纜索稱重運輸中驅(qū)動機功率計算的改進

纜索稱重運輸中驅(qū)動機功率計算的改進

電纜提升機是一種由懸索和驅(qū)動裝置組成的提升運輸機械系統(tǒng)。在大跨距和高差的情況下，可以垂直起吊和公斤。廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)、橋梁、水管理和其他工程。為了最大限度地提高技術(shù)可靠性和經(jīng)濟效益，必須計算和選擇驅(qū)動器的功率。纜索起重運輸機的應(yīng)用范圍不局限于跨距較短、兩支架高程相等的場內(nèi)起重運輸,可在大跨距、多跨和承載纜索傾角≤±30°,甚至拐彎條件下進行起重運輸;其機械配置也不再是簡單增力式跑車加單卷筒土建卷揚機,而是遙控跑車和3卷筒多功能絞盤機組合;其牽引方式由簡單的纏繞卷筒牽引發(fā)展到纏繞卷筒起重和摩擦卷筒牽引跑車運行.摩擦卷筒牽引索不受卷筒容繩量限制,索道可以超長延伸以完成起重運輸作業(yè),摩擦卷筒牽引驅(qū)動功率平衡,牽引索的牽引力和牽引速度恒定,絞盤機可安裝在沿索任何一點.3卷筒絞盤機(有1個摩擦卷筒和2個纏繞卷筒)具有多功能特點,1臺絞盤機即可完成索道安裝、拆卸,順坡或逆坡起重運輸,乃至橫向拉鉤等諸多作業(yè).這種多功能作業(yè)機械的應(yīng)用,可減輕作業(yè)強度,提高勞動生產(chǎn)率和工藝水平,提高驅(qū)動機功率.傳統(tǒng)的基于起重提升計算驅(qū)動機功率的方法存在局限與不足,不能真實反映載荷沿索運輸所需功率.本文考慮到跑車最大升角(即最不利條件),提出在摩擦卷筒不打滑的條件下纜索起重運輸機驅(qū)動功率的計算方法,彌補了傳統(tǒng)計算方法的不足.1利用hxqcos+2.0求解跑車沿懸索運行,車輪下產(chǎn)生的前置傾角γ稱為跑車升角.跑車由索道低點向高點的運行升角是由負變正的,它與載荷、撓度成正比,與荷重點到支架的距離成反比.由圖1可見,跑車運行所需功率與懸索傾角、跑車運行升角、懸索撓度、跑車荷重以及運行終點至上支架的距離有關(guān).跑車升角是索道設(shè)計、驅(qū)動機功率確定的主要技術(shù)數(shù)據(jù),其計算公式如下:tanγ=tanα+l0?2x2Hx(qcosα+2Ql0)(1)tanγ=tanα+l0-2x2Ηx(qcosα+2Ql0)(1)式中:γ表示跑車運行升角;α表示承載索傾角;l0表示懸索跨距;x表示跑車至上支架距離;q表示承載索單位長度重力;Q表示跑車及荷重的總重力;Hx表示承載索荷重點水平張力.Hx=1+12(n+n2)(k?k2)√1+3n+3n2√H(2)Ηx=1+12(n+n2)(k-k2)1+3n+3n2Η(2)其中,n為荷重比,n=Qql0cosαn=Qql0cosα;k為距離系數(shù),k=jmk=jm,其中,m為跨距等分數(shù),常取10或20等分,j為1、2、3、…、m;H為跨中水平張力,H=ql08s0cosα1+3n+3n2??????????√Η=ql08s0cosα1+3n+3n2,其中,s0為承載索無荷中央撓度系數(shù).由跑車運行升角理論可知,在滿足地形和作業(yè)要求、承載索安全許可的條件下,適當增加跑車運行終點至上支架的距離(x),可以顯著減小跑車運行升角,此即為工程上纜索起重運輸機的防磨損設(shè)計.實際上,較小的升角不僅減輕行輪對承載索的磨損,還能減小因線路坡度產(chǎn)生的阻力TQ,直接減小驅(qū)動功率.此外,適當張緊承載索(即減小撓度),可以減小跑車運行升角.2出鋼索緊邊和松邊時摩擦卷筒傳動是通過鋼索圈給予卷筒環(huán)槽壓力,使卷筒表面產(chǎn)生摩擦力,卷筒進出鋼索(緊邊和松邊)時產(chǎn)生的拉力差形成牽引力,即有效圓周力.牽引跑車上行或控制跑車沿索下滑時制動所需的力,是計算驅(qū)動機功率或制動設(shè)計的基本參數(shù).顯然,實現(xiàn)摩擦傳動的基本條件是鋼絲繩圈在卷筒表面不能出現(xiàn)打滑現(xiàn)象.2.1產(chǎn)松沿線生產(chǎn)力t3和松邊境生產(chǎn)力t2的計算2.1.1牽引索受力分析T1=T0+TQ+TR1+Tq1+Ta1(3)式中:T0表示牽引索安裝拉力,T0=W18s1Τ0=W18s1,其中,W1為緊邊牽引索重力,W1=q1l0secα1(q1為牽引索單位長度重力,α1為牽引索傾角);s1為牽引索無荷中央撓度系數(shù).TQ表示線路坡度與重車產(chǎn)生的張力,TQ=Q(sinγmax+f0cosγmax),其中γmax為跑車運行最大升角;f0為跑車運行阻力系數(shù),f0=0.008-0.012.TR1表示跑車運行時的綜合阻力,TR1=(TQ+W1)f1,其中,f1為綜合阻力系數(shù),f1=0.06-0.12.Tq1表示牽引索自重分力.Tq1=q1l0tanα1.Ta1表示跑車運行慣性阻力,Ta1=0.1a(Q+W1),其中,a為加(減)速度,一般制動時,a=0.1-0.3;緊急制動時,a=0.5-1.0.2.1.2緊邊參數(shù)T2=T0-TR2+Tq2-Ta2(4)式中:T0、TR2、Tq2、Tα2的意義與緊邊一致,T0和Tq2取值與緊邊相同;TR2=W2f2,其中,取W2=W1;f2為阻力系數(shù),取f2=0.12-0.20;Ta2=0.1aW2.2.2未潤滑的鋼索卷筒鋼索在摩擦卷筒上免滑的纏繞圈數(shù),可根據(jù)歐拉公式確定如下:T2(eμβ-1)=k1(T1-T2)(5)式中:μ表示鋼索與卷筒表面的摩擦系數(shù),潤滑良好至未潤滑取值0.1-0.3;β表示鋼索在卷筒的纏繞包角,β=2πn1,n1為鋼索纏繞圈數(shù);k1表示免滑安全系數(shù),取1.2-1.3.3發(fā)動機運營所需的功率nt3.1起落架拉拔受力及滑動纜索起重運輸機的驅(qū)動機功率的傳統(tǒng)計算方法:Nq=Tqν102η(6)Νq=Τqν102η(6)式中:Tq表示起重提升拉力,Tq=Qq1fc∑i=1b1fiΤq=Qq1fc∑i=1b1fi,其中,Qq=Q1+Q2,Q1為有效載荷;Q2為吊鉤及部分起重索重;f為導(dǎo)向滑輪總阻力系數(shù),f=0.80-1.02;c為絞盤機至吊鉤起重索過滑輪數(shù);b為有效繩數(shù);ν表示起重索速度;η表示總傳動效率,一般η=0.7-0.8.3.2卷筒和導(dǎo)向輪的阻力系數(shù)2基于跑車升角和摩擦卷筒傳動的驅(qū)動機功率的計算方法:Nt=[(T1?T2)+ΔtJ]v102η(7)Νt=[(Τ1-Τ2)+ΔtJ]v102η(7)式中:ΔtJ表示摩擦卷筒自身對牽引的損失;ΔtJ=12(T1+T2)∑Cδ+μdDGΔtJ=12(Τ1+Τ2)∑Cδ+μdDG,其中,∑Cδ為驅(qū)動摩擦卷筒及導(dǎo)向輪的總阻力系數(shù)和,計算中視多環(huán)槽摩擦卷筒和導(dǎo)向輪中各槽阻力系數(shù)相等;d為摩擦卷筒輪軸直徑;D為繩槽直徑;G為摩擦卷筒重力.4驅(qū)動機功率計算及選型某纜索起重運輸機,索道為Ⅲ索13型索系,跨距l(xiāng)0=700m,傾角α=15°,無荷中央撓度系數(shù)s0=0.03,防磨段x=20m,承載索Φ28mm,起重索、牽引索Φ12.5mm,無荷中央撓度系數(shù)s1=0.04,設(shè)計載荷Q=20000N(其中有效荷重Q1=18800N,游動吊鉤及部分起重索Q2=500N,跑車Q3=700N),起重索、牽引索繩速均為ν=1m·s-1,摩擦卷筒繩槽直徑D=300mm,輪軸直徑d=45mm,摩擦卷筒重G=100N.利用上述數(shù)據(jù)進行驅(qū)動機功率計算以及動力選型.式(6)中起重提升功率Nq=11.9kW;式(7)中重車運行功率Nt=16.0kW.據(jù)此選用295、2105A型柴油機為動力,其額定功率為17.66kW;或選用J-2、JQ-2、JQ02-W系列三相異步電動機為動力,其額定功率為17.0kW.5減少在充放電工程中的運行升角綜合上述分析結(jié)果,據(jù)起重提升和跑車運行2個工作環(huán)節(jié)的功率,在最不利條件下取其大者作為纜索設(shè)計、驅(qū)動機選型的依據(jù).在跨距較小、兩支架近于等高的條件下,工程上允許僅計算起重提升功率,