固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法及装置。该方法包括：参数获取步骤，获取多档固定式索道的参数、多档固定式索道间承载索和牵引索的参数及所述索道各档上的载荷参数；非线性方程组确定步骤，根据上述各参数和固定式索道承载索与牵引索的预设平衡条件建立非线性方程组；计算步骤，根据所述非线性方程组确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。本发明专利技术中提供的计算方法，考虑了牵引索对承载索的影响，为承牵系统的分析提供了有效手段，能精确计算出任意多载荷在不同位置作用下牵引索的张力和承载索的张力，为牵引索、牵引机的选型提供了依据。

Calculation method and device for coupling system of bearing cable and traction rope of fixed cableway

The invention provides a method and a device for calculating the coupling system of the bearing rope and the traction rope of the fixed ropeway. The method comprises the steps of: obtaining parameters, load parameters, obtaining multi gear fixed cableway multi gear fixed bearing cable and cable ropeway between the parameters and the stall on the ropeway; nonlinear equations to determine the steps according to the above parameters and fixed cable cable and cable traction equilibrium conditions for the establishment of presupposition the nonlinear equations of bearing; calculation steps, according to the nonlinear equations in different sections and determine the ropeway cable traction cable length and the load transfer cable and the cable traction section at any point of tension bearing. The calculation method of the invention, the traction rope on effect of bearing cable, provides an effective means for the analysis of traction system, can accurately calculate the arbitrary load at different positions under the action of the rope tension and load bearing cable tension, provides the basis for the selection of traction cable, traction machine.

【技术实现步骤摘要】
固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法及装置
本专利技术涉及货运索道结构设计
，具体而言，涉及一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法及装置。
技术介绍
架空货运索道对自然地形的适应性强，爬坡能力大，具有可跨越山川、克服地障等优点，广泛应用于林业、建筑、矿山水文、旅游等多种行业，并且其经济、节能、高效以及对环境影响轻微等优点是其他交通运输工具所不能及的。货运索道主要包括工作索(包括承载索与牵引索)、支架、运行小车、牵引机等部件。当支架个数超过2个时，称为多档索道。各档承载索可在索道支架的鞍座上滑动的称为可滑移索道，反之称为固定式索道。对于固定式索道，承载索与支架固结，支架对承载索的约束力强。在载荷运行过程中，档间支架所受水平张力差异很大，对支架承载要求较高。工作索中的承载索是货运索道的主要组成部分，它支承着索道的全部荷重(运行小车和载重货物)，承受巨大的张力，因而要求承载索具有很高的抗拉强度，具备抵抗冲击及横向压力的能力。工作索中的牵引索的作用是牵引小车沿承载索运行。牵引索为闭合绳索，工作时沿支架、滑车、牵引机在索道中作循环运动。牵引索包括承载索下方的牵引索(以下简称主牵索)，及返空鞍座上的返空牵引索(以下简称返牵索)。在索道运行时，布置在起始侧的牵引机卷筒滚动，拉动返牵索，牵引重物移动。货运索道的工作索是索道设计与选型的核心部件。在设计选型中需考虑各档间跨距高差等架设参数多变、载荷重量不固定、载荷间距不固定、急启急停时有发生等多种因素。目前工程中主要基于抛物线和悬链线理论等力学模型对货运索道的承载索进行设计计算，索道单档内主要考虑单个集中荷载，或多个等重量、等间距的集中载荷工况，没有考虑牵引索对任意分布载荷、承载索的作用力，无法分析牵引索在各档间窜动引起的工作索张力变化，也无法计算牵引索对支架的作用力，从而使得索道的承载能力，索道选型的安全系数均难以确定，导致了在同等悬索截面的情况下索道的承载难以得到充分的发挥。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，旨在解决现有技术中索道的承载能力，索道选型的安全系数均难以确定的问题。本专利技术还提出了一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算装置。一个方面，本专利技术提出了一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，该方法包括以下步骤：参数获取步骤，获取多档固定式索道的参数、多档固定式索道间承载索和牵引索的参数及所述索道各档上的载荷参数；非线性方程组确定步骤，根据上述各参数和固定式索道承载索与牵引索的预设平衡条件建立非线性方程组；计算步骤，根据所述非线性方程组确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法中，所述参数获取步骤具体包括：获取所述多档固定式索道的索道档数n；获取承载索的总长度sl0，承载索单位重力ql，截面面积Al；获取牵引索总长度st0，牵引索单位重力qt，截面面积At；获取载荷的数量m，及各个载荷的大小Gi(i＝1，…，m)。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法中，所述非线性方程组确定步骤中的所述预设平衡条件包括：承载索与主牵索各段跨距及高差相等、承载索与主牵索各档跨距及高差守恒、支架两侧牵引索张力平衡、载荷两侧承载索与牵引索张力平衡、载荷运行间距守恒和承载索档内长度守恒。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法中，所述非线性方程组确定步骤中，将所述非线性方程组确定为F(X)＝0，其中，X＝[sl1，…，sln+m，Hl1，…，Hln+m，VlA1，…，VlA(n+m)，st1，…，st2n+m，Ht1，…，Ht2n+m，VtA1，…，VtA(2n+m)]T，式中，sli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索的索长；Hli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索任意点的水平张力；VlAi(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索起始点的垂直张力；sti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索的索长；Hti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索任意点的水平张力；VtAi(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索起始点的垂直张力。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法中，将第i段承载索任意点的垂直张力确定为Vli＝VlAi+qlsli，其中，i＝1，2，…，n+m；将第i段牵引索任意点的垂直张力确定为Vti＝VtAi+qtsti，其中，i＝1，2，…，n+m，…，2n+m。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法中，所述计算步骤中，采用牛顿迭代法和/或数值延拓法构造的迭代公式确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。本专利技术中提供的固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，考虑了牵引索对承载索的影响，为承牵系统的分析提供了有效手段，能精确计算出任意多载荷在不同位置作用下牵引索的张力和承载索的张力，为牵引索、牵引机的选型提供了依据。另一方面，本专利技术还提出了一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算装置，该计算装置包括：参数获取模块(100)，用于获取多档固定式索道的参数、多档固定式索道间承载索和牵引索的参数及所述索道各档上的载荷参数；非线性方程组确定模块(200)，用于根据上述各参数和固定式索道承载索与牵引索的预设平衡条件建立非线性方程组；计算模块(300)，用于根据所述非线性方程组确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算装置中，所述模块(100)具体用于：获取所述多档固定式索道的索道档数n；获取承载索的总长度sl0，承载索单位重力ql，截面面积Al；获取牵引索总长度st0，牵引索单位重力qt，截面面积At；获取载荷的数量m，及各个载荷大小Gi(i＝1，…，m)。进一步地，上述固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算装置中，所述非线性方程组确定模块(200)具体用于：将所述非线性方程组确定为F(X)＝0，其中，X＝[sl1，…，sln+m，Hl1，…，Hln+m，Vl1，…，Vln+m，st1，…，st2n+m，Ht1，…，Ht2n+m，Vt1，…，Vt2n+m]T，式中，sli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索的索长；Hli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索任意点的水平张力；VlAi(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索起始点的垂直张力；sti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索的索长；Hti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索任意点的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，包括以下步骤：参数获取步骤，获取多档固定式索道的参数、多档固定式索道间承载索和牵引索的参数及所述索道各档上的载荷参数；非线性方程组确定步骤，根据上述各参数和固定式索道承载索与牵引索的预设平衡条件建立非线性方程组；计算步骤，根据所述非线性方程组确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。

【技术特征摘要】
1.一种固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，包括以下步骤：参数获取步骤，获取多档固定式索道的参数、多档固定式索道间承载索和牵引索的参数及所述索道各档上的载荷参数；非线性方程组确定步骤，根据上述各参数和固定式索道承载索与牵引索的预设平衡条件建立非线性方程组；计算步骤，根据所述非线性方程组确定索道中各段承载索与各段牵引索的长度以及所述各段承载索与所述各段牵引索在任意点的张力。2.根据权利要求1所述的固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，所述参数获取步骤具体包括：获取所述多档固定式索道的索道档数n；获取承载索的总长度sl0，承载索单位重力ql，截面面积Al；获取牵引索总长度st0，牵引索单位重力qt，截面面积At；获取载荷的数量m，及各个载荷的大小Gi(i＝1，…，m)。3.根据权利要求1或2所述的固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，所述非线性方程组确定步骤中的所述预设平衡条件包括：承载索与主牵索各段跨距及高差相等、承载索与主牵索各档跨距及高差守恒、支架两侧牵引索张力平衡、载荷两侧承载索与牵引索张力平衡、载荷运行间距守恒和承载索档内长度守恒。4.根据权利要求3所述的固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，所述非线性方程组确定步骤中，将所述非线性方程组确定为F(X)＝0，其中，X＝[sl1，…，sln+m，Hl1，…，Hln+m，VlA1，…，VlA(n+m)，st1，…，st2n+m，Ht1，…，Ht2n+m，VtA1，…，VtA(2n+m)]T，式中，sli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索的索长；Hli(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索任意点的水平张力；VlAi(i＝1，2，…，n+m)表示将承载索分为n+m段悬链线时，第i段承载索起始点的垂直张力；sti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索的索长；Hti(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索任意点的水平张力；VtAi(i＝1，2，…，n+m，…，2n+m)表示将牵引索分为2n+m段悬链线时，第i段牵引索起始点的垂直张力。5.根据权利要求4所述的固定式索道的承载索与牵引索耦合系统计算方法，其特征在于，将第i段承载索任意点的垂直张力确定为Vli＝VlAi+qlsli，其中，i＝1，2，…，n+m；将第i段牵引索任意点的垂直张力确定为Vti＝VtAi+qtsti，其中，i＝1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦剑，万建成，江明，夏拥军，乔良，陈军，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11