錢(qián)江

摘 要：文章基于Workbench對(duì)貨運(yùn)索道吊桿進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：Workbench；索道吊桿

滑索屬于無(wú)動(dòng)力類游樂(lè)項(xiàng)目，游客乘坐滑具在鋼索上速降。滑具包含滑車、柔性吊帶座椅、安全套環(huán)安全帶等部件，滑具在乘客抵達(dá)下站后可以拆卸下來(lái)，通常需用車輛或貨運(yùn)索道運(yùn)至上站，以備下一批游客乘坐之用。這種滑索中間的貨運(yùn)索道提升的滑具為雙輪不限速形式，該滑具輸送提升系統(tǒng)作為一種單索纜索起重機(jī)屬于貨運(yùn)索道類別。本文要分析的就是這種類型的貨運(yùn)索道的吊桿。

含驅(qū)動(dòng)輪、萬(wàn)向節(jié)、電機(jī)、減速機(jī)、軸承座等件的牽引機(jī)構(gòu)，我把萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)成往機(jī)架側(cè)傾斜，這樣就保證了驅(qū)動(dòng)輪與機(jī)架的間距達(dá)到要求，也提高了軸承座的強(qiáng)度。本貨運(yùn)索道所提升的滑具重量為5kg，螺旋式夾索器加吊籃總重為10kg。鋼絲繩總長(zhǎng)約1880米，理論斜長(zhǎng)925米，跨度為919米，提升高度為95米，共40只運(yùn)輸籃。間距約為47米，采用16mm纖維芯鍍鋅鋼絲繩，按92.1kg/100m計(jì)算，鋼絲繩型號(hào)為16-ZAA-6X19S+SF-1670-ZZ，其最小破斷拉力為141kN，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，張緊鋼繩的張力調(diào)整應(yīng)控制在28kN以內(nèi)，控制撓度小于18米。T1=Pd*V/1000η=9120.6N.m，P1=T1*n1/9550=11kW，由于11kW電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的異步電動(dòng)機(jī)直聯(lián)型的輸出扭矩T1=7442 N.m不滿足要求，考慮到載荷基本穩(wěn)定，確定采用立式得電制動(dòng)異步專用電機(jī)，6極15kW，轉(zhuǎn)速為970轉(zhuǎn)/min，平行軸斜齒輪減速機(jī)傳動(dòng)比i=110.03，法蘭聯(lián)接參數(shù)1型仰裝。已知驅(qū)動(dòng)輪半徑0.79得出運(yùn)輸籃的速度為 ω=2πn/60 i=0.92 rad/s，v=rω=0.73m/s，單位輸送量為200副滑具/小時(shí)。

按規(guī)定鋼管最小彎曲半徑應(yīng)為1.5倍鋼管直徑，但考慮到托輪間隙，及其與支架的間距，設(shè)定鋼管彎曲半徑為R210，本文著重介紹輸送籃上吊桿的分析，先將此零件在Solidworks軟件中進(jìn)行精細(xì)化建模，得出其單重為4.17kg。使用通用結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS Workbench Environment（AWE）15.0多物理場(chǎng)協(xié)同CAE仿真軟件，對(duì)吊桿進(jìn)行網(wǎng)格劃分，定義材料參數(shù)，確定約束類型，施加重力和垂直地面方向的力，通過(guò)有限元分析軟件求解。采用10節(jié)點(diǎn)的實(shí)體單元（Solid187），并使用六面體的網(wǎng)格劃分，分析求解如圖2所示。

當(dāng)銷軸孔直徑為Φ10時(shí)，其最大應(yīng)力σmax為114.02MPa，當(dāng)銷軸孔直徑為Φ12時(shí)，其最大應(yīng)力σmax為84.288MPa，Q235-B材料的許用抗拉強(qiáng)度σb為375MPa，得出安全系數(shù)為n=σb/σmax=375/84.288=4.45>3.5，符合GB8408-2008游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范規(guī)定的要求，（貨運(yùn)架空索道安全規(guī)范 GB 12141-1989無(wú)此安全系數(shù)的規(guī)定，本設(shè)計(jì)是以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求為出發(fā)點(diǎn)的）。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)約銷軸材料并滿足使用要求，確定銷軸孔直徑為Φ12，鋼管材料為Φ38*6無(wú)縫管。

另外本公司相關(guān)人員對(duì)這套貨運(yùn)索道整體采用線模型進(jìn)行建模分析，采用ANSYS15.0經(jīng)典版和midas NFX有限元分析軟件對(duì)本設(shè)備進(jìn)行了合理化簡(jiǎn)化假設(shè)。通過(guò)群策群力、分析論證，得出這種貨運(yùn)索道方案是安全可靠的。公司目前已經(jīng)在進(jìn)行該產(chǎn)品的試制，該產(chǎn)品即將安裝于國(guó)家AAAA級(jí)風(fēng)景區(qū)海南省保亭七仙嶺。40只鍍鋅籃架吊桿和不銹鋼籃體防腐蝕性能良好，該設(shè)計(jì)既考慮到森林樹(shù)木保護(hù)及規(guī)劃要求，又為景區(qū)增添了一道亮麗的風(fēng)景線。