工程索道课程设计

1、精品资料推荐索道运输课程设计（1周）院（系）：专业：年级：学号：姓名：成绩：指导教师：2012年7月5日目录课程设计任务书与指导书2设计说明书3.计算书4.L计算无荷主要参数4.(1)设 计 计 算 跨 的 确 定 4.(2)设计计算跨的无荷中挠系数 Som的确定 4(3)各跨无荷中挠系数S。( I)及其无荷中央挠度F。(I) (m)4(4) 各跨无荷索长Lo ( I)和全线路无荷索长L。(m) 5(5) 振动波往返一次所需的时间Se (I ) (s) 62计算设计荷重P (N ) 6.&承载索设计计算 7.(1)初选承载索规格7.(2)无荷重时最大拉力Tw与下支点安装张力Tx (N) 7(3

2、)计算各跨荷重比N ( I)7(4)无补正有荷最大拉力Tq ( N)8(5)有补正有荷最大拉力Tm ( N)9(6)计算跨的无补正有荷中挠系数S1 1(7)计算跨的有补正有荷中挠系数S1 2(8 )承载索的校核12生索道侧型设计1.2(1)各跨支点的弯折角5 ( I) ( ) 1.2(2)弯折角的正切值tan5 ( I) 1.3(3)侧型参数的校核13呈悬索无荷线形fox (I )和有荷线形fD (I )的计算(m) 14精品资料推荐比求地面变坡点与有荷悬索间的垂直距离Hy （J）（m） 1 8L集材疝方法的选择23&工作赢I绞盘机的诜择23（1）工作索选择23 绞盘机所需实际功率NX.的校核

3、（kW） 242附图1索道侧型设计30附图2索道索系图（鸟览图）设计 31施工预算书321 .课程设计名称：索道运输2 .总周数：1周学分：1学分3 .目的及任务、要求目的课程设计是索道运输课程的一个重要实践环节。通过课程设计，使学生加 深理解和掌握所学理论知识，增强学生的实践技能，正确掌握工程索道的一般 原理、 方法和步骤，为今后学生从事工程索道的设计、架设和管理打下坚实基础。任务完成一条3跨增力式货运索道完整的设计，具体设计内容（任务）如下：对索道进行完整的设计计算；确定集材方式方法；索道侧型图设计； 索道索系图（鸟览图）设计；索道施工预算书；编写设计说明书。要求计算书和图纸要装订成册，出

4、题每人1题，每人交1份，每份应有封面和目 录。4 .成绩评定设计资料的完整性20%设计文件质量80%封面 目录设计说明书计算 书施工预算书侧型 图 设 计索系 图设 计封面 目录设计说明书计算 书施工预算 书侧型 图设计索系 图 设计225533101020201010评分依据： 设计计算方法正确，内容完整； 图形布置合理，符合索道设计要求； 说明书内容完整、清楚；5 .主要参考资料： 周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，1996. 中华人民共和国林业部.林业架空索道设计规范(LY 1056-91 ) ,北京：中国标准出版社，1992. 周新年.工程索道与柔性吊桥一一理论设计案例.人

5、民交通出版社，2008.2009级交通运输专业索道运输课程设计试架设一条3跨(N=3)单线3索增力式货运架空索道。已知参数为跨号I倾角X*/() 跨距 L0(l) /m111.27404214.18287310.35200试选牵引索 13 6X19 NFC 1 570 B ZS(GB/T 20118 2006)，其单位长度重力 Qq=5.93 N/m， 钢索许可破断拉力 Tpq=81 500 N ;承载索 28 6X19 NFC 1 670 B ZZ(GB/T 20118-2006),其单位长度重力Qs=27.5 N/m，横截面面积A=289.95 mm2,钢索许可破断拉力Tp=402000

6、N ; 钢索弹性模量E=1 X105 MPa。木捆重量Pi=20 000 N。初选Ki跑车：跑车轮数No=4个，跑车自重P2=1 450 N，载物钩重P3=100 N，鞍座处设置有 托索器；初选闽林821绞盘机：额定功率为51.5 kW，绞盘机位置低于集材点73.2 m ;起重牵引速度 V=1.5 m/s。初定无荷中挠系数Som =0.035 5+学号后2位数字/10 000，各跨线形按M=10等分计算；计算 跨支点位移量Dl= 0.2 m；温差Dt二10 C。索道下支点坐标(0, 0.5)。地面总变坡点数S=9,测量得地面变坡点坐标为跨号变坡点数N(l)地面变坡点坐标XY(J)、YY(J)

7、/m14(0, 0) ； (166, -49); (280, 20); (404, 70);24(518.8, 32); (576.2, 50); (691 , 148);33(791, 100); (891 , 184)要求按抛物线(堀氏)理论对该索道进行完整的设计计算，并绘制索道纵断面图。提示堀氏设计结果：S&1) = 2.91SS(2) = 3.83当 S0m=0.03550.0465 时，K=1.05-1.30J=27.33% 33.00%C=26.12 20.00Ni=2.36 2.94满足全部校核条件：K 1.05、J=10%35%、C=2030、221计算书1计算无荷主要参数(1

8、) 多跨索道设计计算跨的判断(表2-1)表21判断设计计算跨/m设计计算跨Lm 500Lm20 L 10 L 10注：Lm 一最大跨距；AL 一最大与最小跨距之差判断出设计计算跨后，对该跨的承载索的各技术参数进行设计计算。Lm 404500L 404 200 204 10可知最大跨所在跨为计算跨，即第一跨为计算跨(2) 设计计算跨的无荷中挠系数Som的确定将设计计算跨视为单跨索道考虑，荐用取S0m=O.O30.05，因Som 0.0355学号后各跨无荷中挠系数s(l)2位数字10000，所以Som$(1)及其无荷中央挠度弘1|m式中Im 计算跨的弦线长度(m);I。)一各跨弦线长度(m), l

9、(l)1。(1)各跨水平跨距(m)；I。-全线路水平跨距，io n |0(|)；a(l)各跨的弦倾角(;N一跨数，1=1 , 2, 3,，No0.0388 , So=Sdm Fo(l)(m)(1)此COS/| 第一跨无荷中挠系数SQ及其无荷中央挠度Fo(1 )(m)计算如下:1(1)COS 0(1)404COS11.27-411.94m1(1) 411.94mMHI)404411.94mcos Q(1)COS11.27Im 411.94m0.0388 411.94411.940.0388Fo(1) S。卜0.0388 40415.6752m第二跨无荷中挠系数&(2)及其无荷中央挠度Fo(2)(

10、m)计算如下：1(2U2)cos o(2)287296.02m cos14.18.l(2)296.02m,im 411.94mS。S研2)1 M0.0388 296.02 0.0279411.94Fo(2)S。 1。(2)0.0279 2878.0073m第三跨无荷中挠系数S(3)及其无荷中央挠度Fo(3)(m)计算如下:1(3)cos o(3)203.31mcoslO.35l(3) 203.31mjm 411.94mS0(3)0.0388 203.310.0191(4)各跨无荷索长Ll)和全线路无荷索长Lo(m)8 24b(l)1 ?S(l)coso(l)l(l)NLoLl)n所以：第一跨无

11、荷索长Lo(1)ggLo(1) 1 So(1)cos4 oCI)l(1)133第二跨无荷索长Lo(2)ggLo(2) 1S2(2)cos4o(2)I(2) 1Jo第三跨无荷索长！_。(3)411.94E3) So(3)lo(3) 0.0191 200 3.82 m(3)(4)0.03882 cos411.27 411.94 413.47m0.02792 cos414.18 296.02 296.56m8 241 30.01912cos410.35L。1So(3) cos o(3)l(3)33全线路无荷索长Lo(m)：NLo Lo(l )L。 L。 L。 413.47 296.56 203.50

12、203.31203.50m913.53m振动波往返一次所需的时间Se(I)(s)所以：第一跨振动波往返一次所需的时间s(i) 6。(1)1。(1)3。)V 0.306SE (S)SESq(1)|q(1)00388 4047.157s0.306:0.306第二跨振动波往返一次所需的时间SeSe(刀号皿)Q.。2792875.1 1 5S0.306.0.306第三跨振动波往返一次所需的时间Se(s)Se 、SO(3)IO(3).O.o 1912003.533s：0.306.0.3062 计算设计荷重P(N)WqP (P P2)(1 6斤式中Pi、P2一分别为木捆和跑车重量(N)；W牵引索自重(N)

13、, Wq QaLo，鞍座上有托索器时,Wq QqL%4 ；一 计算跨的无荷索长 (m )Qq牵引索单位长度重力(N/m)，其规格按 GB/T G冲击系数，20118G 6S0M O2006选取；g 6soM 6 0.03880.2328L0M Lo(i)3i 8S2(i) ( cos o(i)l(i)8240.03882 cos411.27 411.94413.47m又鞍座处设置有托索器Wq QqLom 5.93 413.472451.8771Ncccci 2451.87710.2328)P(P PD(i G)今(20000 1450) (1 27669.50N3 承载索设计计算初选承载索规格

14、根据设计荷重P按GB/T 20118 2006初选承载索规格。如库存钢索，则可酌情选用, 而后进行计算。P27670N；Tp 402000 N即PTp故满足要求，任选已知规格的承载索无荷重时最大拉力Tw与下支点安装张力Tx(N)TwTw qHTx 电土 (tan om 4Som)2式中q 承载索单位长度重力(N/m);H 计算跨上支点到索道最高支点的垂直距离(m)；0M一计算跨的弦倾角( ；T w 计算跨的无荷最大拉力(N), Tw詈例 #1 (tan om 4soM ；。 8S)m及M 加 (tan om4soM)1 (tan 11.274 0.0388)227.5 413.478 0.03

15、8838864.87H是计算跨上支点到索道最高支点的垂直距离(m)H lo(2) tan。(2)1o (3) tan。(3)287 tan 14.18200 tan 10.35；109.0421mq Qs 27.5N /mTw Tw qH 38864.8727.5 109.042141863.53NTx(lan OM4SOM)275 4131 (ta 门 11.27 4 0.0388)28 0.038836667.09N(8)计算各跨荷重比N(l)1）帚计算跨的荷重比nM为r,M W式,中W一计算跨悬索自重（N）, W=qLoM o(8)所以：第一跨荷重比N（1）如下：P 27670qb(1)

16、27.5 413.47第二跨荷重比N(2)如下：2.4335N(2)P27670qLo(2) 27.5 296.563.3928第三跨荷重比N(3)如下:N(3)PqL。276704.944427.5 203.5qlom qslom 27.5 413.4711370.425N计算跨的荷重比nMP 276702.4335W 11370.425无补正有荷最大拉力Tq(N)T q=Tq +qH式中T计计算跨的无补正有荷最大拉力(N)，计算式为(9)H 1 tan4soMmm2Tq = H max 1 0 M2 1 ；VLp 1 3g 币)H max无补正有荷水平拉力(N) f H max HGnG

17、n有荷悬索荷重因数，计算式为Gn 1 3(小2HM)_NMOM CoS 0M233(i)i 2TqTq式中T所选钢索钢丝的破断拉力。NiTP4020001561322.57 22)校核承载索拉力与轮压的比值C(15)Tq TqNo cqf式中P设计荷重；N。一跑车轮数。C值必须满足20 Cw 30C若不在此范围内，就增加跑车轮数，或酌情重选钢索，或 改变设计荷重。Tq TqN。QP22.57156132 427670C值必须满足2030故不需要增加跑车轮数任选初定钢索。4索道侧型设计索道各跨的弦倾角的约定：弦倾角自左至右，仰角为正，俯角为负。各跨支点的弯折角艮1)(。(16)(I)0(1)0(

18、11)故第一跨弦线与第二跨弦线的弯折角8(1)()如下：(1) 0(1)0(1 1) 11.27:第二跨弦线与第三跨弦线的弯折角82)()如下1*1 (2) o(2)o(2 1) 14.18 10.3514.182.91(13)*3.83,精品资料推荐弯折角的正切值tan町(17)Z(l) = tan 81(要求Z(l)的绝对值满足：2% 1 .运材索道)。(19)增设中间支架;根据具体线路情况采取下列措 施：升高中间支架或降低前后跨支点高度；增设承载索的压索装置。：(1)2.91； 0所以第一跨和第二跨之间为凹形线路第一跨与第二跨的索道弦倾角平均值12.725；(1) (1 1) 11.27

19、cp14.18；22q(Kj 1 D 22Totan (11) tan (1) cos2 cp27.5 (411.94296.02)22 156132 tan 14.18 tan 11.27 cos 12.7251.227故满足要求。5 悬索无荷线形fox(l)和有荷线形fD(I)的计算(m)fox(l) ml)fo(l)(20)fD(l) r(l)fox(l)(21)式中 mo (|)一线形系数，mo() 4(k k2)；k距离系数l0(l)；x各跨悬索上任意点到本跨下支点的距离；r(l)各跨挠度增加系数IM) /各跨线形按M=10等分计算；X等分点到本跨下支点的水平距离；404第一跨每个等

20、分水平距离404m1040.4&(1)/0.1L 404moi(1) 4(k k2)4 (0.10.12)0.36k2(1)X2(l) 40.4 21o (1)404mo2(1) 4(k k2)4 (0.2 0.22)0.64ka(1)X3(140.4 310.3404精品资料推荐39mo3(1) 4(k k2)4 (0.30.32)0.84404m%(1) 4(k k2)4 (0.4 0.42)0.96k fn/5(140.4 5q551。404m巧 4(k k2)4 (0.5 0.52)1.00/X4(1) 40.4 4k4(1)一 0.4404因为悬索无荷线形加(I)为：fox(l) m

21、l)fo(l);其中fo(l)为各跨无荷中央挠度即 fo(l) Fo(l)所以按等分点计算无何挠度(m): Ff(1)Ff (0.10)mi(1)f1) 0.36015.675 5.643mFf (0.20)m(1)f1) 0.64015.675 10.032mFf (0.30)m(1)f1) 0.84015.675 13.167mFf (0.40)rrv4(1)f。)0.96015.675 15.048mFf (0.50)m巧(1)f。)1.000 15.67515.675m287同理可求得第二跨的 m(l)和k与第一跨等值，其每个等分水平距离28.7m10故按等分点计算无荷挠度(m): F

22、f (2)Ff (0.10)m.2)”(2)0.360 8.0072.883mFf (0.20)mv(2)fo(2) 0.640 8.007 5.124mFf (0.30)m03(2) b(2) 0.840 8.007 6.726mFf (0.40)m%(2)f(2) 0.960 8.007 7.687mFf (0.50)m石(2)卜(2)1.000 8.007 8.007m同理可求得第三跨的 m(l)和k也与第一跨等值，其每个等分水平距离 1020.0m按等分点计算无荷挠度(m): Ff (3)1 2 2.4335.1 12 (2.4335 2.43352) (0.40 0.402)1.17

23、5Ff (0.10)mQi(3)心0.3603.8201.375mFf (0.20)m 式 3)f13)0.6403.8202.445mFf (0.30)m3(3) f(3)0.8403.8203.209mFf (0.40)m04 G) 0 0.9603.8203.667mFf (0.50)m05 (3)，o(3)1.0003.8203.820m因为各跨挠度增加系数，n1 2n(l)12n(l)n(l)(kk)其中n(l)为各跨的荷重比,即 n(l) N(l)所以按等分点第一跨挠度增加系数r1如下:n(1)1 2n(I),1 12n(1) n2(1)(ki ki2)1 2 2.43351 12

24、 (2.4335 2.43352) (0.10 0.102)1.8831 2n、1 12n(1) n2(1)(k2k22)1 2 2.43351 12 (2.4335 2.43352) (0.20 0.202)1.431M/12n(1) n (1)(k3 ka)1 2 2.4335.1 12 (2.4335 2.43352) (0.30 0,302)1.254J(1)1 2n(I).1 12n(1)n2(1)(k4k42)1 2n12n(1) n2(1)(k5k52)1 2 2.43351 12 (2.4335 2.43352) (0.50 0.502)1.152A(1 )Ff(I)5.643

25、 1.433714.991m所以第一跨有荷挠度Fd (1)按等分点计算如下：其中Fd(0.10)n(1)M1)1-853Fd(0.20) MM)1.421 10.0321.4337 20.438mFd(0.30) MG )1.249 13.1671.4337 23.578mFd(0.40) MM)Fd(0.50) MM)1.172 15.048 1.4337 25.285m49 5也67 I/337m 25822同理按等分点求第二跨挠度增加系数 r2 如下:r(2) 1.88332)1.431b(2)1.2545(2)1.175心(2) 1.152所以第二跨有荷挠度Fd (2)按等分点计算如下

26、：Fd(0.10)7.783m Fd(0.20)10.513mFd(0.30) 12.092m Fd (0.40) 12.950mFd(0.50) 13.225m同理按等分点求第三跨挠度增加系数r 3如下：n(3) 1.903(3) 1.437耿 3) 1.2574(3) 1.177 心(3) 1.153所以第三跨有荷挠度Fd (3)按等分点计算如下：Fd(0.10) 3.751 m FD(0.20) 5.037 mFd(0.30)5.783m Fd (0.40)6.188m Fd (0.50)6.315m1 2 2.4335.1 12 (2.4335 2.43建拽御43收麻捋有荷悬索间的垂直

27、距离 Hy(J)(m)1.175 以索道第1跨下支点(即山下起点)的地面坐标为原点建立直角坐标系，地面变坡点至索道下支点的水平距离Xy(J)为正值，变坡点与索道下支点的地面点高程之差Yy(J)(正负号由此而定)。J为1,2,3, ，其S为变坡点总数(包括索道起、终点在内)。则Hy(J)为Hy(J) Y(l 1) Yy(J) Xy(J) X(l 1)tan0(1) Fy(J)(22)式中Fy(J)地面变坡点处悬索的有荷挠度(m);Xy(J)、Yy(J)一变坡点的乂、丫坐标g)；X(l-1)索道各支点至索道下支点的水平距离(m)；丫(1-1)索道各支点至索道下支点的地面坐标高程之差(m)。后备高度

28、Ci(m)，即木捆最低点至地面净空高为。二Hy-(有荷悬索线形至木捆最低点高度)上述侧型设计中的tan即)或K(l)及后备高度Ci不满足要求时，除挖疑点外，不论采取何种措 施，只要数据一有更动，就得重新进行设计计算。当 J 1, I 1 时；xi Om ; kix1 。0I。404mi(1)4K k2)4 (0 02) 0foi moi f。 0 15.675 OmGd)_1 2n(l)r 2212n(1)n(1)(k ki)1 2 2.4335.1 12 (2.4335 2.43352) (0 02)5.867Fy(1) n (1)foi(1)5.867 0 1.4337 Om索道下支点坐标

29、(0, 0.5)Y(1 1)404 tan11.27： 0.5 81.007 mHy(1) Y(1 1) YYd Xy X(1 1)tano (1) Fy(1)81.007 0 0 404 tan 11.27 081.007 80.5070.500m404mo2(1) 4(k2 k； ) 4 (0.4109 0.41092) 0.968当 J 2, I 1 时；X2- L X2 166166m , K2l0(1)0.4109404mo2(1) 4(k2 k； ) 4 (0.4109 0.41092) 0.968fo2(1) mo2(1)b(1) 0.968 15.675 15.173m1 2n

30、12n (1) n2(1)(k k22)1 2 2.4335.1 12 (2.4335 2.43352) (0.4109 0.41092)1.167Fy (2) r2(1)k(1)1.167 15.173 1.4337 25.386mHyY(1 1) Yy XyX(1 1 )tan。Fy(2)81.007 ( 49)166 404 tan 11.2725.38657.193m当 J 3 , I 1 时；X3280m ; k30.6931o 404 m=3(1) 4(ks kj) 4 (0.69310.69312)0.851fo3(1) mO3(1)fo(1)0.851 15.675 13.34

31、0m1 2n(1)3,1 12n(1)n2(1)(k3k32)1 2 2.43351 12 (2.4335 2.43352) (0.6931 0.69312)1.242Fy 3(1)也(1)1.242 13.340 1.433725.754mHy(3) Y(1 1) Yy(3) Xy(3) X(1 1) tana (1) Fy(3)81.007 20280404 tan 11.2725.754x404404 m ; k41.0000当 J 4, I 1 时；X410.543m1o 404mo4(1) 4(k4 k2) 4 (1.0000 1.00002) 0fo4(1) mo4(1)fo(1)

32、0 15.675 Om4(1)1 2n1 12n(1) n2(1)(kk42)1 2 2.43351 12 (2.4335 2.43352) (1 12)5.867Fy(4) r4 (1)fo4 (1)5.867 0 1.4337 OmHy(4)Y(1 1) Y(4)Xy(4)X(1 1 )tan o(1) Fy(4)81.007 70 404404 tan 11.27：011.007 mJ 5, I 2 时；X5mo5(2) 4(ks k)(518.8 404)4 (0.4000114.8m ； x5 in . 8 0.4000 卜51o(2)2870.40002)0.960fo5(2) m

33、o5(2)fo(2)0.960 8.0077.687m(2) 1 2n(2)J1 12n(2)n2(2)(k5ks)_1 2 3.3923.1 12 (3.3928 3.39282) (0.4 0.42)1.175Fy r5 (2)fo5(2)1.175 7.687 1.4337 12.950m索道下支点坐标(0, 0.5)153.523mY(2 1) 404ta n11.27, 0.5 287 tan14.18fHy(5)Y(2 1) Yy(5) XyX(2 1)tano (2) Fy(5)153.523 32 518.8691 tan 14.1812.95065.064 m一其 1722

34、当 J 6, I 2时；Xe576.2 404 172.2m ；z0.6001o (2)287mo6(2) 4( k6 k2)4 (0.6000.6002)0.960精品资料推荐41foe(2) mo6(2)fo(2)0.960 8.0077.687m1“(2)1 12n (2)2nM伽ke2)1 2 3.39281 12 (3.39281.1753.39282) (0.6 0.62)Fy(6) re(2)fo6(2)1.175 7.687 1.433712.950mHy(6)Y(2 1) Yy(6)Xy(6)X(2 1 )tan o (2) Fy(6)153.523 5061.567m576

35、.2691 tan 14.1812.950当 J 7, I 2 时；X7691404也 1.0000 404mv(2) 4Kk; )4(1.0000 1.00002) 0fv(2) mv(2) f0.5Ci4重新计算Hy 10,5半悬伐倒木集材3H7-全悬原木集材7VHv 1210.5 12Hy 15,5注：Hy为地面可疑点至有荷线形的垂直距离。根据表2-2和上述计算可得：集材方式方法应采用：半悬空伐倒木索道集材8 .工作索和绞盘机的选择非闭合增力式索道的工作索的最大受力产生在提升、运行过程中。（1）工作索选择1）提升木捆时起重索的拉力 T2 （N）(23TzTq Tq Tr Ta)式中Tq

36、一木捆重量产生的拉力（N） , Tq ,Q=木捆重+载物钩重；2sin-2。-起重索拉力包角720。僚180 Tq起重索自重附加在跑车上的分力，TqqQh ;h 集材点到绞盘机位置高度差，绞盘机高于集材点取“ 十号，反之取号；qQ一起重索的单位长度重力（N/m）；Tr综合阻力，绕过滑轮、贴地运行等产生的摩擦阻力，Tr （TqW） b ；W起重索自重，Wqob ；fo 一综合摩擦系数：当滑轮数少（7个以下），集距较短（500 m以下）时，取0.060.12;当滑轮数多，集距较长时，取0.120.2 ；Ta惯性力，把木材视为匀速上升， TaOoQ=木捆重+载物钩重20100NQ R P3 20000 100V 120。的 80 取 15053故Tq2sin 2因为此题牵引索起Qq 5.93N /m 。20100.150sin10404.526引和起重作用，所以起重索的单位长度重力因为绞盘机位置低于集材点 73.2m ；即h 73.2mTq qQh 5.93 73.2434.076NW qoLo 5.93 913.535417.233N又;f为综合摩擦系数，设其滑轮数多，集距较长时，取 0.12-0.2故取f。0.16Tr (Tq W)fo(104