施工用缆索式起重机设计计算教材

施工用缆索式起重机设计计算Design and simplified calculation for cable crane

攀钢集团冶金工程技术有限公司机电安装工程分公司

Pangang Group Metallurgical engin eeri ng tech no logy co,,ltd

Electromecha nical subsidiary compa ny

朱明

2012年3月7日

一、概述

缆索式起重机（架空索道）在我公司的工程施工中被广泛运用，我们曾承建了会理锌矿

长距离架空索道及设备安装、502电厂架空索道的安装，由于我市及周边地区处于山区，运

输条件极为不便，在设备安装施工中也广泛采用了缆索式起重机运送设备和管道的运送方式，如会理县云甸乡20t渡槽安装、会理黎溪电站水轮机组吊装（分解后设备单件重5t），攀钢白马铁矿至西昌二基地精矿压力输送管道管廊吊装、攀钢耐密煤气管线敷设吊装、大直

径浓缩池中心耙架及设备吊装等，自己多次参与架空索道的选择及计算应用实例，现结合现场实际情况将有关计算理论附列如下：

支架1

图1施工用缆索式起重机要件构成

图2 白马矿至西昌基地精矿压力输送管通廊吊装

有关型式及说明：

在此以攀钢白马矿至西昌精矿浆长输管线施工用缆索起重机为例，见图1、图2,起吊

重量G=5t，水平运距150m，运送点与支架1落差约150 m，安装点在深山峡谷间无路可往，在支架1处有临时便道公路通往，支架2未采用，而是直接在峡谷对面山上埋桩代替。

二、缆索起重机结构及计算

1、支架高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+f

hl —所需最大起重咼度，此处取

0.2 m ; h2 —上述咼度与所吊起构件间的间隙， 一般采用2m ;

h3—被吊装构件的最大高度，在此取 1.2 m ； h4—吊索的栓系绑扎高度，一般采用

1

m ；

h5—起重滑轮组的最小长度，在此取 0.5 m ；

h6—起重小车净高，一般采用 1m ；

£ L L

f —缆索（承重索）在跨度中央的下垂度，可按经验选取

f =0.05~0.07L 或- 一 ■—

1S 20

L 表示跨距，按150m 代入，相对垂度f/L 的数值越小，承重钢丝绳的拉力越大， f/L 数

值过小，贝U 所需支架高度就比较高，同时运行阻力较大，牵引索要加大。根据以上数值，可 取 H=10

m 。

2、承重索计算及依据

悬挂在两支点上的钢索，

在其均布荷载的作用下所呈现的线形如图

3所示，在其上取一

微小线段dL 进行受力分析，由力的平衡原理得钢丝绳微段在平衡静态时的方程为：

T cos ( 0 +d 0 ) =Tcos 0 =H

T sin ( 0 +d 0 ) =Tsin 0 +qdL 又由于 y =tg 0 ; dy =dtg 0 , 联立这几个式子得微分方程式：

当x=0时，一 一

小的，可以省略不计，并将曲线的坐标原点移动一个 a 值的位置，则得悬挂钢索曲线的近以

A(

q 为悬索单位长度的质量

,

)

V — 7 T'

+d

H'

H ■ r ―=— qdL

T --------- V

=

-=:称为补偿函数，即可解得

■，将此式展开为代数函数的形式有:

在上式中若补偿函数 a 值较大，即悬挂钢索的挠度系数较小时，

第三项以后的值是很微

的位置上发生，即在悬索的跨度中央位置，其值为

二一。在此引入中央挠度系数 So 即

3H

2

亠 x 式：y=

，由此悬索曲线变成以曲线顶点为原点的抛物线方程式。为了便于分析，将抛

2a

物线理论曲线的载荷分布转化为沿水平跨度，全长均匀分布，如图所示。这时均布载荷为 J 二工；L 表示曲线长度，L0为其跨度。由力的平衡原理算得 AB 两点支点的水平分力和

垂直分力H A =H B =H

竽

-H 呼=y-Htga

OnLn

Q L

V B =^+Htga=y+Htga

再取出分离小段进行受力分析如图 4所示，由力的平衡条件得 V=VA-qx,又由于

--—，并将前面VA 式代入。有下列微分方程: in

- —--I - : ------------- 即一 -------------------- ；解此微分方程式整理得

- -------- --------- …L.即以A 为原点的悬索抛物线方程式。

再由力的平衡条件

V

M ：.. : : '：!

（见

2E

……挠度方程式。由一

qulo-lx) 丄3的条件解设曲线的最大挠度在

:—

得

I 述扣飞富，又因为二二--■-

:

所以

分离小段图），得

T A H A

----------- --- .实际施工吊装中，承载索上作用的集中载荷 Q=5t 时所呈现的线形如图

5所示。由力的平衡条件可以求得 A 、B 两支点的反力为:

q Q L D Qx 心二罟+》+

Htga

£ JLg

设曲线上任意荷重点 C 距支点A 的水平距离为KS , K 称为荷重位置系数,

式变为:

［亠亠—「-⑴，］-业*樹鮒

在右图中AC 段距x 的某一点处截取一段进行分析，有 H A =H=常数， 一 一 一;

ih

时，x=0,即c=0,解此微分方程得 AC 段曲线方程 ' 二 :宀、-令n 为

曲线中央挠度与水平跨度的比值即

［.二二代入上面的式子，就有•-

---------------------------------------------

；

[X ,

A

q 。' j

III

□

厂

Xx L 一 —

H

x

L K

L 1

V

J T

由賈单朮并整理得微分方程：

th

——一一—当边界条件y=0 叫二学+

f

山-刃―日呼

A

H

T

H A