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多支点循环式索道运输设备 青海送变电工程公司二零一二年九月 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 0 汇报内容 一 内容简介二 技术现状三 技术原理四 先进性和创新点五 工程应用分析六 技术发展趋势 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 1 一 内容简介 电力建设不断发展 电网密度不断加大 新建输电线路在高山大岭地区施工的概率越来越大 这些地段没有可以利用的道路 施工材料进入施工现场十分困难 为了顺利完成此地段的施工任务 根据我们以往的施工经验 我们认为可以在高山大岭地区实行索道运输 以解决线路施工时的材料运输问题 用架空索道代替运输道路 可以减少山区道路的修筑工作量 大量减少植被的砍伐 减少环境破坏 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 2 索道运输作为一种新型的运输设备 主要着力于解决输电线路施工中 在线路途径高山大岭 跨越河流 水库 湖泊等时 施工材料和工器具运输的难题 逐渐取代了原来的人抗马驮的运输方式 该运输方式的研究与应用 给输电线路施工运输带来了一个安全 高效 便捷的时代 他主要有往复式和循环式两种 这里主要交流一下循环索道运输技术 一 内容简介 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 3 索道运输的优越性 地形适应性强 山高坡陡 沟谷纵横 地形复杂 运营 维护费用低 施工人员劳动强度低 不受气候和季节的影响 保证施工生产的均衡性 对地表破坏小 利于水土保持和植被保护 适应砂石 塔材等不同材料的运输 将材料运输距离缩到最短 能捷径运输 一 内容简介 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 4 日常生活中我们常见的有货运索道 客运索道 矿山索道 坑道索道 建筑索道 滑雪索道 缆索起重机和林业索道等 归纳起来 可以把它划分为货运索道 客运索道 林业索道和缆索起重机等4类 以缆索承重和缆索传动为主体的机械化 半机械化运输系统中的不同品种 这种系统称为工程索道 而送电线路采用的就是货运索道技术 二 技术现状 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 5 景区客运索道 二 技术现状 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 6 二 技术现状 国外采用索道进行香蕉无着地采收 基本无机械伤 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 7 货运索道在林业和矿业应用较早 技术较为成熟 二 技术现状 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 8 近年来 输电线路施工中也在积极探寻索道运输方式 并在众多工程中陆续应用 取得了一定的效益 二 技术现状 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 9 索道发展史 4世纪 以藤条为绳 以竹篾织缆 跨越河流作交通运输 17世纪中叶出现钢索 20世纪初我国矿山索道已获应用 20世纪40年代 林业架空索道在我国台湾省阿里山林区使用 60年代后期至70年代 索道在我国林业中大量推广应用 福建省1976年统计有689条 560km 1979年 全国有3047条 二 技术现状 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 10 二 技术现状 我国是索道的发源国 历史上可追溯至春秋战国时期 我国川西和藏东一带的山区 用藤索 竹索作为轨道的 溜索 从远古时代一直沿用至1958年才逐渐消失 这种索道架设于悬崖峭壁之上 跨越幽深峡谷 用来 溜人 或 溜物 启蒙阶段 古代 藤索桥 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 11 三 技术原理 详细介绍施工工艺 技术指标 计算原理 公式 对比分析等 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 12 1 现行4种索道设计理论 杜氏 苏 加氏 日 堀氏 日 周氏 中 单跨或多跨抛物线理论 1 杜盖尔斯基 苏 架空索道及缆索起重机 孙鸿范译 北京 高等教育出版社 1955 2 加藤诚平 日 林业架空索道计算法 张德义 关承儒译 北京 农业出版社 1965 3 堀高夫 日 悬索理论及其应用 张育民译 北京 中国林业出版社 1992 4 周新年 架空索道理论与实践 北京 中国林业出版社 1996 5 周新年 工程索道与柔性吊桥 理论设计案例 北京 人民交通出版社 2008 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 13 张氏 中 周氏 中 的单跨悬链线理论 倪元增 索道的悬链线理论及其应用 东北林学院学报 1978 6 1 73 90 2 张应春 悬链线与单跨悬索张力的研究 林业科学 1979 15 3 205 214 3 周新年 架空索道理论与实践 北京 中国林业出版社 1996 4 周新年 工程索道与柔性吊桥 理论设计案例 北京 人民交通出版社 2008 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 14 单氏 中 的单跨悬索曲线理论 1 单圣涤 悬索曲线理论及其应用 长沙 湖南科学技术出版社 1983 2 周新年 架空索道理论与实践 北京 中国林业出版社 1996 3 单圣涤 工程索道 北京 中国林业出版社 2000 4 周新年 工程索道与柔性吊桥 理论设计案例 北京 人民交通出版社 2008 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 15 倪氏 中 的单跨摄动法理论 1 倪元增 索道的摄动法计算 林业科学 1981 17 2 202 208 2 周新年 架空索道理论与实践 北京 中国林业出版社 1996 3 周新年 工程索道与柔性吊桥 理论设计案例 北京 人民交通出版社 2008 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 16 2 技术原理 多支点循环式索道如图1所示 主要由支点承力系统 循环运输系统 材料装卸系统和动力系统组成 主要构件都是送电线路工程中常用的材料 取材方便 其性能可靠 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 17 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 18 承载索和循环索由支点托起形成悬索 行走滑车按照卸料和装料同时进行的原则等距布置在承载索上 当第一个行走滑车到达卸料地点时 装料场装最后一个行走滑车 同时卸料场卸完料后将行走滑车安装在承载索副绳上 当第一次循环的最后一批材料到达卸料点时 第一次循环的第一个行走滑车返回到达装料点 从而实现循环运输 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 19 3 多支点索道运输的应用原则 1 索道一般可以应用于高山大岭 沼泽 沙漠等复杂地形 索道的应用要综合考虑现场的实际地形 运输量和路径 做到经济高效 2 索道的起点选择应能与其他的运输方式相连接 有平整的场地 用来堆放材料和工器具 索道的卸料点要尽量靠近线路桩号附近 以使运输材料和工器具直接运达 减少二次转运 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 20 3 索道通道内不得有跨越铁路 公路 房屋 电力线路等跨越物 路径选择力求利用山包等高凸位置架设 索道的中间不应有凸起的障碍物 否则应考虑支撑和中转 4 索道的路径尽量避开林木等区域 以减少树木看伐 保证通道畅通 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 21 5 索道的跨距一般控制在500m以下 单次运输重量控制在600kg以下 当超过500m时 要适当增大承载索的弛度或减少单次运载量 多支点索道的耐张段控制在3km以内 当运距超过时可以架设二 三级索道进行转运 6 货运索道严禁载人 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 22 三 技术原理 5 多支点索道循环的结构及主要设备5 1多支点索道循环运输系统主要包括承力系统 动力系统 循环系统和材料装卸系统构成 承力系统主要有支点 承力索 承力索地锚 承力索托铁等主要构件 动力系统主要是柴油机和自行改装的卷扬机 循环系统由牵引索 转向滑车和转向滑车地锚组成 材料装卸系统主要由行走滑车 自动卸料斗和专用吊钩等构件 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 23 三 技术原理 5 2主要设备 索道支架 门型支架 人字形支架 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 24 三 技术原理 5 2主要设备 承载索和循环牵引索 承载索 循环牵引索 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 25 三 技术原理 5 2主要设备 支点直通装置 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 26 行走滑车实物照片 行走滑车通过直通装置 成功啦 三 技术原理 5 2主要设备 行走滑车 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 27 直通装置的托铁端部加工成圆弧状 与滑轮底部成为面接触 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 28 根据运载重量不同 行走滑车设计制作单轮和双轮两种不同结构 在负载较小时采用单轮行走挂具 提高行走速度 负载较大时采用双轮行走挂具 较小对钢丝绳的集中压力 为解决行走挂具在负载运行时出现倾斜 跳槽等问题 对挂钩进行偏移处理 使材料重力作用于滑槽中心 如下图中A部所示 对塔材等细长件 可直接将材料悬挂于行走挂具的挂钩上 用前后两个行走挂具分担构件重量 行走挂具的挂钩设计为机械自动脱扣装置 如下图B部所示 运输到位后可利用机械自动脱口装置实现自动卸料 有效缩短卸料时间 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 29 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 30 圆桶型料斗结构简单合理 有效容积较大 适合在索道运输中应用 为实现在承载索上直接卸料 将料斗设计成翻转型 改进后的圆桶型料斗如下图所示 提梁作用点下移低于料斗重心时 料斗很容易翻转 考虑到行走过程中的安全稳定 在提梁上设置一个活动挂钩 行走时挂钩连接提梁和料斗桶 实现三点受力 限制料斗向两侧翻转 停车卸料时 解开挂钩 在重力作用下料斗会自动翻转卸料 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 31 三 技术原理 运料料斗 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 32 驱运部分根据制造成本 运输方便性 操作灵活性 工作可靠性和维护保养等各方面的综合性能选择 选用5吨双卷筒机动绞磨 并在机动绞磨变速箱与卷筒之间加一增速机构 液压的传动形式驱动机采用柴油发动机通过液压泵 液压马达驱动卷筒的形式 电气传动形式的驱动机采用柴油发电机能过调速机 变速箱驱动卷筒的形式 两种驱动方式各有优缺点 液压的结构简单 调速方便 但价格高 维护需要较高的要求 机械的价格便宜 安装维护方便 但结构较复杂 三 技术原理 驱动装置 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 33 三 技术原理 5 3承力索的选择索道的钢丝绳有承力索和循环索两种 承力索根据实际承受载荷不同分为主绳和副绳两种 主绳用来承受运输材料的荷载 而副绳主要用来传递运输材料的专用提具和回撤施工工器具 因此 根据现场最大单重选择主绳和副绳规格 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 34 三 技术原理 承载索强度计算示意图 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 35 三 技术原理 式中T 承力索的水平张力 kN L 档距 验算值取500m Q 集中荷载 验算值一般取600kg S 吊钩之间距离 取250m 高差角 取30 f 承力索在重载下的档距中点最大驰度 取0 08f 承载索质量 Tb 承力索的有效破断力 k0 换算系数 取0 85 k 安全系数取2 5 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 36 由以上计算可以看出 影响承载索张力的主要因素是承载索的弛度 档距 运输载重和各集中载荷之间的距离 由此我们经过计算 合理选择承载索的规格 当运输载重受单件重量影响较大 或者索道的档距受地形限制大于设计计算时的500m时 可以采取增大弛度和各集中载荷间距离的措施来保证承载索的安全 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 37 三 技术原理 5 4牵引索及牵引设备选择作用在牵引索上的最大总拉力由集中载荷Q沿牵引索方向上的分力P1 载荷动滑车沿承载索滚动时的摩擦力P2和牵引索尾绳作用于动滑轮上的反拉力P3组成 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 38 三 技术原理 牵引索承受最大拉力 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 39 P1 集中荷载Q在牵引索方向的分力 P2 载重滑车沿承力索滚动时摩擦力 滑车轴摩擦系数 取值0 02 滑车与承力索摩擦系数 取值0 06 R 滑轮的半径 牵引索的回引绳在滑车的反拉力取经验值P3 1kN牵引索的安全系数K取4 5 动荷系数k1取值1 2 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 40 式中 Q 荷载按1吨考虑 G 承力索重量 H 水平张力产生的垂直下压力 g 牵引索下压力 三 技术原理 5 4支架强度验算 支架上的总压力N是验算支架受力的依据 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 41 三 技术原理 5 2承力索的选择索道的钢丝绳有承力索和循环索两种 承力索根据实际承受载荷不同分为主绳和副绳两种 主绳用来承受运输材料的荷载 而副绳主要用来传递运输材料的专用提具和回撤施工工器具 因此 根据现场最大单重选择主绳和副绳规格 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 42 三 技术原理 5 2承力索的选择索道的钢丝绳有承力索和循环索两种 承力索根据实际承受载荷不同分为主绳和副绳两种 主绳用来承受运输材料的荷载 而副绳主要用来传递运输材料的专用提具和回撤施工工器具 因此 根据现场最大单重选择主绳和副绳规格 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 43 三 技术原理 6 索道运输的流程 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 44 三 技术原理 7 索道架设 7 1现场测量架空索道应按索道施工设计的要求进行安装 索道的支架及地锚应按索道施工设计指定的位置及技术要求进行施工 索道地锚 支柱及各种滑轮一般应设在索道的中心线上或角的二等分线上 安装后要保证塔架托索轮 上下支点地锚均在一条直线上 以防塔架受到垂直线路方向的水平力 测量内容主要包括 根据安装现场料场位置与组塔位置 确定索道安装的上支点和下支点位置 确定好上 下支点位置 即塔架位置 以后即可进一步确定承载索以及塔架拉紧索地锚位置 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 45 三 技术原理 7 2安装支架架 1 架空索道的门架可以由 500 500的钢抱杆组成 也可以用圆木搭设 搭设成门型架并在门柱两侧打两道拉线 门型架的高度根据现场地形和本段内运输材料的单件最大重量确定 一般在3 4m左右 此高度还不满足运输材料对地净空距离时 在最低点增加支点 支点门型架的宽度按照最大件运输时不与门柱发生相碰为原则 一般为塔座 2 门型架的拉线地锚采用4个3t地锚 埋深大于1 5m 拉线水平夹角为45 拉线对地夹角不大于45 拉线的上端可以通过抱箍与支柱连接 下端与地锚连接 3 定型的专用支架只需要在设计位置按要求摆放即可 不再需要用拉线等固定 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 46 三 技术原理 7 3设置地锚承载索作用于地锚上的拉力取决于跨度 高差 单次运输重量 以及承载索挠度等参数 实际安装时必须根据最大运重时承载索拉力确定地锚受到的力 在拉力表设置地锚时必须考虑足够的裕量 不低于2倍 以满足规范要求 地锚设置完成以后需要做抗拉拔试验 以确保使用过程中地锚不会被拉出 5t地锚钢丝绳套为双套 21 5 3 5m 卸扣为5t级 5t地锚的有效埋设深度满足1 8m 3t地锚的有效埋设深度满足1 5m 马道坡度不大于40 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 47 三 技术原理 7 4承载索安装展放前需要对承载索进行外观检查 确保合格后开始展放工作 铺索可用绞盘机牵引或人力抬 扛 拉的方法来完成 解索钢索运到现场后 解索是铺索的第一道工序 在解索时要特别注意防止钢索打绞 展放索道绳索的展放应根据地形及运输条件而定 一般可在上支点安装一台小绞磨作为动力装置牵引导引绳进行展放 承载索的两端应装有心形环等连接零件 这样既便于固定连接 又防止绳索受到损伤 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 48 三 技术原理 张紧承载索的初垂度和初应力 应按施工设计要求架设 索道所用的绳索尽可能没有接头 如不可避免时 其接头应按有关起重绳索的规定进行连接 架空索道在使用过程中 由于地锚 支柱 绳索等各部分的伸长和松动 使承载索的弧垂加大 支柱倾斜 所以一般承载索的下支点一端应安装手扳葫芦 以便及时调整 固定在速接完钢索后 边调整拉紧度 边架起钢索 把钢索放在托索轮上面 最后经过架索状态的鉴定后 把钢索两端固定在锚接基座上 在上 下支点承载索的末端与承载索地锚之间串接拉力表 以读取在运输过程中承载索的受力状况 当承载索长度刚好时可以直接在地锚与承载索之间串接拉力表 当承载索过长时 在最后锚接固定钢索之前 对拉紧情况要进行检查 检查中央挠度系数是否与设计一致 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 49 三 技术原理 安装小车将小车车轮下方的活动扳打开 放置在两根承载索上以后再将活动扳封闭 并在小车牵引位置安装旋转连接器 展放牵引索并张紧由于采用的循环牵引 所以牵引索为一根索 在安装时将牵引索的两头分别连接在小车前后安装的旋转连接器上 将牵引索缠绕在绞磨磨轮上以后张紧牵引索 固定绞磨并试车张紧牵引索以后将绞磨固定 进行试车 使用中牵引索受拉会边松弛 所以安装绞磨时最好能留有调整空间以再次张紧牵引索 绞磨正转时由于变速箱内装有棘轮式自动单向制动器 会有随转速而变化的响声 反转时响声自动消失 此为正常现象 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 50 承载索的架设主要考虑以下几点原则 1 承载索在展放过程中不得打金钩 以免破坏其结构 2 承载索的弧垂空载时控制在档距的5 7 加载时控制在7 10 3 承载索的连接要采取编接法中的大接法 此方法编接的接头与原绳接头相同 故可通过滑车 4 承载索的锚固地锚必须采用8吨级 其有效埋深不得小于2 0m 三 技术原理 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 51 三 技术原理 7 5索道运行索道安装完毕以后需要进行空载试车 以查看是否存在干涉的地方 试车完毕以后一般从300 400kg逐渐加载至额定运输重量 在逐渐加大运输重量过程中需要对各个部分进行详细的检查 并及时处理 试运调整完毕后 方可投入使用 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 52 三 技术原理 7 6索道的日常运行维护 承载索的日常安全检查新购钢丝绳在实际使用时弹性较大 使用一段时间以后会变松弛一些 此时需要通过地锚与承载索之间的手扳葫芦将承载索再次收紧 以保证承载索受力 检查时要重点检查表面是否有断丝现象 有无散股现象等 牵引索的日常检查牵引索是否松弛 松弛时应立即再次张紧 绞磨的日常检查 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 53 三 技术原理 7 6索道的日常运行维护 滑车的检查滑车属于易损件 重点检查滑车的磨损情况 现场应该保证备品备件 必要时进行更换 塔架的检查在松软地质条件下塔架受力以后可能出现四只塔脚不均匀沉降现象 此时需要调整塔脚处安装的双钩紧线器再次将塔架调平 调平时每个塔脚需要2只紧线器同时调整 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 54 四 先进性和创新点 1技术性能指标 表2索道架设参数表 表1钢丝绳参数表 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 55 本成果属于运输装备创新 在实际使用中具有环保经济 安全高效等显著优点 主要创新点如下 1 实现了材料的循环运输 提高了施工效率 2 创新了支点挂架直通装置 实现了行走滑车可以直接通过支点 3 根据不同负荷 设计了单轮和双轮两种行走滑车 4 行走滑车的挂钩设计采用了自动脱扣设计 实现自动卸料 5 运输料斗采用创新翻转设计 实现自动卸料 四 先进性和创新点 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 56 2020 3 18 工效分析 式中 P0 每料斗运载重量 kg t 索道一班工作时间 min t1 第一斗料运到山上消耗的时间 min t2 装卸时间 min m 货物之间的距离 m 时间消耗系数 取1 1V 牵引速度 牵引速度为30m min 四 先进性和创新点 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 57 五 工程应用分析 实例工程一 750kV永登 白银同塔双回输电线路工程750千伏永登 白银同塔双回送电线路工程 G014 G031段10km为高山大岭 穿越地区为无人区 山体陡峭 沟壑纵横 沿线植被稀疏 生态脆弱 根本没有运输道路 此段混凝土量达2800m3 基础钢材用量250t 塔材1960t 铁塔单件主材最长12m 单件塔材重量在400kg 1400kg之间 施工工器具材料运输任务艰巨 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 58 五 工程应用分析 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 59 五 工程应用分析 实例工程一 750kV永登 白银同塔双回输电线路工程在该段材料和施工工器具采用多支点索道循环运输 按地形条件共架设G14 G18 G18 G23 G23 G28 G28 G32等4条索道 多支点索道循环运输每工日需8个人左右 每天平均运量达18t以上 经现场统计计算 其效率平均为0 4t km 人 时 多支点索道循环运输方式技术合理 方案环保 安全可靠 大大的提高了运输工效 取得了很好的经济和社会效益 在输电线路恶劣地形的施工中具有很高的推广价值 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 60 五 工程应用分析 Header 14ptBold GroupName K PowerPnt NewFolderName NewFileName 61 效益分析 1 工期计算实施前 索道不能长距离运输 需要一基一基的转运 转运装卸料的时间就占了运输时间的三分之二 实施后省去了转运装卸料时间