一种双承载索多档货运索道的分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双承载索多档货运索道的分析方法和装置，包括：获取双承载索多档货运索道的基本参数；根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组；利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据。其适用于双承载索索道整体结构的精确计算，可以更加全面的掌握双索货运索道的承载性能，为货运索道的设计和设备选型提供理论依据。

An Analysis Method and Device for Multi-Stage Freight Cableway with Double Load Cables

【技术实现步骤摘要】
一种双承载索多档货运索道的分析方法和装置
本专利技术涉及货运索道结构设计领域，具体涉及一种双承载索多档货运索道的分析方法和装置。
技术介绍
货运索道对自然底下的适应性强，可跨越山川，克服地理障碍，广泛应用于建筑，林业、矿山、旅游等行业，具有经济，节能、高效的优点。货运索道的运输能力主要取决于承载索的承载能力，目前重型货运索道主要采用多根小规格钢丝绳同时使用作为承载索，以实现大型、重型货物的运输。目前在双承载索货运索道的计算方法中，采用的是以单根承载索的承载能力乘以承载索数量得到总承载能力，无法分析承载索间的互相作用关系，也无法考虑牵引索在索道运行中对承载索张力的影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种双承载索多档货运索道的分析方法和装置，分析多承载索间耦合影响关系，全面的掌握双索货运索道的承载性能，为重型货运索道的研发遇到的结构部件设计、机具选型、施工技术等各个方面技术难题提供解决方案。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种双承载索多档货运索道的分析方法，其改进之处在于，所述方法包括：获取双承载索多档货运索道的基本参数；根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组；利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据。优选的，所述双承载索多档货运索道基本参数包括：双承载索多档货运索道档数n；双承载索多档货运索道各档跨距Lz；双承载索多档货运索道各档高差hz；双承载索多档货运索道中承载索的总长度slr0，双承载索多档货运索道中牵引索总长度st0；双承载索多档货运索道各档上载荷的数量m及各个载荷的重量Gx；载荷间距对应牵引索长sGx1，最后一个载荷到索道终点的牵引索长sGm；承载索单位重力ql、弹性模量El和截面面积Al；牵引索单位重力qt、弹性模量Et和截面面积At；其中下标z表示各档编号，z＝1,…,n，上标l表示承载索，上标r表示承载索编号，r＝1,2,上标t表示牵引索，下标x表示载荷编号,x＝1,…,m，下标x1表示载荷间距,x1＝0,…,m-1。优选的，所述根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组包括：将所述双承载索多档货运索道以载荷点和支架点为节点分段；定义双承载索多档货运索道的分析数据；基于所述双承载索多档货运索道基本参数和双承载索多档货运索道的分析数据，根据双承载索多档货运索道中承载索和牵引索的平衡关系确定双承载索多档货运索道的结构守恒方程和力平衡方程；由所述结构守恒方程和力平衡方程组成所述非线性方程组。优选的，所述将所述双承载索多档货运索道以载荷点和支架点为节点分段具体为：将双承载索多档货运索道中载荷点he支架点为节点分为n+m段，并定义索段终点为支架点的索段编号为k1,k2…,kn，索段终点为载荷的索段编号为g1,g2,…gm。进一步的，所述分析数据包括：双承载索多档货运索道中承载索段各段的长度跨距高差水平张力起点垂直张力起点切向张力终点垂直张力和终点切向张力双承载索多档货运索道中牵引索段各段的长度跨距高差水平张力起点垂直张力起始点切向张力终点垂直张力和终点切向张力其中上标l表示承载索，上标t表示牵引索，上标r表示承载索编号，i＝1,…,n+m。进一步的，所述基于所述双承载索多档货运索道基本参数和双承载索多档货运索道的分析数据，根据双承载索多档货运索道中承载索和牵引索的平衡关系确定双承载索多档货运索道的结构守恒方程和力平衡方程，包括：根据双承载索多档货运索道中每档内各索段的跨距之和等于每档两端的跨距建立的第一结构守恒方程，具体为：根据双承载索多档货运索道每档内各索段的高差之和等于每档两端的高差，建立的第二结构守恒方程，具体为：根据承载索段与牵引索段起始点与终点的相对位置建立的第三结构守恒方程和第四结构守恒方程，具体为：根据载荷通过牵引索牵引运动时，载荷间的牵引索长度始终等于载荷间距，建立的第五结构守恒方程和第六结构守恒方程，具体为：根据双承载索多档货运索道的承载索在各档间的总长度保持不变，建立的第七结构守恒方程，具体为：根据支架两侧的牵引索切向张力相等，建立的第一力平衡方程，具体为；根据承载索在载荷两侧的切向张力相等，建立的第二力平衡方程，具体为；根据载荷受承载索切向张力、两侧牵引索切向张力、载荷重力共同作用下，各切向张力在水平方向及垂直方向平衡，建立的第三力平衡方程和第四力平衡方程，具体为；根据运行小车在承载索、牵引索、载荷作用下的力矩平衡建立的第五力平衡方程，具体为：根据支架两侧的承载索切向张力平衡，建立的第六力平衡方程，具体为：其中，为第j段牵引索的跨距，为第j段牵引索的高差；为第r根承载索第i段的端点在垂直方向的相对偏转量，i＝1,…,n+m，当端点在支架处时当端点在载荷处时Dr为承载索到载荷中心的距离，ω为载荷的偏转角度；为第j段牵引索的长度；为牵引索第u段终点的切向张力,为牵引索第u+1段起点的切向张力；为第r根承载索第v段终点的切向张力,为第r根承载索第v+1段起点的切向张力；为第r根承载索第v段的水平张力，为牵引索第v段的水平张力，第r根承载索第v段的终点垂直张力，牵引索第v段的终点垂直张力；为承载索对小车的作用力，为牵引索对小车的作用力，Gv为第v个小车的重量，Dr为承载索到运行小车中心的距离，Dt为牵引索到运行小车中心的距离，DG为载荷到运行小车中心的距离，ωx为第x个运行小车的偏转角度，x＝1,…,m；为第r根承载索第u段终点的切向张,为第r根承载索第u+1段起点的切向张力,u＝k1,…,kn-1，v＝g1,…,gm。优选的，所述利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据，包括：求解所述非线性方程组，得到双承载索多档货运索道中承载索段和牵引索段各段的长度、水平张力和起点垂直张力；根据所述承载索和牵引索的各段长度、水平张力和起点垂直张力确定承载索和牵引索对应索段的跨距、高差、起点切向张力、终点垂直张力和终点切向张力。进一步的，所述非线性方程组利用牛顿迭代法求解。进一步的，所述承载索每一段的跨距高差终点垂直张力起点切向张力和终点切向张力由下式确定：所述牵引索段每一段的跨距高差终点垂直张力起点切向张力和终点切向张力由下式确定：式中，为承载索段水平张力，为承载索段各段长度，ql为承载索单位重力，El为承载索弹性模量，Al为承载索截面面积，asin表示sin的反函数，为承载索段起点垂直张力；为牵引索各段水平张力，qt为牵引索段单位重力，为牵引索各段长度，Et为牵引索段弹性模量，At为牵引索段截面面积，为牵引索各段起点垂直张力。一种双承载索多档货运索道系统的装置，所述装置包括：参数获取模块，用于获取双承载索多档货运索道的基本参数；非线性方程组确定模块，用于根据所述双承载索多档货运索道基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组；计算模块，用于利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据。优选的，所述双承载索多档货运索道基本参数包括：双承载索多档货运索道档数n；双承载索多档货运索道各档跨距Lz；双承载索多档货运索道各档高差hz；双承载索多档货运索道中承载索的总长度slr0，双承载索多档货运索道中牵引索总长度st0；双承载索多档货运索道各档上载荷的数量m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双承载索多档货运索道的分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取双承载索多档货运索道的基本参数；根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组；利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据。

【技术特征摘要】
1.一种双承载索多档货运索道的分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取双承载索多档货运索道的基本参数；根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组；利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双承载索多档货运索道基本参数包括：双承载索多档货运索道档数n；双承载索多档货运索道各档跨距Lz；双承载索多档货运索道各档高差hz；双承载索多档货运索道中承载索的总长度slr0，双承载索多档货运索道中牵引索总长度st0；双承载索多档货运索道各档上载荷的数量m及各个载荷的重量Gx；载荷间距对应牵引索长sGx1，最后一个载荷到索道终点的牵引索长sGm；承载索单位重力ql、弹性模量El和截面面积Al；牵引索单位重力qt、弹性模量Et和截面面积At；其中下标z表示各档编号，z＝1,…,n，上标l表示承载索，上标r表示承载索编号，r＝1,2,上标t表示牵引索，下标x表示载荷编号,x＝1,…,m，下标x1表示载荷间距,x1＝0,…,m-1。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述双承载索多档货运索道的基本参数确定双承载索多档货运索道的非线性方程组包括：将所述双承载索多档货运索道以载荷点和支架点为节点分段；定义双承载索多档货运索道的分析数据；基于所述双承载索多档货运索道基本参数和双承载索多档货运索道的分析数据，根据双承载索多档货运索道中承载索和牵引索的平衡关系确定双承载索多档货运索道的结构守恒方程和力平衡方程；由所述结构守恒方程和力平衡方程组成所述非线性方程组。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述双承载索多档货运索道以载荷点和支架点为节点分段具体为：以双承载索多档货运索道中的载荷点和支架点为节点将承载索、牵引索分为n+m段，并定义索段终点为支架点的索段编号为k1,k2…,kn，索段终点为载荷的索段编号为g1,g2,…gm。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分析数据包括：双承载索多档货运索道中承载索段各段的长度跨距高差水平张力起点垂直张力起点切向张力终点垂直张力和终点切向张力双承载索多档货运索道中牵引索段各段的长度跨距高差水平张力起点垂直张力起始点切向张力终点垂直张力和终点切向张力其中上标l表示承载索，上标t表示牵引索，上标r表示承载索编号，i＝1,…,n+m。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述双承载索多档货运索道基本参数和双承载索多档货运索道的分析数据，根据双承载索多档货运索道中承载索和牵引索的平衡关系确定双承载索多档货运索道的结构守恒方程和力平衡方程，包括：根据双承载索多档货运索道中每档内各索段的跨距之和等于每档两端的跨距建立的第一结构守恒方程，具体为：根据双承载索多档货运索道每档内各索段的高差之和等于每档两端的高差，建立的第二结构守恒方程，具体为：根据承载索段与牵引索段起始点与终点的相对位置建立的第三结构守恒方程和第四结构守恒方程，具体为：根据载荷通过牵引索牵引运动时，载荷间的牵引索长度始终等于载荷间距，建立的第五结构守恒方程和第六结构守恒方程，具体为：根据双承载索多档货运索道的承载索在各档间的总长度保持不变，建立的第七结构守恒方程，具体为：根据支架两侧的牵引索切向张力相等，建立的第一力平衡方程，具体为；根据承载索在载荷两侧的切向张力相等，建立的第二力平衡方程，具体为；根据载荷受承载索切向张力、两侧牵引索切向张力、载荷重力共同作用下，各切向张力在水平方向及垂直方向平衡，建立的第三力平衡方程和第四力平衡方程，具体为；根据运行小车在承载索、牵引索、载荷作用下的力矩平衡建立的第五力平衡方程，具体为：根据支架两侧的承载索切向张力平衡，建立的第六力平衡方程，具体为：其中，为第j段牵引索的跨距，为第j段牵引索的高差；为第r根承载索第i段的端点在垂直方向的相对偏转量，i＝1,…,n+m，当端点在支架处时当端点在载荷处时Dr为承载索到载荷中心的距离，ω为载荷的偏转角度；为第j段牵引索的长度；为牵引索第u段终点的切向张力,为牵引索第u+1段起点的切向张力；为第r根承载索第v段终点的切向张力,为第r根承载索第v+1段起点的切向张力；为第r根承载索第v段的水平张力，为牵引索第v段的水平张力，第r根承载索第v段的终点垂直张力，牵引索第v段的终点垂直张力；为承载索对小车的作用力，为牵引索对小车的作用力，Gv为第v个小车的重量，Dr为承载索到运行小车中心的距离，Dt为牵引索到运行小车中心的距离，DG为载荷到运行小车中心的距离，ωx为第x个运行小车的偏转角度，x＝1,…,m；为第r根承载索第u段终点的切向张,为第r根承载索第u+1段起点的切向张力,u＝k1,…,kn-1，v＝g1,…,gm。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述非线性方程组获取双承载索多档货运索道的分析数据，包括：求解所述非线性方程组，得到双承载索多档货运索道中承载索段和牵引索段各段的长度、水平张力和起点垂直张力；根据所述承载索和牵引索的各段长度、水平张力和起点垂直张力确定承载索和牵引索对应索段的跨距、高差、起点切向张力、终点垂直张力和终点切向张力。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述非线性方程组利用牛顿迭代法求解。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述承载索每一段的跨距高差终点垂直张力起点切向张力和终点切向张力由下式确定：所述牵引索段每一段的跨距高差终点垂直张力起点切向张力和终点切向张力由下式确定：式中，为承载索段水平张力，为承载索段各段长度，ql为承载索单位重力，El为承载索弹性模量，Al为承载索截面面积，asin表示sin的反函数，为承载索段起点垂直张力；为牵引索各段水平张力，qt为牵引索段单位重力...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦剑，万建成，江明，陈军，刘晨，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网四川省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11