工程索道課程設(shè)計

1、索道運輸課程設(shè)計（1 周）院(系)：專業(yè)：年級：學(xué)號：姓名：成績：指導(dǎo)教師：2012年 7月 5日1目錄課程設(shè)計 任務(wù)書與指導(dǎo)書 .2設(shè)計說明書 .3計算書 .41.計算無荷主要參數(shù) .4（1）設(shè)計計算跨的確定 .4（2）設(shè)計計算跨的無荷中撓系數(shù)S0M 的確定 .4（3）各跨無荷中撓系數(shù) S0（）及其無荷中央撓度0.4IF (I) (m)（4）各跨無荷索長 L0（I）和全線路無荷索長 L0(m).5（5）振動波往返一次所需的時間SE (I ) (s) .62.計算設(shè)計荷重 P(N ) .63.承載索設(shè)計計算 .7（1）初選承載索規(guī)格 .7（2）無荷重時最大拉力 TW 與下支點安裝張力X.7T

2、(N)（3）計算各跨荷重比 N（I） .7（4）無補正有荷最大拉力 TQ（N） .8（5）有補正有荷最大拉力 TM （N） .9（6）計算跨的無補正有荷中撓系數(shù)S.11（ ）計算跨的有補正有荷中撓系數(shù)S.127（8）承載索的校核 .124.索道側(cè)型設(shè)計 .12（1）各跨支點的彎折角 (I)( ° ).12（2）彎折角的正切值 tan (I).13（3）側(cè)型參數(shù)的校核 .135.懸索無荷線形 f0x(I )和有荷線形 fD(I )的計算（ m）.146.求地面變坡點與有荷懸索間的垂直距離 HY （J）(m) .187.集材方式方法的選擇 .238.工作索和絞盤機的選擇 .23（1）工作

3、索選擇 .23（2）絞盤機所需實際功率 NX 的校核（ kW ） .249.附圖 1索道側(cè)型設(shè)計 .30附圖 2索道索系圖（鳥覽圖）設(shè)計.31施工預(yù)算書 .3221課程設(shè)計名稱 ：索道運輸2總周數(shù) ：1 周學(xué)分：1 學(xué)分3目的及任務(wù)、要求 目的課程設(shè)計是索道運輸課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生加深理解和掌握所學(xué)理論知識， 增強學(xué)生的實踐技能， 正確掌握工程索道的一般原理、方法和步驟，為今后學(xué)生從事工程索道的設(shè)計、 架設(shè)和管理打下堅實基礎(chǔ)。 任務(wù)完成一條 3 跨增力式貨運索道完整的設(shè)計，具體設(shè)計內(nèi)容(任務(wù) )如下：對索道進行完整的設(shè)計計算；確定集材方式方法；索道側(cè)型圖設(shè)計；索道索系圖

4、 (鳥覽圖 )設(shè)計；索道施工預(yù)算書；編寫設(shè)計說明書。 要求計算書和圖紙要裝訂成冊， 出題每人 1 題，每人交 1 份，每份應(yīng)有封面和目錄。4成績評定設(shè)計資料的完整性20%設(shè)計文件質(zhì)量80%封設(shè)施側(cè)型索系封設(shè)施側(cè)型索系面計計算工圖圖面計計算工圖圖目說明書預(yù)算設(shè)設(shè)目說明書預(yù)算設(shè)設(shè)錄書書計計錄書書計計225533101020201010評分依據(jù) ： 設(shè)計計算方法正確，內(nèi)容完整； 圖形布置合理，符合索道設(shè)計要求； 說明書內(nèi)容完整、清楚；5主要參考資料 ： 周新年架空索道理論與實踐北京：中國林業(yè)出版社，1996中華人民共和國林業(yè)部林業(yè)架空索道設(shè)計規(guī)范(LY 1056-91) 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 19

5、92 周新年工程索道與柔性吊橋 理論設(shè)計案例人民交通出版社，200832009 級交通運輸專業(yè)索道運輸課程設(shè)計試架設(shè)一條3 跨 (N 3)單線 3 索增力式貨運架空索道。已知參數(shù)為跨號傾角 X0(I) /( ) °跨距 L0(I ) /m111.27404214.18287310.35200試選牽引索 136 ×19 NFC 1 570 B ZS(GB/T 20118 2006)，其單位長度重力QQ=5.93N/m，鋼索許可破斷拉力 TPq=81 500 N ；承載索 28 6×19 NFC 1 670 B ZZ(GB/T 20118 2006)，其單位長度重力Q

6、S=27.5 N/m ，橫截面面積 A=289.95 mm 2，鋼索許可破斷拉力TP=402000 N ；鋼索彈性模量51E=1×10 MPa 。木捆重量 P =20 000 N 。初選 K跑車：跑車輪數(shù) N =4 個，跑車自重P =1 450 N ，載物鉤重 P =100 N ，鞍座處1023設(shè)置有托索器； 初選閩林 821 絞盤機：額定功率為51.5 kW ，絞盤機位置低于集材點73.2 m；起重牽引速度 V=1.5 m/s。初定無荷中撓系數(shù)S =0.035 5+ 學(xué)號后 2 位數(shù)字 /10 000，各跨線形按 M=10 等分計算；OM計算跨支點位移量 D L 0.2 m；溫差

7、DT 10 。索道下支點坐標(biāo)(0，0.5)。地面總變坡點數(shù)S 9，測量得地面變坡點坐標(biāo)為跨號 I變坡點數(shù) N(I )地面變坡點坐標(biāo)XY(J)、 YY(J) /m14(0，0)； (166，-49) ；(280，20)； (404，70)；24(518.8， 32)；(576.2， 50)；(691，148)；33(791， 100)； (891，184)要求按拋物線(堀氏 ) 理論對該索道進行完整的設(shè)計計算，并繪制索道縱斷面圖。提示堀氏設(shè)計結(jié)果：SS(1) = 2.91SS(2) = 3.83當(dāng) S=0.0355 0.0465 時， K =1.05 1.30J=27.33% 33.00%0MC

8、=26.12 20.00N =2.36 2.941滿足全部校核條件：K 1.05、 J=10% 35% 、 C=20 30、 N1 24計算書1計算無荷主要參數(shù)(1) 多跨索道設(shè)計計算跨的判斷 (表 2-1)表 21 判斷設(shè)計計算跨 /m設(shè)計計算跨LM 500LM<500最大跨所在跨L 20L 10L<20L< 10最大弦傾角所在跨注： LM最大跨距；L 最大與最小跨距之差。判斷出設(shè)計計算跨后，對該跨的承載索的各技術(shù)參數(shù)進行設(shè)計計算。LM404500L404 200 204 10可知最大跨所在跨為計算跨，即第一跨為計算跨(2) 設(shè)計計算跨的無荷中撓系數(shù)S0M 的確定將設(shè)計計算

9、跨視為單跨索道考慮，薦用取S0M=0.030.05 ， 因SOM0.0355學(xué)號后 2位數(shù)字10000，所以SOM0.03880 0M。，S =S(3) 各跨無荷中撓系數(shù) S0(I) 及其無荷中央撓度 F0(I)(m)S0 M l (I )S0(I )lMF0 ( I ) S0 (I )l0 (I )式中 lM 計算跨的弦線長度(m)；l(I) 各跨弦線長度 (m) ， l (I )l0 (I )；cos 0 (I )l0(I )各跨水平跨距 (m)；l0-全線路水平跨距，lNl(I)；00I10°)；(I)各跨的弦傾角 (N跨數(shù)， I=1， 2， 3， N。第一跨無荷中撓系數(shù)S0(

10、1)及其無荷中央撓度F0(1)(m) 計算如下：l (1)l0 (1)404cos 0 (1)411.94 mcos11.27l (1)411.94m(1)(2)lMl0 (1)404cos 0(1)411.94mcos11.275l M411.94 mSOM l (1)0.0388411.94S0 (1)0.0388l M411.94F0 (1)S0 (1)l 0 (1)0.0388404 15.6752m第二跨無荷中撓系數(shù) S0(2)及其無荷中央撓度F0(2)(m) 計 算 如 下 ：l (2)l0 (2)287296.02mcos 0 (2)cos14.18l (2)296.02ml M

11、411.94mSOM l ( 2)0.0388296.02S0 (2)0.0279l M411.94F0 (2)S0 (2)l 0 (2)0.0279287 8.0073m第三跨無荷中撓系數(shù)S0(3)及其無荷中央撓度 F0(3)(m) 計算如下：l (3)l0 (3)200203.31mcos 0 (3)cos10.35l (3)203.31ml M411.94 mSOM l (3)0.0388203.31S0 (3)0.0191l M411.94F0 (3)S0 (3)l0 (3)0.0191200 3.82 m(4) 各跨無荷索長 L 0( I)和全線路無荷索長 L 0(m)L0(I)18

12、S02 (I ) cos40 (I ) l ( I )(3)3NL0L0(I)(4)I1所以 :第一跨無荷索長L0(1)824824L0(1)13S0 (1) cos0 (1)l (1)130.0388cos 11.27 411.94413.47m第二跨無荷索長L0(2)824824L0( 2)13S0(2) cos0 ( 2)l (2)130.0279cos 14.18 296.02296.56m第三跨無荷索長L0(3)6L0(3) 18S02 (3) cos40 (3)l (3) 180.01912cos4 10.35 203.31 203.50m3L0(m)：3全線路無荷索長NL0L0(

13、I)L0 (1)L0 (2) L0 (3)413.47 296.56 203.50913.53mI 1(5) 振動波往返一次所需的時間SE(I)(s)SE(I)S0 ( I )l0 ( I )0.306所以：第一跨振動波往返一次所需的時間SE(1)(s)SE (1)S0 (1)l0 (1)0.0388 4040.3067.157s0.306第二跨振動波往返一次所需的時間SE(2)(s)SE (2)S0 (2)l 0 (2)0.0279 2870.3065.115s0.306第三跨振動波往返一次所需的時間SE (3)(s)SE (3)S0 (3)l 0 (3)0.0191 2000.3063.5

14、33s0.3062計算設(shè)計荷重 P(N)P(P1 P2)(1 G )WQ(5)2式中P1、 P2 分別為木捆和跑車重量(N) ；WQ 牽引索自重 (N) ， WQ QQL0，鞍座上有托索器時， WQQQ L0M ；L 0M計算跨的無荷索長 (m) ；QQ 牽引索單位長度重力(N/m) ，其規(guī)格按 GB/T 20118 2006 選??；G 沖擊系數(shù)， G6S0M 。G6SOM60.03880.2328824LOML0 (1)13S0(1) cos0 (1)l (1)1 80.03882cos4 11.27 411.943413.47m又鞍座處設(shè)置有托索器WQQQ LOM5.93413.47245

15、1.8771NP( P1P2 )(1WQG)2( 20000 1450 )(10.2328)2451.8771227669 .50N73承載索設(shè)計計算(1) 初選承載索規(guī)格根據(jù)設(shè)計荷重 P 按 GB/T 20118 2006 初選承載索規(guī)格。如庫存鋼索，則可酌情選用，而后進行計算。P27670 N ;Tp402000 N即 P Tp故滿足要求，任選已知規(guī)格的承載索(2) 無荷重時最大拉力 TW 與下支點安裝張力 TX(N) TW TW qHT XqL0M1 (tan 0M4S0M )28S0M式中 q承載索單位長度重力(N/m) ；H 計算跨上支點到索道最高支點的垂直距離(m)；0M 計算跨的

16、弦傾角 ( °)；T W 計算跨的無荷最大拉力(N) ， TWqL0M1(tan 0 M 4S0M )2。8S0MTWqL0 M1 (tan0 M4S0 M )28S0 M27.5413.471(tan11.2740.0388) 280.038838864.87H 是計算跨上支點到索道最高支點的垂直距離(m)Hl0 (2)tan 0 (2)l 0 (3) tan 0 (3)287tan14.18200tan10.35(6)(7)109.0421mqQs27.5N / mTT 'qH 38864 .87 27.5109.0421 41863 .53 NWWTXqL0 M1 (t

17、an0 M4S0 M )28S0 M27.5413.471(tan11.274 0.0388) 28 0.038836667.09N(3) 計算各跨荷重比N(I)計算跨的荷重比N(I)P(8)qL0 ( I )n 為MnPMW式中W計算跨懸索自重(N) ， W=qL 0M 。所以 :第一跨荷重比N(1)如下：8N (1)P276702.4335qL0 (1)27.5413.47第二跨荷重比N( 2)如下：N (2)P276703.3928qL 0 (2)27.5296.56第三跨荷重比N( 3)如下：N (3)P276704.9444qL0 (3)27.5203.5W qL OMQSLOM27

18、.5413.4711370 .425N計算跨的荷重比 nMnMP276702.4335W11370.425(4) 無補正有荷最大拉力TQ (N)(9)TQ=TQ+qH(N) ，計算式為式中 TQ 計算跨的無補正有荷最大拉力1 tan4S0 M (1nM )2；TQ = H max0 M13(nn2M)MH max無補正有荷水平拉力(N)， H maxH0G ；22 l 3cos3G有荷懸索荷重因數(shù)，計算式為G1 3(nM nM ) NM 0 M0M；2 (I )l 03 ( I ) cos30(I )I 1(I) 線載荷在 X 軸上的投影，(I )qL0 (I )l0 (I ) 。所以：第一跨

19、線載荷在X 軸上的投影如下：(1)qL 0 (1)27.5413.4728.1446 N / ml 0 (1)404第二跨線載荷在X 軸上的投影如下：(2)qL 0 (2)27.5296.5628.4160N / ml 0 (2)287第三跨線載荷在X 軸上的投影如下：(3)qL 0 (3)27.5203.5027.9813N / ml 0 (3)200因為計算跨為第一跨，所以M(1)28.1446N / m所以：有荷懸索荷重因數(shù)如下：9M2 lOM3 cos3OMN 2( I )l03 ( I ) cos30(I)I 128.1446 24043cos3 11.2728.144624043c

20、os3 11.27 28.41622873cos3 14.18 27.98132200 3 cos3 10.350.6784GII13(nMnM2 ) NM2 lOM3 cos3OM2 (I )l 03 ( I ) cos30(I )I 11 3 (2.4335 2.43352 ) 0.67844.2432故取 G4S0=S0MH 0qL OM27.5413.478S080.038836632 NH maxH 0GII366324146528 N故取 H max146528 NTQH max1tanOM4SOM (1nM )213( nMnM2)21465281tan11.2740.0388

21、(12.4335 )13 (2.43352.4335 2 )153134 N所以：無補正有荷最大拉力TQ (N) 如下 :TQTQqH15313427 .5109156131 .5 N故取 TQ156132 N(5) 有補正有荷最大拉力MT (N)TMH M 1 tan0M4S0 (1n )2qH(10)M1 3(nMn2)M式中 H M 有補正有荷水平拉力(N)， HMH 0G；10(N)， H0qL0 M；H 0 有補正無荷的水平拉力8S00S 'S。S有補正無荷中撓系數(shù)，00綜合補正系數(shù)，計算式為3a0baG ； bG I(1DS )；M S IM S IN64 S0 ( I )

22、 cos20 (I )33M S II1；DSIN；N3 ql0 (I )8 S0 (I )cos20(I )2i1I11 ；N (1 t )D L ；EFl MGI無荷懸索荷重因數(shù)，GI =1；t 鋼索投產(chǎn)時與安裝時的溫差，比安裝時溫度高取正值，否則取負值；1 鋼索的熱膨脹系數(shù)，一般1=1.1 ×10-5 ；D L計算跨上、下支點弦線方向位移量之和(m)。E 1105 MPa； F為承載索的橫截面面積，即 F A 289.95mm21110513.449 10 8 / NEF289.95N S0 ( I ) cos20(I )364Ms1I 1N3 ql0 (I )I 164( 0

23、.0388cos2 11.27 )3(0.0279 cos2 14.18 ) 3( 0.0191 cos2 10.35 ) 3 33.44910 827.5( 404287200)647.63231051.9267253.52710 5因為：計算跨支點位移量 DL0.2m ；1 1.1 10 5 ； lM411.94m ；溫差t DT 10 ； N3N (1t )DL3(1.110510)0.28.155 104lM411.94Ds13N S0 ( I ) cos20(I)28I11138.1554108 ( 0.0388 cos 2 11.27 ) 2(0.0279 cos 2 14.18

24、) 2(0.0191 cos 2 10.35 ) 2 0.1263G 4； G 無荷懸索荷重因數(shù)， G 1aG42.0761M S I1.9267bG I(1 DS)10.6073M S I(1 0.1263)1.9267由3ba0得：30.60732.07610 解之得：1 1.43372，3為虛數(shù)（舍去）綜上所述1.4337S0'S01.43370.03880.0556'qL OM27.5413.47H 08S0'80.055625563 NH MH 0'GII255634102252 N所以有補正有荷最大拉力TM (N) 如下：TMH M1 tanOM4S

25、o' (1nM )2qH1 3( nMnM2)1303961tan 11.2740.0556(12.4335) 227.5 109.042113(2.43352.4335 2 )141101N故取 TM141101N(6) 計算跨的無補正有荷中撓系數(shù)SS rS0(12)式中r 計算跨的中央撓度增加系數(shù)，r1 2nM。nM213(nM)121 2nM1 2 2.4335r1.1491 3(nM nM2 )1 3 ( 2.4335 2.43352 )S rS0 1.149 0.0388 0.0446(7) 計算跨的有補正有荷中撓系數(shù)SSS(13)SS0.0446 1.4337 0.0639

26、(8) 承載索的校核1) 承載索安全系數(shù) N1 的校核在剛安裝架設(shè)投產(chǎn)初期，懸索成無補正有荷狀態(tài)，此時的拉力大于投產(chǎn)中后期的有補正有荷狀態(tài)下拉力。因此，必須用無補正有荷最大拉力TQ 校核承載索安全系數(shù)N1。N1TCTTP 2(14)TQTQ式中T 所選鋼索鋼絲的破斷拉力。N1Tp4020002.57 2Tq1561322) 校核承載索拉力與輪壓的比值CCTQTQN0(15)QP式中P 設(shè)計荷重；N0跑車輪數(shù)。C 值必須滿足20C 30，C 若不在此范圍內(nèi)， 就增加跑車輪數(shù)， 或酌情重選鋼索，或改變設(shè)計荷重。TQTQN0156132 4CP22.57Q27670C 值必須滿足20C 30；故不需

27、要增加跑車輪數(shù)任選初定鋼索。4索道側(cè)型設(shè)計索道各跨的弦傾角的約定：弦傾角自左至右，仰角為正，俯角為負。(1) 各跨支點的彎折角(I)( )°( I )0(I)0(I 1)(16)故第一跨弦線與第二跨弦線的彎折角(1)( °)如下：(1)0 (1)0 (11)11.2714.182.91第二跨弦線與第三跨弦線的彎折角(2)( °)如下：(2)0 (2)0 (21)14.1810.353.8313(2) 彎折角的正切值 tan (I)Z(I ) = tan (I)(17)要求 Z(I)的絕對值滿足：2% |Z(I) | 8%。故第一跨與第二跨弦線的夾角即彎折角的正切值tan (1)如下 ：Z (1)tan(1)tan( 2.91 )0.05083Z (1)5.083% 故滿足要求Z (2)tan(2)tan(3.83 )0.06695Z (2)6.695% 故滿足要求(3) 側(cè)型參數(shù)的校核1) 凸形線路校核彎撓角的正切值tan (I )tan (I )tan 0 (I )tan 0 ( I1)式中 相鄰兩跨的索道弦傾角平均值，CPq l0(I )l (I 1)P02H maxcos CPH maxCP()I(I 1)。2( 18)要