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顶部轨道结构受力分析
顶部轨道受力分析(含初步优化方案)
已知:小车质量:1.4t,每辆小车满载时乘客的质量:0.42t(为了方便起见,力和重量单位用吨)
(一)顶部轨道受力分析(满载)
钢丝绳承受小车本身重力在沿轨道方向上的分力,乘客的重力由销齿轮承受。
轨道平均升角为63.5°,小车在轨道上的受力示意图如图1所示。小车及乘客的所受到的重力在沿轨道方向上的分力为:
所以顶部钢丝绳所受到的内力为F=1.4×11×sin63.5°=13.78t,顶部水平轨道上轨道中心线上的受力分布形式如图2所示。力F对整个水平段所产生的力偶矩为
M=F×9.8=13.78×9.8=135tm。
双层轨道对顶部钢结构所产生的总的力偶矩为2M=2×135=270tm。
图1
图2
如上图所示,每个半圆上布置25个滑轮组,半圆被24等分。其中单个滑轮组的受力计算程序为(采用Matlab程序计算):
n=25
F=13.78
i=pi/(n-1)
a=(pi-i)/2
T=2*F*cos(a)
经计算可得每个滑轮组上所受到的压力为:T=1.8025t。
顶部单个轨道所受到的竖直方向上的合力为F'=22×2=44t。顶部整体所受到的竖直方向上的合力为F''=2 F'=2×44=88t。
(二)顶部轨道受力分析初步优化
图3 顶部优化连接方案
顶部螺旋线最大倾角为69°。按顶部优化连接计算所得力F对整个水平段所产生的力偶矩为
M=F×cos69°×9.8=13.78×9.8=48.8tm。
双层轨道对顶部钢结构所产生的总的力偶矩为2M=2×48.4=96.8tm。
每个轨道施加的荷载相当于竖向44t,同时存在135t-m扭矩的情况下进行分析。
最大水平位移为X向11mm,Y向18mm,Z向2mm。
杆件拟采用Ф150x6,内力最大为轴力60kN,发生于导轨下的斜支撑处,剪力最大18kN,发生于导轨处,弯矩最大为4.8kN-m,发生于导轨处,应力最大为58MPa。
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