工程索道课程设计.docx
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工程索道课程设计
《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
课程设计任务书与指导书2
设计说明书3.
计算书4.
1.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So(I)及其无荷中央挠度Fo(l)(m)4
(4)各跨无荷索长Lo(I)和全线路无荷索长Lo(m)5
(5)振动波往返一次所需的时间Se(I)(s)6
2.计算设计荷重P(N)6.
3.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)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S11
(7)计算跨的有补正有荷中挠系数S'12
(8)承载索的校核12
4.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
5.悬索无荷线形f0x(I)和有荷线形fD(l)的计算(m)14
6.求地面变坡点与有荷悬索间的垂直距离Hy(J)(m)18
7.集材方式方法的选择23
8.工作索和绞盘机的诜择23
(1)工作索选择23
(2)绞盘机所需实际功率NX.的校核(kW)24
9.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32
1.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
⑴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。
⑵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:
1对索道进行完整的设计计算;
2确定集材方式方法;
3索道侧型图设计;
4索道索系图(鸟览图)设计;
5索道施工预算书;
6编写设计说明书。
⑶要求
计算书和图纸要装订成册,出题每人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
2
2
5
5
3
3
10
10
20
20
10
10
评分依据:
1设计计算方法正确,内容完整;
2图形布置合理,符合索道设计要求;
3说明书内容完整、清楚;
5.主要参考资料:
1周新年•架空索道理论与实践•北京:
中国林业出版社,1996.
2中华人民共和国林业部.林业架空索道设计规范(LY1056-91).北京:
中国标准出版
社,1992.
3周新年.工程索道与柔性吊桥一一理论设计案例.人民交通出版社,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°(l)/()°
跨距L0(I)/m
1
11.27
404
2
14.18
287
3
10.35
200
试选牵引索136X19NFC1570BZS(GB/T20118—2006),其单位长度重力Qq=5.93N/m,钢索许可破断拉力Tpq=81500N;承载索286X19NFC1670BZZ(GB/T20118—
2006),其单位长度重力Qs=27.5N/m,横截面面积A=289.95mm2,钢索许可破断拉力Tp=402000N;钢索弹性模量E=1X105MPa。
木捆重量P1=20000N。
初选K1跑车:
跑车轮数N0=4个,跑车自重P2=1450N,载物钩重P3=100N,鞍座处设置有托索器;初选闽林821绞盘机:
额定功率为51.5kW,绞盘机位置低于集材点73.2m;起重牵引速度V=1.5m/s。
初定无荷中挠系数Som=0.0355+学号后2位数字/10000,各跨线形按M=10等分计算;计算跨支点位移量Dl=0.2m;温差Dt=10C。
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I
变坡点数N(I)
地面变坡点坐标XY(J)、YY(J)/m
1
4
(0,0);(166,-49);(280,20);(404,70);
2
4
(518.8,32);(576.2,50);(691,148);
3
3
(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=0.0355〜0.0465时,K=1.05〜1.30J=27.33%〜33.00%
C=26.12〜20.00N1=2.36〜2.94
满足全部校核条件:
K>1.05、J=10%〜35%、C=20〜30、2
计算书
1•计算无荷主要参数
(1)多跨索道设计计算跨的判断(表2-1)
表2—1
判断设计计算跨/m
设计计算跨
Lm>500
Lm<500
最大跨所在跨最大弦倾角所在跨
AL>20
△L<20
△L>10
△L<10
注:
Lm—最大跨距;AL—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。
Lm404500
L40420020410
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S0M的确定
将设计计算跨视为单跨索道考虑,荐用取S0m=O.O3~O.O5,因
Som0.0355学号后2位数字10000,所以Som0.0388,S0=Sdm。
(3)各跨无荷中挠系数
$
(1)及其无荷中央挠度F0(l)(m)
S0(I)
弘1
(1)
|M
(1)
⑵
式中Im—计算跨的弦线长度(m);
l(l)—各跨弦线长度(m),l(l)
lo(l);COSo(l);
l0(l)—各跨水平跨距(m);
l0-—-全线路水平跨距,i0Nl0(l);
I1
a(l)—各跨的弦倾角(°;
N—跨数,1=1,2,3,…,No
第一跨无荷中挠系数Sq
(1)及其无荷中央挠度F0
(1)(m)计算如下:
1
(1)
1。
(1)
COS0
(1)
404
cos11.27-
411.94m
lM
l
(1)411.94m
l°
(1)404
cos0
(1)cos11.27'
411.94m
lM411.94m
S°
(1)
SomI
(1)
1M
0.0388411.94
411.94
0.0388
Fo
(1)S°
(1)l°
(1)
0.038840415.6752m
第二跨无荷中挠系数&
(2)及其无荷中央挠度F0
(2)(m)计算如下:
I。
⑵
cos0
(2)
287
296.02m
cos14.18,
l
(2)
296.02m
*1
Im
411.94m
1
(2)
S°mI
(2)
1M
S°
(2)
0.0388296.02
411.94
0.0279
F0
(2)S°
(2)l°
(2)
0.02792878.0073m
第三跨无荷中挠系数
S(3)及其无荷中央挠度
F0(3)(m)计算如下:
l(3)
l°⑶
cos0(3)
203.31m
cos10.35
l(3)203.31m
+i
Jm411.94m
S°⑶
SOM1(3)
1M
0.0388203.31
411.94
0.0191
F°⑶
S0(3)l0(3)0.01912003.82m
⑷各跨无荷索长L°(l)和全线路无荷索长L°(m)
824
L°(l)[1?
S°(l)cos0(l)]l(l)(3)
N
L0L°(l)(4)
l1
所以:
第一跨无荷索长L0
(1)
88
L0
(1)[1So
(1)cos4oCI)]l
(1)[10.03882cos411.27]411.94413.47m
33
第二跨无荷索长L0
(2)
88
L0
(2)[1S2
(2)cos40
(2)]l
(2)[10.02792cos414.18]296.02296.56m
33
第三跨无荷索长L°(3)
203.31
203.50m
824
L°(3)[1—S。
(3)coso(3)]l(3)
3
全线路无荷索长Lo(m):
[180.01912cos410.35]
3
N
913.53m
LoLo(I)Lo
(1)Lo
(2)Lo(3)413.47296.56203.50
i1
(5)振动波往返一次所需的时间Se(I)(s)
S(I)[So(l)lo(l)
3(l)V0.306
所以:
第一跨振动波往返一次所需的时间Se
(1)(s)
Seso
(1)|o
(1)003884047.157s
0.306:
0.306
第二跨振动波往返一次所需的时间Se
(2)(s)
Se(刀号⑵皿).O.。
2792875.115s
0.306.0.306
第三跨振动波往返一次所需的时间SE(3)(s)
Se(3)、So(3)|o(3).O.。
1912003.533s
:
0.306.0.306
2•计算设计荷重P(N)
Wq
P(PP2)(1G)〒
式中Pi、P2—分别为木捆和跑车重量(N);
Wq—牵引索自重(N),WqQqLo,鞍座上有托索器时,WqQqL°m;
Lom—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/T20118—2006选取;
G冲击系数,
G
6S0M。
G6SOM
6
0.0388
0.2328
LomLo(i)
[i
8S2(i)(
4
coso(i)]l(i)
3
824
[10.03882cos411.27]411.94
3
413.47m
又■「鞍座处设置有托索器
WqQqLom5.93413.472451.8771N
P(PPD(iG)乌
(200001450)(10.2328)
2451.8771
27669.50N
3•承载索设计计算
(1)初选承载索规格
根据设计荷重P按GB/T20118—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;Tp402000N
即PTp
故满足要求,任选已知规格的承载索
(2)无荷重时最大拉力Tw与下支点安装张力Tx(N)
TwTwqH
Tx魁(tan0M4S0m)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—计算跨的弦倾角(°;
TW—计算跨的无荷最大拉力(N),Tw詈q°m#1(tan0M4SOm)。
8S)m
(tanom
4Som)
27.5413.47
80.0388
1(tan11.2740.0388)2
38864.87
…H是计算跨上支点到索道最高支点的垂直距离(m)
Hlo
(2)tan。
(2)1。
(3)tan。
(3)
287tan14.18200tan10.35;
109.0421m
qQs27.5N/m
TwTwqH38864.8727.5109.042141863.53N
Tx
(tanom
4Som)
275413.471(ta门11.2740.0388)2
80.0388、
36667.09N
(3)计算各跨荷重比N(l)
N⑴帚
计算跨的荷重比nM为
nMW
式中W—计算跨悬索自重(N),W=qLoM。
所以:
第一跨荷重比N
(1)如下:
P
qL°
(1)
27670
27.5413.47
2.4335
第二跨荷重比N
(2)如下:
N
(2)
P
qLo
(2)
27670
27.5296.56
3.3928
第三跨荷重比N(3)如下:
N(3)
P
qLo(3)
27670
4.9444
27.5203.5
WqLOMQSLOM
27.5413.4711370.425N
计算跨的荷重比nM
nM
P27670
W11370.425
2.4335
(4)无补正有荷最大拉力Tq(N)
Tq=Tq+qH
式中Tq—计算跨的无补正有荷最大拉力(N),计算式为
H1[tan4S0M(1nM)]2
Tq=Hmax1[tan0M2];
v屮13g帀)
(9)
Hmax—无补正有荷水平拉力(N),Hmax
Gn—有荷悬索荷重因数,计算式为Gn
H°Gn;
13(nM
2\Ml0MCoS0M
nM)_N
233
[(l)l°(l)COS0(l)]
I1
qL°(l)
l°(l)
第一跨线载何在
X轴上的投影如下
(1)
qL°
(1)
27.5413.47
l°
(1)
404
第二跨线载何在
X轴上的投影如下:
(2)
qL。
(2)
27.5296.56
l°
(2)
287
第三跨线载荷在
X轴上的投影如下:
(3)
qL0(3)
27.5203.50
1。
(3)
200
3
(1)—线载荷在X轴上的投影,(I)
所以:
因为计算跨为第一跨,所以
28.1446N/m
28.4160N/m
27.9813N/m
(1)28.1446N/m
所以:
有荷悬索荷重因数如下:
2.33
MlOMCOSOM
N
[2(I)lo(I)cos30(I)]
I1
28.144624043cos311.27
28.144624043cos311.2728.41622873cos314.1827.981322003cos310.35
0.6784
2]33
Gii
13(nM
n2)MlOMcosOM
nM丿N
[2(I)lo(I)cos30(I)]
I1
、1—3—(2.4335—2.43352)—0.6784
4.2432
故取Gn4
TS0=S0M
qL°M
8S0
27.5413.47
80.0388
36632N
HmaxH0GII
366324146528N
故取Hmax146528N
Tq
Hmax1[tan
4SOM(1nM丿
OM
nM丿
146528.1tan11.27
153134N
2
40.0388(12.4335)
13(2.43352.43352)
所以:
无补正有荷最大拉力Tq(N)如下:
TqTqqH15313427.5109156131.5N
故取Tq156132N
(5)有补正有荷最大拉力Tm(N)
4S0(1n”)2
TmHm1[tan0M.2]qH
Yv'13(nMm2)
(10)
式中Hm—有补正有荷水平拉力(N),HmH°G;
Ho'—有补正无荷的水平拉力(N),H0
qL0M
~8SO0
So—有补正无荷中挠系数,SoSo。
S—综合补正系数,
3.
计算式为
Gi
MSI
(1
Ds);
Msi
N
64
I1
2
[So(l)cos
3
o(l)]
EF;
N
qlo(I)
i1
N(1t)
Dl;
Im;
Dsi
3
~N
2
8[So(l)cos
I1
2
o(l)]
Gi—无荷悬索荷重因数,
Gi=1;
△t—钢索投产时与安装时的温差,比安装时温度高取正值,否则取负值;
31—钢索的热膨胀系数,一般031=1.1M0-5;
Dl—计算跨上、下支点弦线方向位移量之和(m)。
115
1
EF
(E110MPa;F为承载索的横截面面积,即FA289.95mm
8
53.44910/N
110289.95
N
64[So(l)cos2o(l)]3
Ms1
I1
N
3qlo(l)
I1
232323
64[(0.0388cos11.27)(0.0279cos14.18)(0.0191cos10.35)]
33.44910827.5(404287200)
647.632310
1.9267
253.52710
5
因为:
计算跨支点位移量Dl0.2m;11.110;Im411.94m;
温差tDt=10C;N3
N(it)
dl
Im
3(1.110510)
8.155104C
411.94
Ds1
3
N
8[So(l)cos2o(l)]2
4
38.15510
22
8[(0.0388cos11.27)
0.1263
2222
(0.0279cos14.18)(0.0191cos10.35)]
‘G4;G—无荷悬索荷重因数,G1
4
Msi
2.0761
1.9267
Gi
Msi
(1Ds)
1.9267(1
0.1263)
0.6073
由3ba0得:
0.6073
2.07610解之得:
11.4337
3为虚数(舍去)
综上所述1.4337
S0S01.43370.03880.0556
归咅空25563N
8S080.0556
HMH0GII255634102252N
所以有补正有荷最大拉力Tm(N)如下:
Tm
[tanom
I
4So(1nM)]2
■13(nMnM)
qH
1303961[tan11.27
141101N
4°.°556(12.4335)]227.5109.0421
、13(2.43352.43352)
故取Tm141101N
(6)计算跨的无补正有荷中挠系数S
SrS0
式中r—计算跨的中央挠度增加系数,
(12)
12nM
o
12nM
nM),1
订13(nM
SrS01.149
0.0388
(7)计算跨的有补正有荷中挠系数
S0.0446
1.4337
122.4335
1.149
3(2.43352.43352)
0.0446
0.0639
(8)承载索的校核
1)承载索安全系数
Ni的校核
Tq校核承载索安全系数N1。
在刚安装架设投产初期,悬索成无补正有荷状态,此时的拉力大于投产中后期的有补正有荷状态下拉力。
因此,必须用无补正有荷最大拉力
(14)
N1TCtTp>2
TqTq
式中T—所选钢索钢丝的破断拉力。
N1
Tp
402000
156132
2.572
2)校核承载索拉力与轮压的比值C
(15)
TqTQNo
CqF
式中P—设计荷重;
No—跑车轮数。
TqTqN。
QP
C值必须满足20Cw30C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。
1561324
22.57
27670
C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。
(1)各跨支点的弯折角艮1)(°
(16)
(I)0(I)0(I1)
故第一跨弦线与第二跨弦线的弯折角8
(1)()如下:
(1)0
(1)0(11)11.27:
14.182.91
第二跨弦线与第三跨弦线的弯折角82)()如下:
1*1>■*
(2)0
(2)0(21)14.1810.353.83'
弯折角的正切值tan町(
(17)
Z(I)=tan8I(
要求Z(I)的绝对值满足:
2%<|Z(I)|w8%
故第一跨与第二跨弦线的夹角即弯折角的正切值tan31(如下:
Z
(1)tan
(1)tan(2.91;)0.05083
Z
(1)5.083%故满足要求
Z
(2)tan
(2)tan(3.83)0.06695
Z
(2)6.695%故满足要求
⑶
1)
侧型参数的校核
凸形线路校核弯挠角的正切值tan(I)
tan(I)tan°(l)tan°(l1)
ql0(l)10(11)
2HmaxCOScp
P_Hmax
(18)
式中OCP—相邻两跨的索道弦倾角平均值,
CP
()(I
2
要求:
tanqi)必须在[10%,35%]范围内。
增设中间支
当弯挠角的正切值大于许用值时,可视具体线路情况采取以下措施:
架;降低计算跨支架高度;中间支架高度不变,将前后跨支点升高。
‘
(2)3.830所以第二跨和第三跨之间为凸形线路
第二跨与第三跨的索道弦倾角平均值
12.265'
(2)(21)14.1810.35
cp2
第二跨与第三跨的索道弯挠角
tan
(2)tan。
(2)tan。
(21)
ql°
(2)lo(21)
2HmaxCOSCP
P
H
max
(tan14.18tan10.35)
27.5(287200)
214652
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