貨運(yùn)索道機(jī)械設(shè)備配置及自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

緒論1.1研究背景在當(dāng)前注重經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的大背景下，很多地區(qū)開展經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)，在一些山區(qū)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，需要耗費(fèi)較大的資源，同時(shí)這些資源的運(yùn)輸同時(shí)這些資源的運(yùn)輸難度也比較高。特別是在一些西部地區(qū)海拔比較高，交通條件比較差運(yùn)輸在施工當(dāng)中成為重要的難點(diǎn)，這樣便使得在對(duì)相應(yīng)的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)時(shí)需要對(duì)一些交通要道進(jìn)行建設(shè)。但是，在施工當(dāng)中會(huì)耗費(fèi)較多的資源，甚至高于一些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，針對(duì)于該方面的狀況，采用索道運(yùn)輸能夠更好地解決這一問(wèn)題。通常狀況下在采用貨運(yùn)索道對(duì)相應(yīng)的物資進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)使用電力驅(qū)動(dòng)，這樣便不會(huì)產(chǎn)生一些廢氣或者廢水，在解決山區(qū)物品貨運(yùn)的難題狀況之下，也能夠降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。當(dāng)前很多地區(qū)所使用的一些貨運(yùn)索道比較簡(jiǎn)易，承載力比較低，安全性也較差，這樣不利于物資的順利運(yùn)輸，在這樣的背景之下，文章對(duì)于貨運(yùn)索道機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析和論述。1.2研究意義論文研究的意義主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面在文章論述過(guò)程當(dāng)中，詳細(xì)闡述了貨運(yùn)索道運(yùn)輸技術(shù)的一些特點(diǎn)和相應(yīng)的理論內(nèi)容，這對(duì)于豐富貨運(yùn)索道的理論研究具有一定的意義，另外一方面，文章在研究過(guò)程當(dāng)中，詳細(xì)闡述了貨運(yùn)索道機(jī)械系統(tǒng)選擇和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，這樣對(duì)于指導(dǎo)當(dāng)前提升索道運(yùn)輸?shù)陌踩愿咝院推椒€(wěn)性能提供較多的可參考信息，對(duì)于促進(jìn)貨運(yùn)索道的廣泛應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。1.3國(guó)內(nèi)外研究概況1.3.1國(guó)外研究狀況針對(duì)于貨運(yùn)索道方面，國(guó)外的學(xué)者研究?jī)?nèi)容比較豐富。VigilioFontanari（2019）指出，世界上第一條采用鋼絲繩的貨運(yùn)索道修建于1868年，在英國(guó)的蘇格蘭同時(shí)在意大利也修建了相應(yīng)的現(xiàn)代客運(yùn)索道。在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家，所建設(shè)的貨運(yùn)索道和客運(yùn)索道數(shù)量比較多。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)家當(dāng)中采用貨運(yùn)索道系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)的貨物進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，會(huì)應(yīng)用較多的技術(shù)和新型設(shè)備。關(guān)于脫掛式抱索器研究方面，國(guó)外學(xué)者PavelPeterka（2017）指出，固定式抱索器和承載繩在相對(duì)位置不變的狀況之下，固定抱索器由于自身的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在使用和維護(hù)方面比較便捷，因此在多數(shù)的索道系統(tǒng)當(dāng)中都會(huì)采用固定式抱索器。1.3.2國(guó)內(nèi)研究狀況我國(guó)的一些學(xué)者也對(duì)貨運(yùn)索道方面的內(nèi)容展開詳細(xì)的研究。王洪欣,衣寶龍（2018）指出，在工程索道研究方面我國(guó)安徽送變電工程開發(fā)一種貨運(yùn)索道特點(diǎn)便是運(yùn)行的方式，采用往復(fù)式承載繩會(huì)是應(yīng)用四根鋼絲繩，這樣便使得整個(gè)索道在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中能夠具有較高的平穩(wěn)性。王添,李振洋,閆登華（2019）指出，在當(dāng)前施工項(xiàng)目當(dāng)中所使用的所到種類，按照其運(yùn)行的特征，可以劃分為三個(gè)類別，第一是單向索道，第二是往復(fù)索道，第三式循環(huán)索道。關(guān)于脫掛式抱索器發(fā)展方面，張竣昊（2018）指出，我國(guó)自行研發(fā)的索道抱索器只有昆明研究院，該研究院在借鑒一些外國(guó)抱索器技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)之上，充分地利用先進(jìn)技術(shù)采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)置，開發(fā)出了各項(xiàng)性能指標(biāo)都能夠達(dá)到實(shí)際使用要求的標(biāo)準(zhǔn)。

2索道運(yùn)輸技術(shù)2.1索道運(yùn)輸?shù)幕咎攸c(diǎn)索道在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，能夠跨越山谷和河流，同時(shí)能克服一些地面的障礙物，比較適合在山區(qū)或者林區(qū)當(dāng)中進(jìn)行使用，特別是在一些交通不便的地方，在地形比較復(fù)雜的狀況之下，索道運(yùn)輸方式比較合適。同時(shí)，索道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中能夠?qū)Νh(huán)境有所保護(hù)，杜絕一些污染物的排放。我國(guó)當(dāng)前建筑領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展之下說(shuō)到運(yùn)輸，在我國(guó)一些山區(qū)得到了普遍的應(yīng)用，這是由于在實(shí)際運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中和普通的交通公路相比，能夠縮短運(yùn)輸距離，和一些盤山道運(yùn)輸方式相比，具有較高的安全性。另外，在索道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中不需要開發(fā)大量的土方，對(duì)地形和地貌造成的破壞比較小，同時(shí)也不需要構(gòu)建一些涵洞和橋梁，這樣便降低了一些交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的資源耗費(fèi)。運(yùn)貨索道能在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，減少經(jīng)費(fèi)的使用，投資回報(bào)速度比較快。因此，通過(guò)這樣的分析可以了解到索道運(yùn)輸不論是在經(jīng)濟(jì)投資建設(shè)方面，還是后續(xù)的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用方面都具有較高優(yōu)勢(shì)。2.2索道工作索理論研究方法索道運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，需要應(yīng)用一些先進(jìn)的技術(shù)或者設(shè)備來(lái)完成建設(shè)。在建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)所到的承載力進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算。實(shí)際計(jì)算時(shí)不僅要讓索道能夠滿足使用后具備較高的安全性，同時(shí)也要讓索道具有經(jīng)濟(jì)合理的特征。為了能夠讓索道的計(jì)算比較精確，通常狀況下會(huì)采用懸鏈線理論，應(yīng)用時(shí)主要按照解鎖工程的具體要求。在選型設(shè)計(jì)過(guò)程中多數(shù)會(huì)和懸鏈線理論和拋物線理論進(jìn)行充分的結(jié)合，這樣算出來(lái)的數(shù)值更具有精準(zhǔn)性。另外，懸鏈線理論得到的計(jì)算結(jié)果內(nèi)容具有一定的豐富性，并且能夠滿足客觀的一些數(shù)據(jù)條件，但是由于計(jì)算比較復(fù)雜，需要設(shè)置相應(yīng)的計(jì)算程序。通常用在要求精確比較高的索道系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中。但是在拋物線理論算法方面，由于操作比較簡(jiǎn)單，在一般的工程當(dāng)中便可以使用該種計(jì)算方法來(lái)完成工索系統(tǒng)相應(yīng)數(shù)值的計(jì)算。

3工作索布置方案以及主要設(shè)備選型3.1工作索布置方案3.1.1雙承載索、單牽引索的布置方案關(guān)于雙承載索和單牽引索的工作索布置方案設(shè)定方面，需要充分與索道相關(guān)的物理數(shù)值結(jié)合，這樣才能設(shè)計(jì)出比較合理的方案。通過(guò)對(duì)眾多文獻(xiàn)資料的查找，并結(jié)合自身實(shí)習(xí)工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出該方案的示意圖，如圖1所示。圖1索道工作索布置方案往復(fù)式索道在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，由于它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不僅在安裝方面具有便捷的操作，同時(shí)在拆除方面也比較容易。但是循環(huán)式的索道結(jié)構(gòu)相對(duì)于比較復(fù)雜，在這一系統(tǒng)當(dāng)中有較大的回轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。往復(fù)式貨運(yùn)索道方案，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中有以下兩個(gè)方面的特點(diǎn)，第一，單次的運(yùn)動(dòng)量比較高，能適用于一些總運(yùn)量較大的工程，同時(shí)特別適合一些線路搶修方面的工作。第二，運(yùn)重承重系統(tǒng)是雙程載索，對(duì)于承載索錨固點(diǎn)方面，對(duì)項(xiàng)目所在地地質(zhì)要求相對(duì)比較低，可以再多處地理位置來(lái)進(jìn)行施工和應(yīng)用。3.1.2單承載索脈動(dòng)式的布置方案關(guān)于單承載索脈動(dòng)式工作索布置方面，需要充分與索道相關(guān)的物理數(shù)值結(jié)合，這樣才能設(shè)計(jì)出比較合理的方案。通過(guò)對(duì)眾多文獻(xiàn)資料的查找，并結(jié)合自身實(shí)習(xí)工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出該方案的示意圖，如圖2所示。這一方案在實(shí)際應(yīng)用方面的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，在實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行時(shí)，運(yùn)輸?shù)男释ǔ１容^高，這樣能滿足實(shí)際應(yīng)用的運(yùn)輸需求。第二，在運(yùn)重相對(duì)比較低的狀況下，可以沿承載索增加合適數(shù)量的小車，適合常規(guī)線路運(yùn)輸工作。圖2索道工作索布置方案3.2鋼索選擇通過(guò)上文的論述得知，貨運(yùn)索道在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中有自身特定的優(yōu)勢(shì)，但是由于需要承載較大的重量，在對(duì)索道系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，需要注重鋼索方面的應(yīng)用和選擇。通常狀況下，在索道運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中會(huì)使用鋼絲繩來(lái)充當(dāng)承載索，同時(shí)也應(yīng)用在返空索與牽引索，這就需要按照不同的使用需求，來(lái)選擇合適的鋼絲繩。系統(tǒng)當(dāng)中承重比較大的牽引索，返空索可用較小細(xì)的鋼絲繩，而承載索因承載力大，在選擇的方面可以使用大直徑的鋼絲繩，這樣能滿足較重貨物運(yùn)輸。鑒于承載索和返空索因不經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)輪，可以選用“6×7鋼絲+1麻芯”鋼絲繩，該種規(guī)格鋼絲繩在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較高的耐磨性與拉力強(qiáng)度，即便是在橫向壓力較大的狀況下，產(chǎn)生的變形也很小。在環(huán)狀牽引索循環(huán)索道設(shè)計(jì)的一次性運(yùn)載能力為1000kg的狀況下，承載索可以選擇規(guī)格為φ21.5mm的鋼絲繩，破斷拉力為能達(dá)到290kN，這樣能保障繩索使用后的安全性和穩(wěn)定性。返空索規(guī)格選擇方面，可以采用φ13mm的鋼絲繩，而牽引索可以使用φ11mm的鋼絲繩。3.3支架選擇裝料場(chǎng)以及卸料場(chǎng)當(dāng)中，為了能夠和地面能夠保持相應(yīng)的距離，需要在索道系統(tǒng)當(dāng)中架設(shè)支架，設(shè)立端部支架和進(jìn)出支架按照索道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要合理的計(jì)算運(yùn)輸距離，也要充分的考量施工現(xiàn)場(chǎng)具體狀況，然后確定好整個(gè)索道系統(tǒng)所用的支架數(shù)量，按照地形的地貌選擇合適的支架，能夠保障整個(gè)索道系統(tǒng)在運(yùn)行之后，具有較高的平穩(wěn)性。確保支架的強(qiáng)度和架空的高度也是支架選擇過(guò)程當(dāng)中重點(diǎn)考量?jī)?nèi)容，為了便于日后的貨物運(yùn)輸，在索道支架設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中通常會(huì)選擇組裝式結(jié)構(gòu)。在完成相應(yīng)構(gòu)件生產(chǎn)之后，需要運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行部件的組裝。同時(shí)為了能夠提升支架和整個(gè)索道系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，要按照現(xiàn)場(chǎng)地形來(lái)打設(shè)四面落地位線拉線，采用鋼絲繩打設(shè)，拉線對(duì)地夾角不得大于45度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)最好選擇16t鋼板地錨。3.4支撐器選擇在索道系統(tǒng)當(dāng)中，支撐器通常是要懸掛在橫梁下，主要的作用支撐承載索、返空索和牽引索所產(chǎn)生的壓力，同時(shí)在安裝之后，可以便于行走小車順利。該通裝置在選擇方面，需要充分了解支撐器應(yīng)具備的物理性能，應(yīng)用在貨運(yùn)索道系統(tǒng)當(dāng)中，需要多分別設(shè)有端部支架支撐器、直線下壓和上拔支撐器。端部支撐器懸掛在索道兩端支架的橫梁下，上面不通過(guò)行走小車，設(shè)有一個(gè)鞍座，來(lái)支撐一根承載索或返空索，下部設(shè)置一只滑輪，以便通過(guò)牽引索。如圖3所示：圖3端部支撐器與直線上撥、下壓支撐器

4貨運(yùn)索道自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.1PC及通訊在自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中需要設(shè)置PC裝置，為了能夠滿足貨運(yùn)索道系統(tǒng)可以在實(shí)際運(yùn)行中具有較高的平穩(wěn)性，可以選擇由法國(guó)FCB公司生產(chǎn)的STx7系列產(chǎn)品,該系列產(chǎn)品當(dāng)中設(shè)置相應(yīng)邏輯輸入模塊,能實(shí)現(xiàn)信號(hào)用于傳感器與動(dòng)作觸點(diǎn)等邏輯信號(hào)的輸入。在邏輯輸出模塊當(dāng)中,輸出直流+48v為邏輯“1"信號(hào)，能輔助PC對(duì)外界發(fā)出相應(yīng)的命令。通訊模塊用于兩臺(tái)PC之間的串行通訊，通過(guò)設(shè)置4個(gè)信道的模擬輸入模塊,輸入模擬信號(hào)為直流4-20mA。用于鋼索速度的輸入PC,能實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。4.2直流設(shè)備關(guān)于直流設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置方面，最好采用三相橋式全波可控硅整流方式,該種方式能讓單機(jī)控制方式和的集中控制方式運(yùn)行的狀況下，實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整。而單機(jī)控制的運(yùn)行速度能夠讓整流柜發(fā)揮自身工作和相應(yīng)物理性能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)索道運(yùn)行速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。集中控制方式狀態(tài)下,牽引鏈和旋轉(zhuǎn)分配器自身速度和鋼索能處于同步運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)鋼索主電機(jī)運(yùn)行速度能在整流柜當(dāng)中進(jìn)行調(diào)整。4.3PC輸入信號(hào)的獲取關(guān)于PC輸入的信號(hào)設(shè)置方面，主要采用無(wú)觸點(diǎn)傳感器，為了保障機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)還要設(shè)置機(jī)械觸點(diǎn)式開關(guān)，這一裝置設(shè)置的目的是為了獲得索道PC控制所需信號(hào)，這樣才能對(duì)索道運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，尤其是速度的控制方面，能提升控制的時(shí)效性。4.4鋼索速度的控制鋼索在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中設(shè)置的初始速度是依靠鋼索與輪表面摩擦帶動(dòng)的小輪同軸旋轉(zhuǎn)的直流測(cè)速電機(jī)測(cè)得。在鋼索速度控制方面，需要按照不同的需求，將對(duì)鋼索出口和入口設(shè)置測(cè)速電機(jī)，通常該電機(jī)輸出壓力的額定范圍是測(cè)速電機(jī)的0-60v。為了保障鋼索運(yùn)行的穩(wěn)定性，鋼索速度范圍內(nèi),輸出電壓要和鋼索速度成正比例關(guān)系。

5結(jié)論通過(guò)此次的論述可以了解到，貨運(yùn)索道在當(dāng)前一些山區(qū)貨物運(yùn)輸方面具有較多的優(yōu)勢(shì)。在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)在經(jīng)營(yíng)方面也具有較高的性價(jià)比。針對(duì)于貨運(yùn)索道系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要合理的對(duì)相應(yīng)工作索系統(tǒng)和布置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)于不同貨運(yùn)索道系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，在鋼索、支架、支撐器選擇方面都要能夠滿足工作索實(shí)際運(yùn)行的承載重量和穩(wěn)定性需求。另外，為了能夠讓貨運(yùn)索道在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中具備自動(dòng)化特點(diǎn)，文章針對(duì)貨運(yùn)索道自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，希望文章的論述能夠促進(jìn)貨索道設(shè)備裝置的完善，望能促進(jìn)自動(dòng)化貨運(yùn)索道系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用。

致謝致謝在這次論文研究過(guò)程當(dāng)中，從選題——開題報(bào)告——論文編寫——整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的控制，都是在我的導(dǎo)師關(guān)心之下所完成的，在這一過(guò)程當(dāng)中，我又再次了解到我導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度。同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，我也感受到我的導(dǎo)師對(duì)我學(xué)習(xí)方面的關(guān)心與幫助。論文編寫是一個(gè)比較漫長(zhǎng)的過(guò)程，但是在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，我的導(dǎo)師孜孜不倦的幫助我完成相應(yīng)內(nèi)容的編寫和規(guī)劃，讓我受益良多。在此，我對(duì)我的導(dǎo)師表示深深的感謝。另外，我還要感謝我論文編寫過(guò)程當(dāng)中，同學(xué)給予的鼓勵(lì)，謝謝你們?cè)谖艺麄€(gè)大學(xué)期間對(duì)我的關(guān)心，讓我在生活和學(xué)習(xí)當(dāng)中能不斷的克服困難。最后我要感謝我的父母，謝謝你們。時(shí)光荏苒，伴隨畢業(yè)季的到來(lái)，我面臨了新的生活挑戰(zhàn)，我將繼續(xù)努力！

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