工程索道課程設(shè)計

中南林業(yè)科技大學(xué)工程索道課程設(shè)計說明書〔第組〕學(xué)生姓名：

學(xué)

號：學(xué)生姓名：

學(xué)

號：學(xué)生姓名：

學(xué)

號：學(xué)生姓名：

學(xué)

號：學(xué)生姓名：

學(xué)

號：專業(yè)年級：2023級森林工程

題

目：

單線循環(huán)吊椅式客運索道的設(shè)計指導(dǎo)教師：鄧旻涯

設(shè)計時間：2023年6月28號組內(nèi)安排：-----：1給定參數(shù)

2.運載索計算

3慣性力計算-----：4

鋼絲繩平安系數(shù)驗算

5驅(qū)動機(jī)功率確定

13小結(jié)-----：6線路設(shè)備選擇

7運載索各跨張力計算12運載索耐久性驗算-----：8.拉緊裝置行程計算

9各跨撓度計算-----：10.各跨懸索曲線長度計算

11線路各支架的技術(shù)參數(shù)計算給定參數(shù)線路參數(shù)全線路水平長度〔m〕：L=全線路斜長〔m〕：L=全線路高度〔m〕：△H=設(shè)計支架個數(shù)〔個〕：I=運載索設(shè)計速度〔m/s〕：V=設(shè)計運輸能力〔人/h〕：單側(cè)N各跨水平距離〔m〕：l=，l=，…，l=，l=各跨長度〔m〕：l=，l=，…，l=，l=各跨弦傾角〔°〕：β=，β=，…，β=，β=各跨高差〔m〕：△h=，△h=，…，△h=，△h=吊椅參數(shù)單個吊椅重力〔N〕：W=載人后單個吊椅重力〔N〕：W′=空吊椅受風(fēng)面積〔m〕：A=重吊椅受風(fēng)面積〔m〕：A′=單位平面受風(fēng)載荷〔MPa〕：P=單位吊架桿受風(fēng)載荷〔MPa〕：P′=2.

運載索計算綜合考慮風(fēng)力的影響，空車側(cè)、重車側(cè)運載索單位長度負(fù)荷分別為：

N∕mN∕m2.1運載索初張力計算由，7.8〔取滑輪組倍率a=4〕,可知N，由選定的參數(shù)可以知道：7.8=7.8x247.2=1928.16滿足要求。

由G2／a=2x37000／4=18500N，取G=19200N。2．1．1當(dāng)重錘靜止時，運載索初張力的計算

=4G，，所以重錘的質(zhì)量符合要求。當(dāng)重錘下降時的運載索初張力的計算〔取滾動軸承〕由阻力系數(shù)公式：f=

求得0.003523

＝19132.36N＝,故重錘符合要求。當(dāng)重錘上升時運載索初張力的計算

＝19267.6N19416.91N＝,重錘符合要求,確定G=19200N2.2確定下站從動輪處運載索張力

，

=0.002905解得

所以2.3各種狀態(tài)下，上站驅(qū)動輪處運載索張力計算重吊椅上行，空吊椅下行

入側(cè)：68670.22N

〔〕

出側(cè)：61825.52N空吊椅上行，重吊椅下行入側(cè)：出側(cè)：68209.76N重吊椅上行，重吊椅下行入側(cè)：68670.22N

出側(cè)：空吊椅上行，空吊椅下行入側(cè)：

出側(cè)：3.慣性力計算慣性力計算的目的是考慮運載索平安性檢驗時，運載索最大張力需要考慮增加運載索的最大慣性力，即*根底資料起動、制動時的平均加速度〔m/s〕：a重力加速度〔m/s〕：g索道轉(zhuǎn)動局部的重量〔包括驅(qū)動機(jī)的轉(zhuǎn)動局部、尾部拉緊裝置的滑輪、線路托索輪和站內(nèi)導(dǎo)向輪〕：∑G電動機(jī)變位重量G1′=(G1D12)i2/D12聯(lián)軸節(jié)變位重量G2′=(G2D22)i2/D22式中D1、D2————電動機(jī)和聯(lián)軸節(jié)各自的飛輪直徑；G1、G2————電動機(jī)和聯(lián)軸節(jié)各自的飛輪自重；i————電動機(jī)的傳動比。電動機(jī)和聯(lián)軸節(jié)，并計及減速器的變位重量之和G3′=1.3(G1′+G2′)(2)線路重側(cè)、空側(cè)慣性力PZ、PK的計算PZ=[QzL0/g+0.06∑G+G3′/g]a;PK=[QkL0/g+0.06∑G+G3′/g]a(3-6)4.鋼絲繩平安系數(shù)驗算〔1〕運載索1〕彎曲應(yīng)力бb1與張應(yīng)力бk1(MPa)бb1=δ1/E1Dqбk1=〔T入1+PZ〕/F12)平安系數(shù)純張應(yīng)力時n1=[бb1]/бk1≥5綜合應(yīng)力時n2=[бb1]/(бb1+бk1)≥4(3-7)以上式中E1——運載索的彈性模量(MPa)；δ1——運載索外表鋼絲直徑〔mm〕；Dq——驅(qū)動輪直徑〔mm〕；[бb1]——運載索的公稱抗拉強(qiáng)度(MPa)?！?〕拉緊索1〕彎曲應(yīng)力бb2張應(yīng)力бk2(MPa)Бb2=δ2/E2Dlбk2=Tc4/F22〕平安系數(shù)純張應(yīng)力時n3=[бb2]/бk2≥5.5綜合應(yīng)力時n4=[бb2]/(бb2+бk2)≥4(3-8)以上式中F2——拉緊索的有效斷面積〔mm2〕；E2——拉緊彈性模量(MPa)；δ2——拉緊索外表鋼絲直徑〔mm〕；Dl——拉緊輪直徑〔mm〕；[бb2]——拉緊索的公稱抗拉強(qiáng)度(MPa)。5.驅(qū)動機(jī)功率確定根據(jù)各種運行狀態(tài)所求的功率值，確定交流電動機(jī)型號，求出現(xiàn)最大功率時的運行狀態(tài)。運載索通過驅(qū)動輪阻力損失△t為t式中Ｔ——驅(qū)動輪入側(cè)運載索張力〔Ｎ〕；t——驅(qū)動輪出側(cè)運載索張力〔Ｎ〕。各種狀態(tài)下Ｔ與t的計算公式，見表３－３。運行狀態(tài)正常運行啟動制動TTTtTt重上輕下空上重下重上重下空上空下驅(qū)動輪圓周力P為P＝T－t+△t電動機(jī)功率N＝KPV/η式中η——電動機(jī)的傳動效率，常取η＝0.95；K——備用系數(shù)，常取K＝1.2驅(qū)動機(jī)防滑驗算為ζT/t式中ζ—附著平安系數(shù),啟動或制動時ζ>1.25;e—自然對數(shù)底;α—驅(qū)動輪上鋼索有效纏繞圈數(shù)的包角,一般α=180度;u—鋼索與驅(qū)動輪間的摩擦系數(shù),無襯0.11-0.13,皮革襯,木襯0.16,橡皮襯,塑料襯0.20。將種狀態(tài)下的正常運行,啟動制動時的T與t值一一代入式(3-9),式(3-10)計算,可得客運索道運行的最大功率和最大負(fù)功率,據(jù)此選取所需的電動機(jī)。在運載索運行的最大功率和最大負(fù)功率，據(jù)此選取所需的電動機(jī)。在運載索運行的4種狀態(tài)中，以重上空下最不利狀態(tài)，因此在確定單線循環(huán)吊椅式客運索道的電動機(jī)功率時，只需要算出重上空下狀態(tài)時的電動機(jī)輸出功率，其余運行狀態(tài)的電動機(jī)輸出功率都比重上空下運行狀態(tài)小。以下在不考慮風(fēng)荷載的情況下，對這一結(jié)論加以證明。當(dāng)處于空上空下狀態(tài)時，上行的自重作用力方向與運行方向相反，電動機(jī)對上行側(cè)的自重作用輸出功率為，下行側(cè)自重作用力方向與運行方向相同，電動機(jī)的輸出功率為，因此電動機(jī)的輸出總功率＝｜－｜。當(dāng)處于空上重相狀態(tài)時，驅(qū)動機(jī)對空車的自重作用輸出功率為，重車側(cè)荷式作用力及自重方向與運行方向相同，通過運載索作用可把動力傳遞到驅(qū)動機(jī)，即可以加到原動機(jī)的驅(qū)動力中，設(shè)回收功率為〔>〕,此時電動機(jī)輸出功率，所以<?！?〕當(dāng)處于重上重下狀態(tài)時，上行側(cè)載荷作用力及自重方向與運行方向相反，電動機(jī)輸出功率為〔〕,下行側(cè)載荷作用力及自重方向與運行方向相同，起到動力回收作用，設(shè)回收功率為，因此電動機(jī)輸出總功率，所以>?！?〕當(dāng)處于重上空下狀態(tài)時，上行側(cè)載荷作用力及自重方向與運行方向相反，電動機(jī)輸出功率為〔>，>〕，對下行側(cè)的自重作用輸出功率為，因此電動機(jī)輸出總功率，所以。綜上所述，，即處于空上重下狀態(tài)時驅(qū)動機(jī)輸出功率值為最小且做負(fù)功，起動力回收作用；處于重上空下狀態(tài)時，驅(qū)動機(jī)輸出功率值為最大，故最不利的運行狀態(tài)為重上空下。6.線路設(shè)備選擇〔1〕鋼絲繩類型確實定通過張力計算及平安系數(shù)的驗算，可確定出所需運載索和拉緊索的型號。運載索應(yīng)選用6×25 FI或6×36WS等線接觸的順繞鋼絲繩；在腐蝕環(huán)境中工作的運載索，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩；運載所采用重錘拉緊，拉拉緊索宜采用4繩拉緊方式，并設(shè)置調(diào)節(jié)重錘的電動或手動絞車；拉緊索應(yīng)選用6×25FI或8×19等線接觸的順繞鋼絲繩，拉緊索導(dǎo)向輪的繩槽內(nèi)應(yīng)設(shè)耐磨襯墊。運載索、拉緊索的公稱抗拉強(qiáng)度分別取1870MPa、1960MPa?！?〕驅(qū)動機(jī)型號的選用一般采用單槽臥式，繩槽應(yīng)設(shè)耐磨襯墊；驅(qū)動裝置應(yīng)設(shè)主原動機(jī)和備用原動機(jī)，主原動機(jī)應(yīng)為電動機(jī)，備用原動機(jī)應(yīng)為內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)。備用原動機(jī)工作室，索道應(yīng)具有與0.3—0.5m/s檢修速度相近的運行速度。驅(qū)動裝置應(yīng)設(shè)2套不同結(jié)構(gòu)的制動器，其中工作制動器設(shè)在高速軸上，平安制動器設(shè)在驅(qū)動輪上。拖牽索道和不會到轉(zhuǎn)的索道，可僅設(shè)工作制動器。當(dāng)空車上行、中車下行時，工作制動器的平均制動減速度，不得小于0.3m/s；當(dāng)重車上行、空車下行時，工作制動器的平均制動減速度，不得大于1.5m/s。否那么，工作制動器應(yīng)采用制動力控制、制動力調(diào)節(jié)或分級制動的方式。群動輪直徑按不小于運載索直徑的100倍，禍不小于運載索表層鋼絲直徑的1000倍選取?！?〕拉緊裝置的選擇拉緊索水平放置便于吊椅迂回，其直徑選取條件與驅(qū)動輪相同；平衡錘常采用單錘懸掛式，其質(zhì)量按初張力計算與驗算的結(jié)果選??；拉緊索導(dǎo)向輪〔滑輪〕的直徑按不小于拉緊索直徑的40倍，或不小于拉緊索表層鋼絲繩直徑的6000倍選取?！?〕線路托〔壓〕索輪的選擇索輪的輪槽內(nèi)設(shè)耐磨襯墊，索輪直徑D為運載索直徑的12—15倍以上。每個有襯托索輪的允許徑向載荷[P](N)為[P]=pdD式中p——耐磨襯墊的比壓〔MPa〕，p=0.2—0.5，由所選用襯墊的耐磨性確定；D----托索輪襯墊繩槽底部的直徑〔mm〕?！?〕吊椅的選擇吊椅的選擇由吊桿或吊架的高度在最大坡度縱、橫向擺動35%時，吊椅的頂篷、座椅或乘客伸出手的手部，不得接觸運載索或支架的任何部位的條件確定。座椅的有效寬度，單人吊椅不得小于500mm；雙人吊椅不得小于950mm；3人吊椅不得小于1380mm；4人吊椅不得小于1800mm。吊椅座面和靠背應(yīng)向后傾斜。吊椅應(yīng)設(shè)活動式平安扶手與踏板，平安扶手與踏板應(yīng)聯(lián)動，便于乘客上、下車。7．運載索各跨張力的計算對重上空下最不利運行狀態(tài)〔電動機(jī)耗用功率為最大者〕進(jìn)行具體分析，求出線路兩側(cè)各支架處張力和各跨平均張力，為后述各步驟設(shè)計計算提供數(shù)據(jù)。重車側(cè)上行時各跨運載索張力〔N〕Tn=Tn-1+Qz△hn+QZlonf3(n=1,2,3,…,I+1)T0=T1[下站緊邊拉力由公式T1+T2=T；T1=T2(1+fr)計算]。T1=T0+Q2△h1+Qzl01f3=40054.4(N);T2=T1+Qz△h2+Qzl02f3=42171.5(N);T3=T2+Qz△h3+Qzl03f3=44440.0(N)；T4=T3+Qz△h4+Qzl04f3=46405.8(N);T5=T4+Qz△h5+Qzl05f3=48069.1(N);T6=T5+Qz△h6+Qzl06f3=49581.1(N);T7=T6+Qz△h7+Qzl07f3=51849.5(N);T8=T7+Qz△h8+Qzl08f3=53816.5(N);T9=T8+Qz△h9+Qzl09f3=55177.1(N);T10=T9+Qz△h10+Qzl10f3=55180.5(N);(2)空車側(cè)下行時各跨運載索張力〔N〕tn=tn-1+Qk△hn-Qklonf3(n=1,2,3,…,I+1)t0=T2[下站松邊拉力由公式T1+T2=T；T1=T2(1+fr)計算]。t1=t0+Qk△h1-Qkl01f3=39948.1(N);t2=t1+Qk△h2-Qkl02f3=40890.8(N);t3=t2+Qk△h3-Qkl03f3=41900.9(N);t4=t3+Qk△h4-Qkl04f3=42776.3(N);t5=t4+Qk△h5-Qkl05f3=43517.1(N);t6=t5+Qk△h6-Qkl06f3=44190.6(N);t7=t6+Qk△h7-Qkl07f3=45200.6(N);t8=t7+Qk△h8-Qkl08f3=46075.5(N);t9=t8+Qk△h9-Qkl09f3=46681.7(N);t10=t9+Qk△h10-Qkl10f3=46680.2(N);(3)重車側(cè)、空車側(cè)各跨平均張力Tz和Tk重車側(cè)、空車側(cè)各跨平均張力，分別按重車側(cè)、空車側(cè)各跨相鄰兩支點張力和的平均值計算。重車側(cè)：T0-1=1／2(T0+T1)=40062.2(N);同理T1-2=1／2(T1+T2)=41112.9(N);T2-3=1／2(T2+T3)=43305.7(N);T3-4=1／2(T3+T4)=46422.9(N);T4-5=1／2(T4+T5)=47237.4(N);T5-6=1／2(T5+T6)=48825.1(N);T6-7=1／2(T6+T7)=50715.3(N);T7-8=1／2(T7+T8)=52833.0(N);T8-9=1／2(T8+T9)=54496.8(N);T9-10=1／2(T9+T10)=55178.8(N);所以Tz=480818.0(N)。空車側(cè)：T0-1=1／2(T0+T1)=39949.1(N);T1-2=1／2(T1+T2)=40419.4(N);T2-3=1／2(T2+T3)=41395.8(N);T3-4=1／2(T3+T4)=42338.6(N);T4-5=1／2(T4+T5)=43146.7(N);T5-6=1／2(T5+T6)=43853.8(N);T6-7=1／2(T6+T7)=44695.6(N);T7-8=1／2(T7+T8)=45638.1(N);T8-9=1／2(T8+T9)=46378.6(N);T9-10=1／2(T9+T10)=46680.9(N);所以Tk=43449.6(N)。8.拉緊裝置行程計算通過計算行程，可確定拉緊裝置的重錘距地面高度和支持重錘的導(dǎo)向輪之間的活動范圍，以防止重錘觸地或者碰撞導(dǎo)向輪，失去其平穩(wěn)拉緊的作用?！啤鱏=△ST+△S+△St+△Sy負(fù)荷變化而產(chǎn)生的運載索長度的變化△ST△ST=(-)=0.120式中——重錘下降時拉緊邊的平均張力〔N〕；——重錘上升時拉緊邊的平均張力〔N〕；——各跨弦傾角〔°〕。當(dāng)重錘下降時，運載索的重側(cè)下行、空側(cè)上行，即下行側(cè)為拉緊邊；當(dāng)重錘上升時，運載索的重側(cè)上行、空側(cè)下行，即上行側(cè)為拉緊邊。在運載索計算中可求得，重錘下降〔下行〕和重錘上升〔上行〕時的下站運載索拉緊邊的張力分別為、，有公式得：+=；=+=(1+)得出：==39490.7(N),=(1+)=39589.4(N)同理：+=；=+=(1+)==40411.6(N),=(1+)=40512.6(N)又上站運載索的拉緊邊的張力可以通過下式計算=+Qz+Qz(=1,2)得出：=54720.0(N),=55643.2(N)又=，=運載索彈性伸長所引起的長度變化為==0.00535溫度變化引起的運載索長度變化為==3式中——運載索的膨脹系數(shù)，為0.000011;——運載索投產(chǎn)時與安裝時的溫差，比安裝時的溫度高取正值，反之取負(fù)值。運載索剩余伸長長度為==0.27(0.0008—0.0001)綜上所述，=+=3.395各跨撓度計算重側(cè)各跨度最大撓度=f自大+f集大f自大==f集大==q=索道出現(xiàn)故障后，要把乘客從吊椅上營救下來。此時，操作手動絞車，將拉緊重錘提起，直到乘客懸空為止?？哲噦?cè)各最大撓度對m將數(shù)據(jù)代入得：1343334331再代入可得各跨在重側(cè)的最大撓度分別為：0.008570.48760.51870.403660.21240.128010.51870.487460.09550.004822空車側(cè)各跨最大撓度：)那么各跨在空車側(cè)最大撓度分別為：10．各跨懸索曲線長度計算重車側(cè)各跨懸索曲線長度S〔m〕其中，式中——各跨弦長〔m〕；q——均布載荷〔N/m〕，?？哲噦?cè)各跨懸線曲線長度其中，代入各跨的相關(guān)數(shù)值，可將重車側(cè)和空車側(cè)各跨懸索曲線長度求出。11.線線路個支架的技術(shù)參數(shù)計算凸〔凹〕形指點用來托〔壓〕索輪承托〔壓〕，而后再由支架支撐。為保證固定抱索器及吊椅平穩(wěn)通過各支架，尤其是凸形支點為防止發(fā)生漂浮現(xiàn)象，力求平安靠貼?！?線路各跨彎折角〕δδ=βz—βy(3-28)根據(jù)索道側(cè)形圖，從左到右，索道的玄傾角是仰角時為正值，俯角時為負(fù)值，代入式〔3-28〕計算。當(dāng)δ＜0時，線路為凹形;當(dāng)δ＞0時，線路為凸形?！?〕運載索自重引起的傾角α〔o〕αz=arcsin(Q1Lon左)；〔3-29〕〔3〕運載索受支架間距內(nèi)載荷作用引起的傾角γ按重車側(cè)計算〔3-30〕各跨τ值的計算式為τ=〔m-1〕〔1-0.5mJcosβn／Lon〕式中m—各跨最多容許吊椅個數(shù)〔取整〕，m=1+Lon／Jcosβn〔3-31〕〔4〕運載索受運行過支架時荷載作用所引起的傾角ΦΦ=arcsinWz／Tz〔3-32〕式〔3-29〕?！?-30〕?！?-32〕中，當(dāng)支架采用壓縮輪時，重車側(cè)各跨平均張力Tz應(yīng)考慮張力減少10%計算〔防止凹形支點發(fā)生飄起現(xiàn)象〕；當(dāng)支架采用托式索輪時。重車側(cè)各跨平均張力Tz按原值計算。驗算支架左側(cè)最大爬坡角〔左側(cè)指靠下站的一側(cè)〕β=β+α+γ+φ運載索重車側(cè)在支架上的傾角不得大于110%。檢驗運載索作用于壓索輪的最小向上力V〔總傾角θ<0時檢驗此步