鋼絲繩索承載設(shè)計(jì)

依據(jù)《GB 50127-2007架空索道工程技術(shù)規(guī)范》和《GB 12141-2008貨運(yùn)架空索道安全規(guī)范》，在索道的設(shè)計(jì)中，索道承載索必須選擇鋼絲繩制作。而從索道構(gòu)架整體看，此承載索是一個(gè)柔性構(gòu)件、而只承受拉力，其材料服從虎克定律。同時(shí)，在分析其受力時(shí)，把支架上承載索鉸點(diǎn)的變形忽略不計(jì)，由此可按拋物線理論對(duì)承載索受力進(jìn)行分析計(jì)算，求解承載索的張力，垂度、切線傾角，曲率半徑及曲線長度，以解決……承載索的安裝長度問題……計(jì)算中其他有關(guān)參數(shù)等，重載**垂度一般由用戶在任務(wù)書中提出。

承載索的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般需要考慮既要達(dá)到集運(yùn)貨物產(chǎn)量高、成本低、又要生產(chǎn)安全可靠，這就要進(jìn)行多方案的設(shè)計(jì)計(jì)算。特別是多跨架空索道計(jì)算公式繁瑣復(fù)雜，計(jì)算工作量大，設(shè)計(jì)者頗感棘手。下面，以一個(gè)單索單跨往復(fù)式承載索設(shè)計(jì)實(shí)例，來說明快裝索道承載索及其應(yīng)用：

用戶任務(wù)書：承載索長度220米（水平**距離150米，高度**150米），**貨物載重量：1噸，線路坡度：0～45°，要求設(shè)計(jì)承載索安裝*快。

在本實(shí)例中，當(dāng)垂度給定時(shí)，承載索對(duì)載貨小車支持力，主要受兩方面因素影響：一是隨小車滑行過程變化而變化；二是隨上下兩支點(diǎn)安裝高度差變化而變化，理論分析當(dāng)小車滑行至跨中時(shí) , 承載索產(chǎn)生**撓度和**張力。通過計(jì)算兩支點(diǎn)在水平安裝、和45°坡度安裝兩種情況下，承載索在跨中時(shí)的張力進(jìn)行比較，得出，承載索在45°坡度安裝時(shí)，張力**。下面給出45°坡度安裝時(shí)，承載索產(chǎn)生**張力值的計(jì)算過程，如下圖1所示：

1撓度選擇

架空索道承載索的工作垂度ε（跨中**撓度與水平跨度的比值）一般為0.05~0.07，*理想的垂度為0.055~0.06，（在周新年的《架空索道設(shè)計(jì)》一文中，給出的是0.04～0.06）如果我們選擇*小垂度0.055，計(jì)算跨中**撓度f

f=εxL=150x0.055=8.25米。

但考慮到本索道使用的特殊性--即為了保證沿線0～45°地質(zhì)情況，全部能夠通過障礙物，并綜合考慮支架架設(shè)高度，實(shí)際計(jì)算選擇*小撓度為4米。

即，在兩支點(diǎn)水平安裝時(shí)，根據(jù)索道支架高度8.4米，吊鉤長度0.4m，假設(shè)捆綁索延伸伸長1米計(jì)算，如果預(yù)留障礙點(diǎn)與被吊物底端間距為0.5米，當(dāng)?shù)匦纹滦泵媾c索道玄平行時(shí)，計(jì)算通過**被吊物高度H：

H=8.4-0.4-1.0-0.5-4.0=2.9m

被吊物高度不得大于2.9米。

2承載索張力計(jì)算

根據(jù)力的平衡原則，當(dāng)載荷集中在中點(diǎn)時(shí)，為簡化計(jì)算，承載索被完全看成是柔性構(gòu)件，忽略承載索均載影響，則，

重力的水平分力；(T+t)sinα-Tsinβ=0          

重力的垂直分力；(T+t)cosα-Tcosβ-1=0

其中，T為承載索張力 t 為牽引力  α為載荷點(diǎn)牽引索上段與豎直線的夾角，β為載荷點(diǎn)牽引索下段與豎直線的夾角，1為所需支持力，

如圖，計(jì)算： Sinα=75/（752+（75+h）2）1/2

 Cosα=（75+h）/（752+（75+h）2）1/2

Sinβ=75/（752+（75-h）2）1/2

    Cosβ=（75-h）/（752+（75-h）2）1/2

根據(jù)馳度計(jì)算，當(dāng)h=4時(shí)，帶入計(jì)算得，T=12.89噸，t=0.71噸

在本實(shí)例中，當(dāng)牽引索在中點(diǎn)駐留時(shí)，牽引索將被完全放開，被吊物依靠滑車與承載索的摩擦力停留，實(shí)際承載索上半段承受的**張力將包含荷重分量，即承載索張力和牽引索牽引力，為：T+t=12.89+0.71=13.6噸

3承載索選擇及安裝

根據(jù)《GB12141-2008貨運(yùn)架空索道安全規(guī)范》，鋼絲繩應(yīng)選擇符合GB8918，或YB/T5295要求的鋼絲繩。為減少鋼絲繩重量，選用重要用途鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度級(jí)別1870Mp，查表得承載索安全系數(shù)3.0。

計(jì)算鋼絲繩*小破斷拉力T0：T0=3.0X13.6=40.8噸力

選用強(qiáng)度級(jí)別1870級(jí)填充式鋼絲繩，鋼絲繩*小直徑? 24mm。

查，直徑24mm鋼絲繩重量比約為230Kg/100米，計(jì)算220米（不考慮端部制作）鋼絲繩自重，得：G=230Kg/100X220=506Kg

在承載索安裝時(shí)，承載索選擇一端固定，另一端張緊的安裝方式。固定端制成環(huán)眼，由于承載索放繩時(shí)，可能*需要使用承載索的一部分，依據(jù)通常方法，為了減少勞動(dòng)量，只選擇對(duì)鋼絲繩環(huán)眼端直接放繩。放繩時(shí)，鋼絲繩質(zhì)量較重，且不允許在地面摩擦，和沾染土石污染，一般情況，放繩采用牽引索，通過轉(zhuǎn)向滑輪牽引，進(jìn)行有張力放繩（在本設(shè)計(jì)中，考慮到牽引機(jī)重量及搬運(yùn)困，一般只把牽引機(jī)安裝到運(yùn)輸車能夠方便卸貨的地方）。

       在承載索張緊過程中，為了節(jié)約時(shí)間，本承載索的張緊不采用配重形式，借用周志剛在“往復(fù)式客運(yùn)索道雙承載索兩端錨固裝置設(shè)計(jì)”中提到的張緊方法：在該方法中，為了使液壓缸行程盡可能的短，先通過手拉葫蘆逐漸收緊，使之達(dá)到一個(gè)預(yù)估的張緊力，然后，在張緊端采用多個(gè)繩卡固定，承載索通過兩組繩夾和兩根長螺桿及張緊架與錨固機(jī)架聯(lián)接，隨后，通過一個(gè)液壓系統(tǒng)張緊液壓缸，拉緊承載索，在承載索繩卡端，連接一個(gè)壓力傳感器，測(cè)定和顯示承載索實(shí)時(shí)拉力。