钢丝绳承载索设计：张力计算、选择、安装

发布时间：2019-07-05 20:51　文章来源：未知　文章作者：admin　点击数：

依据《GB 50127-2007架空索道工程技术规范》和《GB 12141-2008货运架空索道安全规范》，在索道的设计中，索道承载索必须选择钢丝绳制作。而从索道构架整体看，此承载索是一个柔性构件、而只承受拉力，其材料服从虎克定律。同时，在分析其受力时，把支架上承载索铰点的变形忽略不计，由此可按抛物线理论对承载索受力进行分析计算，求解承载索的张力，垂度、切线倾角，曲率半径及曲线长度，以解决……承载索的安装长度问题……计算中其他有关参数等，重载最大垂度一般由用户在任务书中提出。

承载索的设计计算，一般需要考虑既要达到集运货物产量高、成本低、又要生产安全可靠，这就要进行多方案的设计计算。特别是多跨架空索道计算公式繁琐复杂，计算工作量大，设计者颇感棘手。下面，以一个单索单跨往复式承载索设计实例，来说明快装索道承载索及其应用：

 

用户任务书：承载索长度220米（水平最大距离150米，高度最大150米），最大货物载重量：1吨，线路坡度：0～45°，要求设计承载索安装最快。

 

在本实例中，当垂度给定时，承载索对载货小车支持力，主要受两方面因素影响：一是随小车滑行过程变化而变化；二是随上下两支点安装高度差变化而变化，理论分析当小车滑行至跨中时,承载索产生最大挠度和最大张力。通过计算两支点在水平安装、和45°坡度安装两种情况下，承载索在跨中时的张力进行比较，得出，承载索在45°坡度安装时，张力最大。下面给出45°坡度安装时，承载索产生最大张力值的计算过程，如下图1所示：

 

1挠度选择

 

架空索道承载索的工作垂度ε（跨中最大挠度与水平跨度的比值）一般为0.05~0.07，最理想的垂度为0.055~0.06，（在周新年的《架空索道设计》一文中，给出的是0.04～0.06）如果我们选择最小垂度0.055，计算跨中最大挠度f

 

f=εxL=150x0.055=8.25米。

 

但考虑到本索道使用的特殊性--即为了保证沿线0～45°地质情况，全部能够通过障碍物，并综合考虑支架架设高度，实际计算选择最小挠度为4米。

 

即，在两支点水平安装时，根据索道支架高度8.4米，吊钩长度0.4m，假设捆绑索延伸伸长1米计算，如果预留障碍点与被吊物底端间距为0.5米，当地形坡斜面与索道玄平行时，计算通过最大被吊物高度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承载索张力计算

 

根据力的平衡原则，当载荷集中在中点时，为简化计算，承载索被完全看成是柔性构件，忽略承载索均载影响，则，

 

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为承载索张力t为牵引力α为载荷点牵引索上段与竖直线的夹角，β为载荷点牵引索下段与竖直线的夹角，1为所需支持力，

 

 

根据驰度计算，当h=4时，带入计算得，T=12.89吨，t=0.71吨

 

在本实例中，当牵引索在中点驻留时，牵引索将被完全放开，被吊物依靠滑车与承载索的摩擦力停留，实际承载索上半段承受的最大张力将包含荷重分量，即承载索张力和牵引索牵引力，为：T+t=12.89+0.71=13.6吨

 

3承载索选择及安装

 

根据《GB12141-2008货运架空索道安全规范》，钢丝绳应选择符合GB8918，或YB/T5295要求的钢丝绳。为减少钢丝绳重量，选用重要用途钢丝绳，抗拉强度级别1870Mp，查表得承载索安全系数3.0。

 

计算钢丝绳最小破断拉力T0：T0=3.0X13.6=40.8吨力

 

选用强度级别1870级填充式钢丝绳，钢丝绳最小直径Ø24mm。

 

查，直径24mm钢丝绳重量比约为230Kg/100米，计算220米（不考虑端部制作）钢丝绳自重，得：G=230Kg/100X220=506Kg

 

在承载索安装时，承载索选择一端固定，另一端张紧的安装方式。固定端制成环眼，由于承载索放绳时，可能仅需要使用承载索的一部分，依据通常方法，为了减少劳动量，只选择对钢丝绳环眼端直接放绳。放绳时，钢丝绳质量较重，且不允许在地面摩擦，和沾染土石污染，一般情况，放绳采用牵引索，通过转向滑轮牵引，进行有张力放绳（在本设计中，考虑到牵引机重量及搬运困，一般只把牵引机安装到运输车能够方便卸货的地方）。

 

在承载索张紧过程中，为了节约时间，本承载索的张紧不采用配重形式，借用周志刚在“往复式客运索道双承载索两端锚固装置设计”中提到的张紧方法：在该方法中，为了使液压缸行程尽可能的短，先通过手拉葫芦逐渐收紧，使之达到一个预估的张紧力，然后，在张紧端采用多个绳卡固定，承载索通过两组绳夹和两根长螺杆及张紧架与锚固机架联接，随后，通过一个液压系统张紧液压缸，拉紧承载索，在承载索绳卡端，连接一个压力传感器，测定和显示承载索实时拉力。