货运索道机械设备配置及自动化关键技术要点

绪论1.1研究背景在当前注重经济全面发展的大背景下，很多地区开展经济发展和建设，在一些山区进行建设时，需要耗费较大的资源，同时这些资源的运输同时这些资源的运输难度也比较高。特别是在一些西部地区海拔比较高，交通条件比较差运输在施工当中成为重要的难点，这样便使得在对相应的地区进行建设时需要对一些交通要道进行建设。但是，在施工当中会耗费较多的资源，甚至高于一些地区的经济建设，针对于该方面的状况，采用索道运输能够更好地解决这一问题。通常状况下在采用货运索道对相应的物资进行运输时使用电力驱动，这样便不会产生一些废气或者废水，在解决山区物品货运的难题状况之下，也能够降低对生态环境的破坏。当前很多地区所使用的一些货运索道比较简易，承载力比较低，安全性也较差，这样不利于物资的顺利运输，在这样的背景之下，文章对于货运索道机械和自动化技术设计方面系统进行详细的分析和论述。1.2研究意义论文研究的意义主要体现在两个方面，一方面在文章论述过程当中，详细阐述了货运索道运输技术的一些特点和相应的理论内容，这对于丰富货运索道的理论研究具有一定的意义，另外一方面，文章在研究过程当中，详细阐述了货运索道机械系统选择和自动化技术的应用，这样对于指导当前提升索道运输的安全性高效性和平稳性能提供较多的可参考信息，对于促进货运索道的广泛应用具有重要的现实指导意义。1.3国内外研究概况1.3.1国外研究状况针对于货运索道方面，国外的学者研究内容比较丰富。VigilioFontanari（2019）指出，世界上第一条采用钢丝绳的货运索道修建于1868年，在英国的苏格兰同时在意大利也修建了相应的现代客运索道。在一些西方发达国家，所建设的货运索道和客运索道数量比较多。一些经济发展的国家当中采用货运索道系统对相应的货物进行运输时，会应用较多的技术和新型设备。关于脱挂式抱索器研究方面，国外学者PavelPeterka（2017）指出，固定式抱索器和承载绳在相对位置不变的状况之下，固定抱索器由于自身的结构比较简单，在使用和维护方面比较便捷，因此在多数的索道系统当中都会采用固定式抱索器。1.3.2国内研究状况我国的一些学者也对货运索道方面的内容展开详细的研究。王洪欣,衣宝龙（2018）指出，在工程索道研究方面我国安徽送变电工程开发一种货运索道特点便是运行的方式，采用往复式承载绳会是应用四根钢丝绳，这样便使得整个索道在运行过程当中能够具有较高的平稳性。王添,李振洋,闫登华（2019）指出，在当前施工项目当中所使用的所到种类，按照其运行的特征，可以划分为三个类别，第一是单向索道，第二是往复索道，第三式循环索道。关于脱挂式抱索器发展方面，张竣昊（2018）指出，我国自行研发的索道抱索器只有昆明研究院，该研究院在借鉴一些外国抱索器技术和设备基础之上，充分地利用先进技术采用机械结构的优化设置，开发出了各项性能指标都能够达到实际使用要求的标准。

2索道运输技术2.1索道运输的基本特点索道在实际应用过程当中，能够跨越山谷和河流，同时能克服一些地面的障碍物，比较适合在山区或者林区当中进行使用，特别是在一些交通不便的地方，在地形比较复杂的状况之下，索道运输方式比较合适。同时，索道运输的过程当中能够对环境有所保护，杜绝一些污染物的排放。我国当前建筑领域和工业领域迅速发展之下说到运输，在我国一些山区得到了普遍的应用，这是由于在实际运输的过程当中和普通的交通公路相比，能够缩短运输距离，和一些盘山道运输方式相比，具有较高的安全性。另外，在索道网络建设的过程当中不需要开发大量的土方，对地形和地貌造成的破坏比较小，同时也不需要构建一些涵洞和桥梁，这样便降低了一些交通网络构建的资源耗费。运货索道能在实际运行过程当中，减少经费的使用，投资回报速度比较快。因此，通过这样的分析可以了解到索道运输不论是在经济投资建设方面，还是后续的经营费用方面都具有较高优势。2.2索道工作索理论研究方法索道运行过程当中，需要应用一些先进的技术或者设备来完成建设。在建设过程当中，需要对所到的承载力进行精准的计算。实际计算时不仅要让索道能够满足使用后具备较高的安全性，同时也要让索道具有经济合理的特征。为了能够让索道的计算比较精确，通常状况下会采用悬链线理论，应用时主要按照解锁工程的具体要求。在选型设计过程中多数会和悬链线理论和抛物线理论进行充分的结合，这样算出来的数值更具有精准性。另外，悬链线理论得到的计算结果内容具有一定的丰富性，并且能够满足客观的一些数据条件，但是由于计算比较复杂，需要设置相应的计算程序。通常用在要求精确比较高的索道系统建设当中。但是在抛物线理论算法方面，由于操作比较简单，在一般的工程当中便可以使用该种计算方法来完成工索系统相应数值的计算。

3工作索布置方案以及主要设备选型3.1工作索布置方案3.1.1双承载索、单牵引索的布置方案关于双承载索和单牵引索的工作索布置方案设定方面，需要充分与索道相关的物理数值结合，这样才能设计出比较合理的方案。通过对众多文献资料的查找，并结合自身实习工作经验，设计出该方案的示意图，如图1所示。图1索道工作索布置方案往复式索道在实际的设计过程当中，由于它的结构比较简单，不仅在安装方面具有便捷的操作，同时在拆除方面也比较容易。但是循环式的索道结构相对于比较复杂，在这一系统当中有较大的回转设计。往复式货运索道方案，在实际应用过程当中有以下两个方面的特点，第一，单次的运动量比较高，能适用于一些总运量较大的工程，同时特别适合一些线路抢修方面的工作。第二，运重承重系统是双程载索，对于承载索锚固点方面，对项目所在地地质要求相对比较低，可以再多处地理位置来进行施工和应用。3.1.2单承载索脉动式的布置方案关于单承载索脉动式工作索布置方面，需要充分与索道相关的物理数值结合，这样才能设计出比较合理的方案。通过对众多文献资料的查找，并结合自身实习工作经验，设计出该方案的示意图，如图2所示。这一方案在实际应用方面的优点主要体现在以下两个方面：第一，在实际应用和运行时，运输的效率通常比较高，这样能满足实际应用的运输需求。第二，在运重相对比较低的状况下，可以沿承载索增加合适数量的小车，适合常规线路运输工作。图2索道工作索布置方案3.2钢索选择通过上文的论述得知，货运索道在实际应用当中有自身特定的优势，但是由于需要承载较大的重量，在对索道系统进行建设时，需要注重钢索方面的应用和选择。通常状况下，在索道运输系统当中会使用钢丝绳来充当承载索，同时也应用在返空索与牵引索，这就需要按照不同的使用需求，来选择合适的钢丝绳。系统当中承重比较大的牵引索，返空索可用较小细的钢丝绳，而承载索因承载力大，在选择的方面可以使用大直径的钢丝绳，这样能满足较重货物运输。鉴于承载索和返空索因不经过驱动轮，可以选用“6×7钢丝+1麻芯”钢丝绳，该种规格钢丝绳在实际应用中表现出较高的耐磨性与拉力强度，即便是在横向压力较大的状况下，产生的变形也很小。在环状牵引索循环索道设计的一次性运载能力为1000kg的状况下，承载索可以选择规格为φ21.5mm的钢丝绳，破断拉力为能达到290kN，这样能保障绳索使用后的安全性和稳定性。返空索规格选择方面，可以采用φ13mm的钢丝绳，而牵引索可以使用φ11mm的钢丝绳。3.3支架选择装料场以及卸料场当中，为了能够和地面能够保持相应的距离，需要在索道系统当中架设支架，设立端部支架和进出支架按照索道系统的设计，需要合理的计算运输距离，也要充分的考量施工现场具体状况，然后确定好整个索道系统所用的支架数量，按照地形的地貌选择合适的支架，能够保障整个索道系统在运行之后，具有较高的平稳性。确保支架的强度和架空的高度也是支架选择过程当中重点考量内容，为了便于日后的货物运输，在索道支架设计过程当中通常会选择组装式结构。在完成相应构件生产之后，需要运输到施工现场进行部件的组装。同时为了能够提升支架和整个索道系统的安全性和稳定性，要按照现场地形来打设四面落地位线拉线，采用钢丝绳打设，拉线对地夹角不得大于45度，根据现场土质最好选择16t钢板地锚。3.4支撑器选择在索道系统当中，支撑器通常是要悬挂在横梁下，主要的作用支撑承载索、返空索和牵引索所产生的压力，同时在安装之后，可以便于行走小车顺利。该通装置在选择方面，需要充分了解支撑器应具备的物理性能，应用在货运索道系统当中，需要多分别设有端部支架支撑器、直线下压和上拔支撑器。端部支撑器悬挂在索道两端支架的横梁下，上面不通过行走小车，设有一个鞍座，来支撑一根承载索或返空索，下部设置一只滑轮，以便通过牵引索。如图3所示：图3端部支撑器与直线上拨、下压支撑器

4货运索道自动化控制系统的实现4.1PC及通讯在自动化控制系统当中需要设置PC装置，为了能够满足货运索道系统可以在实际运行中具有较高的平稳性，可以选择由法国FCB公司生产的STx7系列产品,该系列产品当中设置相应逻辑输入模块,能实现信号用于传感器与动作触点等逻辑信号的输入。在逻辑输出模块当中,输出直流+48v为逻辑“1"信号，能辅助PC对外界发出相应的命令。通讯模块用于两台PC之间的串行通讯，通过设置4个信道的模拟输入模块,输入模拟信号为直流4-20mA。用于钢索速度的输入PC,能实现A/D转换。4.2直流设备关于直流设备系统设置方面，最好采用三相桥式全波可控硅整流方式,该种方式能让单机控制方式和的集中控制方式运行的状况下，实现不同运动速度的调整。而单机控制的运行速度能够让整流柜发挥自身工作和相应物理性能，能实现对索道运行速度进行适当的调整。集中控制方式状态下,牵引链和旋转分配器自身速度和钢索能处于同步运行的状态，同时钢索主电机运行速度能在整流柜当中进行调整。4.3PC输入信号的获取关于PC输入的信号设置方面，主要采用无触点传感器，为了保障机械运行的稳定性和安全性，同时还要设置机械触点式开关，这一装置设置的目的是为了获得索道PC控制所需信号，这样才能对索道运行状态进行适当的调整，尤其是速度的控制方面，能提升控制的时效性。4.4钢索速度的控制钢索在实际运行当中设置的初始速度是依靠钢索与轮表面摩擦带动的小轮同轴旋转的直流测速电机测得。在钢索速度控制方面，需要按照不同的需求，将对钢索出口和入口设置测速电机，通常该电机输出压力的额定范围是测速电机的0-60v。为了保障钢索运行的稳定性，钢索速度范围内,输出电压要和钢索速度成正比例关系。

5结论通过此次的论述可以了解到，货运索道在当前一些山区货物运输方面具有较多的优势。在运行的过程当中不仅能够实现稳定运行，同时在经营方面也具有较高的性价比。针对于货运索道系统，在设计过程当中需要合理的对相应工作索系统和布置方案进行设计。针对于不同货运索道系统建设项目，在钢索、支架、支撑器选择方面都要能够满足工作索实际运行的承载重量和稳定性需求。另外，为了能够让货运索道在实际运行过程当中具备自动化特点，文章针对货运索道自动化系统的实现进行简要的论述，希望文章的论述能够促进货索道设备装置的完善，望能促进自动化货运索道系统广泛的应用。

致谢致谢在这次论文研究过程当中，从选题——开题报告——论文编写——整个框架结构的控制，都是在我的导师关心之下所完成的，在这一过程当中，我又再次了解到我导师严谨的教学态度。同时，在这个过程当中，我也感受到我的导师对我学习方面的关心与帮助。论文编写是一个比较漫长的过程，但是在这个过程当中，我的导师孜孜不倦的帮助我完成相应内容的编写和规划，让我受益良多。在此，我对我的导师表示深深的感谢。另外，我还要感谢我论文编写过程当中，同学给予的鼓励，谢谢你们在我整个大学期间对我的关心，让我在生活和学习当中能不断的克服困难。最后我要感谢我的父母，谢谢你们。时光荏苒，伴随毕业季的到来，我面临了新的生活挑战，我将继续努力！

参考文献参考文献VigilioFontanari,CinziaMenapace,EttorePedrotti.Studyofthelightningdamageproducedinafull-lockedwireropeofanaerialcableway[J].EngineeringFailureAnalysis,2019,103.PavelPeterka,JozefKrešák,JánŠimoňák,PeterBindzár,IvanaKečkešová.Tractiveworkoftheaerialcablewaytowinghaulrope[J].Measurement,2017.王洪欣,衣宝龙.索道设备共振现象分析及消除措施[J].起重运输机械,2018(S1):162-164.王添,李振洋,闫登华,段续男.基于Web的索道机械设备配件管理系统的研究[J].起重运输机械,2019(07):90-92.张竣昊.平行索道控制与监控系统的研制[D].南京理工大学,2018.周新年,巫志龙,周成军.我国工程索道技术装备及其发展趋势[J].林业机械与木工设备,2017(12):4-12+23.里鑫.循环式客运架空索道关键技术研究[D].西南交通大学,2018.张竣昊.平行索道控制与监控系统的研制[D].南京理工大学,2018.李靖.货运索道自动化关键技术研究与应用[D].西南交通大学,2018.钮永华,王志华,夏顺俊.架空线路用货运索道承载索数值模拟分析[J].电力建设,2018(08):62-66.陈子龙,景文川,余容.货运索道小车紧固抱索器螺栓的选取[J].机械设计与制造,2016(2):56-58.卜英勇,王金羽,朱李斌.单线循环式货运索道钢丝绳振动分析[J].工程设计学报,2017(01):73-76.]洪添胜,苏建,朱余清.山地橘园链式循环货运索道设计[J].农业机械学报,2017(06):114-117.秦剑,乔良,江明.多承载索货运索道计算方法及张力不平衡效应分析[J].中国安全生产科学技术,2019(9):44-49.文韬,洪添胜,苏建.山地果园链式循环货运索道张紧力检测装置[J].农业机械学报,2017(8):80-84.孙雪松,陆国智,周敏.输电线路施工临时架空货运索道安全性分析及对策[J].吉林电力,2018002):26-27,33.钮永华,王志华,夏顺俊.架空线路用货运索道承载索数值模拟分析[J].电力建设,2018(8):62-66.甘文辉.高压输电线路山区施工货运索道应用初探[J].时代农机,2017,38(7):247-248.杨剑.单线货运索道跳绳报警