可摘挂式抱索器结构设计及性能优化研究

发布时间：2020-02-28 10:54

【摘要】：本文针对重力式抱索器自身较重、体积大、在脱绳时容易卡死、不能进行斜坡转弯、铰孔容易开裂等缺点和不足,以及设计理论体系的不完整,研究抱索器的运动特点及结构特征,提出其核心部件的四杆机构工作原理。为设计抱索器抱紧力,采用杠杆比衡量抱索器四杆机构的增力效果,进而确定抱索器关键零件的有效尺寸。为保证抱索器抱绳的稳定性,又能在脱绳时灵活自如,采用包形系数衡量其作用效果,通过钳口理论,设计抱索器的包形角。增设轮架和摩擦板,为抱索器脱绳后在轨道上的运行提供平衡支撑和动力。最后,通过仿真分析和实验研究论证设计理论的可靠性,为抱索器的开发和设计提供理论依据和数据支持。 针对可摘挂式抱索器系统特性要求,采用Pro/E进行数字样机装配并检查装配精度,为抱索器的优化设计提供尺寸设计依据和装配数据。利用Pro/Mechanical平台对抱索器进行运动分析,检测抱索器各个零件的运动状态以及是否存在空间干涉和运动过度现象,为抱索器活动抱卡的张开角度提供三维数据,确保抱索器运动性能的实现。通过ANSYS仿真模态分析,提取抱索器的模态参数,改善抱索器结构布置和尺寸,提高易引起共振的低阶固有频率,减少因振动对抱索器零部件造成的损坏,确保抱索器安全稳定运行。再运用ANSYS应力应变仿真模块,研究应力应变的分布规律,对活动抱卡应力集中的危险部位(铰孔和内外抱体连接处),采用增厚或增大过度角等安全设计手段减小应力集中,保证抱索器的危险截面的可靠性。 实验研究中引入间接测力概念,通过测定抱索器抱紧钢块的变形,获得钢块所受压力即为抱索器抱紧力,经过反复测试,求得抱索器平均杠杆比,验证设计理论的可靠性。通过抱索器试验模态,对抱索器低阶自然频率的测定,验证抱索器结构设计的可靠性,以及仿真模态分析时边界条件设定的合理性。借助应变实验,测试抱索器内外抱体关键部位(抱头和铰孔)的应变量,对仿真中应力应变分布规律进行校验,确定抱索器核心零部件的危险截面,并优化危险截面的承载能力。 本文对可摘挂式抱索器从理论、仿真到实验进行系统性的分析研究,为抱索器的优化设计和优化性能提供理论及实验数据,经过三方面的对比分析,用理论计算指导抱索器的设计,以仿真分析优化抱索器活动抱卡的结构和尺寸,最后以实验检验优化后的效果及前期设计的准确性,为企业的研发和生产提供参考。
【图文】：

又称吊车、空中缆车[2]，主要应用于旅游景点的游客或货物的运送。目前也被作为繁华都市的公共交通工具使用[3]，如国内重庆的嘉陵江过江索道和长江过江索道以及美国纽约市罗斯福岛空中索道，如图1一1所示。另一类是地下架空乘人索道即矿山载人索道[4]，主要运用于矿山作业人员和矿石的运送，其中用来输送作业人员的索道俗称“猴车”[5l。二十世纪60一70年代欧美国家采矿业正是蓬勃发展时期，载人索道的生产与研发也达到了顶峰。当时可查相关专利达到232项，但是随着资源的匾乏，人们对环境保护意识的增强，二十世纪70年代中后期欧美部分厂家开始研发地面旅游索道，用于滑雪场及旅游景点的旅客输送 16.7j。二十世纪60年代后期中国山东淄博煤矿架设了国内第一条矿山载人索道，也拉开了国内矿山应用索道进行人力输送的序幕[5l，但是由于经济条件的限制，这一应用并没有得到有力推广。图1一1嘉陵江过江索道及罗斯福岛空中索道二十一世纪中国迎来了发展新纪元，随着改革开放的深入，国内能源需求市场的扩大以及经济快速发展的需要

企业苦于没有理沦指导进行抱索器的研发，现用技术基本来自欧美二十世纪60一70年代的专利，由此可见对抱索器系统的理论研究势在必行。图1一2张家界大门山索道图1一3井冈山笔架山索道从经济角度分析，斜长为7455m的张家界天门山索道(如图1一2所示)总投资为2.26亿元人民币，斜长为5200m的井冈山笔架山索道(如图1一3所示)仅从国外购进设备就耗费了8000万元。建于1997年的浙江普陀山索道全长仅为105Om，设备造价就高达3800多万元，国内旅游索道的技术和设备基本是来自奥地利的DoPpelmayr或法国的POMA公司，以上无一不透露着巨大的经济潜力。而抱索器又是整条索道的核心，国外之所以没有相关的研究文献刊出，，应该是企业的一种技术垄断保护，所以对抱索器的研究不但是突破国外技术封锁的关键，也是索道生产研发实现本土化的利器。2架空乘人索道研究及发展概况人类历史上第一条架空索道是古代中国巴蜀人发明并使用的
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH235

【参考文献】

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本文编号：2583441