第三章 双线循环式货运索道工程设计

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1、第三章 双线循环式货运索道工程设计第一节 货 车第 3.1.1 条 一、下部牵引式货车能适应各种侧型，是国内外双线索道工程最常用的一种货车型式，我国新建的绝大多数双线索道工程均采用这种货车。与下部牵引式货车相比，水平牵引式货车的主要优点是：承载索不受牵引索折曲引起的附加压力作用，以及在索道运行过程中索引索在全线上的挠度波动较小，因此承载索的耐久限较长、货车运行平稳。但是，正是由于水平牵引式索道要求牵引索和承载索在全线上保持近似一致的挠度，牵引索拉得过紧和过松都会破坏挠度的一致性，当差异达一定值时就会使货车发生倾斜，甚至造成事故，索道传动区段愈长、线路起伏变化愈大，则愈不易控制挠度的一致性。同时

2、，由于水平牵引式货车的 抱 索 器 从 上 方 抱 住 牵 引 索 ， 一 旦 发 生 掉 车 事 故 时 ， 牵 引 索 难 以 从 抱 索 器 中脱 出 ， 常 常 引 起 “一 串 货 车 ”同 时 掉 落 。 此 外 ， 水 平 牵 引 式 货 车 自 动 转 角 比 下部 牵 引 式 困 难 得 多 ， 国 内 外 还 没 有 使 用 实 例 ， 综 上 所 述 ， 水 平 牵 引 式 货 车 只 适 用于 线 路 较 短 、 地 线 凸 起 、 并 且 不 需 要 自 动 转 角 的 场 合 。二 、 目 前 广 泛 使 用 的 重 力 式 抱 索 器 ， 可 适 应 运 输 能

3、力 为 300t h(货 车 承载 能 力 为 2t)或 稍 大 的 索 道 工 程 。 当 货 车 承 载 能 力 达 3.2t和 运 行 速 度 超 过3.15m s时 ， 重 力 式 抱 索 器 就 难 于 保 证 货 车 与 牵 引 索 可 靠 的 挂 结 和 脱 开 ， 因 此应 选 用 弹 簧 式 抱 索 器 。三 、 翻 卸 式 货 车 结 构 简 单 、 卸 料 方 便 ， 在 货 运 索 道 中 得 到 广 泛 应 用 ， 但 是用 容 积 大 于 O.8m3的 货 车 运 输 粘 结 性 物 料 时 ， 货 箱 底 部 粘 结 十 分 严 重 ， 卸 料 不 干净 ， 严

4、重 影 响 索 道 的 运 输 能 力 。 目 前 又 无 可 靠 的 清 理 方 法 ， 多 数 索 道 采 用 人 工 敲打 方 法 清 车 ， 不 仅 工 人 劳 动 强 度 增 大 ， 而 且 货 箱 变 形 严 重 ， 是 索 道 运 行 故 障 源 之一 。 因 此 建 议 采 取 国 外 广 泛 应 用 并 取 得 良 好 效 果 的 底 卸 式 货 车 运 输 粘 结 性 强 的 物料 。当 货 车 容 积 大 于 0 8m3时 ， 底 卸 式 货 车 的 自 重 系 数 才 能 赶 上 翻 卸 式 货 车 。四 、 生 产 实 践 证 明 ， 只 有 当 运 输 特 别 松

5、散 的 物 料 (如 粒 度 较 小 的 石 灰 石 和洗 干 净 的 矿 石 等 )时 ， 货 车 的 有 效 容 积 利 用 系 数 才 能 采 用 1.O。 运 输 粘 结 性 物 料并 采 取 清 理 措 施 时 ， 可 根 据 具 体 情 况 采 用 O.8 O.9的 有 效 容 积 利 用 系 数 。五 、 为 了 保 证 货 车 在 装 载 过 程 中 不 撒 料 ， 必 须 保 证 货 箱 上 口 宽 度 与 物 料 最大 块 度 保 持 一 定 比 例 关 系 。 采 用 旋 转 式 装 载 机 装 料 时 ， 由 于 要 求 装 载 均 匀 ， 因 此规 定 的 比 例 比

6、 固 定 式 装 载 设 备 高 一 倍 。第 3.1.2 条 一、为了适应国内发展大运量双线循环式货运索道工程的需要，货车容积系列增加了 2.0 和 2.5m3 两种规格，承载能力增加了 3.2t 级的规格。二、与系列设备相比，速度系列增加了 3.6m/s 和 4.0m/s 两级。本规范之所以规定采用较高的运行速度，是因为提高索道运行速度不仅是提高运输能力的主要措施之一，而且可使索道运输获得较好的经济效益。在运输能力相同条件下采取较高运行速度时，所需货车数量、牵引索直径乃至其他线路设备的数量和重量都可相应地减少和减轻。国外货运索道工程移植客运索道工程技术的结果，已将双线索道的运行速度提高到

7、5m/s。我国系列设备规定的最大运行速度为 3.15m/s，已远远不能满足发展大运量索道工程的需要。根据国内索道工程设计、制造水平的不断提高和把客运索道工程技术逐渐移植到货运索道上来的发展趋势，将索道运行速度提高到3.64.0m/s 是可行的。第 3.1.3 条 货车自动转角或自动迂回时，其运行速度受到水平滚轮组曲率半径或迂回轮直径的限制。参考苏联有关资料，规定了水平滚轮组曲率半径或迂回轮直径与货车最高运行度之间的关系。第二节承载索与有关设备第 3.2.1 条 一 、 密 封 式 钢 丝 绳 是 理 想 的 面 接 触 钢 丝 绳 ， 它 具 有 平 滑 的 圆 柱 形 表 面 、 表层 钢

8、丝 粗 、 支 撑 面 积 大 、 密 封 性 能 好 ， 抗 蚀 性 好 、 破 断 拉 力 大 (在 直 径 和 公 称抗 拉 强 度 均 相 同 的 条 件 下 ， 其 破 断 拉 力 为 普 通 敞 露 式 钢 丝 绳 的 1.8 2.O倍 )、良 好 的 不 旋 转 性 、 表 层 丝 断 裂 后 不 易 翘 出 圆 柱 形 表 面 等 一 系 列 优 点 。 因 此 应 选用 这 种 钢 丝 绳 作 承 载 索 。规 定 公 称 抗 拉 强 度 不 宜 低 于 1170MPa的 出 发 点 是 ： 减 小 承 载 索 的 单 位 质 量 ，使 承 载 索 的 费 用 相 应 降 低

9、 ； 减 小 承 载 索 的 挠 度 ， 以 改 善 货 车 的 运 行 条 件 。二 、 理 论 分 析 和 使 用 经 验 均 证 明 ， 承 载 索 的 破 坏 不 是 由 于 磨 损 而 是 由 于 弯曲 疲 劳 引 起 的 。 为 使 承 载 索 具 有 足 够 的 耐 久 限 ， 必 须 使 车 轮 横 向 载 荷 引 起 的 弯曲 应 力 愈 小 愈 好 ， 就 是 要 把 承 载 索 初 拉 力 与 轮 压 的 比 值 保 持 在 一 定 范 围 内 。 不等 式 (3.2.11)就 是 根 据 这 一 原 则 导 出 的 。苏 联 货 运 索 道 设 计 规 程 规 定 ：

10、不 等 式 (3.2.11)左 项 的 值 为 45。 本 规 范考 虑 到 以 下 原 因 将 左 项 的 值 提 高 到 60：1. 对 于 三 班 作 业 索 道 ， 由 于 工 作 繁 忙 每 年 通 过 承 载 索 的 车 轮 次 数 很 高 ，实 际 上 左 项 值 45对 承 载 索 的 初 拉 力 不 起 控 制 作 用 ， 即 初 拉 力 与 轮 压 的 比 值 应 满足 不 等 式 的 右 项 。 只 有 对 于 运 输 工 作 不 繁 忙 的 一 、 二 班 作 业 的 索 道 ， 不 等 式 的左 项 才 起 作 用 ， 由 于 国 内 双 线 索 道 承 载 索 的

11、使 用 寿 命 普 遍 较 低 ， 提 高 T0 R的最 小 界 限 值 有 利 于 提 高 承 载 索 的 工 作 寿 命 ；2. 随 着 承 载 索 制 造 技 术 日 益 进 步 ， 密 封 式 钢 丝 绳 的 公 称 抗 拉 强 度 不 断 提高 ， 而 对 于 刚 性 很 大 的 高 强 度 钢 丝 绳 更 应 严 格 限 制 拉 应 力 与 弯 曲 应 力 的 比 值 ；3. 众 所 周 知 ， 货 运 索 道 承 载 索 的 使 用 条 件 比 客 运 索 道 承 载 索 的 使 用 条 件繁 重 得 多 ， 国 际 索 道 运 输 协 会 技 术 建 议 规 定 ： 双 线 往

12、 复 式 客 运 索 道 承 载 索 初 拉力 与 货 车 轮 压 的 最 小 比 值 为 80， 这 亦 说 明 有 必 要 提 高 货 运 索 道 承 载 索 T0 R的最 小 界 限 值 。三 、 计 算 每 个 车 轮 作 用 在 承 载 索 上 的 轮 压 时 ， 对 于 下 部 牵 引 式 货 车 必 须 计入 一 个 车 距 内 的 牵 引 索 重 力 ， 以 及 货 车 通 过 支 架 时 由 于 牵 引 索 折 曲 引 起 的 附 加压 力 ， 其 值 为 2tSin 2 ， 此 处 t牵 引 索 的 平 均 拉 力 (N)； 值 应t理 解 为 承 载 索 在 拉 紧 区

13、段 内 各 支 架 摇 摆 鞍 座 上 折 角 的 平 均 值 (rad)。 本 条 第 三款 在 综 合 不 同 侧 型 线 路 计 算 表 结 果 的 基 础 上 ， 对 平 坦 侧 型 和 复 杂 侧 型 规 定 了 不同 的 值 。t对 于 水 平 牵 引 式 货 车 ， 因 牵 引 索 由 鞍 座 上 的 托 索 轮 支 承 ， 其 挠 度 与 承 载 索的 挠 度 近 似 一 致 ， 所 以 计 算 货 车 每 个 车 轮 对 承 载 索 的 轮 压 时 可 不 计 牵 引 索 的 重力 和 附 加 压 力 。此 外 ， 计 算 两 种 货 车 的 轮 压 时 ， 均 不 考 虑

14、轮 压 的 不 均 匀 分 布 问 题 。 四 、 按 初 拉 力 预 选 承 载 索 时 ， 钢 丝 绳 实 际 破 断 拉 力 与 初 拉 力 之 比 应 取4.0 4.2， 其 目 的 是 将 承 载 索 的 抗 拉 安 全 系 数 控 制 在 3.0 3.2范 围 内 。使 用 期 限 在 八 年 以 内 的 索 道 属 于 临 时 性 索 道 ， 其 抗 拉 安 全 系 数 的 标 准 可 降低 到 3.5 3.7。第 3.2.2 条 一、由于鞍座摩擦力的作用，承载索的最大工作拉力一般发生在拉紧区段的锚固端。分析计算表明，抗拉安全系数过大和过小都是不适当的，对于承载索的耐久性和索道安

15、全运行都不利。因为抗拉安全系数过大时，承载索受弯曲疲劳而容易断丝；抗拉安全系数过小时，尽管有利于延长承载索耐久限，但断索的机率随之提高。苏联货运索道设计规程规定：承载索受最大工作拉力作用时的抗拉安全系数不得小于 2.8，但亦不得大于 3.0。本规范根据国内有关设计参考资料和过去设计标准，规定承载索的抗拉安全系数的范围为 3.03.2。二、无论划分拉紧区段或计算承载索在各支架上的最大与最小拉力时，苏联的设计师和作者都假定承载索朝一个方向拉紧端或锚固端滑动。实际上，这两种极端情况在索道运行过程中都是不可能发生的。由此可见，这种设计方法偏于保守，它必然导致拉紧区段的长度过短、拉紧区段站的工程投资显著

16、增加。国内索道工程设计人员早就怀疑这种方法的正确性，1958 年在杨家杖子矿务局用人工方法对承载索摩擦力的非同向性系数进行了测试。提出用减小承载索沿鞍座摩擦系数的方法来考虑摩擦力的折减。这种尝试无疑是可取的。但是这种方法的精确性与科学性则是不充分的。特别是，不管支架与拉紧端之间的距离，一律采取减小摩擦系数的方法来计算承载索在各支架处的最大与最小拉力，显然是不科学的。三、为了使拉紧区段的划分承载索在各支架上的拉力计算更符合实际情况，本规范编制组委托昆明工学院建工力学系对摩擦力折减系数进行了专题计算研究和测试验证（详见本规范专题报告之一“关于双线索道拉紧区段内承载索摩擦力非同向性系数的确定” ） 。摩擦力的非同向性系数与折减系数，可定义如下：折减系数 K 总 和拉 紧 区 段 全 部 摩 擦 力 的摩 擦 力 之 和指 向 重 锤 端 或 锚 固 端 的非同向性系数 K， 拉 紧 区 段 人 的 支 架 数固 端 的 支 架 数摩 擦 力 指 向 拉 紧 端 或