CN101323419A - 一种无塔架缆索起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缆索起重机，特别是涉及一种无塔架缆索起重机。本发明一种无塔架缆索起重装置，包括拉索、运行小车、卷扬机和支索器，其特征是：在基础内埋设稳定的板单元结构件，使其与组合式索鞍相连接，将主索拉力传递到基础上。本发明无塔架缆索起重装置，稳定的板单元结构件为钢构件固定在基础内与基础连成整体。卷扬机切口为半圆形索槽的螺旋摩擦卷扬机。支索器走行轮和支轮系统间增设吊轴，使走行轮和支轮系统变为铰接。本发明的有益效果是：降低了施工成本、简化了施工工艺、提高了施工精度、简化了操作系统、确保施工安全可靠。

Description

一种无塔架缆索起重机

技术领域

本发明涉及一种缆索起重机，特别是涉及一种无塔架缆索起重机。

背景技术

目前，国内大部份缆索起重装置基本由塔架、承重索导挠系统、牵扯引索导挠系统、起重索导挠系统、动力源、后锚等组成。利用两台卷扬机绳索的一进一出，来实现重物的移动、起升。但是，相对此类缆索起重装置存在塔架投入费用高、卷扬机台数多、运行机构及起升机构运行不平稳等缺点。

发明内容

本发明是一种以悬挂于两支点之间的钢索作承重结构，利用载重的运行小车，在其上往返运移动进行重物归装作业的一种缆索起重装置。此装置尤其适用于在V字型峡谷之间运输重物。

本发明利用V型山谷地形特点结合现场实际情况，提供一种新型缆索起重装置，本装置不仅舍弃了传统缆索起装置所需的塔架、减少了卷扬机的台数，并彻底的解决了运行机构及起升机构运行不平稳的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无塔架缆索起重装置，包括拉索、运行小车、卷扬机和支索器，其特征是：在基础内埋设稳定的板单元结构件，使其与组合式索鞍相连接，将主索拉力传递到基础上。

本发明无塔架缆索起重装置，稳定的板单元结构件为钢构件固定在基础内与基础连成整体。卷扬机为切口为半圆形索槽的螺旋摩擦卷扬机。支索器走行轮和支轮系统间增设吊轴，使走行轮和支轮系统变为铰接。

采用螺旋摩擦卷扬机和运行小车在设计上解决了缆索起重装置运行机构和起升机构运行不稳定问题；在原有链式支索器的基础上，改进部分构造形式，实现了支索器的运行顺畅和平稳。

目前国内缆索起重机牵引形式较多，但受牵引设备的功能单一，投入设备较多，运行不同步、不稳定、操作不便、能源消耗较大，施工成本大等问题，本发明无塔架缆索起重机为了解决上述问题，使用双向双筒螺旋摩擦卷扬机。钢丝绳与卷筒的摩擦系数主要与卷筒的索槽形式和卷筒材料及润滑条件等因素有关。为了增大卷筒的驱动能力，国内一般在卷筒上开设楔形索槽，但楔形索槽在运行过程中使钢丝绳承受很大的挤压应力，索槽不断磨损、索槽形式改变、对钢丝绳寿命影响很大驱动能下降。为了获得比较稳定的驱动能力，本发明无塔架缆索起重机使用比较合理的具有切口为半圆形索槽。通过实践使用也充分证明具有切口为半圆形索槽比较合理耐用。

运行小车具有三大部分：车身、定滑轮部分、动滑轮部分。本发明无塔架缆索起重机在本缆索起重机运行小车设计能够在承重索上运行自调平衡，他与双向双筒螺旋摩擦卷扬机作为运行和起升机构，成功解决了缆索起重机运行机构和起升机构运行不稳定的问题。

对于大跨度、大吨位缆索起重机而言，因其牵引、起重索的绳径和绳长都很大，施工过程中，在风荷载和外力作用下极容易产生缠绞现象，严重影响缆索起重机的正常使用；同时由于起重索绳径、绳长很大，起重索的自重很大，这样导致施工中要大大增加吊具的配重来平衡其自重。对于上述问题，一般都是通过支索器来解决。传统的支索器，其走行轮和支轮系统是刚性连接的，是一个整体，极大地制约了其灵活性和作用的发挥。针对这个通病，本发明无塔架缆索起重机在支索器走行轮和支轮系统间增设了一根吊轴，使走行轮和支轮系统由传统的刚性连接变为铰接，能灵活自由活动。极大改善了支索系统的灵活性，使其作用能得到充分的发挥。

本发明的有益效果是：降低了施工成本、简化了施工工艺、提高了施工精度、简化了操作系统、确保施工安全可靠。

本发明无塔架缆索起重机中承力架预埋带，索鞍中的滑轮组，运行小车，链式支索器等结构都采用了“稳定的板单元”设计计算，也就是说各结构的材料都采用的是钢板；而传统缆索起重机中的结构采用的是型钢结构(各种规格的工字钢和槽钢等)；采用板材的优点是板材重量减轻、省材、受力稳定可靠、组装及拆卸方便。

双向双筒螺旋摩擦牵引卷扬机的牵引形式解决了传统卷扬机的牵引形式功能单一、运行不同步、不稳定、操作不便、能源损耗较大、施工成本加大等问题；传统的卷扬机都采用的是光面卷筒和楔形索槽卷筒，缺点就是在运行过程中会使钢丝绳承受很大的挤压应力，导致索槽不断磨损，使索槽形式改变，对钢丝绳寿命影响很大，驱动能下降。而半圆形索槽结构中，当钢丝绳由于索槽的磨损而下降时，仍有固定的支承面，因而获得比较稳定的驱动力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为承重索与锚碇连接方式对比图；

图2为运行小车、定动滑轮组装图；

图3为板单元结构钢构件的缆索起重机索鞍基础图；

图4为支井河特大桥无塔架缆索起重机组装结构示意图；

图5为WJLQ3000KN型无塔架缆索起重机索鞍基础组装图；

图6为Q2×150T增力式运行小车、定，动滑轮、吊钩组装图；

图7为多股自控半自行链式支索器组装图；

图8为牵引绳导扰系统示意图；

图9为起重绳导扰系统示意图；

图10为双向双筒螺旋摩擦卷筒示意图；

图11为索槽形式示意图；

图12为板单元结构钢构件的承力架预埋带。

图中1-为索鞍；2-为运行小车、定动滑轮组；3-为承重索导挠系统；4-为链式支索器；5-为牵引索导挠系统；6-为起重索导挠系统；7-为双向双筒摩擦慢速卷扬机；8-为双向双筒摩擦快速卷扬机；9-为安装用门架；10-为索鞍台基础；11-为板单元结构钢构件；12-为承重索。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：

本发明无塔架缆索起重机适用于V字型峡谷间运输重物的缆索起重装置，本装置舍弃了传统缆索起重装置所需的塔架、减少了卷扬机的台数，采用先进的“双向双筒螺旋摩擦卷扬机”和“运行小车”在设计上解决了缆索起重装置运行机构和起升机构运行不稳定问题。

吊装重物通过吊钩、起重索、滑轮组将重量传给运行小车，运行小车通过行走轮悬挂于承重索12上，最终由承重索12将重量传给索鞍基础10。

承重索导挠系统3通过索鞍1、中承力架预埋带11与索鞍基础10连接，卷扬机上缠绕的绳索7、8通过相应的导挠系统6、运行小车最终形成闭合环与卷扬机构成运行、起升机构。

在图1中，承重索导挠系统6通过索鞍1、承力架预埋带11与索鞍台基础10连接，卷扬机上缠绕的绳索通过相应的导挠系统5、运行小车最终形成闭合环与卷扬机构成运行、起升机构。图2为运行小车、定动滑轮组。图3为重物通过吊钓、起重索、滑轮组将重量传给运行小车，运行小车通过行走轮悬挂于承重索12上，最终由承重索将重量传给基础。

下面以图4支井河特大桥为例进一步说是本发明，支井河特大桥位于沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施高速公路榔坪～高坪段，桥梁全长545.54m，主桥为1-430m上乘式钢管混凝土拱桥，横跨支井河峡谷，两侧紧接隧道出口，均为陡峭的悬崖峭壁，山顶高程1415m，河床高差660m，相对高差755m，谷底宽30m，地形位于不对称“V”字型河谷岸坡，地形复杂，施工场地狭小，施工和交通运输条件极为困难。该桥计划施工总起运量(跨中)为32680T，单节段最大起重量为Q_max＝280T/节。根据地形条件和施工需要研究决定最大单节段起重量为Q_max＝3000KN/节，设计跨度L₀＝756m，起升高度H＝100m无塔架缆索起重机来承担该桥施工任务。

结合现场实际情况，利用不对称“V”字型河谷地形特点，本发明缆索起重装置由组合式索鞍、小车运行及起升机构、链式支索机构、安装门架、承重索锚固调节系统、牵引索导扰系统、起重索导扰系统、动力系统、电控系统、索鞍台基和卷扬机地基等组成，图5为WJLQ3000KN型无塔架缆索起重机索鞍基础组装图；图6为Q2×150T增力式运行小车、定，动滑轮、吊钩组装图；图7为多股自控半自行链式支索器组装图；图8为牵引绳导扰系统示意图；图9为起重绳导扰系统示意图；图10为双向双筒螺旋摩擦卷筒示意图；图11为索槽形式示意图；图12为板单元结构钢构件的承力架预埋带。

缆索起重机设计跨径756m，单钩起吊能力750KN，额定起重量为2×750×2＝3000KN的双钩双起，同等跨度下额定起重量位居国内首位。承重索由20根φ62.5mm的CFRC8×41SW型线接触钢丝绳组成“单跨双索制”，通过稳定的板单元结构锚固于重力式锚碇处；牵引索设计采用φ42mm的6×36SW+IWR型线接触钢丝绳，两端各自牵引力为860KN；起重索设计采用φ26mm的4V×39S+5FC型线接触不旋转钢丝绳。

根据支井河大桥跨径430m，失高78.18m，失跨比f＝1/5.5，拱肋拱脚高度13m、拱顶高6.5m等条件设定了运行小车至吊钩最小距离h＝4.11m、缆索起升高度H＝100m。小车运行速度为V₁＝0.36m～10m/min；起升速度V₂＝0.26m～3m/min.本缆索起重机总设计寿命以12500小时计算，总工作循环次数2×10⁶，利用等级U₆，载荷Q₃一重，名义载荷谱系数K_P＝0.5，根据《起重机设计规范(GB3811-1988)》设计取用工作级别为A₇级。

双向双筒螺旋摩擦卷扬机设计牵引力为F_q＝280KN；摩擦系数μ＝0.12；钢丝绳在卷筒上的包角α＝269°。当钢丝绳在卷筒上缠绕8圈时，涨紧力小于10KN，满足要求。

缆索起重机载重小车在承载索上运行时，缆索起重机的各部结构受有“横向荷载”和“纵向荷重”，是所有结构应变工况比较复杂。为了节能、节材、环保、可靠的稳定结构，采用“一种稳定的板单元”结构，建立力学横形，进行有限元计算。

a.“稳定的板单元”结构的基本方程

缆索起重机结构板受由“横向荷重”和“纵向荷重”的联合作用时，板的应变必须考虑两部门。一部分是由弯曲引起的应变[ε]，另一部分是挠度w影响在板的中间面内产生的附加应变[ε⁰]同时，板的应力也必须考虑两部分，一部分是弯曲所产生的沿厚度线形变化的弯曲应力[σ]，另一部分是由“纵向荷载”引起的与挠度w有关的面内应力[σ⁰]。由弹性力学知道，弯曲引起的任意点的应变为；

[ε]＝[ε_xε_yr_xy]^T＝z[x]    (1)

其中： $\left[x\right]={[-\frac{{\∂}^{2}w}{{\∂x}^2}-\frac{{\∂}^{2}w}{{\∂y}^2}-2\frac{{\∂}^{2}w}{2x\∂y}]}^T---\left(2\right)$

对挠度的二阶微商

和

分别代表板弹性曲面在X方向和Y方向的曲率，而

代表在X和Y方向的扭率，这三者完全确定了板内所有各点的应变分量，因此，称[x]为板的广义“应变”，z为z轴坐标。在板的中间面内产生的附加应变为：

$\left[{\mathrm{\ϵ}}^0\right]={[\frac{1}{2}{\left(\frac{\∂w}{\∂x}\right)}^2\frac{1}{2}{\left(\frac{\∂w}{\∂y}\right)}^2\frac{\∂w}{\∂x}\·\frac{\∂w}{\∂y}]}^T---\left(3\right)$

由弹性力学知道任意点的弯曲应力为： $\left[\mathrm{\σ}\right]={\left[{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}\right]}^T=\frac{12}{t^3}z\left[M\right]---\left(4\right)$

其中：[M]＝[M_xM_yM_xy]^T    (5)

力[M]完全确定弹性体内的应力分布状态，故称为板的内力或称为广义“应力”，t为板厚。

[M]和[D]的关系式为：[M]＝[D]·[X]    (6)

其中： $\left[D\right]=\frac{{\mathrm{Et}}^2}{12(1-{\mathrm{\μ}}^2)}\left[\begin{array}{ccc}1& \mathrm{\μ}& 0\\ \mathrm{\μ}& 1& 0\\ 0& 0& \frac{1-\mathrm{\μ}}{2}\end{array}\right]---\left(7\right)$

式中：D为板弯曲问题弹性矩阵，μ为泊松比系数，t为板的厚度，E为弹性模量，为把[M]和[X]用结点位移表示，首先构造位移函数。在这里采用矩形单元。作为基本未知量的是结点的一个线位移W和两个转角位移θ_x及θ_y，在每个结点引入基本未知量结点位移以后，结点i的位移向量可表示为：

$\left[{\mathrm{\δ}}_i\right]={\left[W_i{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{xi}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{yi}}\right]}^T={[W_i{\left(\frac{\∂w}{\∂x}\right)}_i-{\left(\frac{\∂w}{\∂y}\right)}_i]}^T---\left(8\right)$

单元的结点位移可用向量表示为：[δ]ⁿ＝[[δ_i]^T[δ_j]^T[δ_m]^T[δ_p]^T]^T    (9)

下面引入位移函数：W＝[P]·[α]                                      (10)

其中：[P]＝[1·x·y·x²·xy·y²·x³·x²y·xy²·y³·x³y·xy³]        (11)

[α]＝[x₁·x₂·x₃·x₄·x₅·x₆·x₇·x₈·x₉·x₁₀·x₁₁·x₁₂]^T          (12)

将(10)和(11)及(12)式代入到(9)式，便得：[δ]ⁿ＝[C]ⁿ·[α]              (13)

其中，

${\left[C\right]}^n=\left|\begin{array}{cccccccccccc}1& x_i& y_i& x_i^2& x_i{y}_i& y_i^2& x_i^3& x_i^2{y}_i& x_i{y}_i^2& y_i^3& x_i^3{y}_i& x_i{y}_i^3\\ 0& 0& 1& 0& x_i& {2y}_i& 0& x_i^2& 2x_i{y}_i& 3y_i^2& x_i^3& 3x_i{y}_i^3\\ 0& -1& 0& -2x_i& -y_i& 0& -3x_i^2& -2x_i{y}_i& -y_i^2& 0& -{3x}_i^2{y}_i& {-y}_i^2\\ 1& x_j& y_j& x_j^2& x_j{y}_j& y_j^2& x_j^3& x_j^2{y}_j& x_j{y}_j^2& y_j^3& x_j^3{y}_j& x_j{y}_j^3\\ 0& 0& 1& 0& x_j& 2y_j& 0& x_j^2& {2x}_j{y}_j& {3y}_j^3& x_j^3& 3x_j{y}_j^2\\ 0& -1& 0& -2x_j& -y_j& 0& -{3x}_j^2& -2x_j{y}_j& -y_j^2& 0& -{3x}_j^2{y}_j& -y_j^2\\ 1& x_m& y_m& x_m^2& x_m{y}_m& y_m^2& x_m^3& x_m^2{y}_m& x_m{y}_m^2& y_m^3& x_m^3{y}_m& x_m{y}_m^3\\ 0& 0& 1& 0& x_m& {2y}_m& 0& x_m^2& {2x}_m{y}_m& {3y}_m^2& x_m^3& {3x}_m{y}_m^2\\ 0& -1& 0& -2x_m& -y_m& 0& {3x}_m^2& -{2x}_m{y}_m& {-y}_m^2& 0& {-3x}_m^2{y}_m& -y_m^2\\ 1& x_p& y_p& x_p^2& x_p{y}_p& y_p^2& x_p^3& x_p^2{y}_p& x_p{y}_p^2& y_p^3& x_p^3{y}_p& x_p{y}_p^3\\ 0& 0& 1& 0& x_p& {2y}_p& 0& x_p^2& 2x_p{y}_p& {3y}_p^2& x_p^3& {3x}_p{y}_p^2\\ 0& -1& 0& -{2x}_p& -y_p& 0& -3x_p^2& -2x_p{y}_p& -y_p^2& 0& -{3x}_p^2{y}_p& -y_p^2\end{array}\right|---\left(14\right)$

可以证明，[C]ⁿ为满秩矩阵，所以式(13)求逆得：[α]＝([C]ⁿ)^-1·[δ]ⁿ  (15)

因此，(2)式可表示为：[x]＝([C]ⁿ)^-1·[δ]ⁿ  (16)

其中， $\left[Q\right]=\left|\begin{array}{cccccccccccc}0& 0& 0& -2& 0& 0& -6x& -2y& 0& 0& -6\mathrm{xy}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -2& 0& 0& -2x& -6y& 0& -6\mathrm{xy}\\ 0& 0& 0& 0& -2& 0& 0& -4x& -4y& 0& -6x^2& -{6y}^2\end{array}\right|---\left(17\right)$

称[Q]为形变系数矩阵.将(16)式代入(6)中得：

[M]＝[D]·[Q]ⁿ·([C]ⁿ)^-1·[δ]ⁿ    (18)

b.刚度矩阵[K_e]ⁿ和[K_g]ⁿ：

单元的弹性应变能为：

将(16)和(18)式代入(19)式得： $U^n=\frac{1}{2}{\left[\mathrm{\δ}\right]}^{\mathrm{nt}}\·{\left[K_e\right]}^n\·{\left[\mathrm{\δ}\right]}^n---\left(20\right)$

式中，[K_e]ⁿ＝{([C]ⁿ)^-1}^T·[A]ⁿ·([C]ⁿ)^-1    (21)

(22)

这里的□表示在单元上进行积分。

板中间面内应力系数[σ⁰]在单元内的附加应变[ε⁰]上产生的几何应变能为：

$U_0^{\′n}={\left[{\mathrm{\σ}}^0\right]}^T\·\left[{\mathrm{\ϵ}}^0\right]---\left(23\right)$

将(3)和(10)式代入(23)式中，进行积分，便得单元的几何应变能为：

$U_0^n=\frac{1}{2}{\left[\mathrm{\δ}\right]}^{\mathrm{nT}}\·{\left[K_g\right]}^n\·{\left[\mathrm{\δ}\right]}^n---\left(24\right)$

式中，[K_g]ⁿ＝{([C]ⁿ)^-1}^T·[B]ⁿ·([C]ⁿ)^-1    (25)

$\left[G\right]=\left|\begin{array}{cccccccccccc}0& 1& 0& 2x& y& 0& {3x}^2& 2\mathrm{xy}& y^2& 0& {3x}^{2}y& y^3\\ 0& 0& 1& 0& x& 2y& 0& x^2& 2\mathrm{xy}& 3y& x^3& {3\mathrm{xy}}^3\end{array}\right|---\left(27\right)$

从上述计算公式得知，求出([C]ⁿ)^-1后，便可由(21)和(25)式推得单元的弹性刚度矩阵[K_e]ⁿ和几何刚度矩阵[K_g]ⁿ的显式。

缆索起重机结构矩形板稳定问题的刚度矩阵，由结构的弹性钢变矩阵[K_e]和结构的几何刚变矩阵[K_g]两部分构成。用[F]和[δ]分别表示结点荷载列阵和结点位移列阵，入为某一典型荷重的比例因子，则结构刚度方程表示为([K_e]+[K_g])[δ]＝[F]，由[K_e]+λ[K_g]＝0得入的最小正值λ_cr，从而得结构的临界荷载，P_cr＝λ_cr[F]。求入cr关键在于求出[K_e]和[K_g]。经开发此“稳定的板单元”，解决了结构的体大笨重，受力不清，浪费材料等问题。在同样载荷条件下结构紧凑，、稳定、可靠，减轻重量26.38％。

目前国内缆索起重机牵引形成较多，但受牵引设备的功能单一，投入设备较多、运行同步、不稳定、操作不便，能源损耗较大，施工成本加等问题较多。为了解决上述问题，经研究开发“双向双筒螺旋摩擦卷扬机”。

a、摩擦卷筒驱动条件：

摩擦卷筒驱动条件是，要保证由足够的摩擦力使钢丝绳在卷筒上不产生滑动，即必须使卷筒摩擦力大于绕出端与绕入端钢丝绳的张力差，即：

T₂e^μα-T₂≥K_a(T₁-T₂)    (1)

$e^{\mathrm{\μ\α}}\≥\frac{K_a(T_1-T_2)}{T_2}+1---\left(2\right)$

$T_1\≤\frac{T_2(e^{\mathrm{\μ\α}}-1_2)}{K_a}+T_2---\left(3\right)$

式中，T₁为钢丝绳入端张力；T₂为钢丝绳出端张力；μ为钢丝绳与卷筒之间的摩擦系数；它与绳槽形式和材料密切相关，α为钢丝绳在卷筒上的包角(以弧度计)；α＝2πn₂；n₂为钢丝绳在卷筒上的缠绕圈数；K_a为附着安全系数；取K_d≥1.25。

从上式中可以看出，在卷筒出端张力T₂为一定时，需增大入端张力T₁就必须使包角α与摩擦系数μ的乘积增大。

b、工作卷筒的直径：

工作卷筒的直径，由荷重工作级别和钢丝绳直径决定的，为延长钢丝绳的寿命，其名义直径应满足下式；D≥ed    (4)

式中，e为轮索比，对于缠绕卷筒，e≥16～20；对于摩擦卷筒，e≥30～60；GB3811-83标准中，此系数与其工作级别有关规定；M₁～M₃，取e＝14；M₄取e＝16；M₅取e＝18；M₆取e＝20；取e＝22.4；M₈取e＝25；d为钢丝绳直径(mm)。本次设计荷重工作级别于M₅取e＝18；根据最大牵引力t_max取d＝42mm钢丝绳。D＝834＞ed＝18*42，满足要求。

c、钢丝绳与卷筒的摩擦系数：

钢丝绳与卷筒的摩擦系数μ主要与卷筒的索槽2和卷筒的材料以及润滑条件等因素有关。

面卷筒：光面卷筒摩擦系数为：μ＝μ₀    (5)

式中，μ₀为钢丝绳与光面卷筒接触摩擦系数。

契形索槽卷筒：为了增大卷筒的驱动能力，在卷筒上开设楔形索槽，如图12所示，摩擦系数为；

$\mathrm{\μ}=\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{\sin \frac{r}{2}}=\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{\cos \frac{\mathrm{\β}}{2}}={\mathrm{\ζ}}_1{\mathrm{\μ}}_0---\left(6\right)$

式中，ζ₁为楔形索槽侧面系数。r角一般为r＝25°～40°，相应的驱动能力增大到3~4.5倍。但楔形索槽在运行过程中使钢丝绳承受很多的挤压应力，索槽不断磨损，索槽形式改变，对钢丝绳寿命影响很大，驱动能下降。半圆形索槽：

为了获得比较稳定的驱动能力，经研究计算证明具有切口的半圆形索槽比较合理，在图12特殊结构中，当钢丝绳由于索槽的磨损而下降时，仍有固定的支撑面，β角不改变，因而获得比较稳定的驱动力。

在图12中，比压力按正弦规律分布，即：

取无穷小一段周长

进行研究，微小区断

由0到范围内作用下索槽两边的压力总和为：

$=q_{\max }\·d\frac{x-\mathrm{\β}-\sin \mathrm{\β}}{4}$

同样微小区段的摩擦力为：

$={\mathrm{\μ}}_0\·q_{\max }\·d(1-\sin \frac{\mathrm{\β}}{2})$

因而得切口半园形索槽结构的摩擦系数为：

$\mathrm{\μ}=\frac{F}{P}=\frac{4(1-\sin \frac{\mathrm{\β}}{2})}{\mathrm{\π}-\mathrm{\β}-\sin \mathrm{\β}}\·{\mathrm{\μ}}_0={\mathrm{\ζ}}_2\·{\mathrm{\μ}}_0---\left(10\right)$

式中ζ₂为切口半圆形索槽侧面系数，ζ₂＝1.8~2.6.β＝70°～110°，相应的ζ₂＝1.8~2.6.当β＝0°时，半圆形索槽结构为：

$\mathrm{\μ}=\frac{4}{\mathrm{\π}}{\mathrm{\μ}}_0={\mathrm{\ζ}}_3\·{\mathrm{\μ}}_0---\left(11\right)$

切口半圆形索槽结构是比较合理的。卷筒材料为钢质时(无润滑条件)

μ₀＝0.15～0.25，

d、双向螺旋摩擦卷扬机牵引力计算设计牵引力T₁＝F_q＝280KN；摩擦系数μ＝0.12；钢丝绳在卷筒上的包角，本卷扬机α＝269°；牵引钢丝绳φ42mm，6×365W+IWR型，最小破断拉力1230KN；根据欧拉公式：

F₁＝F₂e^μα(F_n＝F_n-1/e^μα)，    (12)

得；F_q＝280KN时；e^μα＝1.756621359

F₂＝F_q/e^μα＝280/1.756621359＝159.3969005KN

F₃＝159.3969005/1.756621359＝90.7406139KN

F₄＝90.7406139/1.756621359＝51.65633074KN

F₅＝51.65633074/.756621359＝29.40663933KN

F₆＝29.40663933/1.756621359＝16.74045415KN

F₇＝6.74045415/.756621359＝9.529916091KN

F₈＝9.529916091/.756621359＝5.425139597KN

当钢丝绳在卷筒上缠绕8圈时，涨紧力小于10KN.满足设计要求。关于卷筒上钢丝绳牵引速度，减速器，制动系统，电箱系统和电动机功率计算，按机械设计工程，起重机设计工程及电器工程设计等技术文件进行的。

本缆索起重机运行小车设计能够在承重索上运行自调平衡，他与双向双筒螺旋摩擦卷扬机作为运行和起升机构，成功解决了缆索起重机运行机构和起升机构运行不稳定的问题。

对于大跨度、大吨位缆索起重机而言，因其牵引、起重索的绳径和绳长都很大，施工过程中，在风荷载和外力作用下极容易产生缠绞现象，严重影响缆索起重机的正常使用；同时由于起重索绳径、绳长很大，起重索的自重很大，这样导致施工中要大大增加吊具的配重来平衡其自重。对于上述问题，一般都是通过支索器来解决。传统的支索器，其走行轮和支轮系统是刚性连接的，是一个整体，极大地制约了其灵活性和作用的发挥。针对这个通病，在本缆索起重机的支索系统设计时，一改常规方式，在支索器走行轮和支轮系统间增设了一根吊轴，使走行轮和支轮系统由传统的刚性连接变为铰接，能灵活自由活动。极大改善了支索系统的灵活性，使其作用能得到充分的发挥。

本缆索起重机是：降低了施工成本、简化了施工工艺、提高了施工精度、简化了操作系统、确保施工安全可靠。

Claims (5)

1、一种无塔架缆索起重装置，包括拉索、运行小车、卷扬机和支索器，其特征是：在基础内埋设稳定的板单元结构件，使其与组合式索鞍相连接，将主索拉力传递到基础上。

2、按照权利要求1所述的一种无塔架缆索起重装置，其特征在于所述的稳定的板单元结构件为钢板构件固定在基础内与基础连成整体。

3、按照权利要求1所述的一种无塔架缆索起重装置，其特征在于卷扬机为双向双筒螺旋摩擦牵引转扬机。

4、按照权利要求3所述的一种无塔架缆索起重装置，其特征在于卷扬机为切口为半圆形索槽的螺旋摩擦卷扬机。

5、按照权利要求1所述的一种无塔架缆索起重装置，其特征在于在支索器走行轮和支轮系统间增设吊轴，使走行轮和支轮系统变为铰接。

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