联轴式缆车的自平衡原理和计算公式.PDF

第23卷 第5期 重庆 建筑 大学学报 Vo1．23 No．5 2001年 10月 Journal of Chongqing Jianzhu University 0ct 2001 文章编号：1006—7329(2001)05--0061--06 联轴式缆车的自平衡原理和计算公式’ 胡小容， 许廷兴， 朱朝相 (中交第二航务工程勘察设计院，武汉 430071) 摘要：即使采用单点牵引的方式．联轴式缆车在一定条件下也能自动平衡其载货偏心产生 的偏心力矩。本文论述四轮联轴 式缆车的白平衡原理，推导有关计算公式并分析其适用条 件，为集装 箱横向缆车的设计奠定理论基础 。 关键词：斜坡码头 联轴式缆车；单点牵引；原理，计算公式 中图分类号：TH248 文献标识码：A 缆车，是内河大水位差斜坡码头货物上、下坡运输环节中常用的作业机械，按其车轮滚动方式 的不同，可分为联轴式缆车和非联轴式缆车两种型式 联轴式缆车位于同侧钢轨上的每个车轮均与 另一侧钢轨上的对应车轮同轴滚动，非联轴式缆车的各个车轮各自独立绕其轴滚动 从目前工程应 用情况来看，设计趋于定型化、使用情况良好并获得广泛应用的是运输普通件杂和重件的缆车 这 类缆车台面尺寸较小，一般采用纵向(平行斜坡道方向)长度较长的纵向缆车布置型式和单点牵引 的方式，缆车载货横向偏心(载货重心偏离斜坡遭中心线的距离)引起的偏心力矩(以下简称偏心 矩)较小，不致影响缆车的平稳运行。因此，对这类缆车的设计，工程界主要从实用角度出发，仅关注 缆车的最大轮压和总牵引力而未深究轮压和车轮摩擦力的具体分布情况，其中总牵引力有成熟的 理论计算公式，最大轮压则按《港口工程荷载规范》[ (JTJ21 5—98)h!I过实测资料统计给出的轮压 不均系数进行计算；虽然在小轨距情况下采用了联轴式缆车结构，但没有深刻认识到该结构所具有 的受力特点。 随着近年来集装箱运输由沿海向长江上游的迅速发展，国家西部大开发战略的全面实施阻及 三峡库区港1：I淹没复建的紧张进行，集装箱码头建设已经成为三峡库区港1：I淹没复建的重点。而集 装箱箱体长度较长(40 箱长达12．192 m)，无论从节省工程投资还是从方便营运使用角度考虑，集 装箱缆车均宜采用横向缆车的布置型式。按40 集装箱的额定质量和允许载货偏心，横向缆车的偏 心矩高达150～200 kN·m，由此提出了目前港口工程界极为关注的并需亟待解决的大轨距横向 缆车在大偏心距作用下的纠偏新课题。 为妥善解决该课题，很有必要首先对缆车结构的受力特点进行深入分析。为此，本文论述单牵 引联轴式缆车自动平衡偏心矩的基本原理，推导有关计算公式并分析其适用条件 鉴于横向缆车的 纵向尺寸较小，一般仅布置四个车轮，故咀下针对四轮缆车进行论述、推导和分析 1 自平衡原理 对非联轴式缆车，每个车轮各自独立绕其滚动。根据理论力学原理，每个车轮在匀加速、纯滚动 情况下的滚动方程为： F．=N,／r+．1a。 ( =1～ 4) 式中： ：第i个车轮受到的瘁擦力；N．：第i个车轮的轮压；c^J：依次为车轮的综合滚动摩擦系 · 收稿日期：2001—08—30 作者简介；胡小容(1943一)．男。重庆人，高级工程师，主要占k事港口设计研究工作。 62 重庆建筑 大学学报 — — 蔓 查 数、半径和转动惯量 ：缆车前进的加速度。 由此可见： 1)囡载货偏心时两轨的轮压是不一致的，所以两轨车轮受到的摩擦力也是不相等的，但囡综合 滚动摩擦系数较小，两者相差甚微； 2)两轨车轮受到的摩擦力不相等，对缆车中心合成的结果会有一个力矩，该力矩的数值也很小 且与偏心距的方向相同 所以，非联轴式缆车不能通过车轮摩擦力形成的力矩来自动平衡偏心矩。事实上，已建码头采 用的非联轴式缆车多为轨距不大的纵向缆车，囡偏心矩较小，主要通过车轮轮缘与钢轨间的横向作 用形成的抵抗力矩来平衡偏心矩。 车轮作纯滚动时受到的摩擦力属于静摩擦力。静摩擦力有一个重要特性