工程索道課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)單線循環(huán)吊椅式客運(yùn)索道的設(shè)計(jì)

1、 中南林業(yè)科技大學(xué)工程索道課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（第 組）學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 2008級(jí)森林工程 題 目： 單線循環(huán)吊椅式客運(yùn)索道的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年6月28號(hào)組內(nèi)安排：-：1給定參數(shù) 2.運(yùn)載索計(jì)算 3 慣性力計(jì)算-：4 鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算 5驅(qū)動(dòng)機(jī)功率確定 13 小結(jié)-：6 線路設(shè)備選擇 7運(yùn)載索各跨張力計(jì)算12運(yùn)載索耐久性驗(yàn)算-：8.拉緊裝置行程計(jì)算 9各跨撓度計(jì)算-：10.各跨懸索曲線長(zhǎng)度計(jì)算 11線路各支架的技術(shù)參數(shù)計(jì)算1. 給定參數(shù) （1） 線路參數(shù)全線路水平長(zhǎng)度（m）：l= 全

2、線路斜長(zhǎng)（m）：l=全線路高度（m）：h= 設(shè)計(jì)支架個(gè)數(shù)（個(gè)）：i=運(yùn)載索設(shè)計(jì)速度（m/s）：v= 設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力（人/h）：?jiǎn)蝹?cè)n各跨水平距離（m）：l= ，l= ，l= ，l=各跨長(zhǎng)度（m）：l= ，l= ，l= ，l=各跨弦傾角（）：= ，= ，= ，=各跨高差（m）：h= ，h= ，h= ，h=（2） 吊椅參數(shù) 單個(gè)吊椅重力（n）：w= 載人后單個(gè)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(yùn)載索計(jì)算綜合考慮風(fēng)力的影響，空車(chē)側(cè)、重車(chē)側(cè)運(yùn)載索單位長(zhǎng)度負(fù)荷分別為： nmnm2.1 運(yùn)載索初

3、張力計(jì)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(mǎn)足要求。 由g2a=2x370004=18500 n，取g=19200 n。211 當(dāng)重錘靜止時(shí)，運(yùn)載索初張力的計(jì)算=4g，所以重錘的質(zhì)量符合要求。2.1.2 當(dāng)重錘下降時(shí)的運(yùn)載索初張力的計(jì)算（取滾動(dòng)軸承）由阻力系數(shù)公式：f=求得0.003523 19132.36 n,故重錘符合要求。2.1.3 當(dāng)重錘上升時(shí)運(yùn)載索初張力的計(jì)算19267.6 n19416.91 n ,重錘符合要求,確定g=19200 n2.2 確定下站從動(dòng)輪處運(yùn)載索張力， =0.002905解得 所以2.3 各

4、種狀態(tài)下，上站驅(qū)動(dòng)輪處運(yùn)載索張力計(jì)算2.3.1 重吊椅上行，空吊椅下行入側(cè)：68670.22 n （）出側(cè)：61825.52 n2.3.2 空吊椅上行，重吊椅下行入側(cè)：出側(cè)：68209.76 n2.3.3 重吊椅上行，重吊椅下行入側(cè)：68670.22 n 出側(cè)：2.3.4 空吊椅上行，空吊椅下行入側(cè)： 出側(cè)：3.慣性力計(jì)算慣性力計(jì)算的目的是考慮運(yùn)載索安全性檢驗(yàn)時(shí)，運(yùn)載索最大張力需要考慮增加運(yùn)載索的最大慣性力，即（1） *基礎(chǔ)資料起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的平均加速度（m/s）：a 重力加速度（m/s）：g索道轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量（包括驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分、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(dòng)機(jī)變位重量

5、 g1 =(g1d12)i2/d12聯(lián)軸節(jié)變位重量 g2 =(g2d22 )i2/ d22式中 d1、d2電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸節(jié)各自的飛輪直徑； g1、g2電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸節(jié)各自的飛輪自重； i 電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸節(jié)，并計(jì)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(jì)算pz= qzl0/g+0.06g+ g3/ga; pk=qkl0/g+0.06g+ g3/ga (3-6)4.鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算（1）運(yùn)載索1）彎曲應(yīng)力b1與張應(yīng)力k1(mpa) b1=1/e1dq k1=（t入1+pz）/f12)安全系數(shù)純張應(yīng)力時(shí) n1=b1/ k15綜合應(yīng)力時(shí) n2

6、=b1/( b1+k1)4 (3-7)以上式中e1運(yùn)載索的彈性模量(mpa)； 1運(yùn)載索表面鋼絲直徑（mm）； dq驅(qū)動(dòng)輪直徑（mm）； b1運(yùn)載索的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度(mpa)。（2）拉緊索1）彎曲應(yīng)力b2張應(yīng)力k2 (mpa) b2 =2 /e2dl k2=tc4/f22）安全系數(shù)純張應(yīng)力時(shí) n3=b2/ k 25.5綜合應(yīng)力時(shí) n4=b2/( b2+k2)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)； 2拉緊索表面鋼絲直徑（mm）； dl拉緊輪直徑（mm）； b2拉緊索的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度(mpa)。5.驅(qū)動(dòng)機(jī)功率確定根據(jù)各種運(yùn)行狀態(tài)所求的功率值，確定交流電

7、動(dòng)機(jī)型號(hào)，求出現(xiàn)最大功率時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)載索通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪阻力損失t為 t 式中驅(qū)動(dòng)輪入側(cè)運(yùn)載索張力（）；t驅(qū)動(dòng)輪出側(cè)運(yùn)載索張力（）。各種狀態(tài)下與t的計(jì)算公式，見(jiàn)表。運(yùn)行狀態(tài)正常運(yùn)行啟動(dòng)制動(dòng)tttttt重上輕下空上重下重上重下空上空下驅(qū)動(dòng)輪圓周力p為 ptt+t電動(dòng)機(jī)功率 nkpv/式中 電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率，常取0.95；k備用系數(shù)，常取k1.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)防滑驗(yàn)算為 t/t式中 附著安全系數(shù),啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)1.25;e自然對(duì)數(shù)底;驅(qū)動(dòng)輪上鋼索有效纏繞圈數(shù)的包角,一般=180度;u鋼索與驅(qū)動(dòng)輪間的摩擦系數(shù),無(wú)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(yùn)行,啟動(dòng)制動(dòng)

8、時(shí)的t與t值一一代入式(3-9),式(3-10)計(jì)算,可得客運(yùn)索道運(yùn)行的最大功率和最大負(fù)功率,據(jù)此選取所需的電動(dòng)機(jī)。在運(yùn)載索運(yùn)行的最大功率和最大負(fù)功率，據(jù)此選取所需的電動(dòng)機(jī)。在運(yùn)載索運(yùn)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(yùn)索道的電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，只需要算出重上空下?tīng)顟B(tài)時(shí)的電動(dòng)機(jī)輸出功率，其余運(yùn)行狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)輸出功率都比重上空下運(yùn)行狀態(tài)小。以下在不考慮風(fēng)荷載的情況下，對(duì)這一結(jié)論加以證明。1） 當(dāng)處于空上空下?tīng)顟B(tài)時(shí)，上行的自重作用力方向與運(yùn)行方向相反 ，電動(dòng)機(jī)對(duì)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(yùn)行方向相同 ，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為，因此電動(dòng)機(jī)的輸出總功率。2）

9、 當(dāng)處于空上重相狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)對(duì)空車(chē)的自重作用輸出功率為，重車(chē)側(cè)荷式作用力及自重方向與運(yùn)行方向相同，通過(guò)運(yùn)載索作用可把動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)機(jī)，即可以加到原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力中，設(shè)回收功率為（）,此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率，所以 。（4）當(dāng)處于重上空下?tīng)顟B(tài)時(shí)，上行側(cè)載荷作用力及自重方向與運(yùn)行方向相反，電動(dòng)機(jī)輸出功率為（，） ，對(duì)下行側(cè)的自重作用輸出功率為 ，因此電動(dòng)機(jī)輸出總功率 ，所以。綜上所述，即處于空上重下?tīng)顟B(tài)時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)輸出功率值為最小且做負(fù)功，起動(dòng)力回收作用；處于重上空下?tīng)顟B(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)輸出功率值為最大，故最不利的運(yùn)行狀態(tài)為重上空下。6.線路設(shè)備選擇（1）鋼絲繩類(lèi)型的確定通過(guò)張力計(jì)算及安全系數(shù)的驗(yàn)算，可確定出所需

10、運(yùn)載索和拉緊索的型號(hào)。運(yùn)載索應(yīng)選用625fi或636ws等線接觸的順繞鋼絲繩；在腐蝕環(huán)境中工作的運(yùn)載索，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩；運(yùn)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(dòng)或手動(dòng)絞車(chē)；拉緊索應(yīng)選用625fi或819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(yùn)載索、拉緊索的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度分別取1870mpa、1960mpa。（2）驅(qū)動(dòng)機(jī)型號(hào)的選用一般采用單槽臥式，繩槽應(yīng)設(shè)耐磨襯墊；驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)主原動(dòng)機(jī)和備用原動(dòng)機(jī)，主原動(dòng)機(jī)應(yīng)為電動(dòng)機(jī)，備用原動(dòng)機(jī)應(yīng)為內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)。備用原動(dòng)機(jī)工作室，索道應(yīng)具有與0.30.5m/s檢修速度相近的運(yùn)行速度。驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)2套不同結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器

11、，其中工作制動(dòng)器設(shè)在高速軸上，安全制動(dòng)器設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪上。拖牽索道和不會(huì)到轉(zhuǎn)的索道，可僅設(shè)工作制動(dòng)器。當(dāng)空車(chē)上行、中車(chē)下行時(shí)，工作制動(dòng)器的平均制動(dòng)減速度，不得小于0.3m/s；當(dāng)重車(chē)上行、空車(chē)下行時(shí)，工作制動(dòng)器的平均制動(dòng)減速度，不得大于1.5m/s。否則，工作制動(dòng)器應(yīng)采用制動(dòng)力控制、制動(dòng)力調(diào)節(jié)或分級(jí)制動(dòng)的方式。群動(dòng)輪直徑按不小于運(yùn)載索直徑的100倍，禍不小于運(yùn)載索表層鋼絲直徑的1000倍選取。（3）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(dòng)輪相同；平衡錘常采用單錘懸掛式，其質(zhì)量按初張力計(jì)算與驗(yàn)算的結(jié)果選?。焕o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

12、鋼絲繩直徑的6000倍選取。（4）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(yùn)載索直徑的1215倍以上。每個(gè)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=0.20.5，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）。（5）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(dòng)35%時(shí)，吊椅的頂篷、座椅或乘客伸出手的手部，不得接觸運(yùn)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

13、椅應(yīng)設(shè)活動(dòng)式安全扶手與踏板，安全扶手與踏板應(yīng)聯(lián)動(dòng)，便于乘客上、下車(chē)。7運(yùn)載索各跨張力的計(jì)算對(duì)重上空下最不利運(yùn)行狀態(tài)（電動(dòng)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(jì)計(jì)算提供數(shù)據(jù)。（1） 重車(chē)側(cè)上行時(shí)各跨運(yùn)載索張力（n）tn=tn-1+qzhn+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(jì)算。 t1=t0+q2h1+qzl01f3=40054.4(n); t2=t1+qzh2+qzl02f3=42171.5(n); t3=t2+qzh3+qzl03f3=44440.0(n)； t4=

14、t3+qzh4+qzl04f3=46405.8(n); t5=t4+qzh5+qzl05f3=48069.1(n); t6=t5+qzh6+qzl06f3=49581.1(n); t7=t6+qzh7+qzl07f3=51849.5(n); t8=t7+qzh8+qzl08f3=53816.5(n); t9=t8+qzh9+qzl09f3=55177.1(n); t10=t9+qzh10+qzl10f3=55180.5(n); (2)空車(chē)側(cè)下行時(shí)各跨運(yùn)載索張力（n） tn=tn-1+qkhn-qklonf3 (n=1,2,3,i+1) t0=t2下站松邊拉力由公式t1+t2=t；t1=t2(1

15、+fr)計(jì)算。 t1=t0+qkh1-qkl01f3=39948.1(n); t2=t1+qkh2-qkl02f3=40890.8(n); t3=t2+qkh3-qkl03f3=41900.9(n); t4=t3+qkh4-qkl04f3=42776.3(n); t5=t4+qkh5-qkl05f3=43517.1(n); t6=t5+qkh6-qkl06f3=44190.6(n); t7=t6+qkh7-qkl07f3=45200.6(n); t8=t7+qkh8-qkl08f3=46075.5(n); t9=t8+qkh9-qkl09f3=46681.7(n); t10=t9+qkh10-

16、qkl10f3=46680.2(n); (3)重車(chē)側(cè)、空車(chē)側(cè)各跨平均張力tz和tk重車(chē)側(cè)、空車(chē)側(cè)各跨平均張力，分別按重車(chē)側(cè)、空車(chē)側(cè)各跨相鄰兩支點(diǎn)張力和的平均值計(jì)算。重車(chē)側(cè)：t0-1=12(t0+t1)=40062.2(n);同理 t1-2=12(t1+t2)=41112.9(n); t2-3=12(t2+t3)=43305.7(n); t3-4=12(t3+t4)=46422.9(n); t4-5=12(t4+t5)=47237.4(n); t5-6=12(t5+t6)=48825.1(n); t6-7=12(t6+t7)=50715.3(n); t7-8=12(t7+t8)=52833.0(

17、n); t8-9=12(t8+t9)=54496.8(n); t9-10=12(t9+t10)=55178.8(n);所以 tz=480818.0(n)?？哲?chē)側(cè)：t0-1=12(t0+t1)=39949.1(n); t1-2=12(t1+t2)=40419.4(n); t2-3=12(t2+t3)=41395.8(n); t3-4=12(t3+t4)=42338.6(n); t4-5=12(t4+t5)=43146.7(n); t5-6=12(t5+t6)=43853.8(n); t6-7=12(t6+t7)=44695.6(n); t7-8=12(t7+t8)=45638.1(n); t8-

18、9=12(t8+t9)=46378.6(n); t9-10=12(t9+t10)=46680.9(n);所以 tk=43449.6(n)。8.拉緊裝置行程計(jì)算通過(guò)計(jì)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(dòng)范圍，以避免重錘觸地或者碰撞導(dǎo)向輪，失去其平穩(wěn)拉緊的作用。 s=st+s+st+sy負(fù)荷變化而產(chǎn)生的運(yùn)載索長(zhǎng)度的變化stst=(-)=0.120式中 重錘下降時(shí)拉緊邊的平均張力（n）； 重錘上升時(shí)拉緊邊的平均張力（n）； 各跨弦傾角（）。 當(dāng)重錘下降時(shí)，運(yùn)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(shí)，運(yùn)載索的重側(cè)上行、空側(cè)下行，即上行側(cè)為拉緊邊。在運(yùn)載索計(jì)

19、算中可求得，重錘下降（下行）和重錘上升（上行）時(shí)的下站運(yùn)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(yùn)載索的拉緊邊的張力可以通過(guò)下式計(jì)算 =+qz+qz(=1,2) 得出：=54720.0(n),=55643.2(n)又 =，=運(yùn)載索彈性伸長(zhǎng)所引起的長(zhǎng)度變化為 =0.00535溫度變化引起的運(yùn)載索長(zhǎng)度變化為 =3式中 運(yùn)載索的膨脹系數(shù)，為0.000011; 運(yùn)載索投產(chǎn)時(shí)與安裝時(shí)的溫差，比安裝時(shí)的溫度高取正值，反之取負(fù)值。運(yùn)

20、載索殘余伸長(zhǎng)長(zhǎng)度為 =0.27 (0.00080.0001)綜上所述， =+=3.3959. 各跨撓度計(jì)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(yíng)救下來(lái)。此時(shí)，操作手動(dòng)絞車(chē)，將拉緊重錘提起，直到乘客懸空為止。空車(chē)側(cè)各最大撓度 對(duì)m將數(shù)據(jù)代入得：1 3 4 3 3 3 4 3 3 1再代入 可得各跨在重側(cè)的最大撓度分別為：0.00857 0.4876 0.5187 0.403660.2124 0.12801 0.5187 0.487460.0955 0.004822空車(chē)側(cè)各跨最大撓度：)則各跨在空車(chē)側(cè)最大撓度分別為： 10各跨懸索曲線

21、長(zhǎng)度計(jì)算重車(chē)側(cè)各跨懸索曲線長(zhǎng)度s（m） 其中， 式中 各跨弦長(zhǎng)（m）； q均布載荷（n/m），?？哲?chē)側(cè)各跨懸線曲線長(zhǎng)度其中， 代入各跨的相關(guān)數(shù)值，可將重車(chē)側(cè)和空車(chē)側(cè)各跨懸索曲線長(zhǎng)度求出。11.線線路個(gè)支架的技術(shù)參數(shù)計(jì)算 凸（凹）形指點(diǎn)用來(lái)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(guò)各支架，尤其是凸形支點(diǎn)為避免發(fā)生漂浮現(xiàn)象，力求安全靠貼。（1線路各跨彎折角） =z y (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(shí)為正值，俯角時(shí)為負(fù)值，代入式 （3-28）計(jì)算。當(dāng)0時(shí)，線路為凹形;當(dāng)0時(shí)，線路為凸形。 （2）運(yùn)載索自重引起的傾角（） z=arcsin(q1

22、lon左)； （3-29） （3）運(yùn)載索受支架間距內(nèi)載荷作用引起的傾角按重車(chē)側(cè)計(jì)算 （3-30）各跨值的計(jì)算式為=（m-1）（1-0.5mjcosnlon）式中m各跨最多容許吊椅個(gè)數(shù)（取整），m=1+lonjcosn （3-31） （4）運(yùn)載索受運(yùn)行過(guò)支架時(shí)荷載作用所引起的傾角 =arcsinwztz （3-32）式（3-29）。（3-30）。（3-32）中，當(dāng)支架采用壓縮輪時(shí)，重車(chē)側(cè)各跨平均張力tz應(yīng)考慮張力減少10%計(jì)算（避免凹形支點(diǎn)發(fā)生飄起現(xiàn)象）；當(dāng)支架采用托式索輪時(shí)。重車(chē)側(cè)各跨平均張力tz按原值計(jì)算。（5） 驗(yàn)算支架左側(cè)最大爬坡角（左側(cè)指靠下站的一側(cè)）=+運(yùn)載索重車(chē)側(cè)在支架上的傾角不得大于110%。（6） 檢驗(yàn)運(yùn)載索作用于壓索輪的最小向上力v（總傾角0時(shí)檢驗(yàn)此步） =+ v=tsin此時(shí)，t不考慮張力減少。運(yùn)載索在每個(gè)托索式