1/11；

所述的平衡重連接桿為圓柱型，分為上桿和下桿，上桿固定在平衡重主浮體的上1/3中間位置，下桿固定在平衡重主浮體下1/3中間位置；

所述的平衡重主浮體通過平衡重連接桿兩兩一對(duì)連接；連接在一起的兩平衡重主浮體同步運(yùn)行；

四個(gè)平衡重主浮體通過平衡重連接桿固定連接，連接在一起的四個(gè)平衡重主浮體同步上下運(yùn)行；

八個(gè)平衡重主浮體通過平衡重連接桿固定連接，連接在一起的八個(gè)平衡重主浮體同步上下運(yùn)行。

所述的平衡重為多吊點(diǎn)平衡重，多吊點(diǎn)均勻地分布在平衡重主浮體頂部，平衡重每個(gè)吊點(diǎn)上都固定吊點(diǎn)動(dòng)滑輪；多吊點(diǎn)平衡重重心低于浮心；

所述的多吊點(diǎn)平衡重上每個(gè)吊點(diǎn)動(dòng)滑輪之間軸心距最大值不超過卷筒直徑的萬分之一；各吊點(diǎn)動(dòng)滑輪的軸心夾角不大于0.01度；浮心與重心的連線與吊點(diǎn)動(dòng)滑輪軸心連線正交，若兩直線異面，則其距離不大于多吊點(diǎn)平衡重高度的萬分之五；

所述的多吊點(diǎn)平衡重主浮體為長(zhǎng)方體，當(dāng)所述的長(zhǎng)方體寬高比小于1時(shí)，所述的多吊點(diǎn)平衡重底部錐體為等腰四棱錐；所述的等腰四棱錐高多吊點(diǎn)平衡重主浮體高的1/8～1/10

當(dāng)所述的長(zhǎng)方體寬高比小于1時(shí)，所述的多吊點(diǎn)平衡重底部錐體為等腰截角三棱柱；所述的等腰截角三棱柱短棱距矩形底面的距離為多吊點(diǎn)平衡重底部椎體的高度，該高度為平衡重主浮體高度的1/6～1/8。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)組合式的一體化平衡重能夠傳遞、分擔(dān)和抵消獨(dú)立平衡重之間的位移差，改善平衡重之間的不同步現(xiàn)象，從而減小同步軸產(chǎn)生的扭矩；

(2)平衡底部采用錐體替換棱柱體增加了吃水深，可以改善豎井內(nèi)水流對(duì)平衡重底部的沖擊作用，減小水流對(duì)平衡重的橫向作用力和回流區(qū)水流對(duì)平衡重穩(wěn)定上升的影響，而且間隙之間流速均勻分配，顯著減小了平衡重波動(dòng)；

(3)這種改進(jìn)平衡重型式的方法不但能有效減小同步軸扭矩，而且避免了傳統(tǒng)同步軸配套大尺寸的減速器的復(fù)雜流程，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制作工藝簡(jiǎn)單，施工方便，節(jié)省投資。

在水力式升船機(jī)設(shè)計(jì)中，保證平衡重的同步上升一直是一項(xiàng)難題，它直接關(guān)系到工程的安全運(yùn)行，而同步軸是平衡重同步上升的保障體系，本項(xiàng)發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大降低了工程投資，提高了工程安全性，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1水力式升船機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2水力式升船機(jī)卷揚(yáng)系統(tǒng)示意圖；

圖3單吊點(diǎn)平衡重通過平衡重連接桿兩兩一對(duì)連接示意圖；

圖4四個(gè)單吊點(diǎn)平衡重通過平衡重連接桿固定連接示意圖；

圖5八個(gè)單吊點(diǎn)平衡重通過平衡重連接桿固定連接示意圖；

圖6多吊點(diǎn)平衡重示意圖；

圖7多吊點(diǎn)平衡重主浮體和多吊點(diǎn)平衡重底部椎體示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

一種減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩的組合式平衡重，包括：鋼絲繩1，同步軸2，卷筒3，平衡重吊點(diǎn)4，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5，平衡重主浮體6，平衡重連接桿7，平衡重底部椎體8。每個(gè)卷筒3中間的旋轉(zhuǎn)軸與同步軸2通過同步軸離合器9相互連接。

如圖1所示，所述的平衡重為單吊點(diǎn)平衡重，單吊點(diǎn)4固定在平衡重主浮體6頂部，平衡重吊點(diǎn)4上固定吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5；單吊點(diǎn)平衡重的重心低于浮心；

吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5軸中點(diǎn)截面與平衡重重心、浮心兩點(diǎn)所成直線間距不大于0.2cm，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5軸心所在直線與平衡重重心、浮心兩點(diǎn)所成直線間距不大于0.5cm；

所述的平衡重主浮體6為圓筒形，圓筒的高與直徑比范圍為：3：1～6：1，所述的平衡重底部椎體8為圓錐體，所述的平衡重底部椎體8高為平衡重主浮體6高的1/10。

所述的平衡重連接桿7為圓柱型，分為上桿71和下桿72，上桿71固定在平衡重主浮體6的上1/3中間位置，下桿72固定在平衡重主浮體6下1/3中間位置。

實(shí)施例二

一種減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩的組合式平衡重，包括：鋼絲繩1，同步軸2，卷筒3，平衡重吊點(diǎn)4，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5，平衡重主浮體6，平衡重連接桿7，平衡重底部椎體8。每個(gè)卷筒3中間的旋轉(zhuǎn)軸與同步軸2通過同步軸離合器9相互連接。

所述的平衡重主浮體6為正長(zhǎng)方體，正長(zhǎng)方體兩個(gè)正方形面為水平面，四個(gè)長(zhǎng)方形面與水平面垂直，所述的平衡重底部錐體8為正四棱錐，所述的正四棱錐高度為平衡重主浮體6高度的1/11；

所述的平衡重連接桿7為圓柱型，分為上桿71和下桿72，上桿71固定在平衡重主浮體6的上1/3中間位置，下桿72固定在平衡重主浮體6下1/3中間位置。

實(shí)施例三

如圖3所示，與實(shí)施例一相同，其不同在于：平衡重主浮體6通過平衡重連接桿7兩兩一對(duì)連接；連接在一起的兩平衡重主浮體6同步運(yùn)行。

實(shí)施例四

如圖4所示，與實(shí)施例一相同，其不同在于：四個(gè)平衡重主浮體6通過平衡重連接桿7固定連接，連接在一起的四個(gè)平衡重主浮體6同步上下運(yùn)行。

實(shí)施例五

如圖5所示，與實(shí)施例二相同，其不同在于，八個(gè)平衡重主浮體6通過平衡重連接桿7固定連接，連接在一起的八個(gè)平衡重主浮體6同步上下運(yùn)行。

實(shí)施例六

一種減小水力式升船機(jī)同步軸扭矩的組合式平衡重，包括：鋼絲繩1，同步軸2，卷筒3，平衡重吊點(diǎn)4，吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5，平衡重主浮體6，平衡重底部椎體8。每個(gè)卷筒3中間的旋轉(zhuǎn)軸與同步軸2通過同步軸離合器9相互連接。

如圖6所示，所述的平衡重為多吊點(diǎn)平衡重，多吊點(diǎn)沿卷筒3軸方向與卷筒3一一對(duì)應(yīng)均勻地分布在平衡重主浮體6頂部，平衡重每個(gè)吊點(diǎn)上都固定吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5；多吊點(diǎn)平衡重重心低于浮心；

所述的多吊點(diǎn)平衡重上每個(gè)吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5之間軸心距最大值不超過卷筒3直徑的萬分之一；各吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5的軸心夾角不大于0.01度；浮心與重心的連線與吊點(diǎn)動(dòng)滑輪5軸心連線正交，若為兩直線異面，則其距離不大于多吊點(diǎn)平衡重高度的萬分之五；

所述的多吊點(diǎn)平衡重主浮體6為長(zhǎng)方體，所述的長(zhǎng)方體寬高比小于1，所述的多吊點(diǎn)平衡重底部錐體8為等腰四棱錐；所述的等腰四棱錐高為多吊點(diǎn)平衡重主浮體高的1/8。

實(shí)施例七

如圖7所示，與實(shí)施例六相同，所述的多吊點(diǎn)平衡重主浮體6為長(zhǎng)方體，所述的長(zhǎng)方體寬高比大于等于1，所述的多吊點(diǎn)平衡重底部錐體為等腰截角三棱柱；所述的等腰截角三棱柱短棱距矩形底面的距離為多吊點(diǎn)平衡重底部椎體的高度，該高度為平衡重主浮體高度的1/6。