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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