单线循环吊椅式客运索道的设计

1、工程索道课程设计说明书 题 目： 单线循环吊椅式客运索道的设计单线循环吊椅式客运索道的设计 指导教师： 邓旻涯邓旻涯 20172017 年年 6 6 月月 8 8 日日 目录目录 1.给定参数给定参数.1 1.1 线路参数线路参数.1 1.2 吊椅参数吊椅参数.1 2 运载索计算运载索计算.1 2.1 运载索初张力计算运载索初张力计算.1 2.2 确定下站从动轮处运载索张力确定下站从动轮处运载索张力.2 2.3 各种状态下，上站驱动轮处运载索张力计算各种状态下，上站驱动轮处运载索张力计算.3 3 惯性力计算惯性力计算.3 3.1 基础资料基础资料.3 3.2 线路重侧、空侧惯性力线路重侧、空侧

2、惯性力 PZ、PK 的计算的计算.4 4 钢丝绳安全系数验算钢丝绳安全系数验算.4 4.1 运载索运载索 .4 4.2 拉紧索拉紧索 .5 5 驱动机功率确定驱动机功率确定.5 5.1 当处于空上空下状态时，上行的自重作用力方当处于空上空下状态时，上行的自重作用力方.7 5.2 当处于空上重相状态时，驱动机对空车的自重当处于空上重相状态时，驱动机对空车的自重.7 5.3 当处于重上重下状态时，当处于重上重下状态时， .7 5.4 当处于重上空下状态时当处于重上空下状态时.7 6 线路设备选择线路设备选择.8 6.1 钢丝绳类型的确定钢丝绳类型的确定.8 6.2 驱动机型号的选用驱动机型号的选用

3、.8 6.3 拉紧装置的选择拉紧装置的选择 .8 6.4 线路托（压）索轮的选择线路托（压）索轮的选择 .9 6.5 吊椅的选择吊椅的选择.9 7 运载索各跨张力的计算运载索各跨张力的计算 .9 7.1 重车侧上行时各跨运载索张力（重车侧上行时各跨运载索张力（N）.9 7.2 空车侧下行时各跨运载索张力（空车侧下行时各跨运载索张力（N）.10 7.3 重车侧、空车侧各跨平均张力重车侧、空车侧各跨平均张力 Tz和和 Tk.10 8 拉紧装置行程计算拉紧装置行程计算 .11 9 各挠度计算各挠度计算 .13 10各跨悬索曲线长度计算各跨悬索曲线长度计算.14 11.线线路个支架的技术参数计算线线路

4、个支架的技术参数计算 .15 11.1 线路各跨弯折角线路各跨弯折角 .15 11.2 运载索自重引起的倾角运载索自重引起的倾角 （ ） .15 11.3 运载索受支架间距内载荷作用引起的倾角运载索受支架间距内载荷作用引起的倾角 .16 11.4 运载索受运行过支架时荷载作用所引起的倾角运载索受运行过支架时荷载作用所引起的倾角 .16 11.5 验算支架左侧最大爬坡角（左侧指靠下站的一侧）验算支架左侧最大爬坡角（左侧指靠下站的一侧）.16 11.6 检验运载索作用于压索轮的最小向上力检验运载索作用于压索轮的最小向上力 V（总倾角（总倾角 Tmin 满足要求 211 当重锤静止时，运载索初张力的

5、计算 Ta=Ga=4G 所以重锤的质量符合要求。 2.1.2 当重锤下降时的运载索初张力的计算（取滚动轴承） 由阻力系数公式 3-2：求得 f=0. TB119132.36 TB2=19859.33 TB3=19789.37 TB4=19719.66 TB=39297.9 Tmin（B）=39648.95 Tmin(B)Tmin,故重锤符合要求。 2.1.3 当重锤上升时运载索初张力的计算 Tc1=20060 Tc2=20120.18 Tc3=20180.48 Tc4=20241.38 Tc=80602.04 Tmin(c)=.02 Tmin(c)Tmin,重锤符合要求,确定 G=20000

6、N 2.2 确定下站从动轮处运载索张力确定下站从动轮处运载索张力 T1+T2=T； T1=T2+T2Fr=T2 (1+Fr) （3-2） 套用公式 3-2 可求得运载索通过从动轮的阻力系数 Fr,由式 3-3 可求得紧 边张力 T1，松边拉力 T2。 得 Fr=0. T1=39960N T2=40136N 2.3 各种状态下，上站驱动轮处运载索张力计算各种状态下，上站驱动轮处运载索张力计算 2.3.1 重吊椅上行，空吊椅下行 入侧：T 入 1=69686.32N 出侧：T 出 1=62126.42N 2.3.2 空吊椅上行，重吊椅下行 入侧：T 入 2=73686.56N 出侧：T 出 2=6

7、8277.68N 2.3.3 重吊椅上行，重吊椅下行 入侧：T 入 3=69686.22N 出侧：T 出 3=68277.68N 2.3.4 空吊椅上行，空吊椅下行 入侧：T 入 4=T 入 2=73686.56N 出侧：T 出 4=T 出 1=62126.42N 3 惯性力计算惯性力计算 惯性力计算的目的是考虑运载索安全性检验时，运载索最大张力需要考虑 增加运载索的最大惯性力，即 3.1 基础资料基础资料 起动、制动时的平均加速度（m/s）：a 重力加速度（m/s）：g 索道转动部分的重量（包括驱动机的转动部分、尾部拉紧装置的滑轮、线 路托索轮和站内导向轮）：G 电动机变位重量 G1 =(G

8、1D12)i2/D12 联轴节变位重量 G2 =(G2D22 )i2/ D22 式中 D1、D2电动机和联轴节各自的飞轮直径； G1、G2电动机和联轴节各自的飞轮自重； i 电动机的传动比。 电动机和联轴节，并计及减速器的变位重量之和 G3=1.3(G1+ G2) 3.2 线路重侧、空侧惯性力线路重侧、空侧惯性力 PZ、PK 的计算的计算 PZ= QzL0/g+0.06G+ G3/ga; PK=QkL0/g+0.06G+ G3/ga (3- 6) 4 钢丝绳安全系数验算钢丝绳安全系数验算 4.1 运载索运载索 4.1.1 弯曲应力 b1 与张应力 k1(MPa) b1=1/E1Dq k1=（T

9、 入 1+PZ）/F1 4.1.2 安全系数 纯张应力时 n1=b1/ k15 综合应力时 n2=b1/( b1+k1)4 (3-7) 以上式中 E1运载索的弹性模量(MPa)； 1运载索表面钢丝直径（mm） ； Dq驱动轮直径（mm） ； b1运载索的公称抗拉强度(MPa)。 4.2 拉紧索拉紧索 4.2.1 弯曲应力 b2 张应力 k2 (MPa) b2 =2 /E2Dl k2=Tc4/F2 4.2.2 安全系数 纯张应力时 n3=b2/ k 25.5 综合应力时 n4=b2/( b2+k2)4 (3-8) 以上式中 F2拉紧索的有效断面积（mm2） ； E2拉紧弹性模量(MPa)； 2拉

10、紧索表面钢丝直径（mm） ； Dl拉紧轮直径（mm） ； b2拉紧索的公称抗拉强度(MPa)。 5 驱动机功率确定驱动机功率确定 根据各种运行状态所求的功率值，确定交流电动机型号，求出现最大功率 时的运行状态。 运载索通过驱动轮阻力损失t 为 t （3-9） r ftT)( 2 1 式中驱动轮入侧运载索张力（） ； t驱动轮出侧运载索张力（） 。 各种状态下与 t 的计算公式，见表。 表 3-3 正常运行启动制动运行状态 TTTtTt 重上轻下 1 T入 1 T出 Z1 PT 入K P 1 T出 Z1 P-T入 K1 PT 出 空上重下 2 T入 2 T出 Z2 PT 入K2 P-T出 Z2

11、PT 入K2 PT 出 重上重下 1 T入 1 T出 Z1 PT 入K P 1 T出 Z1 P 入 T K2 PT 出 空上空下 2 T入 2 T出 Z2 PT 入K2 P-T出 Z2 PT 入K1 PT 出 驱动轮圆周力 P 为 PTt+t 电动机功率 NKPV/ 式中 电动机的传动效率，常取 0.95； K备用系数，常取 K1.2 驱动机防滑验算为 T/t （3-10） ua e 式中 附着安全系数,启动或制动时 1.25; e自然对数底; 驱动轮上钢索有效缠绕圈数的包角,一般 =180 度; u钢索与驱动轮间的摩擦系数,无衬 0.11-0.13,皮革衬,木衬 0.16,橡皮衬,塑 料衬

12、0.20。 将种状态下的正常运行,启动制动时的 T 与 t 值一一代入式(3-9),式(3-10)计 算,可得客运索道运行的最大功率和最大负功率,据此选取所需的电动机。 在运载索运行的最大功率和最大负功率，据此选取所需的电动机。 在运载索运行的 4 种状态中，以重上空下最不利状态，因此在确定单线循 环吊椅式客运索道的电动机功率时，只需要算出重上空下状态时的电动机输出 功率，其余运行状态的电动机输出功率都比重上空下运行状态小。以下在不考 虑风荷载的情况下，对这一结论加以证明。 5.1 当处于空上空下状态时，上行的自重作用力方当处于空上空下状态时，上行的自重作用力方 向与运行方向相反 ，电动机对上

13、行侧的自重作用输出功率为，下行侧 1 N 自重作用力方向与运行方向相同 ，电动机的输出功率为，因此电动机的输 1 N 出总功率。 1 N 1 N 5.2 当处于空上重相状态时，驱动机对空车的自重当处于空上重相状态时，驱动机对空车的自重 作用输出功率为，重车侧荷式作用力及自重方向与运行方向相同，通过 1 N 运载索作用可把动力传递到驱动机，即可以加到原动机的驱动力中，设回收功 率为（）,此时电动机输出功率，所以 2 N| 233 NNN 3 N 2 N 。 5.4 当处于重上空下状态时当处于重上空下状态时 上行侧载荷作用力及自重方向与运行方向相反，电动机输出功率为（ 3 N ，） ，对下行侧的自

14、重作用输出功率为 ，因此电动机输 3 N 1 N 1 N 2 N 1 N 出总功率 ，所以。 134 NNN 3414 ,NNNN 综上所述，即处于空上重下状态时驱动机输 234214 ,NNNNNN 出功率值为最小且做负功，起动力回收作用；处于重上空下状态时，驱动机输 出功率值为最大，故最不利的运行状态为重上空下。 6 线路设备选择线路设备选择 6.1 钢丝绳类型的确定钢丝绳类型的确定 通过张力计算及安全系数的验算，可确定出所需运载索和拉紧索的型号。 运载索应选用 625FI 或 636WS 等线接触的顺绕钢丝绳；在腐蚀环境中 工作的运载索，应采用镀锌钢丝绳；运载所采用重锤拉紧，拉拉紧索宜采

15、用 4 绳拉紧方式，并设置调节重锤的电动或手动绞车；拉紧索应选用 625FI 或 819 等线接触的顺绕钢丝绳，拉紧索导向轮的绳槽内应设耐磨衬垫。运载索、 拉紧索的公称抗拉强度分别取 1870MPa、1960MPa。 6.2 驱动机型号的选用驱动机型号的选用 一般采用单槽卧式，绳槽应设耐磨衬垫；驱动装置应设主原动机和备用原 动机，主原动机应为电动机，备用原动机应为内燃机或电动机。备用原动机工 作室，索道应具有与 0.30.5m/s 检修速度相近的运行速度。驱动装置应设 2 套不同结构的制动器，其中工作制动器设在高速轴上，安全制动器设在驱动轮 上。拖牵索道和不会到转的索道，可仅设工作制动器。当空

16、车上行、中车下行 时，工作制动器的平均制动减速度，不得小于 0.3m/s ；当重车上行、空车下 2 行时，工作制动器的平均制动减速度，不得大于 1.5m/s 。否则，工作制动器 2 应采用制动力控制、制动力调节或分级制动的方式。群动轮直径按不小于运载 索直径的 100 倍，祸不小于运载索表层钢丝直径的 1000 倍选取。 6.3 拉紧装置的选择拉紧装置的选择 拉紧索水平放置便于吊椅迂回，其直径选取条件与驱动轮相同；平衡锤常 采用单锤悬挂式，其质量按初张力计算与验算的结果选取；拉紧索导向轮（滑 轮）的直径按不小于拉紧索直径的 40 倍，或不小于拉紧索表层钢丝绳直径的 6000 倍选取。 6.4

17、线路托（压）索轮的选择线路托（压）索轮的选择 索轮的轮槽内设耐磨衬垫，索轮直径 D 为运载索直径的 1215 倍以上。每 个有衬托索轮的允许径向载荷P(N)为 P=pd D （3-11） 1 式中 p耐磨衬垫的比压（MPa） ，p=0.20.5，由所选用衬垫的耐磨性 确定； D-托索轮衬垫绳槽底部的直径（mm） 。 6.5 吊椅的选择吊椅的选择 吊椅的选择由吊杆或吊架的高度在最大坡度纵、横向摆动 35%时，吊椅的 顶篷、座椅或乘客伸出手的手部，不得接触运载索或支架的任何部位的条件确 定。座椅的有效宽度，单人吊椅不得小于 500mm；双人吊椅不得小于 950mm；3 人吊椅不得小于 1380mm

18、；4 人吊椅不得小于 1800mm。吊椅座面和靠背应向后倾 斜。吊椅应设活动式安全扶手与踏板，安全扶手与踏板应联动，便于乘客上、 下车。 7 运载索各跨张力的计算运载索各跨张力的计算 对重上空下最不利运行状态（电动机耗用功率为最大者）进行具体分析， 求出线路两侧各支架处张力和各跨平均张力，为后述各步骤设计计算提供数据。 7.1 重车侧上行时各跨运载索张力（重车侧上行时各跨运载索张力（N） Tn=Tn-1+Qzhn+QZlonf3 (n=1,2,3,I+1) （3-12） T0=T1下站紧边拉力由公式 T1+T2=T；T1=T2(1+fr)计算。 T1=T0+Q2h1+Qzl01f3=42228

19、.5(N); T2=T1+Qzh2+Qzl02f3=(N); T3=T2+Qzh3+Qzl03f3=46765.5(N)； T4=T3+Qzh4+Qzl04f3=49034(N); T5=T4+Qzh5+Qzl05f3=51302.5(N); T6=T5+Qzh6+Qzl06f3=53571(N); T7=T6+Qzh7+Qzl07f3=55839.5(N); T8=T7+Qzh8+Qzl08f3=58100(N); T9=T8+Qzh9+Qzl09f3=60376.5(N); T10=T9+Qzh10+Qzl10f3=62643(N); 7.2 空车侧下行时各跨运载索张力（空车侧下行时各跨运

20、载索张力（N） tn=tn-1+Qkhn-Qklonf3 (n=1,2,3,I+1) （3-13） t0=T2下站松边拉力由公式 T1+T2=T；T1=T2(1+fr)计算。 t1=t0+Qkh1-Qkl01f3=41078.7(N); t2=t1+Qkh2-Qkl02f3=42021.4(N); t3=t2+Qkh3-Qkl03f3=42964.1(N); t4=t3+Qkh4-Qkl04f3=43906.8(N); t5=t4+Qkh5-Qkl05f3=44849.5(N); t6=t5+Qkh6-Qkl06f3=45792.2(N); t7=t6+Qkh7-Qkl07f3=46734.9

21、(N); t8=t7+Qkh8-Qkl08f3=47677.6(N); t9=t8+Qkh9-Qkl09f3=48620.3(N); t10=t9+Qkh10-Qkl10f3=49563(N); 7.3 重车侧、空车侧各跨平均张力重车侧、空车侧各跨平均张力 Tz和和 Tk 重车侧、空车侧各跨平均张力，分别按重车侧、空车侧各跨相邻两 支点张力和的平均值计算。 重车侧：T0-1=12(T0+T1)=41094.2(N); 同理 T1-2=12(T1+T2)=44497(N); T2-3=12(T2+T3)=45631.2(N); T3-4=12(T3+T4)=47899.7(N); T4-5=12

22、(T4+T5)=50168.2(N); T5-6=12(T5+T6)=52436.7(N); T6-7=12(T6+T7)=54705.2(N); T7-8=12(T7+T8)=56969.7(N); T8-9=12(T8+T9)=59238(N); T9-10=12(T9+T10)=61509.5(N); 所以 Tz=53570.9(N)。 空车侧：T0-1=12(T0+T1)=40198.6(N); T1-2=12(T1+T2)=41550.1(N); T2-3=12(T2+T3)=42492.7(N); T3-4=12(T3+T4)=43927.6(N); T4-5=12(T4+T5)=

23、44378.1(N); T5-6=12(T5+T6)=45320.3(N); T6-7=12(T6+T7)=46310.2(N); T7-8=12(T7+T8)=47679.4(N); T8-9=12(T8+T9)=48237.5(N); T9-10=12(T9+T10)=49013.4(N); 所以 Tk=44861.9(N)。 8 拉紧装置行程计算拉紧装置行程计算 通过计算行程，可确定拉紧装置的重锤距地面高度和支持重锤的导 向轮之间的活动范围，以避免重锤触地或者碰撞导向轮，失去其平稳拉 紧的作用。 S=ST+S+St+S （3-14） 负荷变化而产生的运载索长度的变化ST ST= (-)=

24、0.120 （3-15） 24 1 2 2 2 z Q CP T 2 1CP 2 T K Q 1 1 3 3 0 cos I n n l 式中重锤下降时拉紧边的平均张力（N） ； 1 TCP 重锤上升时拉紧边的平均张力（N） ； 2 TCP 各跨弦倾角（） 。 n 当重锤下降时，运载索的重侧下行、空侧上行，即下行侧为拉紧边； 当重锤上升时，运载索的重侧上行、空侧下行，即上行侧为拉紧边。在 运载索计算中可求得，重锤下降（下行）和重锤上升（上行）时的下站 运载索拉紧边的张力分别为、，有公式得： 1 t下 2 t下 +=；=+=(1+) （3-16） 1 t下 1 t下 B T 1下 t 1 t下

25、1下 t r f 1下 t r f 得出： =39490.7(N), = (1+)=39589.4(N) （3-17） 1 t下 r B f T 2 1 t下 1下 t r f 同理： +=；=+=(1+) 2 t下 2 t下 C T 2 t下 2 t下 2 t下 r f 2 t下 r f =40411.6(N),= (1+)=40512.6(N) 2 t下 r f 2 TC 2 t下 2 t下 r f 又上站运载索的拉紧边的张力可以通过下式计算 =+Qz+Qz( =1,2) （3-18） i上 t i t下 1 1 I n h 1 1 3 I n lf i 得出：=54720.0(N),=5

26、5643.2(N) 1 t上 2 t上 又=，= （3-19） 1CP T 2 t 11下上 t 2CP T 2 tt 22下上 运载索弹性伸长所引起的长度变化为 S =0.00535 （3-20） S 1 0 11 1CP2CP cosFE T-T i i n n l 温度变化引起的运载索长度变化为 t S =0.00535 （3-21） t S 1 1 0 cos i n n l t 式中 运载索的膨胀系数，为 0.; 运载索投产时与安装时的温差，比安装时的温度高取正值，反t 之取负值。 运载索残余伸长长度为 y S =0.27 (0.00080.0001) （3-22） y S 1 1

27、0 cos i n n l t 综上所述， =+=3.395 SyT SSS t S 9 各挠度计算各挠度计算 重侧各跨度最大挠度 11 max mf =f 自大+f 集大 max f f 自大= = f 集大= = nz n T ql 2 2 0 cos z n T lq 8 2 nz nz T lW cos4 0 z nz T lW 4 q= 2 1 2 1 1000 vPd Q 2 2 APWWW Z 索道出现故障后，要把乘客从吊椅上营救下来。此时，操作手动绞车，将 拉紧重锤提起，直到乘客悬空为止。 空车侧各最大挠度 （3-24） k nk k n T lW T ql fff 48 2

28、max 集自 （3-25） k W 2 2 PAW n n l J mm 0 cos 5 . 011 n n J l m cos 1 0 对 m 将数据代入得： 1，3，4，3，3， 1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 3，4，3，3，1 6 m 7 m 8 m 9 m 10 m 再代入可得各跨在重侧的最大挠度分别为： max f 大 集 大 自 ff 0.00857，0.4876，0.5187，0.40366 1max f 2max f 3max f 4max f 0.2124，0.12801，0.5187，0.48746 5max f 6max f 7max f 8max f 0.09

29、55，0. 9max f 10max f 空车侧各跨最大挠度： mf max ) n n nk nk nk n l J mm T lW T ql fff 0 0 2 2 0 max cos 5 . 01)(1 ( cos4cos8 集 自 则各跨在空车侧最大挠度分别为： ，009244 . 0 1max f2174 . 0 2max f ，26435 . 0 3max f183. 0 4max f ，10686 . 0 5max f07434 . 0 6max f ，26435 . 0 7max f2174 . 0 8max f ，0426 . 0 9max f0052 . 0 10max f

30、 10各跨悬索曲线长度计算各跨悬索曲线长度计算 重车侧各跨悬索曲线长度 S（m） （3-26） 2 3 2 3 0 2 0 24cos24cos z nz n n n n n T lQ l H lql S 其中， nz THcos 式中各跨弦长（m） ； n l q均布载荷（N/m） ，。 z Qq 空车侧各跨悬线曲线长度)( mS （3-27） 2 3 2 3 0 2 0 24cos24cos K nK n n n n n T lQ l H lql S 其中， K Qq 代入各跨的相关数值，可将重车侧和空车侧各跨悬索曲线长度求出。 11.线线路个支架的技术参数计算线线路个支架的技术参数计算

31、凸（凹）形指点用来托（压）索轮承托（压） ，而后再由支架支撑。为保 证固定抱索器及吊椅平稳通过各支架，尤其是凸形支点为避免发生漂浮现象， 力求安全靠贴。 11.1 线路各跨弯折角线路各跨弯折角 =z y (3-28) 根据索道侧形图，从左到右，索道的玄倾角是仰角时为正值，俯角时为负 值，代入式（3-28） 计算。 当 0 时，线路为凹形;当 0 时，线路为凸形。 11.2 运载索自重引起的倾角运载索自重引起的倾角 （ ） z=arcsin(Q1Lon 左)； （3-29） 11.3 运载索受支架间距内载荷作用引起的倾角运载索受支架间距内载荷作用引起的倾角 按重车侧计算 左=arcsin(Wz/

32、Tz) 左； 右=arcsin(Wz/Tz) 右 （3- 30） 各跨 值的计算式为 =（m-1） （1-0.5mJcosnLon） 式中 m各跨最多容许吊椅个数（取整） ， m=1+LonJcosn （3-31） 11.4 运载索受运行过支架时荷载作用所引起的倾角运载索受运行过支架时荷载作用所引起的倾角 =arcsinWzTz （3-32） 式（3-29） 。 （3-30） 。 （3-32）中，当支架采用压缩轮时，重车侧各跨平均张 力 Tz 应考虑张力减少 10%计算（避免凹形支点发生飘起现象） ；当支架采用托 式索轮时。重车侧各跨平均张力 Tz 按原值计算。 11.5 验算支架左侧最大爬坡角（左侧指靠下站的一侧）验算支架左侧最大爬坡角（左侧指靠下站的一侧） 总= 左+ 左+ 左+ （3-33） 运载索重车侧在支架上的倾角不得大于 110%。 11.6 检验运载索作用于压索轮的最小向上力检验运载索作用于压索轮的最小向上力 V（总倾角（总倾角 0 min 时检验此步）时检验此步） =+ + + + + （3-34）