Подвесные канатные дороги и кабельные краны - Дукельский А.И.

Автор: Дукельский А.И.

Теги: канатные дороги фуникулеры подвесные рельсовые дороги подвесные канатные дороги инженерия монография инженерное дело

Год: 1966

Похожие

Инструкция по проектированию путей внутрицехового подвесного транспорта

Общий курс железных дорог

Основы эксплуатационной работы железных дорог

Инструкция по применению и эксплоатации военно-канатной дороги (ВКД)

Текст

Я . И . Д Y к Е Л b С К И s:
ПОДВЕСНЫЕ
КАНАТНЫЕ ДОРОГИ
и КАБЕЛЬНЫЕ КРАНЫ
I
А. ЦД ЕЛЬСКИЙ
профессор,
о тонических наук
«Г ПОДВЕСНЫЕ
’ Канатные дороги
И КАБЕЛЬНЫЕ КВАНЫ
ИЗДАНИЕ '1-е'^Л
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И 1р НЕН
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТ Р QkOl И Е:
МОСКВА 1 96 6 ЛЕНИИВ&ДЦ
УДК 625.52 + 621.877
Книга является монографией по канатным дорогам
и кабельным кранам. В ней рассмотрены теория, расчет
и конструкция всех типов подвесных канатных дорог
(грузовых и пассажирских) и кабельных кранов. Расчет-
ная часть снабжена числовыми примерами и диаграммами.
Особое внимание уделено специфическим для данных уста-
новок элементам — гибкому подвесному пути, тяговым
устройствам и подвижному составу, автоматизации работы
дорог и механизации станционных операций.
Книга предназначена для инженерно-технического
персонала, занятого проектированием, эксплуатацией и
исследованием установок канатно-подвесного транспорта,
а также может быть использована студентами втузов.
Рецензенты: каид. техн, наук И. Д. Коган и инж. Г. Г. Куйбида
3—13—7
ПРЕДИСЛОВИЕ
За период времени, прошедший с момента выхода в свет третьего из-
дания книги (1951 г.), создано много нового в области канатных дорог:
проведены многочисленные исследования по вопросам статического и ди-
намического расчетов гибких нитей, выносливости канатов, нагрузок на
сооружения; разработаны системы и оборудование для автоматизации ра-
боты станций; построен ряд специальных и горных канатных дорог и но-
вых типов кабельных кранов; значительно расширено сооружение пасса-
жирских канатных дорог и т. д.
В связи с этим конструктивный материал значительно обновлен и су-
щественно расширен раздел по пассажирским дорогам, которые получают
у нас возрастающее развитие.
В расчетной части сделано много дополнений и изменений, в том
числе: развиты вопросы о выносливости канатов и расчета их на дол-
говечность; уточнены выражения для длины кривой каната, развиты
методы расчета натяжений канатов с закрепленными концами, даны упро-
щенные и графические методы решения задачи; углублены вопросы об-
хода вагонетками горизонтальных кривых, динамических процессов раз-
гона и торможения дорог, процессов торможения пассажирских вагонов,
расчетных положений дорог с маятниковым движением и т. д.
Расчеты по грузовым и пассажирским дорогам имеют много общего.
Сюда относятся вопросы процесов канатов, натяжений несущих и тяго-
вых канатов, углов перегиба несущих канатов на опорах, давления на
вагоны от тягового каната, расчета несущих и тяговых канатов, опреде-
ления мощности привода и т. п. Поэтому расчеты по грузовым и пас-
сажирским дорогам изложены совместно, а при рассмотрении пасса-
жирских дорог (гл. 16) приводятся лишь указания об условиях при-
менения общих расчетных положений со ссылками на главы, где это
изложено.
В тексте имеются ссылки на данные проектно-конструкторского бюро
Союзпроммеханизация при ВНИИПТмаше (сокращенно Союзпроммеха-
ннзация), материалы Всесоюзного научно-исследовательского института
по подъемно-транспортному машиностроению (сокращенно ВНИИПТмаш),
Правила безопасности и технической эксплуатации пассажирских подвес-
ных канатных дорог, Горнотехнического надзора Грузинской ССР 1964 г.
1* а
(сокращенно ППКД—64) и Технические рекомендации по пассажирским
канатным дорогам общего пользования Международной Организации по
канатным дорогам (сокращенно рекомендации OITAF).
Размерности технических величин даны по старой системе МКГСС
и в скобках — по новой системе СИ (ГОСТ 9867—61), которая с января
1963 г. введена в качестве предпочтительной. Для упрощения расчетов
механические характеристики материалов и напряжения выражены
в дан/см2 и дан/мм2, при этом с достаточной для практики точностью (2%)
принято 1 кгс ~1 дан и соответственно I тс кн.
При подборе материала для книги значительное содействие было мне
оказано Центральным (Московским), Ленинградским и Украинским
(Харьковским) проектно-конструкторскими бюро Союзпроммеханизация
и ВНИИПТмашем, которым приношу свою благодарность. Благодарю
также инж. Г. Г. Куйбиду и канд. техн, наук И. Я- Когана за ценные
замечания, сделанные ими при просмотре рукописи.
А. И. Дукельский
ВВЕДЕНИЕ
Подвесные дороги в отличие от наземных дорог характеризуются
наличием подвесного канатного или рельсового пути, по которому проис-
ходит движение вагонеток.
Наиболее характерным признаком для классификации подвесных
дорог является род тяги; он в основном влияет на конструкцию подвес-
ной дороги и определяет тип подвижного состава, тяговые органы, приводы,
а также в большинстве случаев и тип подвесного пути. Соответственно
роду тяги все подвесные дороги можно разбить на две основные группы.
А. Подвесные дороги с централизованной
(канатной) тягой — так называемые подвесные канатные дороги,
в которых все вагонетки на линии соединяются с бесконечным тяговым
канатом, имеющим стационарный привод. На промежуточных и конечных
станциях вагонетки могут отключаться от тягового каната и перемещаться
вручную, самокатом или с помощью механических устройств по подвесным
рельсовым путям; пути с помощью стрелок, крестовин и прочих перевод-
ных устройств могут иметь любые ответвления.
Канатная тяга не требует сцепления ходовых колес с путем и по-
этому позволяет иметь канатный путь с крутыми наклонами и весьма
большими пролетами между опорами.
Длина канатных дорог не ограничена, причем дороги большой длины
состоят из ряда последовательно расположенных приводных участков
с промежуточными станциями. Трасса дороги может иметь форму лома-
ной линии с угловыми промежуточными станциями.
Б. Подвесные дороги с децентрализованной
тягой, в которых имеются самоходные вагонетки или же группы ва-
гонеток перемещаются с помощью локомотивов. Отличительным свой-
ством этой группы дорог является также горизонтальный или с неболь-
шим наклоном подвесной путь, в основном рельсовый (по условиям сцеп-
ления приводных колес), а также возможность снабжать самоходные
вагонетки подъемными механизмами. Эти дороги выполняются с электри-
ческой, реже тепловозной тягой; встречаются отдельные случаи приме-
нения самоходных вагонеток на канатном пути с тепловозной тягой и
пропеллером (без приводных колес) или с гусеничным ходом (клинчатые
гусеницы, защемляющие несущий канат).
Подвесные канатные дороги подразделяются на два типа: двухканат-
ные и одноканатные.
В двухканатных дорогах (рис. 0. 1) имеется два рода канатов: несу-
щие канаты, по которым катятся ходовые колеса вагонеток, и тяговый
канат, с помощью которого производится движение вагонеток.
При замене несущего каната на всем протяжении (или части) дороги
подвесным рельсом двухканатная дорога превращается в подвесную рель-
совую дорогу с канатной тягой.
5

Рис. 0. 1. Двухканатная дорога

Рис. 0. 2. Одноканатная дорога («Строймехмонтаж»)
Если отказаться от устройства сцепных приборов при автоматической
погрузке на ходу, то вагонетка может быть осуществлена в виде движу-
щегося по несущему канату ковша, наглухо скрепленного с тяговым ка-
натом. Канатная дорога в этом случае превращается в канатно-ковшовый
конвейер с двумя параллельными несущими канатами, которые могут
образовать вертикально замкнутый путь, допускающий включение го-
ризонтальных рельсовых кривых.
Одноканатные подвесные дороги (рис. 0. 2) имеют только один ка-
нат — тяговый, к которому на станциях прикрепляются вагонетки и
переносятся последними между
конечными пунктами. Таким
образом,в одноканатной дороге
вагонетки на станциях переме-
щаются по подвесным рельсо-
вым путям на ходовых колесах,
а на линии дороги висят на
движущемся тяговом канате,
представляя собой переходную
ступень от подвесных дорог
к канатному транспортеру.
Как двухканатные, так и
одноканатные дороги могут быть
выполнены с замкнутым коль-
цевым движением вагонеток,
которые по одной линии дороги
перевозят груз, а по другой
линии возвращаются порож-
ними, пли же с маятниковым
движением, при котором дорога
имеет на каждой линии по одной
вагонетке, совершающей ревер-
сивное движение вперед и назад
по одной линии между конеч-
ными пунктами дороги. Маят-
никовое движение применяется
в дорогах небольшой длины;
при этом глухое крепление ва-
Рис. 0. 3. Пассажирская дорога (Тырны-Ауз)
гонетки к тяговому канату позволяет не ограничивать ее грузоподъем-
ность и значительно повысить скорость движения.
Помимо дорог стационарного типа существуют переносные подвес-
ные канатные дороги, часто используемые в строительстве и сельском
хозяйстве. Они выполняются как по двухканатной, так и по одноканат-
ной системам и представляют собой дороги-облегченного типа, конструк-
ция которых полностью подчинена требованиям быстрого монтажа и удоб-
ства перевозки.
Канатные дороги служат для грузового движения и для пассажир-
ских перевозок; существуют также грузо-пассажирские дороги. Пасса-
жирские канатные дороги (рис. 0. 3) выполняются двух- и одноканатными,
с маятниковым и кольцевым движением вагонов.
Канатные дороги во многих случаях успешно конкурируют с авто-
транспортом и железными дорогами, имея по сравнению с ними следую-
щие преимущества.
1. Канатная дорога не зависит от профиля местности и позволяет
избежать сооружения мостов и эстакад и значительных земляных работ.
Возможно вести ее по кратчайшей трассе, которая при тяжелых условиях
7
местности (особенно в горных условиях) может быть в несколько раз ко-
роче соответствующего железнодорожного или автомобильного пути.
2. Работа канатной дороги не зависит от атмосферных условий;
дороги не подвержены снежным заносам и могут работать в самых суро-
вых климатических условиях, например в районах вечных снегов и на
горных перевалах с отметками свыше 4500 м над уровнем моря. Они чув-
ствительны, однако, к действию поперечных ветров, вызывающих откло-
нение вагонеток, и рассчитываются нормально на работу при давлении
ветра до 20 кгс!см2 (дан/см2).
3. Канатная дорога не только осуществляет передачу грузов между
двумя определенными пунктами, но и позволяет одновременно поднимать
Рис 0. 4. Кабельный кран
груз на любую высоту, распределяя его в конечных и промежуточных
пунктах по складам, бункерам или непосредственно по местам потребле-
ния. Погрузочные и разгрузочные станции могут быть расположены на
любой высоте (как под землей, так и над землей), наиболее удобной для не-
посредственной погрузки и разгрузки вагонеток, которые при сыпучих
грузах могут происходить автоматически. Тем самым во многих случаях
исключается необходимость в специальных перегрузочных устройствах,
которые должны сопутствовать наземному рельсовому или безрельсовому
транспорту.
4. Канатная дорога, в особенности с подвесным рельсовым путем,
является чрезвычайно гибкой в плане и требует для кривых значительно
меньшей площади, чем железная дорога. Это особенно важно при транс-
порте грузов на заводской площадке. К тому же возможность разгрузить
наземные пути сообщения позволяет часто значительно упростить рель-
совую заводскую сеть и маневровую работу на ней и создать более ком-
пактное расположение производственных цехов.
Кабельные краны (рис. 0. 4) конструктивно весьма близки
к маятниковым двухканатным дорогам. Они представляют собой катучие
(или стационарные) башни или мачты, на которых закреплены концы
несущего каната и расположены подъемная и тяговая лебедки; грузовая
тележка перемещается по несущему канату тяговым канатом и несет
на себе блоки подъемного полиспаста. Кран может быть снабжен крю-
ком, грейфером или ковшом.
8
Использование подвесных («висячих») систем для перемещения гру-
зов и людей через обрывы, реки и пропасти встречалось еще в глубокой
древности. Сначала это были примитивные переправы на канатах, спле-
тенных из волокон тропических растений; человек перемещался вдоль
каната в подвесной корзине, перебирая по нему руками. Далее перешли
на более совершенные системы из пеньковых канатов с устройством
корзины на колесах и движущимся тяговым канатом, который приводился
в движение воротом с ручной или конной тягой. В старинных книгах
Рис. 0. 5. Примитивная канатная дорога XV в.
о машинах XV—XVII вв. неоднократно встречаются изображения по-
добных устройств (рис. 0. 5), использовавшихся главным образом для
военно-строительных целей.
Во второй половине XVII в. появляются прообразы многопролетных
канатных дорог с кольцевым движением корзин, прикрепленных к дви-
Рис. 0. 6. Канатная дорога XVII в. (Данциг)
жущемуся пеньковому канату (рис. 0.6). Однако малая прочность пень-
ковых канатов ограничивала возможности этих примитивных дорог.
Остатки проволочных канатов были обнаружены еще при раскопках
Помпеи, и упоминания о них встречаются в книгах XV в.; однако про-
мышленное производство их началось только в середине XVIII в., и это
обеспечило широкие возможности для создания современных типов ка-
натных дорог. Все же в течение ста лет не было заметно никакого про-
гресса в области канатных дорог, и только в 70-х годах XIX в. появились
первые образцы современных подвесных канатных дорог. С этого момента
9
началось быстрое развитие нового вида транспорта, и к началу нашего
века уже было построено свыше тысячи подвесных канатных дорог как
в равнинных, так и в горных местностях.
В России подвесные канатные дороги современного типа с проволоч-
ными канатами были построены уже в 70-х годах XIX в. В литературе 1
имеются упоминания о трех дорогах этого периода. Одна из них, построен-
ная по системе русского конструктора Мосолова, служила в Москве для
вывоза отбросов; вторая обслуживала в Москве ситцепечатную фабрику
и третья, длиной около 9 км, транспортировала лес в лесных дачах около
ст. Покровской Нижегородской железной дороги. Начиная с этого вре-
мени, строительство подвесных канатных дорог в России быстро разви-
вается. К 1904 г. в России было построено более 80 подвесных канатных
дорог 2. За период с 1895 по 1922 г. было построено около 190 км канатных
дорог, из них около половины — Харьковским заводом. За период 1922—
1948 гг. советскими заводами было сооружено около 300 км, а за послед-
ние десять лет — свыше 400 км дорог; среди них следует отметить: дороги
для Волгоградгидростроя с уникальным антовым (висячим) переходом
через Волгу пролетом около 900 м; горные дороги Чиатур, Тырны-Ауза,
Каджарана, Дашкесана, Алтын-Топкана, отвальные дороги Донбасса,
Череповца, Кохтла-Ярве с высотой отвалов до 100 м и конечными пере-
движными станциями высотой до 60 м; сложные сети дорог Славянска,
Стерлитамака и др.
Грузовые канатные дороги используются для перевозки разнохарак-
терных (преимущественно навалочных) грузов; они обслуживают разно-
образные отрасли народного хозяйства: горнорудную, угольную, хими-
ческую, силикатную, металлургическую, лесную, пищевую и легкую про-
мышленность, сельскохозяйственное производство, электростанции и
строительства.
Наряду с грузовыми дорогами получают возрастающее развитие
пассажирские канатные дороги, которые появились в 90-х годах про-
шлого столетия. Однако строительство пассажирских дорог первое время
развивалось весьма слабо и к 1930 г. имелось всего около 30 дорог. На-
чиная с 30-х годов, этот вид транспорта получает интенсивное развитие;
так, за период 1925—1945 гг. построено 150 дорог, а в 1946—1957 гг. —
около 450 дорог.
Первая пассажирская дорога в СССР построена в 1946 г. в г. Зеста-
фони (Грузинская ССР) по проекту инж. Г. И. Панцулая. В настоящее
время работает 21 дорога (преимущественно на Кавказе) и ряд дорог
находится в постройке. Из числа последних особый интерес представляет
дорога на гору Эльбрус, которая будет состоять из трех участков общей
длиной около 6 км с разностью высот около 1,7 км и достигнет отметки
4050 м над уровнем моря.
Пассажирские дороги используются для разнообразных целей: как
спортивные и туристские, для обслуживания санаториев, для городского
транспорта, в качестве водных и горных переправ, для связи рабочих по-
селков с местами горных разработок. Многолетняя мировая практика
эксплуатации пассажирских подвесных канатных дорог показывает, что
в отношении безопасности движения они не уступают наземным рельсовым
дорогам в самых суровых условиях.
1 Коковцев К- Дороги особых систем. Московское акционерное издательское
общество, 1927. О с т о л ь с к и й В. И. К истории конструирования подвесных канатных
дорог в России (70-е годы XIX в). «Вопросы истории естествознания и техники», 1956,
вып. 2.
2 Р у л е в В. Доклад о новейших проволочно-канатных дорогах. — «Вестник об-
щества технологов», 1904.
10
Параллельно с канатными дорогами развивалось производство ка-
бельных кранов, которые особенно широко применяются для обслужива-
ния лесных складов (Архангельский, Соликамский, Марийский и другие
бумажные комбинаты); при постройке гидростанций (Волхов, Свирь,
Куйбышев, Волгоград и др.), мостов, домов и т. п., для обслуживания
угольных и открытых горных разработок (Ураласбест, Коканд и др.).
Основное оборудование канатных дорог типизировано и изготов-
ляется по нормалям; проектирование грузовых дорог и кабельных кранов
ведется по специальным инструкциям и техническим условиям проектно-
конструкторского бюро Союзпроммеханизация. Устройство кабельных
кранов регламентируется также «Правилами устройства и безопасности
эксплуатации грузоподъемных кранов» Госгортехнадзора СССР.
По пассажирским дорогам имеются «Правила безопасности и техни-
ческой эксплуатации» Госгортехнадзора Грузинской ССР. Союзпромме-
ханизацией в настоящее время разрабатываются технические условия на
проектирование пассажирских двухканатных маятниковых дорог.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ПОДВЕСНЫЕ КАНАТНЫЕ ДОРОГИ
ГЛАВА 1
ХАРАКТЕРИСТИКА ДВУХКАНАТНЫХ ДОРОГ
1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Дорога (рис. 1. 1) имеет конечные и промежуточные станции, между
которыми натянуты два несущих каната (один для груженых, другой
для порожних вагонеток), которые при входе на станции отводятся с по-
мощью отклоняющих башмаков внутрь колеи дороги и заменяются под-
весными рельсами; станционные рельсовые пути могут с помощью стре-
лок иметь любые разветвления, а в случае надобности располагаться
в двух уровнях, связанных между собой подъемниками для вагонеток.
Между станциями располагаются опоры с опорными башмаками несущих
канатов, которые лежат свободно в канавках башмаков, и с поддерживаю-
щими роликами тягового каната. к
В зависимости от глубины канавки колесо, вагонетки, проходя баш-
мак, либо продолжает катиться по несущему канату, не задевая низких
бортов башмака, либо катится ребордами по его высоким бортам.
Для ограничения сил трения на опорах несущие канаты разбиваются
на натяжные участки длиной примерно 1—2 км, для чего на линии дороги
ставятся промежуточные натяжные или якорные станции (рис. 1. 2),
которые проходятся вагонетками автоматически без расцепления с тя-
говым канатом.
Натяжной участок (рис. 1. 3) состоит из ряда отрезков каната, со-
единенных между собой линейными соединительными муфтами. На одном
конце участка несущий канат закреплен, на другом конце имеет грузовое
натяжное устройство, состоящее из натяжного груза, который висит на
гибком натяжном канате, соединенном с несущим канатом посредством
переходной муфты.
Тяговый канат представляет собой замкнутую петлю; на опорах
он поддерживается роликами, а на станциях огибает направляющие и
приводные блоки. Концы каната сплетены, и он образует движущееся
кольцо, к которому приключаются или отключаются вагонетки. Для со-
здания натяжения один из блоков устанавливается на тележке, которая
оттягивается натяжным грузом. Привод и натяжное устройство обычно
располагаются на разных концах дороги, но могут быть совмещены и на
одной станции.
Вагонетки (рис. 1. 4) имеют два или четыре ходовых колеса и снаб-
жены сцепными приборами в виде зажимов, которые сжимают тяговый
канат под действием собственного веса кузова с подвеской или принуди-
тельным путем. Сцепление и расцепление вагонетки с тяговым канатом
происходят автоматически; для этого при входе и выходе со станции
имеются выключатели и включатели со специальными шинами, которые *
12
Погрузочная и приводная станция
1 — несущий канат; 2 — отклоняющий башмак; 3 — рельс; 4 — закрепление несущего каната;
5 — натяжные грузы несущих канатов; 6 — опора; 7 — опорный башмак; 8 — поддерживающий
ролик; 9 - тяговый канат; 10 — привод; 11 — двигатель; 12 — натяжной блок тягового каната;
13 — включатель; 14 — выключатель; 15 — роликовая батарея; 16 — прямая стрелка; 17 — кривая
1 — соединительные муфты: 2 — конечная муфта; 3 — переходная муфта; 4 — ан-
керная плита с шаровой подушкой; 5, 6 — натяжные канаты; 7 — блок; 8 — натяж-
ной груз; 9 — опорный башмак; 10 — отклоняющие башмаки; 11 — подвесной рельс;
12 — башмак вторичного отклонения (не обязателен)
13
действуют на рычаги сцепного прибора вагонетки, раскрывая или закры-
вая зажим на ходу вагонетки, и тем самым отъединяют или присоединяют
ее к тяговому канату. В этом месте тяговый канат получает с помощью
роликовых батарей и направляющих блоков точное направление, для
того чтобы попасть в раскрытый зажим вагонетки или, наоборот, бес-
препятственно выйти из него.
Рассмотрим последовательно весь цикл движения вагонеток. По-
рожняя вагонетка при входе на погрузочную станцию переходит с несу-
щего каната на рельс и продолжает двигаться по нему, сцепленная с тя-
говым канатом, до места выключения, где автоматически раскрывается
Рис. 1. 4. Вагонетка
двухканатной дороги
на станционном рельсе
(Союзпроммеханиза-
ция):
1— кузов; 2 — подвеска;
3 — ходовая тележка со
сцепным прибором 4
зажим вагонетки и она расцепляется с канатом.
Затем вагонетка обводится по рельсовому кольцу,
нагружается и подводится к месту включения у вы-
хода со станции. При подходе к включателю ваго-
нетка разгоняется на наклонном участке пути до
скорости тягового каната и затем проходит сквозь
включатель, где зажим вагонетки автомата чески от
крывается и в него входит тяговый канат, направ-
ляемый роликовой батареей. После того как канат
вошел в зажим, щеки его начинают автоматически
закрываться, груженая вагонетка сцепляется с тя-
говым канатом и переходит с рельса станции на не-
сущий канат, двигаясь в направлении разгрузочной
станции. Подобным способом каждая вагонетка,
прибывающая на станцию, обводится после выклю-
чения по рельсовым путям станции, нагружается и
вновь выпускается на линию дороги.
При входе на разгрузочную станцию вагонетка
аналогичным образом автоматически расцепляется
с тяговым канатом в выключателе, проводится по
рельсовым путям к пункту разгрузки, опоражни-
вается, проходит через включатель и вновь выпус-
кается на линию дороги в направлении погрузочной
станции.
Разгрузка вагонеток с навалочным грузом производится автомати-
чески во время движения их по несущему канату и по станционным пу-
тям — посредством передвижных упоров, о которые ударяется защелка,
удерживающая кузов от опрокидывания или раскрытия. Разгрузочные
станции в этом случае могут проходиться вагонетками без разъединения
с тяговым канатом. Опорожненные кузова могут также автоматически
возвращаться в исходное положение (с помощью направляющей шины
на станции) или гравитационным путем (с помощью противовесов на
кузове).
Перемещение вагонеток по станционным путям механизируется пу-
тем устройства самоката или с помощью вспомогательного тягового ор-
гана, например толкающего подвесного конвейера, который может иметь
криволинейные участки и позволяет временно отключать вагонетки в месте
их погрузки. Для автоматизации загрузки кузовов применяют объемные
дозаторы или питатели с весовыми дозаторами.
Длина дорог, состоящих из ряда приводных участков, нередко со-
ставляет несколько десятков километров, а в отдельных случаях доходит
до 100 км. Длина приводного участка лимитируется диаметром тягового
каната, который ограничивается конструкцией сцепных приборов ваго-
нетки. Она зависит поэтому от производительности и профиля дороги и
достигает 6—12 км, а в отдельных случаях при малой производительности
14
Рис. 1. 5. Угловая автоматическая станция (Союзпроммеханизация)
Рис. 1. 6. Схема обхода вагонеткой автоматического блока
Рис. 1. 7. Вантовый переход канатной дороги через Волгу
(Союзпроммеханизация)
и горизонтальном профиле 15—20 км. На промежуточных приводных (или
тягово-натяжных) станциях вагонетки отключаются от тягового каната.
Трасса дороги обычно прямая, соединяющая конечные станции;
однако ее можно осуществить и в виде ломаной линии с помощью угловых
станций (которыми могут являться и промежуточные приводные стан-
ции), где несущие канаты прерываются и заменяются на кривой рельсами.
Угловые станции (рис. 1. 5) могут проходиться вагонетками автомати-
чески без разъединения с тяговым канатом, который огибает блоки с пло-
ским ободом, допускающим проход зажимов вагонеток (рис. 1. 6). Для
ограждения наземных путей сообщения и населенных местностей под
канатной дорогой располагают защитные устройства — предохранитель-
ные мосты или сети (рис. 1. 7).
Профиль дороги допускает крутые подъемы и спуски, предель-
ная величина которых зависит от силы зажатия тягового каната в сцеп-
ном приборе вагонеток. Современные конструкции сцепных приборов
допускают углы наклона до 45°. При достаточной глубине местности воз-
можно осуществить свободные пролеты без опор протяжением свыше
1500 м, а при маятниковом движении —до 3000 м.
2. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДОРОГИ
Производительность двухканатных дорог с кольцевым движением
обычно составляет 30—250 тс/ч (300—2500 кн/ч), а в отдельных случаях
300—400 тс/ч (3000—4000 кн/ч). В настоящее время ведутся работы по
созданию дорог с более высокой производительностью. 1 Путем устрой-
ства нескольких (от двух до четырех) параллельных дорог, которые могут
иметь общие опоры и станции, суммарная производительность может до-
стигать 1000 тс/ч (10 000 кн/ч) и более (например, 900 tnc/ч Сталинград-
гидрострой, четыре дороги).
Часовая производительность дороги G при интер-
вале между вагонетками по времени t (сек) и полезной грузоподъемности
вагонетки Qo составит
а расстояние между вагонетками' на линии при скорости движения с
w = tv.
Часовая производительность определяется исходя из потребной су-
точной производительности с учетом коэффициента неравномерности
работы дороги, который по данным Союзпроммеханизации рекомендуется
принимать равным 1,1 при одно- и двухсменной работе и 1,2 — при трех-
н четырехсменной работе.
Интервал по времени обычно составляет t = 60 : 24 сек (выпуск
со станции 60—150 ваг'ч). При больших производительностях доходят
до t = 20, а в единичных случаях 18 сек (180—200 ваг/ч)-, в этих условиях
работа станций становится весьма напряженной и необходима полная
механизация перемещения вагонеток по рельсовым путям, автоматическая
погрузка и автоматический выпуск их на линию. Дальнейшей задачей
1 Союзпроммеханнзапией разработано оборудование для большегрузных дорог про-
изводительностью 500 тс ч (5000 кн/ч) с вагонетками полезной грузоподъемностью
2500 кгс (дан). ВНИИПТмаш разрабатывает проект дороги производительностью 800 тс ч '
(8000 кн/ч) с восьмиколесными вагонетками полезной грузоподъемностью 4500 кгс (дан)
(Барат II Е. и О л е х н о в и ч А. И., Труды ВНИИПТмаша, 1959, № 29).
16
является усовершенствование погрузочных и распределительных устройств
для возможности еще большего сокращения интервала.
Полезная грузоподъемность вагонетки в зависимости от производи-
тельности дороги составляет обычно 250—1200 кгс (дан), а при больших
производительностях или перевозке тяжелых предметов доходит до
1500—2500 кгс (дан). Особо тяжелые или длинные грузы (преимущественно
лесные материалы) могут перевозиться на двух спаренных вагонетках, и
полезная грузоподъемность в этом случае достигает 3000—4000 кгс (дан).
Величина полезной грузоподъемности вагонетки связана с грузо-
подъемностью ходовой тележки (вес подвешенных к ней частей — подвески
с кузовом и грузом) и уменьшается при грузах с малым насыпным весом,
так как при этом возрастает объем, а следовательно, и вес кузова. Грузо-
подъемность двухколесных ходовых тележек составляет до 1000 кгс (дан),
а четырехколесных — до 2000, реже до 3000 кгс (дан); она ограни-
чивается величиной давления на колесо, которое обусловливает диаметр
несущего каната. При вагонетках с тележками грузоподъемностью
2000 кгс (дан) в зависимости от рода груза можно получить производитель-
ность дороги до 250—300 тс/ч (2500—3000 кн/ч).
При заданной производительности дороги величина полезной грузо-
подъемности вагонетки Qo существенно влияет на стоимость сооружения
дороги. Поэтому ее следует выбирать путем сопоставления вариантных
решений с учетом режима работы погрузочной и разгрузочной станций,
способов и возможного числа пунктов погрузки и разгрузки вагонеток.
Уменьшение величины Qo позволяет облегчить несущие канаты; однако,
с другой стороны, возрастают количество, веси стоимость подвижного со-
става. Кроме того, при этом увеличиваются провесы и углы перегиба на
опорах и сокращается предельная длина натяжного участка несущего
каната.
При грузовых сцепных приборах минимум величины Qo лимитируется
условиями сцепления вагонетки с тяговым канатом, так как в данном слу-
чае допустимый угол подъема пути зависит от веса порожнего кузова
с подвеской. Помимо этого, при малых значениях Qo и больших натяже-
ниях тягового каната на линии порожних вагонеток возникают затрудне-
ния в устранении опасности вырывания каната из зажима при проходе
вогнутых батарей.
Скорость движения вагонеток в основном зависит от
двух факторов: наличия сцепных приборов и автоматического обхода
кривых. При существующих типах сцепных приборов и отсутствии ав-
томатического обхода кривых она выбирается в пределах v = 2,5-т-
3,3 м/сек; верхний предел ограничивается требованием плавности ав-
томатического включения и выключения вагонеток. При глухом креп-
лении вагонетки к тяговому канату (дороги с маятниковым движением)
скорость движения достигает 6—10 м/сек в условиях отсутствия соеди-
нительных муфт у несущих канатов.
В случае автоматического обхода вагонетками кривых скорость
движения понижается для предотвращения опасности схода вагонеток
с рельсового пути под действием центробежной силы и удара ходовых
частей при входе и выходе с кривой.
При обходе вагонеткой отдельных блоков диаметром 4—6 лг скорость
движения выбирается обычно в пределах 1,3—8 м/сек, максимум 2,0 м/сек
в зависимости от диаметра блока и величины жесткой базы ходовых ча-
стей вагонетки; для четырехколесных вагонеток диаметр блока должен
быть не менее 5,0 м.
В случае автоматического обхода батареи блоков, расположенных
по кривой большого радиуса (15—60 м), скорость движения назначается
2 А. И. Дукельский 17
более высокой и доходит до 2,5—3,0 м/сек. В табл. 1. 1 приведены данные
Союзпроммеханизации о скоростях движения.
Скорость движения существенно отражается на стоимости сооруже-
ния и эксплуатации дороги, в особенности при большой длине ее и высо-
кой производительности. С увеличением скорости уменьшается количе-
ство подвижного состава, по-
гонная нагрузка на несущий
канат, а следовательно, про-
весы, нагрузки на опоры и на-
тяжения тягового каната. В свя
зи с этим можно уменьшить
высоту опор, число натяжных
станций несущего каната, а так-
же сократить количество проме-
жуточных приводных станций,
имеющих обслуживающий пер-
сонал.
Вопрос о повышении скоро
стей движения имеет весьма су-
щественное значение для разви-
тия канатных дорог; в этом
направлении ведутся работы
ВНИИПТмашем \
Таблица 1. 1
Наибольшие допустимые скорости движения
при автоматическом обходе
горизонтальных кривых
(по данным Союзпроммеханизации)
Характер кривых Скорость движения не более м/сек
Блоки диаметром, м: 5,0 1,6
6,0 2,0
Батареи блоков с радиусом рельсового пути 15 м и более 3,3
С увеличением производительности дорог приобретает также особую
важность изыскание путей повышения долговечности несущих канатов;
одним из наиболее эффективных средств явилось бы применение ходовых
колес с упругим ободом, для чего должны быть изысканы способы про-
хода таких колес через соединительные муфты несущих канатов и прове-
рены условия движения их по станционным путям.
1 Б а р а т И. Е и Олехнович А. II. Труды ВНИИПТмаша, 1956, Ns 19,
1962, Ns 1 (23).
ГЛАВА 2
КАНАТЫ
Канаты изготовляются согласно техническим условиям по ГОСТу
3241—55 и могут состоять из проводок различного поперечного сечения 7’0
с разным пределом прочности ав. Разрывное усилие каната в целом (агре-
гатное разрывное усилие)
Tpa3 = a^FoGB (2.1)
меньше суммарного разрывного усилия проволок вследствие не-
равномерности их нагрузки.
Величина коэффициента потерь от свивки 1 а зависит в основном от
числа повивов каната; если в ГОСТах отсутствуют значения Гтах, то
можно считать: при одинарной свивке (спиральные канаты) а = 0,9,
при двойной свивке а — 0,85 и при тройной свивке а = 0,82.
Предел прочности проволок в процессе многократной протяжки их
постепенно возрастает; поэтому более тонкие проволоки можно изготовить
с более высоким значением ов.
Металлическое сечение каната F диаметром d можно представить
в виде
= (2-2)
где ф — коэффициент заполнения, величина которого составляет в сред-
нем для канатов спиральной (одинарной) свивки 0,75—0,9 и
для шестппрядных канатов двойной свивки 0,5.
В заводских сертификатах на канаты приводятся данные о механи-
ческих испытаниях проволок на разрыв, перегиб и скручивание, соответ-
ственно нормам по ГОСТу 7372—55. По результатам этих испытаний
устанавливается марка каната — В (высшая), I, II — в зависимости от
пластических свойств и степени разбега пределов прочности проволок.
Браковка каната в эксплуатации производится по числу обрывов
наружных проволок на определенной длине каната (для прядевых кана-
тов на длине шага свивки); опыты показывают, что оборванная проволока
за счет сил трения постепенно вновь включается в работу.
Для автоматической регистрации состояния стационарных и дви-
жущихся канатов служат электромагнитные дефектоскопы2, которые
1 Hoefer К. — «VDI Zeitschrift», 1939, № 26; Bittner К- — «Internationale
Seilbahn—Rundschau, 1962, N 2.
2 Труды ВНИИПТмаша, 1960, вып. 9; «Горный журнал», 1961, № 5; «Internatio-
nale Seilbahn—Rundschau», 1960, S. 160 (Winkler); 1961, S. 104 (lezewski, Szklarsky,
Kawecki), S. 169 (Wolf, Kurz); 1963, S. 131 (Kawecki); «Trasporti Pubblici», 1963,
N 8/9 (Winkler).
Шпигель А. и Ранг Л. Подвесная тележка (ВНИИПТмаш) с приборами
для дефектоскопии несущих канатов. — Сб. «Подъемно-транспортное оборудование»,
ЦИНТИАМ, 1964, № 2.
2* 19
записывают на ленте все изменения металлического сечения — обрывы
внутренних и наружных проволок, повреждения, вызванные коррозией,
истирание. Определить достаточно точно величину уменьшения сечения
пока не удается, однако дефектоскоп позволяет периодически следить за
развитием внутренних пороков; это особенно важно для несущих кана-
тов, в которых разрывное усилие наружного слоя проволок составляет
сравнительно меньшую долю.
Канаты должны регулярно смазываться и храниться в закрытых по-
мещениях, так как коррозия существенно снижает выносливость каната,
понижая предел усталости проволок.
3. НЕСУЩИЕ КАНАТЫ
Несущие канаты испытывают значительные поперечные нагрузки
от колес вагонеток и скользят по опорным башмакам; они должны иметь
гладкую поверхность, состоящую из толстых проволок, и металлическую
сердцевину.
Рис. 2. 1. Спиральные несущие канаты открытого (а), закры-
того (б) и полузакрытого (в) типов
При проходе колес вагонетки проволоки несущего каната испыты-
вают пульсирующие изгибные и контактные напряжения, которые вы-
зывают усталостные разрушения наружных проволок в зоне качения ко-
Рис. 2. 2. Многопряд-
ный несущий канат
лес (см. пи. 17 и 18). Поэтому в качестве несущих ка-
натов применяют, как правило, спиральные канаты
одинарной свивки (рис. 2. 1) преимущественно за-
крытого типа и лишь изредка многопрядные канаты
двойной свивки1 (рис. 2. 2). Канаты изготавли-
ваются из светлой проволоки марки В. Нормализо-
ванное в СССР оборудование грузовых дорог рассчи-
тано на применение канатов диаметром 30,5—51 мм.
Спиральные канаты бывают открытого, закры-
того и полузакрытого типов.
Открытые спиральные канаты
состоят из 19, 37 или 61 (рис. 2. 1, а) круглых про-
Предложен новый тип несущего каната, состоящего из семи параллельных канатов
двойной свивки, соединенных между собой фасонными вставками из пластиков длиной
по 80 мм, которые образуют наружную гладкую поверхность; сведений о применении та-
ких канатов не имеется (см. «International Ropeway Review», 1962, N 4).
20
волок; нормально применяются имеющие более гладкую поверхность
канаты 1 X 37 и 1 X 61 (табл, 2. 1) с толщиной проволок 3—5 мм.
Таблица 2. 1
Открытые спиральные канаты по ГОСТам 3064—55 и 3065—55
(выборочные данные)
Конструкция каната Диаметр в мм Металл иче- . ское сечение каната мы- Погонный вес кгс/м (дан/м) Разрывное усилие каната в целом {кгс, дан) при пределе прочности проволок в кгс/мм^ {дан/мм2)
каната прово- лок 120 130 140 150
22,5 3,2 299 2,5 30 350 32 850 35 400 37 950
24,5 3,5 356 3,0 36 300 39 350 — —
1X37 ГОСТ 3064—55 27,0 3,8 420 3,5 42 800 46 400 — —
28,0 4,0 466 3,9 47 450 51 400 — —
31,5 4,5 589 5,0 60 050 — — —
28,5 3,2 491 4,1 48 250 52 300 56 300 60 350
31,5 3,5 587 4.9 57 750 62 600 — —
1X61 ГОСТ 3065—55 34,5 3,8 692 5,8 68 100 73 800 — —
36,0 4,0 767 6,5 75 400 81 750 — -—
40,5 4,5 970 8,2 95 100 — — —
При обрыве проволоки наружного слоя она разматывается и пре-
пятствует движению вагонеток, что является существенным недостатком
этого типа каната. В связи с этим не допускается пайка наружных про-
водок и фабричная длина куска каната ограничивается 300—600 м, ис-
ходя из веса мотка проволоки, который по производственным условиям
обычно не превышает 60 кгс (дан).
Закрытые спиральные канаты (рис. 2. 1,6) имеют
наружный ряд z-образных проволок высотой 5—6 мм, которые обра-
зуют плотную поверхность каната; благодаря этому влага не проникает
внутрь его и, кроме того, сохраняется фабричная смазка внутренних про-
волок, что существенно важно для борьбы с коррозией. Лопнувшая на-
ружная проволока не выходит на поверхность каната, так как концы ее
остаются зажатыми в пазах соседних проволок. Поэтому разрешается
спайка проволок, и длина фабричного куска ограничивается только усло-
виями транспортировки.
Радиус кривизны поверхности z-образной проволоки равен радиусу
каната; поэтому контактные напряжения в местах соприкосновения с ко-
лесом значительно меньше, чем для открытых канатов, что существенно
повышает долговечность.
Ядро каната представляет собой открытый спиральный канат из
19—90 проволок толщиной 2,5—4,5 мм. Поверх ядра, как правило,
обычно ставится промежуточный слой клиновидных или z-образных
проволок, что создает лучшую опору для наружного слоя. При больших
диаметрах каната делают два ряда клиновидных проволок. Закрытые ка-
наты (табл. 2. 2) изготавливаются диаметром до 70—100 мм из проволоки
с пределом прочности обычно 120—150 кгс!мм1 (дан/мм2). Для увеличе-
ния разрывного усилия каната круглые проволоки иногда делают с бо-
лее высоким пределом прочности, чем фасонные.
21
Таблица 2. 2
Закрытые спиральные канаты по ГОСТам 3090—55, 7675—55 и 7676—55
(выборочные данные)
Конструкция каната Металлическое сечение ле.к2 Погонный вес кгс/м (дан/м) Суммарное разрывное усилие всех проволок (кгс, дан) при пределе прочности проволок кгс/мм2 (дан/мм2)
Диаметр каната мм
круглые клиновидные z-образные
Диаметр мм Количе- ство 1-й слой 2-й слой Высота мм Коли- чество
Высота мм Коли- чество Высота мм Коли- чество 120 130 140
Без клиновидных про- волок Г ОСТ 3090—55 (рис. 2. 1, б) 30,5 32,0 34,0 35,5 4,1 4,4 3,4 3,6 19 19 37 37 — — — 5 19 20 21 22 596 660 730 796 5,0 5,6 6,3 7,0 71 500 79 000 87 500 95 500 — —
С одним слоем клино- видных проволок ГОСТ 7675—55 (рис 2. 1, в) 38,5 40,5 42,5 45,0 47,0 51,0 3,3 3,9 4,1 4,6 3.5 4,1 19 19 19 19 37 37 5 17 18 19 20 22 24 — — 6 18 19 20 21 22 24 1000 1135 1210 1356 1460 1725 8,6 9,6 10,3 11,5 12,5 14,5 120 000 136000 145 000 162 000 175 000 207 000 130 000 147 500 157 300 176 200 189 800 224 200 140 000 158 900 169 400 189 800 204 400 241 500
С двумя слоями клиновидных проволок ГОСТ 7676-55 50,0 52,0 54,0 55,0 60,0 65,0 70,0 3,6 4,0 4,4 3,4 4,1 3,7 4,3 19 19 19 37 37 61 61 5 5 4,5 4,5 4,5 4.5 18 19 20 21 24 26 30 5 24 26 27 27 30 33 33 6 24 25 26 26 28 30 37 1790 1960 2064 2075 2390 2850 3292 15,0 16,4 17,3 17,7 19,8 23,7 27,2 214 800 235 200 248 000 249 000 287 000 342 000 395 000 — —
Рис. 2. 3. Натяжной канат трой-
ной свивки
СВИВКИ
По специальным заказам канаты изготавливаются со средним пределом
прочности до 200 кгс/мм2 (дан!мм2) при пределе прочности фасонных про-
волок до 170—180 кгс/лш2 (дан/мм2), а круглых —до 220 кгс/'мм2 (дан/мм2)
(диаметром 2,5 мм).
Полузакрытые спиральные канаты (рис. 2. 1, в)
имеют наружный слой из чередующихся фасонных и круглых проволок,
которые при обрыве не выходят на поверхность каната. Круглые прово-
локи испытывают высокие контактные напряжения, а фасонные прово-
локи имеют боковые края, способствующие образованию усталостных
трещин; все это существенно понижает долговечность полузакрытых ка-
натов.
Для уменьшения стремления к самораскручиваипю спиральных ка-
натов направление свивки слоев проволок чередуется. В зависимости
от направления свивки наружного слоя раз-
личают канаты правой и левой свивки. Вы-
бор 'направления свивки не имеет значения,
так как касательные силы на ободе колес
(вредные сопротивления в ходовых частях)
весьма невелики.
Металлическое сечение спиральных ка-
натов диаметром d равно в среднем: F
; 0,6d2—для открытых, F (0,63^-0,67)
у d'-—для закрытых без клиновидных прово-
лок и F % (0,68-н0,7) d2 — для закрытых
с клиновидными проволоками. Отклонение
по диаметру (ГОСТ 3241—55) может
в пределах от | 2°о до —5%.
М н о г о и р я д н ы е несущи
н а т ы делаются обычнЛ крестовой
с двумя, реже тремя слоями прядей конструкции 19 \ 7 (рис. 2. 2) и
37 X 7, с проволоками толщиной не менее 2 мм Г Поперечное сечение
их составляет в среднем F == 0,44d2. Они меиее долговечны, чем спи-
ральные канаты, но оборванная проволока не выступает на поверх-
ность, как в спиральных канатах открытого типа.
В настоящее время для грузовых и пассажирских дорог применяются,
как правило, несущие канаты закрытого типа. Они стоят дороже откры-
тых и полузакрытых канатов, но это окупается значительно большей
долговечностью их. Кроме того, более гладкая поверхность закрытых
канатов уменьшает износ ходовых колес и снижает силу трения в опор-
ных башмаках, что позволяет увеличить длину натяжных участков.
Открытые спиральные канаты могут применяться только для дорог
временного назначения с кратковременным сроком эксплуатации (порядка
до трех лет). Применение многопрядных канатов следует считать нера-
циональным; в настоящее время их ставят изредка в пассажирских до-
рогах в случае необходимости иметь особо высокий предел прочности.
В переносных канатных дорогах в качестве несущих канатов для упроще-
ния монтажа и перевозки часто применяют более гибкие шестипрядевые
канаты двойной свивки.
Несущие канаты необходимо смазывать в сухую погоду жидкими
маслами с низкой вязкостью примерно через 30—40 смен работы дороги;
смазка производится специальными смазочными вагонетками (при коль-
цевом движении) или через смазочные резервуары, прикрепляемые к хо-
довым тележкам (при маятниковом движении). При ходовых колесах
Может быть также использован канат 18 X 7 с металлическим сердечником.
23
с резиновым или полиамидным ободом требуются особые сорта смазки,
не оказывающие вреда для этих материалов и не налипающие на колеса1.
Натяжные канаты, соединяющие несущие канаты с на-
тяжными грузами, огибают блоки и должны быть поэтому достаточно гиб-
кими. При больших нагрузках применяют канаты тройной свивки марки В
конструкции 6 X 7 X 19 с органическим сердечником по ГОСТу 3089— 55
(рис. 2. 3) по возможности с оцинкованными проволоками; поперечное
сечение их составляет F 0,28^2.
4. ТЯГОВЫЕ КАНАТЫ
Условия работы тяговых канатов подвесных дорог существенно от-
личаются от условий работы подъемных канатов. Помимо перегибов
на блоках тяговые канаты подвергаются сильному сжатию в зажимах
сцепных приборов и истиранию, поэтому они должны иметь возможно
более гладкую наружную поверхность и достаточно толстые наружные
Рис. 2. 4. Тяговые канаты двойной свивки с линейным контак-
том проволок: а — 6x7+1; б — 6 X 19+1 типа ЛКР;
е — 6 X 19+1 типа ЯК О
•
проволоки. Истирание проволок каната происходит в основном при про-
скальзывании его в зажиме сцепного прибора во время включения ваго-
нетки, при периодическом разгоне поддерживающих роликов на опо-
рах и станциях, а также при проходе приводных блоков (упругое сколь-
жение); кроме того, при сгибании и разгибании каната на блоке
происходит сдвиг и скольжение прядей каната, вызывающее сравни-
тельно небольшое истирание наружные проволок, главным образом
в местах контакта прядей.
В связи с такими условиями работы в качестве тяговых канатов сле-
дует применять шестипрядные канаты двойной односторонней (парал-
лельной) свивки с одной пеньковой сердцевиной и прядями линейного
контакта из 7 и 19 проволок (рис. 2. 4 и табл. 2. 3).
Толщину наружных проволок при наличии сцепного прибора и фрик-
ционного привода следует выбирать не менее 1 мм.
Нормализованные вагонетки рассчитаны на применение канатов
диаметром до 26—32 мм. Диаметр каната может иметь отклонение
(ГОСТ 3241—55) от номинального в пределах от 6 до —2%.
Канаты односторонней свивки имеют более гладкую поверхность,
чем канаты крестовой свивки2, и выдерживают примерно в 1,5 раза
большее число перегибов на блоках с полукруглой канавкой, в особен-
ности при больших соотношениях диаметра блока к диаметру каната.
С другой стороны, канаты односторонней свивки имеют повышенное
1 «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1958, N 2 и 3; 1963, N 2.
2 При односторонней свивке проволока в пряди и пряди в канате имеют одинаковое,
а при крестовой — разное направление свивки. Существуют также канаты комбинирован-
ной свивки, у которых направление свивки проволок в соседних рядах различно
24
Таблица 2. 3
Тяговые канаты двойной свивки с линейным контактом по ГОСТам 3069—55, 2688—55
и 3077—55
(выборочные данные)
Конструкция каната Диаметр мм <и ьс с к «: а g сеченне мм2 Погонный вес кгс/м (дан/м) Разрывное усилие каната в целом (кгс, дан) при пределе прочности проволок кгс/мм? (дан/мм&)
каната = i * § >,и Си О я & К х с а 140 150 160 170 180 190
6x7^1 ГОСТ 3069—55 (рис. 2. 4, о) 13,5 14,5 15,0 16,0 1,4 1,5 1,6 1,7 65 74 84 95 0,62 0,71 0,81 0,92 8 050 9 160 10 500 11 800 8 630 9 830 11 250 12 700 9 160 10 500 12 000 13 550 9 740 11 150 12 750 14 400 10300 11 800 13 450 15 250 10 900 12 450 14 200 16 100
6x19+1 ЛК-Р ГОСТ 2688—55 (рис. 2. 4, б) 16,5 17,5 19,5 21,0 22,0 24,0 25,0 27,5 30,5 32,0 1,2/0,9 1,25/0,95 1,4/1,05 1,55/1,2 1,6/1,2 1,75/1,35 1,8/1,4 2,0/1,5 2,2/1,65 2,3/1,65 105 114 144 175 185 220 239 286 350 386 0,97 1,1 1,3 1,6 1,7 2,1 2,2 2,7 3,3 3,6 12 400 13 620 17 050 20 800 21 900 26 235 28 400 34 050 41 600 45 900 13 300 14 500 18 250 22 280 23 500 28 НО 30 450 36 550 44 550 49 190 14 150 15 565 19 500 23 770 25 050 29 980 32 500 38 950 47 500 52 460 15 050 16 535 20 700 25 250 26 600 31 850 34 550 41 350 50 450 55 750 15 950 17 510 21 950 26 740 28 200 33725 36 550 43 850 53 450 59 025 16 850 18 480 23 150 28 225 29 750 35 600 38 550 46 250 56 400 62 300
6x19+1 ЛК-О ГОСТ 3077—55 (рис. 2. 4, в) 16,5 17,5 19,0 20,0 21,5 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 102 118 134 152 172 198 244 293 317 407 0,95 1,1 1,3 1,4 1,6 1,8 2,3 2,7 3,2 3,8 12 050 13 950 15 900 18 100 20 450 23 550 28 950 34 850 41 350 48 400 12 950 14 950 17 050 19 450 21 900 25 200 31 050 37 400 44 250 51 850 13 800 15 900 18 200 20 700 23 350 26 900 33 100 39 850 47 250 55 250 14 650 16 950 19350 22 050 24 850 28 650 35 150 42 350 50150 58 750 15 550 17 950 20 500 23 350 26 300 30 300 37 250 44 850 53 150 62 200 16 400 18 950 21 650 24 650 27 700 32 200 39 300 47 300 56 100 65 600
стремление к кручению при приложении и снятии растягивающей на-
грузки; это препятствует применению их в качестве подъемных канатов,
но для тяговых канатов значения не имеет.
В прядях линейного контакта (пряди ЛК) проволоки смежных слоев
соприкасаются по всей длине (одинаковый шаг свивки слоев при разном
угле свивки), благодаря чему уменьшаются контактные напряжения и
увеличивается срок службы каната. Пряди ЛК из 19 проволок могут иметь
наружный слой из проволок разной (тип ЛК-Р, рис. 2. 4, б) или одина-
ковой (тип ЛК-О, рис. 2. 4, в) толщины.
При приводных блоках с зажимами целесообразно применение ка-
натов ЛК-О, имеющих более толстые наружные проволоки.
25
Весьма рационально применение так называемых нераскручиваю-
щихся канатов, проволоки и пряди которых подвергаются деформациям
при свивке и принимают спиральную форму, соответствующую их поло-
жению в канате; в результате этого полностью снимаются остаточные
напряжения от свивки. Такие канаты выдерживают большее число пере-
гибов на блоках; при снятии перевязки концов они не развиваются на
отдельные проволоки и пряди и имеют меньшую склонность к образова-
нию петель, узлов и т. п., что облегчает монтажные работы. Направление
свивки (правая, левая) определяет направление кручения каната. Для
дорог с кольцевым движением Союзпроммеханизация рекомендует при-
менять при правом движении левую, а при левом движении — правую
свивку.
Канаты изготавливаются с пределом прочности проволок до ав —
200-е220 кгс/мм2 (дан/мм2). Влияние величины ав на выносливость
каната еще недостаточно изучено; здесь имеют значение также марка
стали и технология изготовления проволок. Опыты Д. Г. Житкова пока-
зывают, что при одинаковой величине нагрузки с увеличением ов до
180 кгс/мм2 (дан/мм2) выносливость каната (число перегибов на блоке
до разрушения) возрастает, а в дальнейшем несколько падает. Однако
при одинаковом запасе прочности на растяжение с увеличением ов
будет возрастать напряжение растяжения щ, и долговечность каната мо-
жет уменьшаться. Поэтому в нормальных условиях целесообразно при-
менять канаты с ов = 160н- 180 кгс/мм2 (дан/мм2)-, к более высоким зна-
чениям ов следует прибегать только в случае необходимости уменьшить
вес или диаметр каната для ограничения провеса его или увеличения
длины приводного участка дороги.
При огибании блоков в проволоках каната появляются дополнитель-
ные напряжения изгиба, а также контактные напряжения в местах со-
прикосновения наружных проволок с ободом блока. Эти нзгнбные и кон-
тактные напряжения имеют пульсирующий характер, они исчезают при
выпрямлении каната. В результате появляется усталость металла и после
известного числа перегибов начинают постепенно лопаться проволоки,
сначала наружные, а затем и внутренние, пока, наконец, не наступает
полное разрушение каната. Усталостные явления усугубляются в резуль-
тате периодического изменения величины натяжения в элементе каната
во время обхода им кольца дороги.
При огибании блока диаметром D прямолинейная проволока тол-
щиной 6 с моментом инерции J будет подвержена действию изгибающего
момента
М = — ,
е
где q = 0,5D —• радиус кривизны.
Напряжение изгиба при этом, как известно, составит
= E 2q=E~D> (2-3)
где Е = 2,1-10° кгс/см2 (дан/см2) —модуль упругости стали.
Изгибные напряжения в проволоках каната будут значительно меньше
вследствие того, что проволоки и пряди представляют собой спирали,
обладающие большей гибкостью.
При огибании канатом, имеющим натяжение t, блока погонное дав-
ление при обозначениях по рис. 2. 5 будет равно
dN 2 t 2t fa л \
C> = -^ =---= <2’4)
26
Среднее (условное) .удельное давление при диаметре каната d со-
ставит
= ж = (2-5>
Если подставить значение i =--ф —j- то
4 *
л , d
(2- 6)
где oZj — напряжение растяжения.
В действительности давление от каната на блок будет передаваться
в местах соприкосновения проволок с ободом. Возникающие в этих пунк-
Рис. 2. 5. Давление каната на обод блока
тах контактные напряжения акг„, будут понижаться с уменьшением р,
увеличением диаметра проволоки 6 и уменьшением модуля упругости ма-
териала обода; кроме того, существенное значение имеет форма канавки,
обеспечивающая лучшее прилегание каната.
Таким образом, с увеличением диаметра блока D уменьшаются на-
пряжения изгиба и контакта. С уменьшением напряжения растяжения о,„
в свою очередь, понижаются контактные напряжения и силы трения
между прядями.
Обширные экспериментальные исследования 1 на пробежных машинах
А. И. Колчина, Д. Г. Житкова, И. Г. Масленникова, Вернле, Скобле
и др. и эксплуатационные наблюдения показывают, что на выносливость
каната (число перегибов до разрушения) влияют весьма разнообразные
факторы, связанные с условиями эксплуатации, характеристикой каната
и качеством его изготовления.
Основное значение имеют величина диаметра блока D (точнее, сред-
него диаметра изгиба каната De = D + d) и напряжение растяжения о,,.
Выносливость каната возрастает с увеличением относительного значе-
ния D.'d и уменьшением напряжения ор. Грубо приближенно можно счи-
тать, что выносливость каната при прочих равных условиях изменяется
прямо пропорционально величине
----—\ . Следовательно,
d ov /
величина
1 Колчин А. И., Стальные канаты, Машгиз, 1950; Ж и т к о в Д. Г. и После-
х о в И. Г., Стальные канаты для подъемно-транспортных машин, Металлургиздат, 1953,
Масленников К- М., Сб. МВТУ «Вопросы теории и расчета ПТМ», 1955; Mul-
ler Н. — «Deutsche Hebe und Fordertechnik», 1962, N 2; W у s s T. — «Die Stahldraht-
seile», 1956.
27
среднего удельного давления р, определяемая выражением (2. 6). может
в значительной мере являться мерилом долговечности каната (при одина-
ковом материале и форме канавки).
При перегибе каната на блоках в различном направлении изгибные
напряжения становятся знакопеременными; в связи с этим такой перегиб
в отношении долговечности каната равносилен примерно двухкратному
перегибу в одном направлении.
Увеличение степени упругости обода блока увеличивает выносли-
вость каната. Долговечность (число перегибов) его при замене стали чу-
гуном возрастает на 10—20% (в условиях одинакового состояния обода),
а при упругой футеровке из полимеров (резина, капрон и т. п.) в 1,5
2,0 раза (опыты ЛПИ).
Наилучшие результаты дает полукруглая форма обода с радиусом
канавки при металлическом ободе г — 0,53d; с увеличением r/d долго-
вечность падает и при плоском металлическом ободе (г = оо) уменьшается
на 20—50%, причем наиболее резкое падение происходит на участке г =
= (0,53ч-1,5) d. Канавка с подрезом и клиновая, которые встречаются
в приводных блоках, также снижают долговечность каната на 40—60%.
В вопросе о влиянии толщины проволоки 6 на выносливость каната
нет пока достаточной ясности. С одной стороны, увеличение 6 вызывает
увеличение изгибных напряжений, а с другой — уменьшение контактных
напряжений. В разных условиях степень влияния того или иного из этих
факторов может преобладать; во всяком случае не следует стремиться
к чрезмерно тонким проволокам.
Угол обхвата а канатов блока влияет на долговечность каната только
при малых значениях а, когда канат вследствие своей жесткости посте-
пенно перестает облегать блок. Вопрос этот является недостаточно иссле-
дованным. Можно полагать, что для углов а < 10ч-20° долговечность
каната с уменьшением угла обхвата будет увеличиваться, а при углах
а < 2ч-4° канат не будет облегать блок малого диаметра 1 и возникнут
условия, аналогичные изгибу несущего каната под колесом с нагрузкой
N = 2t sin ~ В этом случае диаметр блока будет сказываться лишь
на величине контактных напряжений; изгибные напряжения будут за-
висеть не от диаметра блока, а от угла перегиба а.
С учетом этих соображений можно рекомендовать
а°.................... >20 10—20 4—10
......................>60—80 40—50 30—40
а
Меньшие значения Did относятся к грузовым, большие — к пасса-
жирским дорогам. При углах и < 2ч-3° в случае стального и а < Зч-4"'
в случае футерованного обода возможно применение блоков (роликов)
малого диаметра D = 150ч-300 мм независимо от диаметра каната. Диа-
метр блока D в этих случаях следует назначать из условия ограничения
величины р = , определяющей условия износа обода, значением р <
< 2,5 кгс/см2 (дан/см2) стальных и р < 4 кгс/см2 (дан/см2) при резино-
вом ободе.
Для канатов конструкции 6x7, имеющих относительно толстые
проволоки, полезно брать значения D/d на 20—25% выше. Кроме того,
следует по возможности увеличивать D/d у приводных блоков (желательно
1 Нестеров П. П. и др. Научные труды Харьковского горного института, т. II,
1955; LehanneurM. — «Annales des Ponts et chaussies», 1954, N 15, p. 319.
28
D/d 100), так как это имеет значение не только для долговечности ка-
ната, но и для истирания желоба.
При автоматическом проходе вагонеткой горизонтальных блоков
(или блочных батарей) канат отжимается от обода блока и испытывает
перегиб на краях зажима, в результате чего появляются дополнительные
изгибные напряжения, величина которых не поддается расчету. Приме-
нение для данного случая формулы Исааксена для несущего каната с по-
перечной нагрузкой неправомочно, так как здесь не соблюдена основная
предпосылка Исааксена — диаметр каната несоизмеримо мал по сравне-
нию с расстоянием между опорами каната *. Величина угла перегиба а/2
определяется выражением (9. 14) и должна быть ограничена из сообра-
жений долговечности каната значением < 25° при выключающихся
и < 10° при глухих зажимах, которые периодически следует пере-
ставлять.
Косое набегание каната на обод блока влечет за собой истирание про-
волок о реборды блока. Поэтому на подходах к горизонтальным блокам
следует устанавливать вертикальные поддерживающие ролики. Верти-
кальные блоки в случае необходимости следует располагать наклонно
или на достаточном расстоянии друг от друга с тем, чтобы ограничить
тангенс угла перекоса в набегании каната величиной 1 : 40, максимум
1 : 20.
Срок службы каната зависит от длины приводного участка и будет
сокращаться с ее уменьшением, так как каждый элемент каната будет
чаще входить в соприкосновение с направляющими и ведущими устрой-
ствами на станциях. Влияние опорных роликов линии зависит не только
от длины участка, но и от расстояний между опорами и вагонетками.
Концы тягового каната сращиваются, причем длина каждого сра-
щиваемого конца должна составлять 500 диаметров каната. Канат при
этом имеет ничтожное утолщение, а разрывное усилие по данным испы-
таний (односторонняя свивка, канат без предварительного изгиба про-
волок) уменьшается не более чем на 3%. Для нераскручивающихся ка-
натов, возможно, прочность сплетения будет меньше; поэтому впредь
до получения опытных данных целесообразнее длину сплетения, их де-
лать больше на 30%.
Смазка каната производится через 10—15 смен работы дороги с по-
мощью смазочного аппарата, который обычно устанавливается вблизи
привода на сбегающей ветви. При блоках с футеровкой из резины или
полиамидов требуются особые сорта смазки, не оказывающие вреда
для этих материалов.
5. РАЗРЫВНАЯ ДЛИНА КАНАТА
Разрывное усилие каната Траз с металлическим сечением F может
быть выражено через его погонный вес g\ используя уравнение (2. 1),
можем написать
Траз = uFgb = gRp кгс (дан), (2. 7)
где Rp — так называемая разрывная длина каната, т. е. та длина верти-
кально подвешенного каната, при которой он разрывается от
действия собственного веса;
ав — предел прочности в кгс!см2 (дан/см2) (средний для всего метал-
лического сечения F в см2).
1 Расчеты напряжений и кривизны каната, приведенные в работах ЛеханераЛ.
(Internationale Seilbahn—Rundschau», 1961, N 3) и X а й e к а Ф. (там же, 1962, № 3)
по этой причине представляются сомнительными.
29
Подставляя в уравнение (2. 7) выражение для погонного веса каната
F lOOE.y , , ,
£ = —юоо кгс'м (дан/м),
получаем значение разрывной длины каната
R=TJ^ = = (l,28-^-oBVw,
Р g goY В \ go В)
(2. 8)
где у = 7,85 кгсдм3 (дан/дм3) — удельный вес стали;
— поправочный коэффициент, учитывающий разницу в длине про-
волоки и каната и вес сердечника.
Величина Rp является прочностной характеристикой канатов;
она не зависит от диаметра каната и определяется только типом его (зна-
чения g0 и а) и пределом прочности стали. Величина коэффициента а
указана на стр. 19. В среднем можно считать для несущих канатов оди-
нарной свивки g0 — 1,05: 1,1 и RP^ 1,05ов, а для тяговых канатов
двойной свивки g0 = 1,2 и Rp 0,9ов. Точное значение величины Rp
можно определить по таблицам канатов, где указаны значения Т„аз и g.
6. УПРУГОЕ УДЛИНЕНИЕ КАНАТОВ
Упругое удлинение каната вследствие свивки значительно больше,
чем у металлического стержня. Как видно из диаграммы растяжения
(рис. 2. 6), канаты не имеют предела текучести и не следуют в точности
закону Гука. Однако практически пользуются условным модулем упру-
Рис. 2. 6. Диаграмма растяже-
ния закрытого несущего каната
обжатого (/) и необжитого (2)
гости каната
Е,. = vE = 2,1 • 106v кгс/ся? (дан'слг),
вводя поправочный коэффициент v к модулю
упругости проволочной стали Е, и упругое
удлинение каната длиной s с металлическим
сечением F и натяжением t определяют по
формуле
As, = (2. 9)
Модуль упругости каната Ек является
переменной величиной. Он зависит от кон-
струкции каната и степени натяжения его;
с увеличением натяжения каната значение Ек
возрастает. По мере работы канат уплот-
няется (в особенности при двойной свивке
с пеньковой сердцевиной) и модуль упругости его увеличивается —
главным образом в начальный период обжатия каната под нагрузкой.
Можно считать для обтянутых канатов: Ек = (1,4-j- 1,8) • 106 кгс/см2
(дан/см2) для канатов одинарной свивки (v = 0,65-:-0,85), Ек = 1Х
X 10® кгс/см2 (дан/см2) для многопрядных канатов с металлическим
сердечником (т = 0,5) и Ек = (0,8^-1,2) • 106 кгс/см2 (дан/см2) —для ше-
стипрядных канатов с пеньковым сердечником (v = 0,4-н0,6).
Имеется ряд теоретических формул для определения величины Ек.
По формуле Динника
Ек = Е cos4 <р cos4 ф,
где ф и ф — углы наклона оси пряди к оси каната (при одинарной
свивке ф = 0°) и проволоки пряди к оси пряди (в среднем).
30
Однако теоретические формулы не учитывают степени натяжения ка-
ната, и поэтому правильнее пользоваться опытными данными \
Величина модуля упругости при статических и динамических нагруз-
ках, по данным В. Г. Бессонова, практически одинакова. Модуль упру-
гости может быть также определен в эксплуатационных условиях путем
замера частоты продольных колебаний f (кол/сек) каната в пролете дли-
ной I. Как известно, скорость распространения продольной упругой волны
н = |Ж,. (2.10)
откуда
(2. 11)
где F — поперечное сечение каната;
т - погонная масса каната, которая при погонном весе каната
g0 кгс/м (дан;м) и ускорении силы тяжести 9,81 м/сек1 2 будет
равна т 0,1 g0 кгс/м2,-сек2 (дан''м2-сек).
Для замера частоты f канат слегка ударяют у места его опоры пал-
кой или молотком и, кладя на канат руку, определяют число сотрясений
каната в течение примерно минуты. Возбужденная ударом волна, пройдя
пролет, отражается от крайней опоры его, возвращается обратно и т. д.
Длина пролета должна быть достаточно большой (не менее 100 м), так как
иначе частота колебаний будет чрезмерна для определения вручную. При
малом времени прохода волны оно может быть также определено с по-
мощью датчика на канате и осциллографа2. Аналогичным образом может
быть определена горизонтальная составляющая натяжения каната Н,
которая связана с частотой колебаний f с зависимостью3
f = -* 1^- и Н = 4l2f2m
' 21 I т '
(2. 12)
при тех же обозначениях, что и в уравнении (2. 10).
7. ЖЕСТКОСТЬ КАНАТОВ
Канат при огибании вращающегося блока сначала должен быть
согнут, а затем разогнут. Возникающее при этом сопротивление от жест-
кости каната появляется вследствие сил упругости и внутреннего трения
при смещении проволок и прядей; силы упругости в значительной мере
взаимно компенсируются, так как, препятствуя изгибу каната при на-
бегании, они стремятся разогнуть обратно канат в момент сбегания его
с блока. Величина сопротивления от жесткости рж, приведенная к окруж-
ности блока, при натяжении каната t может быть найдена из выражения
рж = И, (2. 13)
где £ — коэффициент жесткости каната, определяемый опытным путем.
1 Д и н н и к А. И. «Вестник инженеров и техников», 1931, № 11; «Труды совещания
по шахтным канатам», Академиздат, 1944, стр. 16; Hudler S.—«Wasserwirtschaft
und Technik», 1937, N 28—30. Опытные данные см. также Б а б а е в Н. Г., Изв. вузов,
«Горный журнал», 1961, № 7; Белый В. Д., Бюлл. МакНИИ, 1959, № 10; Бессо-
нов В. Г., Научные записки ин-та машиноведения АН УССР, 1955, т. 4, вып. 3;
W у s s Т. — «Die Stahldrahtseile», 1956.
2 Белый В. Д. Бюлл. МакНИИ, 1959, № 10.
3Czitary Е. — «Wasserwirtschaft», 1931, N 15/16; Z w е i f е 1 G. — «Schweiz.
Bauzeitung», 1961, N 21.
31
По исследованиям Гиршлянда 1 для канатов крестовой свивки
1
где dK и D — диаметры каната и блока в см\
t — натяжение каната в кгс (дан).
Для тяговых канатов, считая в среднем tcp 400с/;;, получаем упро-
щенное выражение
которое представлено графически на рис. 10. 6.
По работам К. М. Масленникова2 для канатов крестовой свивки
<-75
Рж = (63 + ^9)-^, (2.15)
где dK и D в мм, t в кгс (дан).
По опытам Рубина3 для канатов крестовой свивки
£ = 0,09 ^(1 + ^) (2.16)
и для канатов параллельной свивки
g = 0,063-^ (1 +^), (2.17)
где dK и D в см, t в кгс (дан).
Жесткость канатов зависит также от их конструкции. Канаты парал-
лельной свивки имеют жесткость примерно на 20% ниже, чем канаты кре-
стовой свивки; оцинковка проволоки несколько увеличивает жесткость
каната; в процессе эксплуатации жесткость может повыситься.
Указанные значения £ и рж включают суммарные сопротивления
при набегании и сбегании и относятся к случаю, когда радиус изгиба
каната на блоке равен радиусу блока; в этих условиях угол обхвата ка-
натом блока не влияет на величину сопротивления от жесткости.
При набегании и сбегании с блока канат плавно изменяет радиус
кривизны, постепенно переходя от прямого состояния в изогнутое и об-
ратно. В связи с этим при малых углах обхвата а может наступить мо-
мент, когда канат перестанет облегать блок и будет соприкасаться с ним
в одной точке подобно колесу на несущем канате. Тогда радиус кри-
визны каната, а следовательно, и сопротивления от жесткости будут
зависеть от величины отношения поперечной нагрузки N каната к его
натяжению t. В данном случае N = 2/sin-^- ta —давление каната
на блок, и, следовательно, отношение N/t равно углу обхвата канатом
блока а. Эти предположения подтверждаются экспериментальным иссле-
дованием А. А. Вальтера по определению жесткости каната при малых
углах обхвата4 * * * *. Общая картина результатов испытаний (рис. 2. 7) пока-
1Hirschland — «Dinglers Polytechniscner J urnal», 1906.
2 Масленников К- M., Кандидатская диссертация, 1943 (опыты МВТУ им. Бау-
мана).
3 R ub in, Diss., Carlsruhe, 1920.
4 Исследования проводились в лаборатории подъемных машин Ленинградского поли-
технического института с канатами диаметром 9—13 мм, конструкции 6X7; 6X19; 6X37
(ГОСТ 3069—3071—55) при напряжениях 8,7—21 кгс/мм2 (дан/мм2) на блоках диаметром
180—430 мм прн углах обхвата а = 04-80°; подробнее см. Вальтер А. А. Труды Пен-
зенского индустриального института, 1954, № 4.
32
зывает, что, начиная с некоторого критического угла обхвата акр,
сопротивление от жесткости каната начинает убывать примерно про-
порционально уменьшению угла обхвата а.
При a <Z акр величина сопротивления от жесткости рж определяется
выражением
рж = рж ~ k = lat, (2. 18)
икр
где рж~^,1 — сопротивление от жест-
кости при больших углах
обхвата (а > акр);
k — поправочный коэффици-
ент;
£ — коэффициент жесткости
каната при а > акр.
Коэффициент жесткости каната
в этом случае будет равен
t>a=^k=a&. (2.19)
икр
Для поправочного коэффициента k
можно принимать следующие округ-
ленные значения:
k........... 1,0
а° ...... . >12
Критический угол а° —
D
dK ' '
0,8 0,6
9 <3
60 45
12 14
30 20 15 10
19 24 30 40
В случае огибания канатом батареи из п блоков при угле обхвата
каждого из них а акр суммарный коэффициент жесткости каната на
батарее на основании уравнения (2. 19) составит:
U = b£, (2. 20)
икр икр
где у = па —• суммарный угол обхвата канатов батареи.
Таким образом, для определения жесткости каната при а < акр
могут быть использованы любые существующие значения и рж, полу-
ченные из ранее проведенных опытов, относящихся к случаю а > акр.
Значения коэффициентов а0 и Ьо, входящих в уравнения (2. 19) и
(2. 20), для упрощения вычислений приведены в виде графиков на
рис. 10. 6, б, в.
По опытам Шорра1 * 3 получено а°кр = 161 У , а характер из-
менения величины принят параболическим
1 Опыты проводились с канатами диаметром 3—6 мм конструкции 7Х 19 при углах
обхвата а = 04-180°; см. Schorr W. — «Transaction of ASME», 1950, № 2.
3 А. И. Дукельекий
ГЛАВА 3
ОПОРНЫЕ, НАПРАВЛЯЮЩИЕ И НАТЯЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
КАНАТОВ. ПОДВЕСНЫЕ РЕЛЬСЫ
8. МУФТЫ, ЯКОРНО-НАТЯЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
И БАШМАКИ НЕСУЩИХ КАНАТОВ
Муфты
Линейные соединительные муфты изготовляются
из качественной стали (сталь 45, 18Х2Н4ВА по ГОСТу 4543—61), что
позволяет получить минимальную толщину стенок и создать тем самым
более плавный проход колес.
Муфта (рис. 3. 1, а) состоит из двух гильз, соединенных винтовой
стяжкой, которая закрепляется штифтами. Внутренняя полость каждой
гильзы имеет коническую часть, в которой конец каната закрепляется
посредством расклинивания или заливки; концевая муфта имеет цилин-
дрическую форму с внутренним конусом, аналогичным конусу соедини-
тельной муфты.
Переходная муфта (рис. 3. 1,6) состоит из двух гильз
различного диаметра соответственно диаметрам несущего и натяжного
канатов. Крепление натяжного каната производится по способу заливки.
На место обрыва проволоки открытого несущего каната наклады-
вают разрезную муфту — бинт, обе половинки которой стягиваются про-
волочной обмоткой.
При закреплении каната в гильзе с помощью расклинивания между
слоями проволок забиваются разрезные кольцевые (секторные) клинья,
а затем между проволоками каждого слоя — отдельные прямые клинья,
соответствующие конфигурации проволок. Для упрощения и ускорения
монтажа рекомендуется производить расклинивание в конической втулке,
на которую затем надвигается гильза муфты; наличие втулки увеличивает,
однако, сечение муфты. Как показывает опыт садонских дорог, для дол-
говечности проволок внутри муфты весьма важно, чтобы клинья дохо-
дили до вершины конуса, для чего они должны иметь достаточную длину
и заострение.
Во втором случае разведенные, тщательно очищенные и оцинкован-
ные проволоки заливаются в нагретой гильзе твердым сплавом из белых
металлов, который содержит около 80% олова, свинца или цинка с до-
бавлением 3—6% меди и 12—16% сурьмы. Для грузовых дорог1 Союз-
проммеханизация рекомендует сплав Б-6 с содержанием олова 6%,
свинца 76%, сурьмы 15% и меди 3%. Для пассажирских дорог фирма
1 Свинцовый сплав, см. Ку й б и да Г. Г. — «Вестник машиностроения», 1950, № 10.
34
«ФЕБ-ВТА» (ГДР) рекомендует сплав на оловянистой основе с содержа-
нием олова 80, меди 6, сурьмы 12 и свинца 2%.
Крепление несущего каната с помощью заклинивания, принятое
у нас в качестве типового для грузовых дорог, является более дешевым
и удобным в условиях монтажа способом, чем заливка; последняя требует
дефицитных белых металлов и особой тщательности в работе, так как пере-
грев или недогрев гильзы может отразиться на прочности соединения.
Некоторым недостатком расклинивания является неравномерность рас-
пределения давления от кольцевых клиньев на отдельные проволоки,
если толщина их не вполне одинаковах.
Рис. 3. 1. Муфты несущего каната: а — линейная соединительная; б — переходная с кон-
цевой заделкой несущего каната клиньями:
1 — центральный клин; 2 — кольцевые (секторные) клинья; 3 — прямые клинья
При проходе муфты возникают инерционные силы от изменения на-
правления движения вагонетки и толчки от удара об уступ муфты, что
вызывает перегрузку заднего колеса, перенапряжение и усталостные раз-
рушения проволок внутри муфт около вершины конуса. Поэтому следует
периодически производить смену муфт с вырезкой участка каната длиной
не менее 2 м с каждой стороны муфты. На чиатурских грузовых дорогах
установлены сроки смены муфт: 5, 3 и 2 года при соответственно одно-,
двух- и трехсменной работе дороги. В практике дорог Тырны-Ауза смена
муфт производится после прохода 700 тысяч вагонеток (четырехколесных),
что соответствует примерно одному году трехсменной работы. Располо-
жение муфт вблизи от опор (примерно до 15 л/) нежелательно, так как
в этом районе повышается давление на колеса, вызванное перегибом тя-
гового каната.
1 Технология расклинивания и заливки и размеры клиньев, см. Фр анцузовЯ-Л.
и Беляев Л. М. Монтаж и эксплуатация подвесных канатных дорог, Машгиз, 1962.
3* 35
Муфта под действием натяжения каната испытывает радиально-
распорную нагрузку, закон распределения которой по длине образующей
конуса зависит от степени плотности прилегания каната к полости муфты.
Экспериментальное определение деформаций стенки муфты 1 при раскли-
ненном конце каната и конусности 1 : 10 показало, что эта нагрузка при-
ложена на небольшом участке конической полости гильзы, ближе к ее
широкому краю (рис. 3. 2); в результате этого стенки гильзы подвержены
в основном не растяжению, а изгибу, который является наибольшим в се-
чении II-II и захватывает несколько также ослабленное сечение I—I.
При этом в ряде точек появляются пластические деформации задолго до
исчерпания несущей способности муфты.
Поэтому расчет следует вести из усло-
вия равнопрочности муфты и каната по
методу предельных нагрузок с учетом
пластических свойств материала. Опас-
ными сечениями являются сечения
II—II и I—I. Для муфт из стали с вы-
сокой пластичностью (сталь 45 и сталь
60 без термообработки) при расклинен-
ном конце каната и конусности полости
гильзы 1:10, разрушающее усилие для
сечения II—II, на основании мате-
риалов исследования ВНИИПТмаша 1
можно считать
Траз = 6osy 63гср, (3. 1)
где гср — средний радиус сечения гильзы при толщине стенки ее б.
Выточку в сечении I—I для уменьшения влияния изгиба следует снаб-
дить скосом (рис. 3. 2). В этом случае сечение I—I можно рассчитывать
на растяжение от усилия в канате без учета изгиба.
При проходе колеса муфта испытывает изгиб от поперечной нагрузки,
однако величина этих изгибных напряжений незначительна и по рас-
четам Шинаи2не превышает 10% от изгибных напряжений несущего
каната.
Я корно-натяжные устройства
Грузовое натяжное устройство имеет натяжной
груз (рис. 3. 3), который висит на натяжном канате, огибающем натяжной
блок (обычно чугунный), и движется в направляющих, препятствующих
его кручению. Груз представляет собой ящик или каркас, заполненный
бетонными блоками или камнями, или же железобетонную плиту с уста-
новленными на ней бетонными фасонными блоками.
В дорогах с кольцевым движением груз перемещается изредка, со-
вершая установочное движение только при существенном изменении тем-
пературы или числа вагонеток. Поэтому запас прочности натяжного каната
достаточно принимать п = 3,5 (при учете потерь на блоке) и диаметр на-
тяжного блока D 20d (d — диаметр каната).
В дорогах с маятниковым движением груз перемещается непрерывно,
вызывая повышенный износ каната на блоке. В связи с этим в данном
1 Экспериментальные и теоретические исследования выполнялись С. В. Бояршиным
и описаны в Трудах ВНИИПТмаша, сб. 21, 1958 (ОНТИ).
2 S i п а у G., Einige Bernerkungen zur Frage der Dauerfestigkeit von Drahtseilkupp-
lungen, — «Periodica Polytechnica», 1958, N 2.
36
Рис. 3. 3. Грузовое натяжное устройство несущего каната с кар-
касным ящиком и железобетонной плитой:
1 — концевая муфта; 2 — переходная муфта; 5 — натяжной ’ блок на
неподвижной оси 4 с упорными планками 5; 6 — каркасный ящик;
7 — железобетонная плита
Рис. 3. 5. Анкерные устройства: а—с винтовыми
домкратами; б — с барабаном;
1—концевая муфта; 2 — подкладные шайбы (втулки);
3 — шаровая пята; 4 — винтовые домкраты с клю-
чами 5; 6 — несущие канаты; 7 — зажимы
Рис. 3. 4. Натяжное устройство с ро-
ликовой цепью:
1 — несущий канат; 2 — роликовая цепь;
3 — огибающий башмак
37
случае для увеличения долговечности каната следует принимать п = 4.5-J-5
и £)> (30-4-40) d, а обод блока снабдить упругой (деревянной) футеровкой.
Можно исключить натяжной канат, подвешивая груз непосредственно
к несущему канату, который огибает башмак радиусом 7? = (100-4-150) d
с подкладной бесконечной роликовой цепью (рис. 3. 4), что применяется
в пассажирских дорогах. Известны отдельные случаи \ когда несущий канат
многопрядного типа огибает натяжной блок диаметром D = 65d.
При небольшой величине хода натяжного груза (дороги малой длины)
целесообразно применение натяжного устройства в виде качающейся тре-
угольной рамы (или мачты) с противовесом, к верхнему концу которой
крепится несущий канат (по типу качающейся башни кабельного крана,
см. стр. 429).Для гашения колебаний, вызываемых резкой разгрузкой ваго-
нетки, натяжное устройство можно снабдить демпфером в виде связанного
с грузом или качающейся мачтой (рамой) гидравлического цилиндра
или насоса, присоединенного к натяжному блоку с помощью зубчатой
передачи.
Анкеровка канатов может производиться либо к конструк-
ции станции, либо к отдельным фундаментам, в которые закладывается
анкерная рама или тяга.
В канатах с закрепленными концами предусматривают домкратное
(рис. 3. 5, а) и иногда полиспастное устройства для регулирования натя-
жения каната; в последнем случае конец каната крепится в обойме по-
лиспаста. Встречается также упругое (рычажно-пружинное) анкерное
устройство. Для анкеровки сетевых канатов и оттяжек пользуются про-
стейшим устройством с хомутом.
Для создания резервной длины несущего каната (с целью периоди-
ческого перемещения его на опорах) осуществляют так называемое креп-
ление па консольном барабане (рис. 3. 5, б), на который навивается 3—4
витка каната, после чего резко ослабленный канат удерживается зажимом.
Барабан — обычно консольный — имеет диаметр не менее 60d и снаб-
жается деревянной обшивкой. Подобное устройство применяют в пасса-
жирских дорогах, где несущий канат должен состоять из одного куска
(без муфт).
Башмаки
Опорные башмаки закрепляются на опоре и имеют полу-
круглую канавку, в которой свободно лежит несущий канат. Длина баш-
мака зависит от радиуса кривизны его 7? и угла обхвата е; обычно она со-
ставляет 0,6—1,5 м при R = 2,5-4-5,0 м и е < 18°.
Башмаки изготовляются из чугуна неподвижными (жестко закреплен-
ными на опорах) и качающимися, посаженными на неподвижной или вра-
щающейся (при больших нагрузках) оси. Качающиеся башмаки (рис. 3.6)
короче неподвижных и более совершенны; они проще в установке и позво-
ляют нормализовать верхушки опор независимо от угла наклона пути.
Качающиеся башмаки обычно имеют угол обхвата е до 18° и нагрузку А
до 10 тс (100 кн); в отдельных случаях делают е = 24° и А = 20 тс (200 кн)
или ставят спаренные башмаки, что, однако, менее выгодно для долговеч-
ности каната на участке между башмаками. Встречаются откатные кача-
ющиеся башмаки, которые имеют кольцевую прорезь для опорной оси
с роликом и могут перемещаться по ролику в обе стороны, что несколько
сокращает длину башмака.
При больших углах обхвата (е >> 18°) применяют неподвижные секци-
онные башмаки (рис. 3.7), состоящие из ряда секций с радиусом кривизны
1 С h 1 и р А. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1962, N 3.
38
порядка 6—15 м. В этом случае необходима проверка на задевание ваго-
неткой края башмака при минимальном угле подхода каната от действия
собственного веса его.
Если углы подхода каната к опоре равны at и а2, а угол перегиба ка-
ната на опоре составляет а (п. 21), то для качающихся башмаков следует
иметь е >сс, а для неподвижных (рис. 3. 7) е >(а'|пах-|-a,',nax)-
Для уменьшения сил трения башмаки могут быть снабжены бронзовой
футеровкой, что позволяет увеличить длину натяжного участка. Еще боль-
ший эффект можно ожидать при пластмассовой маслостойкой футеровке.
Имеются предложения об устройстве башмаков с подкладной роликовой
цепью 1 (аналогично рис. 3. 4), что должно уменьшить силы трения при-
мерно в три раза.
Рис. 3. 6. Качающиеся башмаки на неподвижной оси
Канавка для несущего каната не обрабатывается и бывает с низкими
(рис. 3. 7, а) и с высокими (рис. 3. 7, б) бортами. Так как спиральный канат
хорошо сопротивляется поперечному сжатию без ущерба для долговеч-
ности каната, то предпочтительнее пользоваться канавкой с низким бор-
том, которая создает плавный проход колес. Канавку с высоким бортом
целесообразно применять лишь в особых случаях: а) при наличии частых
сильных ветров, если возникает необходимость установки охватывающих
канат предохранительных планок, и б) на жестких рельсовых переходах
с крутыми радиусами, в случае если на ходовые колеса вагонеток пере-
дается значительное давление от перегиба тягового каната.
Канат в башмаке должен лежать плотно, но не заклиниваясь, поэтому
радиус канавки следует делать на 10% больше радиуса каната. Глубина
канавки должна обеспечить надежность прилегания каната при действии
бокового ветра и соответственно составлять не менее 2/3 радиуса каната.
При более мелкой канавке, что встречается в башмаках пассажирских
дорог, требуется проверка боковой устойчивости каната. Если пренебречь
жесткостью каната и силами трения его в башмаке, то, согласно исследо-
ваниям Сцитари 2, канат диаметром d начнет выходить на грань канавки
башмака радиусом в точке В (рис.3.8) при отклонении его от вертикали
на угол, определяемый
tg6 = j/Isin А .
г t\ А
1 ВНИИПТмаш, сборник трудов, № 29, 1959 (ОНТИ).
2CzitaryE. «— Osterreich. Ing. Archiv», 1952, N 5; Azz а г о 1 i G. — Trasporti
Pubblici», 1956, p. 390.
39
Следовательно, вводя коэффициент запаса k = 1,2, необходимо иметь
(3. 2)
причем величина угла отклонения б определяется согласно (7.1).
Кроме того, необходимо, чтобы суммарная длина дуг отклонения АВ
со стороны обоих примыкающих к опоре пролетов была бы не больше
длины дуги обхвата канатом башмака s = Ra (а — угол перегиба каната
на опоре).
Рис. 3- 7. Неподвижные башмаки: опорные секционные (а, б) и в —
сетевые (Союзпроммеханизация)
Радиус кривизны башмака R выбирается из условия ограничения:
а) изгибных напряжений в канате; б) величины центробежной силы и
в) удельного давления между канатом и башмаком. При скольжении каната
по башмаку элемент каната входит или сходит с башмака, испытывая
перегибы; учитывая это, следует принимать для грузовых дорог R (80-?-
100) d, а для пассажирских R (250-^300) d.
Центробежная сила N, возникающая при проходе башмака, разгру-
жает колеса вагонетки и вызывает раскачивание кузова.
Если согласно обозначениям рис.3.9 — вес ходовой тележки с ра-
диусом вращения r± = R — а ее центра тяжести А и Q' — вес подвески
с кузовом и грузом при радиусе вращения r2 — R— b центра тяжести С,
« V
то при угловой скорости (О = — получим
А.
N = + Q'r2)^0,l-| Q,
считая с запасом г± = r2 = R и обозначая Q = Q± + Q'-
40
Минимальное давление колес одного ходового балансира при угле
подъема пути -у и коэффициенте неравномерности давления колес k, пре-
небрегая (в запас) давлением от тягового каната, составит
= 0,5Q-^cosy.
Для устойчивости вагонетки должно быть соблюдено условие
Vmin п 0,57V (п — коэффициент запаса). Подставляя значения N и V,
имеем
7? > 0,lo2 kn—,
где v — скорость движения в м/сек.
Рис. 3. 8. Положение каната в опорном баш-
маке при действии боковых сил
Рис. 3. 9. Схема сил при про-
ходе вагонеткой башмака
Для грузовых дорог можно принимать п = 1,5, а для пассажирских
с учетом ограничения раскачивания кузова п = 3,0. Если считать k =
= 1,2 и у = 35° (cosy = 0,8), то округленно получим: для грузовых
дорог 7? > 0,25о2 и для пассажирских R 0,5о2.
Среднее условное удельное давление на башмак при натяжении ка-
ната Т, согласно уравнению (2.5), равно
р = ~<[р].
Из условий износа башмака и сохранения смазки рекомендуется при-
нимать при чугунной канавке [р] =20 кгс/см2 (дан/см2) при бронзовой
футеровке, которая принимается главным образом в пассажирских доро-
гах; в целях уменьшения износа целесообразно принимать меньшие зна-
чения [р] = 10 кгс/см2 (дан/см2).
Отклоняющий башмак (рис.3.10) допускает отклонение каната в двух
плоскостях. Колеса вагонетки переходят с несущего каната на качающиеся
шины, которые опираются на канат, а с них на подвесной двухголовчатый
рельс, подрезанный конец которого прикреплен к бортам башмака. Норма-
лизованные башмаки Союзпроммеханизации допускают отклонение каната:
в вертикальной плоскости со стороны станции tg amax = 22 и со стороны
линии tg amax = 0,15. Башмак устанавливается таким образом, чтобы
41
направление его в вертикальной плоскости совпадало с направлением не-
загруженного несущего каната.
Радиус кривизны отклоняющего башмака следует брать таким же, как
и для опорного, так как при проходе вагонетки здесь также происходит
перегиб каната и известны случаи повреждения его на отклоняющих
Рис. 3. 10. Отклоняющий башмак (Союзпроммеханизации)
башмаках малого радиуса. Башмаки вторичного отклонения (см. рис. 1.3)
могут иметь радиус R 25г/, так как канат на них неподвижен.
Сетевые башмаки (рис. 3. 7, в), поддерживающие сетевые
канаты, можно делать с радиусом R 30 d, вследствие того, что канаты
перемещаются на них изредка при изменении температуры.
9. ПОДВЕСНЫЕ РЕЛЬСЫ И ИХ КРЕПЛЕНИЯ
В пределах станций несущие канаты заменяются подвесными рель-
сами. В качестве рельсов применяются обычно двухголовчатые рельсы
с круглой головкой высотой 100—200 мм; наиболее ходовыми являются
рельсы 100/40 (табл. 3.1). Стык рельса производится на болтах с помощью
двухсторонних накладок (рис. 3.11, в) на четырех болтах. Иногда приме-
няют составные рельсы из двутавра или швеллера с приваренной голов-
кой из круглой стали.
Таблица 3. 1
Двухголовчатые подвесные рельсы по ГОСТу 5157—53
Размеры рельса (вы- сота, ширина головки) мм Радиус головки мм Толщина вертикальной стенки мм Погоиный вес без скрепле- ний кгс!м (дан/м) Момент сопротив- ления W см‘ Момент инерции в см4.
относительно вертикальной оси Jy полярный Jd
130/30 15 7 14,0 56,0 7,34 —
160/40 20 8 22,6 113,0 22,4 925
На прямых участках рельс рассчитывается на изгиб (при большой
длине — как многопролетная неразрезная балка) и проверяется на устой-
чивость. При свободном движении вагонетки возможно ее поперечное рас-
качивание на угол до 12° и появление на головке рельса поперечной силы,
вызывающей изгиб в горизонтальной плоскости и кручение (внецентрен-
ное приложение). Влияние удара при проходе стыка следует учитывать
динамическим коэффициентом 1,1.
42
При упрощенном расчете без учета поперечной силы допускаемое
напряжение нужно брать не более 800 кгс/см2 (дан/см2). На участках с руч-
ным передвижением вагонеток следует считаться с возможностью располо-
жения их вплотную друг к другу.
Запас надежности на устойчивость п при весе вагонетки Q, находя-
щейся посередине пролета I, определяется по уравнению1 2
(3. 3)
где Е — модуль упругости;
Jv и Jd — моменты инерции рельса относительно вертикальной оси
и полярный.
Рис. 3. 11. Подвесные башмаки для крепления рельс: а — подвесные
и б — угловые башмаки; е — стык рельса
Для крепления рельса к конструкции станции служат подвесные
(рис. 3.11, а) и угловые (рис. 3.11,6) башмаки, которые выполняются
чугунными или сварными.
Расстояние между поддерживающими рельс башмаками назначается
на прямом пути обычно 2—2,5 м и обычно не превышает 4 м. На кривых
участках пути рельс, помимо изгиба, подвержен также кручению 2, и баш-
маки ставятся чаще.
1 Для балки прямоугольного сечения критическая сила Рк= -’^I^EGJyJd.
Принимая модуль упругости при сдвиге G — 0,385Д, получаем после округления указан-
ную выше формулу. Неточность при большом отношении величины пролета / к высоте
рельса h весьма невелика.
2 Подробные данные по этому вопросу см. ВНИИПТмаш, Новая подъемно-транспорт-
ная техника, сб. «Специальные расчеты монорельсовых балок», Машгиз, 1948.
43
10. НАТЯЖНЫЕ УСТРОЙСТВА, НАПРАВЛЯЮЩИЕ БЛОКИ
И БАТАРЕИ ТЯГОВОГО КАНАТА
Натяжные устройства
Натяжные устройства тягового каната применяются исключительно
грузового типа, так как длина каната на дрнии значительно меняется в*за-
висимости от числа и расположения вагонеток. Во время работы дороги
натяжное устройство непрерывно перемещается и поэтому подвержено зна-
чительному износу. Обычно пользуются катучим натяжным устройством
Рис. 3. 12. Грузовые натяжные устройства тягового каната: а—ка-
тучее; б — висячее; в — с демпфером:
1 — гидроцилиидр со штоком 2; 3 — вспомогательные канаты, связывающие
шток с противовесом
(рис. 3. 12, а); висячее подвесное устройство (рис. 3. 12, б) вследствие огра-
ниченности хода применяется главным образом для маятниковых дорог,
а также при высоких станциях.
Блок натяжной тележки (рис. 3. 13) устанавливается горизонтально
или наклонно с таким расчетом, чтобы канат набегал на его канавку без
Рис. 3. 13. Катучая натяжная тележка (Союзпроммеханизация)
перекоса. Натяжной канат с помощью блоков может быть отведен в нуж-
ном направлении, и груз располагается на станции или вне ее, в отдельной
башне. Для сокращения хода возможна подвеска груза через полиспаст,
причем конец каната для регулирования положения груза можно закре-
пить на барабане ручной лебедки (рис. 3. 12, а). Ход тележки ограничи-
вается концевыми рычажными выключателями тока. Для гашения коле-
баний груза, особенно ощутительных в маятниковых быстроходных до-
рогах, связывают груз с демпферным устройством (рис. 3. 12, в) в виде
гидравлического цилиндра.
44
Взамен натяжного груза при большой величине хода его по аналогии
с ленточными транспортерами может быть применена электрическая на-
тяжная лебедка \ на барабан которой навивается натяжной канат. Ле-
бедка имеет электро- или гидродвигатель; он включается и выключается
пружинным или весовым устройством, измеряющим силу натяжения
тягового органа.
В зависимости от направления перемещения тележки вредные сопро-
тивления будут увеличивать или ослаблять действие веса G натяжного
груза. Для того чтобы в худшем случае (при опускании груза) обеспечить
расчетную величину натяжения tH набегающей ветви каната, необходимо
иметь (рис. 3. 12, d)
G = (2ф + /?б + Рт) “,
где р6, рт — сопротивления натяжного блока и тележки;
т] — суммарный к. п. д. полиспаста с кратностью i и направля-
ющих блоков натяжного каната.
При движении груза вверх натяжение tH возрастает до величины
tH -Ц- + Рт-
Н ^2 1 г'Т
Натяжной канат с диаметром d рассчитывается на растяжение
силой G/iT] с запасом прочности 5—6 при диаметре направляющих бло-
ков D 30d. Целесообразно применение параллельной свивки с устрой-
ством направляющих для натяжного груза. Вес катучей тележки с блоком
диаметром D = 1,254-3,0 м составляет 700—1400 кгс (дан).
Блоки и батареи
Поддерживающие и направляющие устройства тягового каната мо-
гут быть разбиты по роду работы на три группы.
Первую группу составляют направляющие блоки на
станциях диаметром до 3,0 м, к которым канат прилегает постоянно и не
снимается сцепным прибором вагонетки.
Форма канавки направляющих блоков должна быть полукруглой
и обеспечивать хорошее прилегание каната без излишних зазоров, но
и без заклинивания. При металлическом ободе (рис. 3. 14, а) с учетом нор-
мализации следует делать радиус канавки г = (0,53н-0,6) d, придержи-
ваясь по возможности оптимального значения г = 0,53d (см. п. 4). Для
долговечности каната весьма целесообразно применение упругой футе-
ровки обода 2 из резины и полиамидов.
При упругой футеровке канавку делают радиусом г = (0,54^-0,62) d
и менее глубокой, чем при металлическом ободе. Футеровка может выпол-
няться путем заливки (рис. 3. 14, б) в литой или сварной корпус блока, либо
в виде шнура (резина) трапециевидной формы (рис. 3.14, в), секторов или
пластинок, закладываемых в паз обода. При разъемных блоках ограничен-
ного диаметра пользуются также съемными бандажами (рис. 3.14, г), ко-
торые должны быть предохранены от проворачивания. Резиновые бан-
дажи насаживаются на обод с натягом 5% и обжимаются на 10% по ши-
рине между штампованными или литыми дисками, которые испытывают
1 Englert Т. — Deutsche Hebe und Fordertechnik», 1962, N 10; Ha vel kaZ. —
Hebezeuge und Fordermittel», 1961, N 3.
2 Об упругой футеровке блоков см. «Internationale Seilbahn — Rundschau», 1961,
N 4; 1962, N 1; Trasporti Pubblici, 1963, N 8/9.
45
значительную нагрузку. Усилие натяга и сжатия может быть подсчитано
исходя из модуля упругости футеровки, который для резины составляет
Е = 1 • 10® кгс/см2 (дан/см2) и для полиамидов Е д^40- Ю8 кгс/см2 (дан!см2).
Резина и полиамиды могут обрабатываться резцом при небольших ско-
ростях резания (0,6—0,7 м/сек).
Долговечность футеровки зависит от величины удельного давления
р = , согласно (2.5). По данным фирмы «Семперит» (Австрия) при р <
< 20 кгс/см2 (дан/см2) гарантированный пробег резиновой футеровки со-
ставляет 5000 км. По опытам ЛПИ капроновая футеровка при р —
= 100 кгс/см2 (дан/см2) выдерживала пробег свыше 1000 км на направляю-
щих блоках.
Рис. 3. 14. Формы обода блоков: а — металлический; б — сварной с заливкой капроном
(ВНИИстройдормаш); в — с резиновым закладным шнуром (фирма «Семперит», Австрия);
г — разъемный с резиновым закладным кольцом (фирма «Семперит»)
Упругая футеровка помимо истирания может разрушиться от пере-
грева, если теплота, выделяющаяся от внутреннего трения при сжатии,
не будет успевать отводиться от поверхности. Поэтому предельное зна-
чение р зависит также от скорости каната.
Ко второй группе относятся блоки с плоским ободом
для автоматического обхода горизонтальных кривых. При обходе вагонет-
кой единичного блока большого диаметра щека зажима или выступ рамы
ходовой тележки прилегает к ободу блока. Подобные блоки диаметром
5—6 м выполняются сварными с ободом из двухголовчатого рельса или
швеллера (рис. 3. 15). В случае автоматического обхода кривой большого
радиуса тяговый канат направляется горизонтальной батареей блоков
диаметром 600—1000 мм. При этом во избежание частых ударов вагонетка
удерживается направляющей шиной и сцепной прибор не соприкасается
с ободом блока (рис. 3.16). Союзпроммеханизацня допускает для подоб-
ных блоков диаметром 600 мм угол перегиба каната не свыше 5° и давле-
ние до 600 кгс (дан).
46
Блок со спицами является многократно статически неопределимой
системой, решению которой посвящен ряд работ1. Под действием радиаль-
ной погонной нагрузки q = , вызванной натяжением каната t, обод
блока радиусом R испытывает изгиб от момента Моб — atR и растяжение
от продольной силы X; спицы нагружены моментом М,п = btR и радиаль-
ной силой А. Как показывают исследования, наиболее нагруженными яв-
Рис. 3. 15. Блок для авто-
матического обхода (Союз-
проммеханизация)
ляются сечения обода и спиц в месте их соединения, так как здесь моменты
Моб и Мсп становятся максимальными, при этом влияние сил X и А не-
значительно.
По исследованиям Шродля для блока с восемью спицами получа-
ются следующие нагрузки при угле обхвата а = 90^-180° и отноше-
ниях моментов инерции
обода Jo6 и спиц Jcn:
Рис. 3. 16. Батарейный блок для автоматического обхода
(Союзпроммеханизация)
J cn J об a b
90° 180° 90—180°
0,1 0,054 0,035 0,005
0,9 0,047 0,031 0,02
2,0 0,043 0,029 0,03
Величина сил практически не зависит от значения JcnU06 и соста-
вляет: А — 0,42/ (а — 180°); X = 0,25/ при а = 90° и X = 0,5/ при
а = 180°.
Третья группа представляет собой вертикальные под-
держивающие и направляющие ролики, с которых
тяговый канат снимается каждой проходящей мимо них вагонеткой. Рас-
положение этих роликов зависит от положения сцепного прибора вагонетки
1 Рабинович А. Л. и Федотов Н. М. Ин-т механики АН СССР, Инж. сб.,
т. 111, вып. 2, 1947; Богданов А. Н. Труды ЛИВТ, 1955, вып. 23; Novak Н. —
«Wasserwirtschaft und Technik», 1934, N 5/6; E s 1 i n g e г — «Stahl», 1955, N 7/8;
Schrodl J.—«Internationale Seilbahn—Rundschau», 1961, Sonderausgabe, I;
Engel E. — «Stahlbau», 1962, N 4.
47
и условий, требующихся для направления и поддержания каната (рис.3.17).
Поддерживающие ролики 2 и 3 могут быть расположены выше и ниже ку-
зова. При низком расположении размер с ничем не ограничен, и в случае
качания вагонетки канат направляется дугами 4 на обод ролика 3. При
Рис. 3. 17. Расположение роликов при нижней (а) и верхней тяге с подня-
тым (6) и опущенным (в) сцепным прибором
верхнем положении поддерживающего ролика 2 размах качания зажима
зависит от плеча а и угла отклонения вагонетки от вертикали, который
при свободном движении вагонетки может достигать 10—12°. В этом слу-
чае для устранения опасности
схода каната с ролика прихо-
дится делать уширенный обод
или прибегать к устройству
направляющих, ограничиваю-
щих отклонение вагонетки. Ми-
нимальное значение плеча а по-
лучается при опущенном поло-
жении зажима с верхней тягой
согласно рис. 3. 17, в. В случае
большого угла перегиба каната
на опоре устанавливают ролико-
вую батарею (рис. 3. 18), кото-
рая разгружает также вагонетку
от давления тягового каната.
При движении вагонетки
по криволинейному рельсовому
пути устанавливают выпуклые и вогнутые роликовые батареи, используя
в первом случае ролики 2, а во втором случае ролики 1. При нижней тяге
(рис. 3. 17) вогнутая роликовая батарея крепится к подвесному рельсу
или швеллеру с приваренной головкой из круглой стали (рис. 3.19).
48
Давление на ролик батареи при натяжении
по схеме рис. 3.20 составит
каната t и обозначениях
N —2tsm -х- = t
2 A
если учесть, что
а а
Sln ~2 = 27?
Рис. 3. 19. Вогнутая роликовая батарея (Союзпроммеханизация)
Ролики по габаритным условиям имеют обычно диаметр около 200 мм;
о допустимом давлении на ролик см. стр. 28. Вследствие малого соотноше-
ния D/d следует ограничить угол а перегиба на ролике. Так как
то при агаах = 2ч-3° получаем
> 20 -н- 30. (3. 4)
При установке батареи необходимо
тщательно следить за тем, чтобы на край-
них роликах перегиб каната был не боль-
ше, чем на средних.
По нормалям Союзпроммеханизации
п -300 и 450 мм, R = 15, 20, 30, 40, 50,
80, 120 м. Радиус батареи R выбирается
из условий ограничения давления от тяго-
вого каната на вагонетку (см. п. 30).
Поддерживающие и направляющие ролики выполняются литыми диа-
метром 150—300 мм, иногда до 600 мм.
Весьма целесообразно применение, как и в блоках, упругого обода
из полимеров (рис. 3.14, е), который выдерживает пробег до 20—
40 тыс. км.
Обод поддерживающих и направляющих роликов подвержен сильному
износу, так как канат, опускаясь на ролик, проскальзывает по нему в про-
цессе разгона, что вызывает истирание обода и проволок каната. Особенно
сильно это сказывается при низком расположении роликов, на которые
канат опускается сравнительно медленно. Поэтому следует стремиться
4 А. II. Дукельский
49
к тому, чтобы ролики имели по возможности малый момент инерции и ми-
нимальное сопротивление вращению.
Для вращения ролика канатом необходимо, чтобы сила сцепления
каната с ободом была больше силы сопротивления от трения в цапфах.
Полагая для вертикальных роликов давление на цапфу равным алгебраи-
ческой сумме давления каната N и веса ролика G, можем написать для
условий разгона
±N) + J,
где pi, р — коэффициенты трения в цапфах ролика и каната по ободу;
при металлическом ободе р = 0,1, при резиновом р = 0,2
(с учетом малой глубины канавки);
D, du — диаметры ролика и его цапфы;
J = mj 0,Q6Gj — сила инерции ролика с приведенной к ободу
массой его т при линейном ускорении j м/сек2, которое можно
принимать равным ускорению при пуске дороги.
Этим условием определяется минимальный угол перегиба каната на
N
направляющих роликах а = и минимальное расстояние между поддер-
живающими роликами.
ГЛАВА 4
ПРОВЕСЫ КАНАТОВ
11. ПРОВЕС КАНАТА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СОБСТВЕННОГО ВЕСА
Метод цепной линии
Под действием собственного веса канат, представляющий собой гиб-
кую тяжелую нить с погонным весом g, провисает между двумя опорами
по кривой, имеющей форму цепной линии. Рассмотрим бесконечно малый
отрезок каната длиной ds (рис. 4. 1), находящийся под действием собст-
венного веса gds и натяжений Т и Т' = Т ф dT, направленных по ка-
сательным к кривой провеса каната и образующих между собой бесконечно
малый угол da.
Построим многоугольник сил, начиная с точки О — вершины кри-
вой, где натяжение горизонтально и равно //; откладывая веса отрезков
кривой gs и gds, получаем величины и направления натяжений Т и Т'.
Из треугольника abc имеем
dT = gds sin а.
Подставляя значение since =-™ и интегрируя, получаем
Т = £У + А.
В вершине кривой х = 0, у = с, Т = Н и, следовательно, А =
= Н — go.
Назначая начало координат таким образом, чтобы А = 0, т. е. выби-
рая с = — , получаем окончательно
Т = gy, (4. 1)
причем горизонтальная составляющая натяжения для всех точек каната
в пределах пролета остается неизменной
Н = gc = const.
Таким образом, под действием собственного веса натяжение в канате
изменяется пропорционально ординате кривой провеса каната, причем
меняется только вертикальная составляющая натяжения.
На основании уравнения (4. 1) можно написать для любых двух
точек А и В каната
та = gyA и Тв = gyB.
Следовательно, разность натяжений в любых двух точках с раз-
ностью высот h равна
1ST = ТА - Тв = g (уА - ув) = gh. (4. 2>
4* 51
Как известно, уравнение цепной линии имеет следующий вид:
г/ = -|-(ес + е C)=cch-^-; (4.3)
угол наклона касательной к кривой
dii . х
tga = ~ = sh —;
D dx с ’
длина кривой, считая от вершины ее,
радиус кривизны
б/s с / Л С \
О = -Г" =---->—, (4. 5)
da cos2 a ' ’
а для вершины кривой при ос = О
р = с. (4. 6)
В зависимости от величины наклона пролета и натяжения каната
вершина цепной линии может лежать между опорами пролета или за пре-
делами их. Для обоих случаев можно написать (рис. 4. 2)
h = yA — ув; I - хА± хв.
Знак плюс соответствует положению вершины кривой между опорами
пролета, знак минус — положению вершины за пределами пролета.
При решении уравнения цепной линии для заданного пролета из-
вестны величины пролета I, разность высот h и натяжение каната у одной
из опор (ТА или Тв), которые связаны между собой зависимостью ТА =
= Тв± gh.
В результате имеются два уравнения
Т. х.
уА = — = с ch —
g с
У в = “ = с ch —
n g с
(4. 7)
52
для решения которых нужно подобрать рядом проб такое значение па-
раметра цепной линии с, чтобы полученные значения хА и хв удовлетво-
ряли условию: хА ± хв = /; при подборе с руководствуются условием
с < Ув1-
При использовании таблиц гиперболических функций следует иметь
в виду, что все цепные линии подобны одна другой; действительно, можно
написать уравнение (4. 3) цепной линии в виде
у , х 2у , 2х
— = сп —; -5^-= ch-д- и т. д.,
с с ' 2с 2с м ’
т. е. координаты точек кривой изменяются пропорционально изменению
параметра кривой 2.
Рис. 4. 2. Положение вершины цепной линии
После того как найдена величина параметра с и положение вершины
кривой относительно верхней опоры хА, величина провеса f, отсчитывае-
мого от хорды пролета, в любой точке кривой D определяется на основании
простой геометрической зависимости согласно схеме рис. 4. 3
f = (Уа— У)—
где
, XA~~d
у = С СП —----.
с
Так как величина провесов каната определяется как разность весьма
больших значений ординат цепной линии (обычно у = 1500ч-3000 л«), то
требуется вести подсчеты с очень большой точностью, выходящей за пре-
делы точности вычислений по логарифмической линейке. В противном слу-
чае ошибка может быть очень значительной и будет превосходить точность
подсчета по указанному ниже приближенному методу параболы.
Вследствие громоздкости вычислений на практике редко производят
подсчеты по цепной линии и заменяют ее параболой, дающей величины
провесов, с достаточной точностью совпадающие со значениями провесов
по цепной линии. Физическая сущность делаемого при этом допущения
1 Для облегчения решения уравнений цепиой линии существуют графики и таблицы;
см. Образцов В. Н. и Ратнер Е. А., Иннорс Стройпромышленности, Союзстрой,
1932; Ar mini Р. D. — «Trasporti pubblici», 1955, N 3; Redlow T., Fire elastice,
Bucaresti, 1962.
2 Для определения провесов и натяжений канатов по методу цепной линии прн любых
переменных условиях может быть использована электронная вычислительная машина;
см. К г е п с к е г Н. — «Trasporti pubblici», 1963, N 8/9.
53
заключается в том, что погонный вес каната g считается равномерно рас-
пределенным по хорде пролета, а не по длине кривой каната (рис. 4. 4).
Математически замена цепной линии параболой получается путем
разложения в ряд функции ch ~ = 1 + + -Йт .+ - - - с исключе-
б- т"!
Рис. 4. 3. Определение провеса каната по цепной
линии
Рис. 4. 4. Схема загрузки кана-
та при расчетах по цепной ли-
нии (а) и по параболе (б)
каната в виде равномерной нагрузки по горизонтальной проекции, а не
по хорде пролета, что, естественно, менее точно. В первом случае пара-
бола имеет параметр р = с, во втором случае р = с cos р.
Аналогия между провесами и изгибающими моментами
Предположим, что канат имеет произвольную вертикальную, рас-
пределенную и сосредоточенную нагрузки. В этом случае между кривой
провеса каната и эпюрой изгибающих моментов балки на двух опорах
Рис. 4. 5. Схема загрузки каната
может быть установлена ана-
логия, имеющая существен-
ное прикладное значение.
Пользуясь обозначения-
ми расчетной схемы рис. 4. 5,
найдем сначала выражения
для вертикальных реакций
опор VA и VB каната. Если
обозначить через Мгв и Мгд
моменты от вертикальной на-
грузки относительно опор В
и А, то из условия равнове-
сия каната можно написать
= МгР— VBl — Hh = O; ^Мв = 0; —M% + VAl — Hh = G,
откуда, имея в виду, что tg § = и величины М'дИ и МгвН являются
реакциями балки на двух опорах, получим в общем виде
V = V6±tftg₽, (4.8)
где И — реакция каната;
V6 — реакция балки на двух опорах, загруженной аналогично ка-
нату, причем (ф) соответствует верхней, (—) — нижней опоре
пролета.
54
(4-9)
Для определения величины провеса fx в произвольной точке С рас-
сечем канат в этой точке и, отбросив правую часть, заменим ее натяжением
каната Т. Тогда из условия равновесия отрезка каната АС имеем
= VAx— Н + — Мг? = 0,
где Л4с₽ — момент от всех сил на участке АС относительно точки С.
Подставляя из уравнения (4. 8) значение V А = VA + Н tg Р, находим
_ v6aX-~m^ Мх
'* и Н ’
так как числитель этого выражения представляет собой изгибающий мо-
мент Мх для балки на двух опорах, загруженной аналогично канату.
Следовательно, провес каната равен изгибающему моменту балки на
двух опорах, деленному на горизонтальную составляющую натяжения
каната. Величина И при условии вертикальной загрузки каната будет
одинаковой во всех его сечениях.
Из выражения (4. 9) можно сделать также следующие выводы:
1) кривая провеса каната соответствует эпюре изгибающих моментов
балки на двух опорах в масштабе I/H;
2) длина кривой каната равна длине периметра эпюры изгибающих
моментов для балки.
Таким образом, для определения величины провесов каната могут
быть использованы все формулы, таблицы и методы, относящиеся к на-
хождению величин изгибающих моментов балки на двух опорах.
Уравнение кривой провеса каната, отнесенное к началу координат
в верхней опоре А (рис. 4. 6), имеет вид
i/ = xtgp + /x.= xtgp + ^,
откуда угол наклона касательной к кривой с горизонталью будет равен
tga = ^- = tg₽ + ^+ (4. 10)
где Vn — перерезывающая сила балки на двух опорах.
Определение провесов и очертания гибкой нити под действием при-
ложенной к ней произвольной вертикальной (распределенной и сосредо-
точенной) нагрузки q = <р (х) может быть также произведено с помощью
дифференциального уравнения равновесия нити
= <₽(*)•
При этом прерывную функцию нагрузки (распределенной и сосредо-
точенной) можно, пользуясь рядами Фурье, представить в виде тригоно-
метрического ряда, действительного для всей длины пролета *.
Метод параболы
Используя полученную аналогию для случая провеса каната под
интен-
действием собственного веса, распределенного в виде нагрузки с
спвностью^ по хорде пролета, получим, согласно схеме рис. 4. 6,
f _ t- = _ gx(l~x)
'Х И 27/cos ₽ ’
1 Подробности практического приложения этого метода см. Ц а п л и нС. А.
расчета гибких нитей. Издание Постоянной строительной выставки, М., 1937; К о -
г а н И. Я- и К У й б и д а Г. Г. К вопросу о выборе несущих канатов. — «Внутризаводской
транспорт», 1935, № 3; М а ц е л и н с к и й Р. Н. Статический расчет гибких висячих
конструкций, Госстройиздат, 1930.
(4. 11)
Теория
55
Рис. 4. 6. Кривая провеса каната по параболе
причем максимальный провес будет посередине пролета при х = ~ , т. е.
fmax = fl = 8//cos P ’ 12)
2
Так как эпюра изгибающих моментов Мк от равномерно распределен-
ной нагрузки является, как известно, параболой, то, следовательно, и
кривая провеса каната под действием собственного веса его будет при
принятом допущении также парабола. Параметр р этой параболы найдем
сравнивая уравнение (4.12)
с известным выражением
для стрелы прогиба пара-
болы /пих = откуда
р = -у- cos р с cos р,
(4. 13)
где с = -----параметр со-
ответствую-
щей цепной
линии.
На основании уравнений (4. 11) и (4. 12) можно написать зависимость
между провесами
которая представлена в табл. 4. 1.
Таблица 4. 1
Отношение провесов fx/fmsi. параболы
X ~г fx fmax X ~т fx t max X ~т fx /max X ~r fx fmax X T fx fmax
0,01 0,0360 0,11 0,391 0,21 0,664 0,31 0,856 0,41 0,967
0,02 0,0785 0,12 0,423 0,22 0,685 0,32 0,870 0,42 0,975
0,03 0,115 0,13 0,452 0,23 0,707 0,33 0,885 0,43 0,980
0,04 0,154 0,14 0,481 0,24 0,729 0,34 0,898 0,44 0,985
0,05 0,190 0,15 0,510 0,25 0,750 0,35 0,910 0,45 0,990
0,06 0,226 0,16 0,537 0,26 0,770 0,36 0,922 0,46 0,994
0,07 0,260 0,17 0,564 0,27 0,788 0,37 0,932 0,47 0,996
0,08 0,294 0,18 0,580 0,28 0,806 0,38 0,942 0,48 0,998
0,09 0,327 0,19 0,615 0,29 0,824 0,39 0,951 0,49 0,999
0,10 0,360 0,20 0,640 0,30 0,840 0,40 0,960 0,50 1,000
Угол касательной к кривой, согласно уравнению (4. 10), равен
+ (4.15)
а в середине пролета при х = 0,5/
tga = tgp;
положение вершины кривой можно определить из условия tga = 0.
56
Для определения горизонтальной составляющей натяжения каната,
согласно обозначениям рис. 4. 7, имеем
Н = ТD cos р.
Натяжение каната TD, пользуясь основным законом гибкой нити
(уравнение 4. 1), можно выразить через натяжение у опор ТА и Тв,
а именно х:
TD = TA-(0,5h + /max)g
И
TD = TB + (0,5h-fmzJg.
Складывая эти выражения, получаем
т _L т
1 А ' В
2
Sf max
Tcp-gf
max’
где Tcp = 0,5 (ТА + Тв) — среднее натяжение каната в пролете.
Подставляя значение TD в выражение для Н, имеем
^ = (np-gfmax)cos₽. (4.16)
Если это значение Н подставим в выражения для провеса, то полу-
чим квадратное уравнение, подсчеты по которому слишком громоздки
для практической работы.
В большинстве случаев
бывает достаточно восполь-
зоваться приближенным зна-
чением Н, пренебрегая чле-
ном gfm2x, величина которого
относительно мала,
H^Tcpcosf>. (4. 16а)
В тех случаях, когда
встречается необходимость
определить точное значение
провеса по параболе (напри-
мер, при больших пролетах и
стесненном профиле), это про-
ще всего достигнуть путем рнс 4 7 Горизонтальная составляющая натяже-
последовательных подсчетов, ния каната
как это сделано в примере 1.
Дальнейшее уточнение величины провеса можно получить, если счи-
тать интенсивность распределенной нагрузки переменной по длине про-
лета, а именно g/cos а (вместо g /cos Р), где а — угол наклона касатель-
ной по уравнению (4. 15). Принимая —5—= ^л1 + tg1 2 * * * 1 + 0,5 tg а
и определяя соответственно величину момента ЛД балки, получаем
gx (/ — X)
2//C0SP
1 Строго говоря, при расчете по параболе, когда вертикальные давления на опоры
и Гв определяются выражением (4. 8), следовало бы считать АГ = Тд—Тв =
— I //2 + VA — 17 № -|- V в ф gh, так как основной закон гибкой нити АГ = gh отвечает
провесу ее по цепной линии с иными значениями Vд и Однако разница весьма мала и
для практических целей не имеет значения.
57
Поправочный коэффициент 1
k = 1 + (л-2 - 1х + -J-) - 2 (Z — 2л) tg р] ,
где р = -у- cos р — параметр 'параболы.
При самых неблагоприятных условиях (/ = 2000 м, tg а = 0,4,
с = 4000 м) величина k получается равной А = 0,985-ь 1,03, причем
k < 1 для нижнего и k > I — для верхнего участков.
Пример 1. Определить максимальный провес порожнего несу-
щего каната в пролете I = 1000 м с разностью высот опор h = 500 м. Канат
закрытой конструкции погонного веса g0 = 8,6 кгс/м (дан/м) с разрывным
усилием Траз = 120 000 кгс (дан) имеет натяжение у верхней опоры
ТА = 30 000 кгс (дан). Угол наклона пролета tg Р = 0,5, cos Р = 0,895.
Натяжение каната у нижней опоры
Тв = ТА — goh = 30 000 - 8,6 - 500 = 25 700 кгс (дан);
Тср Т-а~‘2 Тв = 30 000 + 25 700 = 27 850 кгс (дан).
Горизонтальная составляющая натяжения по уравнению (4. 16а)
И Тср cos р = 27 850-0,895 = 25 000 кгс (дан).
Величина провеса по уравнению (4. 12)
г _ ё<Р ~ 8,6-ЮОО2
'max 8Н cos Р 8 -25 000-0,895 ~
Уточненное значение величины Н по уравнению (4. 16)
Н' = (Тср — gofmax) cos р = (27 850 — 8,6 • 48) 0,895 = 24 550 кгс (дан).
Уточненная величина провеса
fmax fmax Ц' ~ 24 550 ^9 М.
Расхождение
Следует иметь в виду, что провесы каната по параболе получаются
несколько меньшими, чем по цепной линии, причем расхождение возра-
стает с увеличением длины и наклона пролета и уменьшением степени
натяжения каната. Для несущих канатов неточность вычислений не пре-
вышает 2—3% при точном определении провесов по параболе и соответст-
венно 4—5/о — при подсчетах по приближенному уравнению (4. 16а)
даже для пролетов порядка 1000 м с наклоном в 50%. Поэтому для прак-
тических целей вполне достаточно определять провесы несущего каната
по параболе. Для тяговых канатов, которые имеют сравнительно меньшую
степень натяжения, расхождения между провесами по цепной линии и
точными значениями по параболе могут достигать при больших пролетах
5—7% и при приближенных подсчетах по параболе — до 15%. Если по-
добная неточность в исчислении провесов тягового каната по условиям
местности не имеет значения, применение уравнений параболы не может
и в данном случае встретить возражений.
1 Engel Е.—«Internationale Berg und Seilbahn—Rundschau», I960, N 3.
58
Величина провесов каната зависит от отношения T/g, которое может
быть выражено через разрывную длину Rp = и запас прочности на
растяжение п, а именно
Т __ Траз __ Rp
g ~~ gn ~ п
Из этого выражения следует:
1) что канаты, имеющие одинаковую разрывную длину и натянутые
с одинаковым запасом прочности на растяжение, провисают по одной и
той же кривой независимо от величины натяжения каната, диаметра и
веса его;
2) канаты, имеющие разную разрывную длину, но натянутые с та-
кими запасами прочности на растяжение, что отношение Rp/n одинаково
в обоих случаях, провисают по одной и той же кривой, независимо от ве-
личины натяжения каната, диаметра и веса его.
Если несущие канаты холостой и грузовой линии дороги удовлетво-
ряют этим условиям, то при отсутствии вагонеток провесы и углы на опо-
рах будут одинаковыми для обоих канатов.
Радиус кривизны кривой каната, согласно выражению его для пара-
болы, подставляя значение параметра р из уравнения (4. 13), получим
следующий:
(4. 17)
cos3 a g cos3 a cos3 а '
Для вершины кривой при а - = О
R = cos р = с cos р,
для середины пролета при а = р
= “-----k- = —Vr- (4- 18)
cos3 р g cos2 р cos2 р '
12. ПРОВЕС КАНАТА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СОБСТВЕННОГО ВЕСА
И СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ГРУЗОВ
Суммарный провес
fx = f'x ’г fx
складывается из провеса Д от собственного веса каната и дополнительного
провеса от веса сосредоточенных грузов (вагонеток)
м'
где Мх — изгибающий момент балки на двух опорах от действия сосре-
доточенной нагрузки.
Если натяжение каната меняется с изменением нагрузки (канат с за-
крепленными концами), то при определении суммарного провеса значе-
ние fx определяется по величине Н, соответствующей канату с вагонет-
ками.
Кривая провеса по аналогии с эпюрой изгибающих моментов будет
представлять собой ряд пересекающихся парабол с местами пересечений
в пунктах расположения вагонеток.
59
Пролет с одной вагонеткой
В этом случае (рис. 4. 8) дополнительный провес от единичного груза Q
на основании выражения для изгибающего момента будет равен
= (4-19)
Суммарный провес в точке С под грузом с учетом значения fx по урав-
нению (4. 11) составит
(4. 20)
(4. 21)
а максимальный провес при х = 0,5/ равен
/max 8/у ( COS Р I / ’
кривая провеса представляет собой две пересекающиеся параболы.
Траектория движения груза
fx = Ф (л)
является параболой при Н — const (канат с натяжным грузом). Угол на-
клона касательной к траектории с горизонталью составляет
tge tg₽ + f/^-(-(XJK + 2 4), (4.22)
имея в виду, что траектория движения в координатных осях X, Y (рис. 4. 8)
описывается уравнением у = х tg Р Н fx.
При х = 0 (вагонетка у верхней опоры) с учетом (4. 21) получаем
tgemax = tg₽4-4^.
В канате с закрепленными концами траектория движения груза
будет параболой высшего порядка, так как натяжение каната переменно.
Для приближенных подсчетов можно пользоваться зависимостью \ ана-
логичной уравнению (4. 14),
_4 —
f max
(1-7-)^
1 Z w е i f е 1 О. — «Internationale Berg und Selilbahn—Rundschau», 1959, N 2.
60
причем поперечный коэффициент k0 равен
т
где е = -----отношение натяжений — монтажного (70 при х -= 0) и
* tn
при положении груза посередине пролета (Тт).
Величина = ^2 j---1) имеет следующие значения:
х/1 ............ 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5
|2 ............ 0,81 0,64 0,49 0,36 0,25 0,16 0,09 0,04 0,0
В крайних положениях груза k0 — е при х = 0 и k0 = 1 при х — 0,51.
Если е — 1 (канат с натяжным грузом), то k0 = 1, а при е =- 0 (невесомый
нерастяжимый канат) величина kn изменяется по закону эллипса.
Пролет со многими вагонетками
В общем случае величина может быть определена аналитически
посредством нахождения изгибающего момента Мх от системы сосредо-
точенных грузов или графически путем построения линии влияния для Мх.
При этом наибольший провес в заданной точке будет при расположении
в ней одного из грузов.
При вагонетках одинакового веса Q, пользуясь линией влияния
(рис. 4. 9) и имея в виду подобие треугольников 1-2-3 и 4-2-5, получаем
<4'23)
причем
Вагонетки выпускаются на линию равномерно и располагаются на
равных расстояниях w друг от друга.
Максимальный дополнительный провес /,пах в зависимости от зна-
чения -j- cos р будет возникать либо при х = %-, либо при х = ±
± cos Р (рис. 4. 10); в общем виде можно написать
(<24)
где хП1 — коэффициент, величина которого зависит только от отноше-
ния cos р (табл. 4. 2).
Суммарный максимальный провес от собственного веса несущего ка-
ната и сосредоточенных грузов можно считать равным
fmax /"max 1 /"max’
что дает преувеличение менее 1 % для случаев, когда [тях не отвечает сере-
дине пролета.
Исследования показывают \ что система грузов (при Н const) опи-
сывает при своем движении параболу, характер которой меняется каждый
1 Подробнее см. первое издание настоящей книги (1934 г.), стр. 51.
61
раз при входе или выходе одного из грузов за пределы пролета. В итоге
траектория, описываемая системой грузов при движении по пролету, пред-
ставляет собой ряд пересекающихся парабол, число которых равно числу
грузов, вмещающихся в пролет. С увеличением числа грузов траектория
Рис. 4. 10. Кривые движения системы
грузов при невесомом канате
Рис. 4. 9. Линии влияния для определе-
ния провеса от системы грузов
доточенных грузов Q приведенной равномерно распределенной нагруз-
кой q = В этом случае, пользуясь уравнением (4. 11), получим зна-
чения суммарных провесов
<4-25>
fmax^ 8//C0SP \S
(4. 26)
W )
Таблица 4. 2
Коэффициенты хт для вычисления максимального провеса
а /' Q1
от системы сосредоточенных грузов по формуле f = хт
-J— cos р Расчетное число грузов в пролете, которому отвечает fmax Местоположение f" ‘max xm
0,586 и больше 1 1/2
0,586—0,450 2 I w „ -^±^-COS₽ Tm - 2^1 — 0,5 cos p
0,450—0,268 3 1/2 xm — ( 3 — 4 ~ cos p
0,268—0,236 4 I w „ ~2 * T C°S ₽ xm ^4- у cos P^8 — j cos p)j
62
что отвечает параболе с параметром
Я о
р =------cos р.
s "г ~w~
(4- 27)
Расчет по уравнению (4. 26) дает приуменьшение провеса не свы-
ше 3% при наличии в пролете более трех грузов.
Вычерчивание кривой движения системы грузов достаточно произ-
водить по параболе с провесом fmax по уравнению (4. 26); хотя получаю-
щиеся при этом ошибки для некоторых точек могут доходить до 15% и
даже несколько больше (для пролетов с 2—3 грузами), однако в большин-
стве случаев это не имеет практического значения, учитывая малый мас-
штаб изображения профиля канатной дороги.
На практике для упрощения вычерчивания кривых провеса канатов
и траектории движения системы грузов часто пользуются также круго-
выми шаблонами. В этом случае радиус круга, заменяющего параболу,
может быть взят из уравнения (4. 18); подставляя в него значение р из
выражения (4. 27) и считая Н = Т cos |3, получаем
т

(4. 28)
при этом стрела провеса получается меньше, чем у параболы, что можно
компенсировать, принимая cos 0=1.
Величина сосредоточенного груза Q в двухканатных дорогах с коль-
цевым движением состоит из веса вагонетки и веса отрезка тягового каната
на участке w между вагонетками. Натяжение тягового каната t несколько
разгружает давление на колеса вагонетки при положении ее в пролете.
Чтобы учесть это обстоятельство, следует при исчислении провесов в ка-
честве расчетного натяжения Т принимать сумму натяжений несущего Тн
и тягового t канатов (7 = Тн 4- /). Так как поддерживающее действие
тягового каната возникает полностью при положении вагонетки на рас-
стоянии w от опоры, то его можно вводить в расчет только для больших
пролетов, при I > 2w.
В дорогах с маятниковым движением, где на линии имеется одна ва-
гонетка, величина Q состоит из веса вагонетки и половины веса тягового
каната в рассматриваемом пролете 0,5GT. Влияние натяжения тягового
каната учитывается также расчетным значением Т = Тн + t, причем
величину t следует считать натяжением нижней ветви тягового каната (см.
стр. 173).
Принятое в выводах провесов fx положение о вертикальном давлении
на канат от сосредоточенных сил в точности соответствует лишь условиям
одноканатной дороги, где вагонетка висит на тяговом канате. В двухканат-
ных дорогах давление колес вагонетки, с учетом приложенного к ней тя-
гового усилия, в действительности будет направлено по нормали к оси
несущего каната в соответствии со схемой сил рис. 4. 14. В результате гори-
зонтальная составляющая несущего каната Н будет несколько изменяться
в пунктах приложения давления от колес вагонеток.
Пример 2. Определить максимальный провес несущего каната
с вагонетками в пролете I = 350 м с разностью высот h = 150 ж.
Несущий канат погонного веса g0 = 10,0 кгс!м {дан/м) с натя-
жением у верхней опоры ТД = 35 000 кгс {дан), вес вагонетки Qeas =
= 900 кгс {дан), расстояние между вагонетками w = 150 м, тяговый канат
погонного веса gr = 1 кгс {дан).
63
Угол наклона пролета tg Р = -350“= 0,43; cos р = 0,92.
Натяжение каната у нижней опоры
Тв = ТА — goh = 35 000 -10-150 = 33 500 кгс (дан);
И % Тср cos р = 0,5 (35 000 + 33 500) -0,92 = 31 500 кгс (дан).
Провес от собственного веса по уравнению (4. 12):
f I go/2 _ 10-350*
/max 8Н cos р 8-31 500-0,92 — ’°
Провес от вагонеток по уравнению (4. 24)
Г - т
I max —
Вес вагонетки с отрезком тягового каната
Q = Q„ gjW = 900 I 1,0-150 = 1050 кгс (дан).
Коэффициент т,„ по табл. 4. 2 при ~ cos р = 0,92 = 0,40
т,„ = (3-4-0,40) = 1,4;
Lax = -4.31500 К4 =• 4,1 м (посередине пролета)
Суммарный провес
fmax ~ /max ~т /max ~ 5,3 |- 4,1 = 9,4 М.
13. ДЛИНА КРИВОЙ КАНАТА
Под действием собственного веса канат провисает по цепной линии
с параметром с — , которая приближенно заменяется параболой с пара-
метром р = с cos р.
Длина кривой цепной линии при пролете / и разности высот h, как
известно, равна
s= ]/ h2A 4с2 sh2--.
г 2с
Разлагая в ряд Тейлора гиперболический синус
, 2 / ,, , 2/4 . 2Z® ,
4с2 sir —- = /2 4- —— -4- । ...
2с 4!с2 1 б!с* 1
11 имея в виду, что /2 -j- h2 = ( получим
1
I |1 ( 21'2 2ft । 2/4 2 а , VI 2
S - cosp 1.1 + ( 4!^C0S Р + 6IH cos2₽ + • • • )] •
Так как член в круглых скобках значительно меньше единицы, то,
развертывая полученное выражение по формуле бинома Ньютона и огра-
ничиваясь тремя членами ряда, получим окончательно
S = “cos₽ ’’ '24crCOSP [1 + 30с* (1 8“cos2P]- (a)
При I = 2000 м, c = 3000 м и p = 45° множитель в квадратных скоб-
ках будет равен 1,01.
64
Длина кривой параболы может быть найдена с помощью общего вы-
ражения
ds = |/dx2 Д- dy2 = dx j/ 1 Д-
Подставляя в него значения dy/dx из выражения (4. 15) и имея в виду,
что (1 4- tg2 Р) = cos*2 р- п = с, получим, вынося за знак радикала
1/cos Р,
dx f ] ,
__o' 1 1 Т
ds
(Z — 2х)
sin Р Д-
(/ — 2х)-
4с2
Развертывая полученное выражение по формуле бинома Ньютона и
ограничиваясь тремя членами ряда, имеем
д
к
2
Г (Z — 2х) . о .
--------- Sin Р -I-
L с г
(Z — 2х)2
4с2
dx [ . । (Z — 2х)
cos р ) -| 2с
Sin Р Д-
(Z — 2х)2
8с2
COS2 Р
(Z — 2л)3
16с3
sin р —
(f-2x)4 J
128с4 )
Интегрируя это выражение в пределах х = 0 и х - I, получаем
Z /з i Г1 \
s cos Р ( 1 — -=-=---. Zb)
cos р 24с2 1 \ 27с2 cos2 Р / v '
При I = 2000 м, с 3000 лир- 45° множитель в скобках будет
равен 0,975.
Сопоставляя выражения длины кривой каната по цепной линии (а)
п по параболе (Ь), видим, что они отличаются только значением третьего
члена, величина которого пренебрежимо мала.
Таким образом, длина кривой каната, если подставить значение с
и считать Н Т cos р, определяется выражением
/ гг2/3 / Сг'1!
s= cos р + 24//2 cos^ Tosp ^ ^4r^cosP’ (4.29)
где G = сХ^р" — вес каната в пролете I.
Длину кривой каната можно также выразить через величину провеса
его посередине пролета fmax; пользуясь уравнением (4. 12), получим
s- cSF + t-%“s,₽- <4'29а>
С помощью этого выражения можно определить длину кривой траек-
тории движения груза в пролете, которая представляет собой параболу.
Для этого в уравнение (4. 29а) следует подставить величину /гаах из урав-
нения (4. 21).
Длина кривой каната, загруженного вагонетками, на основании при-
веденной ранее аналогии равна длине периметра эпюры изгибающих
моментов балки на двух опорах, изображенной в масштабе 1/Я. При про-
извольном характере нагрузки эпюра моментов (рис. 4. 11) предста-
вляет собой ряд пересекающихся парабол с местами перегиба в точках
А. И. Дукельский 65
приложения сосредоточенных грузов или изменения интенсивности распре-
деленной нагрузки. Следовательно,
s = sx I s2 + $3 Н S4 + s6.
Если для каждого из этих участков с пролетом ak воспользоваться
общим выражением (4. 29) для длины кривой параболы, то суммарная
длина кривой получится в виде1
/
, А
S ” cos Р Т2
(4. 30)
L V (Mk—Mk-tf
А -
Рис. 4. 11. Схема сил и эпюра из-
гибающих моментов
ak
*=i
Л'-} I
+ 24 2S cos₽>
Л=1
(4.31)
Pkak u
соГр--Вес РаспРеДеленнои на'
грузки интенсивностью
gk на участке ak;
Mk — изгибающий момент в
пунктах k=l^(N -г 1)
изменения нагрузки.
Некоторые частные значения А при-
ведены в табл. 5. 1
14. УГОЛ ПОДЪЕМА ВАГОНЕТКИ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО КАНАТУ
В месте расположения вагонетки весом Qe кривая провеса имеет
излом (рис. 4. 12), и натяжения несущего каната Т справа и слева от
точки С образуют между собой угол ср. Равнодействующая натяжений R
равна давлению колес вагонетки и направлена по биссектрисе угла <р,
т. е. по оси 1—1. Для равновесия вагонетки к ней должно быть приложено
в направлении оси II—II, перпендикулярном давлению колес, тяговое
усилие (без учета вредных сопротивлений в ходовых частях)
Z = Qesiny.
Угол у является расчетным углом подъема вагонетки.
В общем случае равнодействующая натяжений тягового каната по
обеим сторонам вагонетки N (рис. 4. 13) будет направлена под углом
к оси II—II, однако проекция ее на оси II—II должна быть равна Z; при
этом давление колес вагонетки будет равно R = Qe cos у + QT, где QT —
давление на колеса от тягового каната.
Для определения угла у воспользуемся многоугольником сил
(рис. 4. 14), в котором последовательно отложены: вес кривой ВС
каната 1-3, вес вагонетки 3-5, тяговое усилие 5-6, давление от тягового
каната 6-7 и вес кривой СА каната 7-8. Отрезок 3-6 представляет дав-
ление колес, а луч 0-4 — биссектрису угла между натяжениями Т, парал-
лельную тяговому усилию Z.
1 Д у к е л ь с к и й А. И. Определение натяжений в несущих канатах с закреплен-
ными концами. Труды Ленинградского индустриального института, 1940, № 2. Приведен-
ные там формулы откорректированы с учетом уточненного значения длины кривой пара-
болы согласно уравнению (4. 29) настоящей книги.
66
Из треугольника 0-4-2 можем написать
Д I О £
Рис. 4. 13. Схема сил, приложен-
ных к вагонетке
Рис 4. 14. Многоугольник сил
Подставляя значение вертикальной реакции согласно уравнению (4. 8)
Ув= V|-^tg₽=^b- + -^Q-^tg₽,
X* CUo |J I
находим окончательно после приведения членов
‘gv-«₽ + ^(dhr + T)' (4-31)
При х = 0 и х = I (вагонетка у опоры)
lgV„-tg₽±^(^+Q). (4.32)
причем знак плюс отвечает подходу вагонетки к верхней, знак минус —
к нижней опоре.
5* 67
При х = 0,51 (вагонетка посередине пролета)
tg Y = tg Р-
В канате с натяжным грузом величина tg у изменяется по закону
прямой линии при движении вагонетки в пролете. В канате с закреплен-
ными концами закон изменения tg у будет криволинейный, так как вели-
чина Н переменна. Для приближенных подсчетов можно пользоваться за-
висимостью Нх = k0Hm, где k0 определяется выражением (4. 22а).
Если в пролете имеется несколько (п) вагонеток с интервалами w, то
угол подъема вагонетки, стоящей у верхней опоры у™гах, будет зависеть
от величины опорной реакции.
При п = 2 соответственно можно получить
18 " IS ₽ + w + Q ( 3 - 2^- cos ₽)] . (4. 33)
При п > 3, заменяя сосредоточенные грузы распределенной нагруз-
кой, можно считать
18т“ = 18₽ + ^(^ + Д1пг)- (4-34)
‘Давление от тягового каната QT (п. 31) при положении вагонетки
у опоры будет значительно больше, чем в пролете. При желании учесть
это обстоятельство в уравнениях (4. 33) и (4. 34) вторые члены скобок
можно представить в виде Q' -|- 2 Q" ( 1 —~ cos fl) и соответственно
Q' + Q" ( w CqS > гДе Q' и Q"— опорное и пролетное значение Q.
Следует подчеркнуть, что угол подъема вагонетки у [уравнение (4. 31)]
меньше угла наклона е касательной к траектории движения [уравне-
ние (4. 22)]; следовательно, при одинаковой траектории движение по гиб-
кому пути потребует меньших тяговых усилий, чем по жесткому пути.
Это происходит благодаря частичной аккумуляции потенциальной энер-
гии вагонетки натяжным грузом несущего каната; при увеличении про-
веса натяжной груз поднимается, а при приближении вагонетки к опоре —
опускается, поднимая ее и уменьшая тяговое усилие. Аналогичное явле-
ние происходит и при канате с закрепленными концами за счет изменения
потенциальной энергии его. С увеличением провеса возрастает натяжение
каната и его потенциальная энергия; при уменьшении провеса натяжение
уменьшается и канат, сжимаясь, поднимает вагонетку. Разница между
углами у и е будет уменьшаться с увеличением числа вагонеток в пролете,
так как ход натяжного груза (или изменение натяжения каната) станет
меньше.
Пример 3. Определить максимальный угол подъема вагонетки по
данным примера 2. При наличии в пролете трех вагонеток и положении
вагонетки у верхней опоры, согласно уравнению (4. 33),
tg Yonax = tg ₽ Ч- 27/cos Р ( ) 0,43 + 2-31500-0,92 ( 10 + ДДТ )
- 0,43 0,1 =0,53.
ГЛАВА 5
НАТЯЖЕНИЯ НЕСУЩИХ КАНАТОВ
15. КАНАТ С НАТЯЖНЫМ ГРУЗОМ
Определение натяжения
Несущий канат обычно имеет натяжной груз и значительно реже вы-
полняется с двумя закрепленными концами.
Натяжной груз регулирует натяжение каната, компенсируя изме-
нение длины его на линии; благодаря этому температурные колебания не
отражаются на натяжении каната, а изменение нагрузки линии влияет
только на величину сил трения на опорах.
Натяжение каната Тп в любом пункте натяжного участка без учета
сил трения определяется весом натяжного груза Р и составляющей соб-
ственного веса каната (уравнение (4. 2) с погонным весом gu
Тп=Р± gnhn, (5. 1)
где /гп — разность высот между натяжным грузом и данной точкой, при-
чем берется знак плюс, если она расположена выше, и знак
минус, если ниже натяжного груза (рис. 5. 1).
Силы трения в зависимости от направления скольжения каната будут
увеличивать (рис. 5. 2, а) или уменьшать (рис. 5. 2, б) натяжение каната.
В результате натяжение его в каждой точке профиля может колебаться
в пределах
?ТХ = тп + ат„ = (Р ± gohn) + ДГ„; ]
= Тп- лтп = (Р ± g0/i„) - АР„, )
где АР,г — суммарная сила трения каната (включая сопротивление на-
тяжного устройства) на участке между натяжным устройством
и данной точкой.
Как видно из уравнения (5. 2), наибольшего натяжения каната в пре-
делах натяжного участка с учетом сил трения можно в большинстве слу-
чаев ожидать или в наиболее высокой точке, или в точке, наиболее уда-
ленной от натяжного груза при скольжении каната, соответствующем
подъему натяжного груза (точки В и D, рис. 5. 3, а). Наоборот, минималь-
ное натяжение каната может возникнуть либо в наиболее низкой, либо
в наиболее удаленной от натяжного груза точке при обратном направле-
нии скольжения (точки С и D, рис. 5. 3, б).
В общем случае натяжение каната на наклонном участке профиля
длиной I (по горизонтали) с разностью высот h будет увеличиваться или
69
Г,^ЗЛ
Т„ ~T-aT
Тг=р-ЗЛ
Рис. 5. 2. Влияние сил
трения на натяжение
несущего каната при
подъеме (а) и при опу-
скании (б) натяжного
груза
Натяжение несущего каната без учета сил
трения
Рис. 5. 1.
=P+q h+aT.R
<-Ъ А АВ

ТГ=Р-90^*Ъ

Рис. 5. 3. Возможные
пункты наибольшего (а)
и наменьшего (б) натя-
жения несущего каната
Рис. 5. 4. Сопротивление
натяжного устройства;
а — блок; б — роликовая
цепь
Рис. 5. 5. Давление на опорный
башмак
70
уменьшаться в зависимости от того, будет ли составляющая веса goh больше
или меньше силы трения на опорах рт// (при разном их направлении).
Это соответствует условию, что угол наклона участка
где q = (g0 + —суммарная распределенная погонная нагрузка от
собственного веса несущего каната и вагонеток Q;
[т — коэффициент трения несущего каната на опорных
башмаках.
В обычных условиях при р < 15 -е20° сила трения больше составляю-
щей веса несущего каната и соответственно наибольшие и наименьшие на-
тяжения будут иметь место в наиболее удаленном от натяжного груза
пункте.
Суммарная сила трения
АГ„ = А7\ + Д7\
слагается из сил трения на опорных башмаках АД и сопротивления на-
тяжного устройства \Тп, которое может быть выражено через коэффициент
сопротивления его сн
&Тп = снР.
При устройстве с натяжным блоком коэффициент сопротивления учи-
тывает потери на жесткость натяжного каната и на трение в цапфах блока
и при обозначениях рис. 5. 4, а будет равен
сн =сб = g + 2pi (5.3)
где Е. — коэффициент жесткости натяжного каната;
pt — коэффициент трения в цапфах блока;
а — угол обхвата канатом блока.
Для средних условий при g = 0,02, ~ , pt = 0,15 и а = 80°
получаем сб ~ 0,05 или АТп =- 0,05Р.
При устройстве с роликовой цепью возникают потери на трение ка-
чения роликов по шине и по несущему канату и на жесткость несущего
каната, огибающего цепь. При обозначениях рис. 5. 4, б, имея в виду,
что суммарное давление на ролики N = аР, получим
с^Аа-Ц), (5.4)
где g — коэффициент жесткости несущего каната;
k — коэффициент трения качения ролика.
Экспериментальных значений g не имеется; ориентировочно можно
считать сн 0,035.
Давление на опорный башмак R можно представить в виде суммы
двух слагаемых:
а) давления от нормальной к пути составляющей веса несущего ка-
ната с погонным весом g0 и веса вагонеток Q, расположенных с интерва-
лами w в смежных пролетах lt и /а (рис. 5. 5, а),
R' 0,5 (/г -|-/2)(йо + 4);
71
б) дополнительного давления от натяжения каната Т (рис. 5. 5, б),
которое в зависимости от характера профиля (выпуклый, вогнутый)
может быть направлено вниз или вверх
7?" = 2Т sin А ~ бг,
где 6 — угол перелома профиля (по хордам пролетов) на опоре.
Заменяя геометрическую сумму /?' и R" с небольшим преувеличением
арифметической суммой и суммируя значения R на башмаках рассматри-
ваемого участка 0 — п (рис. 5. 6) линии, получим суммарное давление на
опорные башмаки У, R и соответственно силу трения на башмаках при
коэффициенте трения ц
АА = р2Я-ц(2Я'±2Я") = ^ [(go + ~)L±eTcp] (5.5)
ИЛИ
ДТ„ = A А -I- АТ" = снР + ц [ ( g0 + A) L ± еТср] ,
(5-6)
причем угол е (в радианах)
е = 2 6 = ₽0 4- рп+1
равен геометрической сумме углов р0 (наклона каната за отклоняющим
башмаком станции) и р„+1. Примерно можно считать р() ~ 10° ± рх, где
[4 — угол наклона хорды первого пролета.
Среднее натяжение несущего каната на натяжном участке при раз-
ности высот Н между натяжным грузом и верхней (или нижней) опорой
участка можно считать равным
Тср^Р ± O,5goH.
72
Если тяговый канат при движении вагонеток редко опирается на
поддерживающие опорные ролики (низкое положение роликов, малые ин-
тервалы между вагонетками), то его натяжение tcp будет увеличивать зна-
чение /?"; в этом случае для учета влияния тягового каната можно считать
Д.р^Р± 0,5^77 4-/ср.
Коэффициент трения скольжения каната по опорному башмаку за-
висит от материала ложа башмака и характера поверхности каната; на
него будут также влиять состояние смазки и атмосферные условия. Кроме
того, при скольжении по башмаку преодолевается сопротивление от жест-
кости каната. Экспериментальные исследования ВНИИПТмаша со сма-
занными канатами закрытого типа1 дали значения р = 0,14 -г-0,20 при
скольжении по криволинейным чугунным башмакам и р = 0,1 -г-0,16 при
скольжении в прямолинейных губках с той же формой желоба и удельным
давлением.
В среднем для подсчета силы трения на целом ряде опор профиля
дороги можно считать: при чугунных (и стальных) башмаках р = 0,15
для закрытых и р = 0,18 для открытых спиральных канатов; при бронзо-
вой футеровке р = 0,11 для закрытых и р = 0,13 для многопрядных ка-
натов; при башмаках с роликовой цепью р = 0,02-^-0,035. Указанные рас-
четные значения р даны с учетом сделанного в расчете допущения — за-
мены закона трения гибких тел на криволинейной поверхности (башмаке)
законом трения жестких тел, что может дать приуменьшение ДД не
более 10%. Действительно, по закону гибких тел, если суммарный угол
обхвата всех башмаков равен а, то, имея в виду, что У, R = Та, получим
ДД =. Т (еца — 1) = Т [ра + 0,5 (ра)2 * * 4-1 = Р 2 ( 1 + °’5в2 ~f~) >
или при (н2Сх = ОДД ДД = l,lp£ R.
Длину натяжного участка L для предотвращения чрезмерных колеба-
ний натяжения следует ограничить условием, чтобы сила трения не пре-
восходила 25% натяжения каната, т. е. согласно уравнению (5. 6)
ДД < 0,25Др
Р
или подставляя значение ДД и считая ~ 1, сн = 0,05 (натяжной
* ср
блок), получим
L< 0,2 тре^ (5.7)
/ I V 1
Для предварительных подсчетов при равном профиле можно считать
е 0,17 (10°) и тогда при канате закрытого типа (р = 0,15)
При вогнутом профиле давления на опоры уменьшаются, а при вы-
пуклом возрастают; практически L = 1-:-2 до 2,5 км в зависимости от
характера профиля, типа каната и степени загрузки линии.
1 Испытания проводились после приработки ложа башмаков с канатами 30 мм (ра-
диус башмака Д = 3,2 м, натяжение каната Т = б-г-18 тс), 38 мм (Re = 4,8 м, Т =
= 19-гЗО тс) и 46 мм (Re, 4,8 м. Т = 23<-33 тс) при углах обхвата 4—17°;
см. Труды ВНИИПТмаша, 1961, вып. 8 (19).
73
Величина и ход натяжного груза
Величина натяжного груза определяется исходя из
расчетного максимального натяжения каната, соответствующего его раз-
рывному усилию Траз и запасу прочности п,
'т' _ Тра3
1 max и ’
При учете сил трения А7’„ и обозначениях рис. 5. 7 для разных слу-
чаев местонахождения Tmay имеем
P = Tm!№±g0H0-bTn,
причем на рис. 5. 7 индексы при АТ показывают соответствующую длину
участка каната.
Рис. 5. 7. Схема натяжений несущего каната при положении Ттах
в промежуточном и конечном пунктах участка
Подставляя значение АТ„ из уравнения (5.6) и считая у—1,
получим
(Tm3X±g0H0) р f go I w )
1 + сн ± ре
(5-8)
причем в знаменателе знак плюс (+ре) при выпуклом, знак минус — при
вогнутом профиле.
Величина хода натяжного груза несущего каната
слагается из изменений длины каната на линии дороги, вызванных изме-
нением температуры (^As,) и нагрузки (^jAsa) с учетом упругого удли-
нения
У, As = 2 Ase + Zj ^sl- (a)
Существует мнение, что на величину хода будет оказывать влияние
давление от поперечного ветра, которое вызывает боковое отклонение
несущего каната, в результате чего предполагается увеличение его прове-
сов и длины. Однако натурные наблюдения, проведенные Зиньоли 1 над
несущими канатами в пролетах длиной 2,0—3,0 км ряда пассажирских
дорог, показывают, что даже при очень сильных ветрах, вызывающих зна-
чительные отклонения канатов, натяжной груз перемещается весьма мало.
1 Z i g п о 1 у V., Доклады на Римском конгрессе по канатным дорогам, 1957.
74
При монтажном положении (рис. 5. 8) натяжной груз после навески
опускается в нижнее положение, причем вредные сопротивления ослабляют
натяжение каната. Канат в этом случае загружен только собственным ве-
сом g0 и имеет среднее натяжение Ту.
При полной загрузке линии вагонетками (рис. 5. 8) весом Q на интер-
валах w натяжной груз перемещается в верхнее положение, а вредные
сопротивления увеличивают натяжение каната, которое в среднем равно
Ти. Обозначая геометрические длины канатов в обоих случаях через
Zjsih Ss2 и учитывая упругое изменение длины от действия разницы на-
тяжений (Ти — Ту), которое частично компенсирует ход груза, получим
Тц— Ту I
EKF COS Р ’
где Ек — модуль упругости
каната с метал-
лическим сече-
нием F;
I — величина пролета
с углом наклона
его (3.
Используя уравнение
(4. 29) и подставляя в него
значения распределенной
нагрузки <?! = g0 и <72 =
, Q
= go + , получим
Рис. 5. 8. Схемы загрузки натяжного участка при
низшем и высшем положении груза
gp VI Is
247f COS Р
Если У, ss С 0, это означает, что груз остается неподвижным.
Подставляя полученные выражения в исходное уравнение (а), находим
окончательно величину хода груза при разности крайних температур Д/°:
( 1 Q \2
у д ! *Л° w ) gp V /3
~ 2Т т? cos Р
Гп - 71 V___/_
EKF cos Р
I
(5- 9)
где 8 = 0,000011 — коэффициент линейного расширения.
Средние натяжения каната Ту и Тп с учетом сил трения при указан-
ных на рис. 5. 8 обозначениях будут равны
Л = = Р(Д~сб) ±ёо-^ -0,5ЬТпор
Тп = -Ц-- = Р(1 + сб) ± + 0,5 АТ"Р,
(5. 10)
где сб 0,05 — коэффициент сопротивления блока натяжного каната;
Н — разность высот конечных пунктов натяжного участка;
&Тпор и ЛТгр — силы трения на опорах натяжного участка при по-
рожнем и загруженном канате, которые опреде-
ляются по уравнению (5. 6).
4
75
Как видно из уравнения (5. 9), ход груза в значительной мере зависит
от разбивки натяжного участка на пролеты и резко возрастает с увеличе-
нием их размера (множитель 2^3)- Поэтому при наличии в участке боль-
шого пролета желательно располагать натяжной груз вблизи от него для
того, чтобы груз мог непосредственно компенсировать изменение длины
в большом пролете без передвижки каната по большому числу промежу-
точных опор.
Союзпроммеханизации рекомендует при определении глубины ко-
лодца для натяжного груза учитывать кроме того остаточное удлинение
каната в размере 0,7% длины его. В особых случаях прибегают к искус-
ственным мерам уменьше-
ния хода груза, монтируя
его таким образом, чтобы
он начинал садиться на
основание уже при час-
тичном (а не полном) сня-
тии вагонеток с несущего
каната.
При наличии большого
пролета (порядка 350 м и
более), расположенного
около края участка, рас-
чет по средним натяже-
ниям 7\ и Ти может дать
Рис. 5. 9. Схемы загрузки натяжного участка в случае
маятникового движения: а — при низшем положении
груза; б — при высшем положении груза и разных
местоположениях пролета lm
ощутимую погрешность.
В этом случае приходится
прибегать к более сложно-
му, уточненному методу,
вычисляя для каждого пролета величину натяжений Тгр и Тпор с уче-
том сил трения, а по ним разность кривых (s2 — sL).
/ Q \2
(1 h) vi /3 £о I3
г 24 T’fpCOsP 24 ^T-^pCosP
/Д ^гр ~~ Tnop^ cos г ’ (5- 11)
Для дороги с маятниковым движением верхнее положение груза будет
при расположении вагонетки посередине наибольшего пролета 1М. В этом
случае (рис. 5. 9) направление скольжения каната на опорах (и соответст-
венно сил трения) может быть различным в зависимости от положения
пролета /,,г на участке. Ввиду этого с некоторым запасом изменение длины
каната от действия нагрузки будем определять только для пролета
с натяжениями Тгр и Тпор при наличии и отсутствии вагонетки.
Тогда, пользуясь данными табл. 5. 1 (случай II), получим
л». - (Д- -- % Р... + Q(Q с.) ₽« -
\ гр пор J гр
-~-^г(Тгр-Т11рр), (5. 12)
причем
г„(1Р = Р(1-сб)±^т-Л7'";
Tgp^-P(\+c6)±g0hm + bT",
где АТ" — силы трения на опорах между натяжным грузом и пролетом lm.
76
Если на линии имеется несколько пролетов 1т, то расчет ведется для
ближайшего к грузу пролета, так как при этом КТ" = (А7"")ты-
Пример 1. Определить вес натяжного груза и натяжение несущего
каната на верхней опоре 4 линии дороги по рис. 5. 10. Несущий канат
с разрывным усилием Траз — 107 000 кгс (дан) и погонным весом до
g0 = 8 кгс/м (дан/м)\ запас прочности (с учетом сил трения) п = 3,0.
Вагонетки весом Qe = 700 кгс (дан) с интервалом w = 50 м\ тяговый
канат с погонным весом gx = 1 кгс/м (дан/м).
Наибольшее натяжение каната будет на верхней станции
Т _ ТРы = Ю7 000 _
1 1пах п 3
- 35 600 кгс(дан).
Вес вагонетки, вклю-
чая отрезок тягового ка-
ната ,
Q~ Qe + SiW = 700 +
+ 1-50 — 750 кгс (дан).
Углы наклона хорд
пролетов
Pi = 3° (tg ₽! = 0,05);
10° + ₽!= 13°;
р„+1 = ₽5 = 18° (tg р5 =
=-- 0,33);
Рис. 5. 10. Расчетная схема к примерам 1 и 2
e = ₽i -H₽„+i = 18°—13° = 5 или е = i = 0,09,
причем давление от натяжения каната направлено вверх.
Вес натяжного груза по уравнению (5. 8), считая с„ = 0,05 (натяж-
ной блок) и ц = 0,15,
Р =
35600- 8 160 — 0,15 (в 4 -^-Wo
\ 60 /
1 + 0,05 — 0,15-0,09
— 30 000 кгс (дан).
Натяжение каната на опоре 4 без учета сил трения
Т4 = Р + g„h^ = 30000+8-134 = 31 100 кгс (дан).
Среднее натяжение на натяжном участке
Тср = Р + 0,5ft, Н = 30 000 +8-80 = 30 650 кгс (дан).
Сила трения на участке до опоры 4 включительно по уравнению (5. 6)
ДЛ = АГ' + ДГЯ снР к ц [(ft 4 ^-)£-eTt.p]
- 30 000 0,05 + 0,15 [ (8 840 — 30 650 0,09 ] =
1500 -г 2600 — 4100 кгс (дан).
11
Натяжения каната на опоре 4
т™ах = 31 100 + 4100 = 35 200 кгс (дан);
T?in = 31 100—4100 = 27 000 кгс (дан).
Пример 2. Определить ход натяжного груза несущего каната для
участка дороги, рассмотренного в примере 1 (рис. 5. 10).
Металлическое сечение каната F = 9,0 см2, модуль упругости =
= 1,6-106 кгс/см2 (дан/см2), разность температур Д/° = 60°. Сила трения
на опорах при наличии вагонеток /УГгр = 2600 кгс (дан) — второй член
значения Д7\. Сила трения на опорах при отсутствии вагонеток по анало-
гии с Л7+, считая 0 = 0,
КГпор = 0,15(8-840 — 30 650 0,09) = 600 кгс (дан).
Средние натяжения каната по уравнению (5. 10)
1\ = 30 000 (1 — 0,05) + 8 • 0,5 • 180 — 0,5 • 600 = 28 900 кгс (дан);
Тп = 30 000 (1 +0,05) +8-0,5-180 +t0,5-2600 = 33 500 кгс (дан);
tg ₽СР = == °-18; cos = °-98;
V —Цг = -дйя" 880 = 900 м;
" cos р 0,98
/з 1
-—= = (1003 + 3503 + 200s + 1503 + 803) = 55-106 л/3.
cos В 0,98 ' 1 '
Ход натяжного груза по уравнению (5. 9)
V A.s - —
— 24
750
"5(Г
33 5002
82
28 9002
55-10е —
^ГёШооТ-Э00 '90° + 0>000011 60 -900 = 0,93 — 0,29 + 0,6 = 1,24 м.
16. КАНАТ С ЗАКРЕПЛЕННЫМИ КОНЦАМИ
Канат с двумя закрепленными концами является статически неопре-
делимой системой. При изменении нагрузки и температуры натяжение
каната будет меняться, достигая максимума при наибольшей нагрузке
и минимальной температуре.
Рассмотрим два состояния каната (рис. 5. И) при разных нагрузках
и температурах. Натяжение каната в первом, исходном, состоянии равно 7\
(предполагается известным) при длине кривой каната sx. Требуется опре-
делить натяжение каната Тх при изменении нагрузки и температуры, в ре-
зультате чего кривая каната будет иметь длину s2.
Для определения натяжения Тх воспользуемся условием сплошности
нити, а именно: изменение геометрической длины каната As = sx — s,
равно упругому As(/ и температурному Asz изменениям длины каната.
В общем виде для многопролетного каната при разности температур Д/°
и коэффициенте линейного расширения стали е это условие может быть на-
писано в виде
— 3j S1 = + 'V А«/ = = (Tx — ^1) --+ e
—' X 1 У — 1 EKP V X 1/ C0Sp — COSp ’
причем для определения Asv и Asz длину каната можно считать по хордам
пролетов.
78
Пользуясь общим выражением (4. 30) для геометрической длины ка-
ната
=____I , А
S cos р ' ~ 7'2
и подставляя соответствующие значения sx и sL, получим уравнение об-
щего состояния каната
— Т1)~~~±е,М° V 1~1Г, (5.13)
KF ' х cos р ~ { cos р ’ ' ’
которое связывает величину натяжений его Тх и Тх при любых изменениях
нагрузки и температуры. Для практических целей в большинстве случаев
достаточно вести расчет по средним ве-
личинам натяжений Т, в качестве кото-
рых можно принимать полусумму на-
тяжений в крайних пунктах участка.
При этом условии, вынося Т за знак
суммы и решая его относительно иско-
мой величины Тх, имеем
± е WEJ — Т
где
Ек — модуль упругости
каната;
F — металлическое се-
чение каната;
Рис. 5. 11. Схемы двух состояний ка-
ната с закрепленными концами: а—ис-
ходное; б — искомое
L' = Д, р------суммарная длина каната по хордам пролетов;
А/° — разность температур обоих состояний каната, причем
знак плюс — при повышении температуры, знак ми-
нус — при понижении температуры по сравнению
с температурой исходного состояния;
е = 0,000011 — коэффициент линейного расширения
стали;
Аг — грузовой фактор, соответствующий исходному натя-
жению 7\;
Ах — грузовой фактор, соответствующий искомому натя-
жению Тх.
Уравнение (5. 14) может быть решено путем пробных подстановок,
а также указанным далее графическим способом. Общее выражение грузо-
вого фактора А определяется уравнением (4. 30); его значения для неко-
торых частных случаев приведены в табл. 5. 1.
В отношении выбора величины Ек следует иметь в виду, что упругость
каната снижает степень колебания натяжений, причем влияние Ек ска-
зывается сильнее при малых пролетах. Поэтому заниженное значение Ек
может повлечь за собой некоторое перенапряжение каната. С учетом этого
обстоятельства следует принимать для канатов одинарной свивки Ек =
= 1 600 000 кгс/см2 (дан/см2).
Температурные колебания натяжения возрастают с уменьшением про-
лета и степени загрузки каната вагонетками (отношения веса их к весу
каната). С другой стороны, изменение величины нагрузки каната будет
79
Величина грузового фактора А
А
Таблица 5.1
Вид нагрузки
I
Случай I
дЧЛ
24 cos Р
G2/ „
-24" cos Р
Случай 11
Д = -^- cos Р + Q (Q + G) -^2/^" cos ₽:
Дтах при X = 0,5/;
Дгтпп при X = Xrnin
Случай III
. G2Z „ QN Г хц , „
Л-_-с(Кр| ^-|^(ЛД , G)
+ 1 (ЬЛД + aG) 1 / cos P,
где
а = 3/г —(2/V—1);
, 2/V — 1 L 3 14
/—-^-^(/v-i)
Дтщ при x 0
/1п1ах при x -— у и числе грузов N:
N = 1 при k 1,0 <- 1,35
N = 2 при k — 1,35 -? 2,41
N = 3 при k = 2,41 4- 3,43
сильнее сказываться на натяжении каната в больших и сильно загружен-
ных пролетах. Это происходит благодаря тому, что регулирующее влияние
упругости каната проявляется в малых пролетах сильнее, чем в больших.
Действительно, упругое удлинение возрастает прямо пропорционально
увеличению длины пролета, а разница длин кривой и хорды (зависящая
также от квадрата интенсивности нагрузки) увеличивается пропорцио-
нально кубу длины пролета.
В дорогах с кольцевым движением помимо влия-
ния температуры и степени загрузки каната возникают колебания натя-
жения, вызванные переменным положением вагонеток в пролете. Как
показывают исследования, эти колебания будут наибольшими при про-
летах, кратных расстоянию между вагонетками, и уменьшаются с увеличе-
нием длины пролета. При многопролетных канатах и однопролетных с чис-
80
лом грузов в пролете свыше трех эти колебания становятся малоощути-
мыми1. В этих условиях для дорог с вагонетками равного веса Q, распо-
ложенных с интервалами w, можно вести расчет по приведенной равно-
мерно распределенной нагрузке с учетом погонного веса каната g0, а именно
, Q
4 = ёо + ~,
причем вызванное этим допущением перенапряжение каната не превы-
шает 3—4% (при двух грузах в пролете оно может достигнуть 15—20%).
В этом случае, пользуясь значениями 2-^1 и из табл. 5. 1 (случай 1),
уравнение общего состояния (5. 14) можно переписать в виде
31 + Т2 qft ± е M°EKF -тЛ=-^-
(5. 15)
приведенная (среднекубичная) длина
пролета.
Монтажное натяжение каната Тх = То создается винтовым или иным
неавтоматическим натяжным устройством; при этом вагонетки на линии
отсутствуют и, следовательно, qx = g0.
Если в процессе эксплуатации требуется изменить монтажное натя-
жение с величины Тп до Т02, то для этого необходим ход натяжного
устройства
/3
COS Р
(Т02 То1) /
EKF cos Р
(5. 16)
Для дороги с маятниковым движением (много-
пролетной), когда вагонетка весом Q находится в пролете 1Х, пользуясь
данными табл. 5. 1 (случаи I и II), можно написать
^ = ~4 + Q(Q В GJ ^=^cos2₽, (5.17)
принимая для всех пролетов средний угол наклона линии (5.
В случае однопролетной маятниковой дороги (1С = 1х = = /), по-
лагая Тг = 7П1ЯХ при х = 0,5/ и Q = Qn]ax, получим уравнение общего
состояния каната в следующем виде:
Т3Х + Т2Х [ \G2m + 3Qm (Qm + G,j] cos2 ₽ - 7Jax ± e MCEKF ) =
I max I
= ~ [g* 4- 12Qa- (Qa. + GJ * (/~ *> ] cos2 p. (5.18)
В расчетное значение Q входит давление от тягового каната (п. 31).
Монтажное натяжение Тх = То будет при Qx = 0.
Силы трения несущего каната на опорных башмаках создадут различ-
ные натяжения его в отдельных пролетах, причем при повышении нагрузки
пли температуры канат будет перемещаться из малых пролетов в большие
(рис. 5. 12, а), а при падении нагрузки и температуры — из больших про-
летов (рис. 5. 12, б) в малые. В зависимости от комбинаций пролетов канат
1 Д у к е л ь с к и й А. И., Труды Ленинградского индустриального института, 1940,
№ 2, разд. «Машиностроение», вып. 1.
6 А. И. Дукельский
81
при этом может скользить на всех участках профиля в одном (рис. 5. 12,
сх. 1) или в разных направлениях. Последний случай возможен при нали-
чии посередине профиля большого пролета (рис. 5. 12, сх. 2), а также при
распаде каната на ряд взаимно уравновешивающихся (по длине кривой)
участков (рис. 5. 12, сх. 3) с одинаковой величиной приведенной длины
пролета 1С и одинаковой распределенной нагрузкой q. Однако практи-
Рис. 5. 12. Направления скольжения каната на опорах: а — при увеличении
нагрузки или повышении температуры; б — при уменьшении нагрузки или пониже-
нии температуры
чески нельзя рассчитывать на стабильность подобных участков, так
как геометрическое равновесие их может быть нарушено некоторой
неравномерностью загрузки дороги.
Учитывая это обстоятельство, а также имея в виду, что изменение тем-
пературы может происходить как после, так и до изменения нагрузки,
следует вести расчет в наименее выгодных условиях (рис. 5. 13).
Рис. 5. 13. Расчетные схемы для случая наибольшего натяжения каната: а — по-
нижение температуры после повышения нагрузки; б — повышение нагрузки после
понижения температуры
Обычно за исходное принимается состояние каната, соответствующее
натяжению его Ттвх = раз , определяемому из разрывного усилия Траз
и запаса прочности на растяжение п. При этом температура должна быть
наименьшей, а нагрузка — наибольшей, т. е. = (S^)max, чему отве-
чает распределенная подвижная нагрузка q, = <7max [уравнение (5. 15)], а
при маятниковом движении — расположение вагонетки наибольшего веса
посередине наибольшего пролета [Q = Qm, Gx = Gm, lx = lm и x = 0,5/,„
в уравнении (5. 17)]. В этом случае с учетом сил трения АТ среднюю
величину натяжения 7\ соответственно расчетным схемам рис. 5. 13
можно считать равной:
82
а) для обеих схем 1 при силе трения АЛ на всей длине дороги AD
Л = 0,5 (71 + Т?) = 7тах- 0,5 (g0H + АЛ);
(5. 19)
б) для обеих схем 2 при силах трения АЛ (участок АВ) и АЛ (уча-
сток CD)
Л = 0,5 (Л 4- Л) = Лиах- 0.5go/7- 0,5 (± АЛ + АЛ), (5. 20)
где правило знаков показано на рис. 5. 13.
Полученное таким образом из уравнений общего состояния натяже-
ние Л будет также средним натяжением каната на линии при втором
состоянии его, когда силы трения соответственно станут равны АЛ,
АЛ и АЛ-
Расчетную схему 2 можно применять только при достаточно большой
величине среднего пролета lm. В качестве такого граничного условия можно
считать fin 0,8 У. /3, в противном случае расчет следует вести по урав-
нению (5. 19), предполагая скольжение каната по всей длине дороги в од-
ном направлении.
При подсчете монтажного натяжения Л = Л следует иметь в виду,
что канат скользит во всех случаях в одном направлении — к месту рас-
положения натяжного устройства.
Колебание натяжения каната может быть уменьшено путем сезонного
регулирования его длины винтовым натяжным устройством и посредством
применения упругой (пружинной) заделки концов каната.
Как известно, упругий прогиб пружины пропорционален нагрузке
и будет складываться с упругой деформацией каната.
Поэтому действие пружины аналогично уменьшению модуля упру-
гости каната, и в этом случае уравнение общего состояния каната сохра-
няет свой вид с заменой в нем модуля упругости каната Ек фиктивной ве-
личиной 1
' opL'
'ptrtax
где Пр = —у-------максимальное напряжение несущего каната в месте
заделки его;
fm — максимальный прогиб пружины при наибольшем на-
тяжении каната Л'ах в месте заделки.
Применение упругого закрепления может дать ощутимый эффект
только при малых пролетах (где влияние Е сказывается сильнее) и не-
большой длине дороги, имея в виду ограниченную величину прогиба
пружины.
Неточность приближенного метода расчета (по средним натяжениям)
будет возрастать, если на линии имеются определяющие величину 1С от-
дельные большие пролеты, в особенности расположенные у конечных пунк-
тов, где натяжение будет наиболее отличаться от среднего значения.
В случае необходимости уточнения найденного приближенного зна-
чения Л можно воспользоваться методом последовательных приближений.
Переменные значения натяжений Л и Л можно представить в следующей
1 См. сноску на стр. 84.
6*
83
общей форме, принимая, как и ранее, за исходное состояние, соответствую-
щее максимальному натяжению каната (рис. 5. 13, сх. 1, а и 1,6),
— ^тах ёо^-к “ Дпах
тх = Твх - gohK + ЛТХК = тех- ах,
где &Т1К, &ТхК — силы трения при двух состояниях каната на участке
от верхней опоры D до рассматриваемой опоры Л.
Если профиль дороги не имеет резких переломов, то изменение ве-
личин приращения натяжений можно считать по закону прямой, т. е.
а = (g0H±
Рис. 5. 14. Графическое решение уравне-
ния (5. 22) общего состояния каната
Подставляя значения 7\ и Тх
в исходное выражение (5. 13), после
преобразований получаем
где коэффициенты
Правило знаков перед членами АТ в круглых скобках следующее:
знак минус, если направление скольжения каната при обоих состояниях
его одинаково, и знак плюс, если оно разное.
Принимая величину у из первоначального подсчета, можно из урав-
нения (5. 21) определить уточненное значение Тх.
Для графического решения уравнения общего со-
стояния (5. 14) оно может быть представлено в следующем виде:1
(1- = (5.22)
Правило знаков при члене с А/°: знак минус — при повышении, знак
плюс — при понижении температуры.
Графическое решение уравнения (5. 22) представлено на рис. 5. 14.
Откладывая по оси ординат величину В, а по оси абсцисс — величину 1/z,
1 Ду кельский А. И. — «Вопросы механизации», 1939, № 10—11.
84
получаем прямую ab, которая представляет собой член уравнения, рав-
ный В (1 — kz). Для решения уравнения достаточно отложить вверх или
вниз от точки а разность температур А/с в масштабе 1/С и из полученной
точки d (или f) провести прямую de |l ab (или fi ц ab), пересечение которой
с кривой (1 —дает искомое значение k' (или k"), следовательно, и
величину х = = kz\ значение k0 соответствует случаю А/° = 0. При
замене сосредоточенных грузов распределенной нагрузкой величина г
аналогично выражению (5. 15) будет равна z — .
Таким образом, изменение степени загрузки z требует лишь соедине-
ния точки а с соответствующим делением шкалы, а изменение разности
температур A t° — проведения линий, параллельных ab на стандартной
сетке с кривой (1----. Если происходит изменение температуры при
постоянной нагрузке (г = 1), то линия ab займет положение ab' (на ри-
сунке не показано) и температурные прямые следует провести из точек d
и f параллельно прямой ab'.
Влияние температуры на натяжение каната может быть определено
также следующим упрощенным аналитическим способом. В этом случае
при неизменной нагрузке 2-^1 = и> следовательно, z = 1 и k = х.
Тогда, решая уравнение (5. 22) относительно х и обозначая натяжения
каната — исходное 7\ = ТхО и искомое Тх = Txt (при изменении темпе-
ратуры на А/°), после несложных преобразований можно получить1
еАГ
2 , ор
Г2 v_L.m 1 д;
х0 COS Р
(5. 23)
где
(х+1) Т
При замене сосредоточенных грузов распределенной нагрузкой, под-
ставляя в уравнение (5. 23) значение 2 (табл. 5. 1, случай 1), получим
г-Л/°
ор
24с2 т 1 Ек
где с = ~ — параметр кривой каната;
/
1С = I/ —------приведенная длина пролета.
Из этого выражения видно, что влияние температуры возрастает
с уменьшением величины пролета. При струнно-натянутом канате (с = сю)
х = Xmax = 1 ± еМ° .
Ор
Уравнения (5. 23) и (5. 24) решают путем последовательного при-
ближения, задаваясь первоначально значением т (например, т = 1) и
1 Подобный метод был предложен инж. А. Рыбаком, см. «Вестник машиностроения»,
1944, № 9/10; см. также Engel Е. — «Internationale Berg und Seilbahn—Rundschau»,
1960, N 1.
85
уточняя его на основании найденной величины х; обычно бывает доста-
точно однократного уточнения величины т
X................... 1,2 1,15 1,10 1,05 1,0 0,95 0,9 0,85 0,8
т................... 0,77 0,82 0.87 0,94 1,0 1.08 1,18 1,28 1 4
Этим методом особенно удобно пользоваться для составления таблицы
монтажных натяжений. В этом случае значение
соответствующее монтажным натяжениям каната — исходному (То) и после
изменения температуры (Tot), определится по уравнению (5. 24), если
подставить в него соответственно
= и с = ^.
р F gB
Области применения несущих канатов с закрепленными
концами. Применение натяжного груза для несущего каната имеет основ-
ной задачей создать постоянное натяжение каната независимо от изменения
температуры и нагрузки; это благоприятно для его долговечности, так как
понижение натяжения вызывает увеличение изгибных напряжений под
колесами вагонеток. Поэтому, если колебание натяжений при закреплен-
ных концах больше, чем при натяжном грузе, то для создания равных
условий выносливости каната требуется или усиление его, или увеличение
числа колес вагонетки (в маятниковых дорогах). Кроме того, уменьшение
натяжения каната при подходе вагонетки к опоре (в маятниковых дорогах)
вызывает увеличение угла подъема и тягового усилия. С другой стороны,
амплитуда поперечных колебаний каната, возникающих при резкой раз-
грузке его, меньше в случае закрепленных концов, так как порожний
канат ослабевает и сокращается разница в провесах каната в груженом
и порожнем состояниях.
Натяжной груз в маятниковых дорогах непрерывно перемещается
во время движения вагонетки, что вызывает повышенный износ натяжного
каната на блоке. В дорогах с кольцевым движением, благодаря сопроти-
влению станции и линии, груз будет совершать только установочные дви-
жения, регулируя преимущественно сезонные колебания температуры или
резкие изменения степени загрузки \
Причинами, вызывающими колебания натяжений в канатах с за-
крепленными концами, являются изменения температуры и нагрузки
дороги. Влияние температурных колебаний, особо существенное при ма-
лых пролетах, может быть резко снижено путем применения сезонной
регулировки длины каната винтовым натяжным приспособлением. Вто-
рая причина — колебание нагрузки при маятниковом движении неуст-
ранима; при кольцевом движении колебание нагрузки, предполагая
правильную эксплуатацию дороги, вызывается изменением производи-
тельности дороги по условиям производства. Применение в этом случае
метода регулировки длины каната возможно только при условии сезон-
ного характера изменения производительности.
Если условия местности в маятниковой дороге с закрепленными
концами диктуют величину максимального пролета 1т, то для уменьшения
колебания натяжения следует и остальные пролеты по возможности до-
водить до величины 1т. При равных пролетах увеличение длины маятни-
ковой дороги уменьшает степень колебания натяжения, что особенно
1 Д у к е л ь с к и й А И. — «Подъемно-транспортное дело», 1940, № 4—5
86
резко сказывается при изменении числа пролетов в пределах 1—3. При
заданной длине маятниковой дороги выбор величины такого нормального
пролета может значительно влиять на степень колебания натяжения;
с увеличением пролета возрастают колебания, вызванные прохождением
груза, но уменьшаются колебания от температуры1. При наличии сезон-
ного регулирования преимущественной областью применения закреплен-
ных канатов в маятниковых дорогах следует считать равнопролетные
дороги с сравнительно большим числом пролетов и значительным натяже-
нием каната (большие значения Т/Q), когда колебания от нагрузки сво-
дятся к минимуму; в короткой равнопролетной дороге с небольшим чис-
лом пролетов при малой величине их можно добиться того же примене-
нием упругого закрепления. Особенно часто при маятниковом движении
канаты с закрепленными
концами применяются в
случаях, когда по усло-
виям работы могут воз-
никнуть значительные ко-
лебания канатов (п. 17).
В дорогах с кольце-
вым движением вагонеток
применение закрепленных
канатов следует прежде
всего ограничить дорогами
с постоянным режимом
производительности. При
этом условии, если даже
считаться с неизбежным
Рис. 5. 15. Схема дороги к примеру 3
колебанием интервала между вагонетками порядка 10—15%, можно при
наличии относительно большой величины пролетов иметь колебания
натяжения, не превосходящие таковых при натяжном грузе, даже без
применения сезонного регулирования. При применении же его то же
самое можно достигнуть и при малых пролетах. Не следует, однако,
забывать, что сезонное регулирование длины каната вызывает эксплуата-
ционные неудобства; поэтому отказ от натяжного груза в подобных слу-
чаях должен быть мотивирован экономическими соображениями. Вместе
с тем следует отдавать себе отчет в том, что сопротивление станции и линии
в значительной степени уменьшает регулирующие способности натяж-
ного груза, и поэтому в ряде случаев, если это вызывается существенной
необходимостью, переход на закрепление концов может быть выполнен
без особого ущерба для долговечности каната.
Пример 3. Определить натяжения несущего каната с двумя закреп-
ленными концами: а) минимальное рабочее и б) монтажное.
Канат закрытого типа с погонным весом g0 = 7,0 кгс/м (дан/м)
имеет площадь поперечного сечения F = 8,5 см2 и разрывное усилие
105 000 кгс (дан). Максимальное натяжение с учетом сил трения (1/3 раз-
рывного) Ттях = 35 000 кгс (дан) при температуре Zmin = — 30°. Коле-
бание температуры А/0 = 60°. Рабочая нагрузка от вагонеток максимум
20 кгс!м (дан/м), минимум 17 кгс/м (дан/м). Дорога с кольцевым движением
(со схемой профиля по рис. 5. 15); перелома профиля на опорах не имеется.
Коэффициент трения каната на башмаках принимаем р = 0,15.
Сила трения каната при полной нагрузке
= MmL' = 0,15 (20 Д 7) ~ = 3100 кгс (дан)
1 Д у к е л ь с к и й А. И. — Труды ЛИВТа, 1949, № 15.
87
и при частичной нагрузке
ATa-i - MxL' = 0,15 (17 + 7) = 2700 кгс (дан).
Приведенная длина пролета'
I.
4-6-1003
1000 — = 270 *
Составляющая собственного веса каната при разности высот Н = 180 м
g0H = 7,0-180 % 1300 кгс (дан).
Рассмотрим два состояния каната / и II при направлениях сколь-
жения по рис. 5. 15.
Исходное состояние 7 соответствует случаю максимальных рабочих
натяжений, когда ТА = Ттах; при этом среднее натяжение каната на линии
7\ = 7ПЮХ — 0,5 (g0H + А7\) = 35 000 — 0,5 (1300 +
+ 3100) = 32 800 кгс (дан).
Состояние II соответствует минимальным рабочим натяжениям при
нагрузке qx — 17 + 7 = 24 кгс/м (дан/м) и температуре
В этом случае среднее натяжение каната на линии
Тх1 = Тл — 0,5go/7 — 0,5ЛГх1 = ТА — 0,5 (1300
+ 2700) = ТА — 2000 кгс (дан).
Величину Тх1 находим по уравнению (5. 15)
Гз 1 гг. 2 F
л-1 + 7 Х1
tx = +30°.
^^C±^EKF-Tl
подставляя значения Ек =
Тt = 32,8 тс (328 кн), А/э
-рЗ । Г1600-8,5
I Х1 . 1 Л1 [ 24 - 2/0 3220Q2
24 '
= 0,000011,
1600 тс/см2 (16 000 кн/слг2), е
== 60°, получаем
272 + 0,000011-60-1600-8,5 — 32,8] =
_ 1600-8,5 242 „7„2
~ 24 •10002 ’Z'U’
Решая это уравнение, находим
ТХ1 = 27,4 тс (274 кн),
чему соответствуют натяжения на опорах А и В
ТА = ТХ1 + 2,0 = 27,4 + 2,0 = 29,4 тс (294 кн)-,
ТВ = ТА — g0H — АТЛ1 = 29,4 — 1,3 — 2,7 =25,4 тс (254 кн).
Монтажное натяжение каната (рис. 5. 15, ex. III) характеризуется
данными qx = g0 = 7,0 кгс/м (дан/м) и t = 0°.
Сила трения
А7\.2 = 0,15-7-™ = 900 кгс (дан).
Среднее натяжение при монтажном состоянии
Тхг = ТА — 0,5 g0H + 0,5 АТ\г = ТА —
— 0,5 (1300 — 900) = ТА — 200 кгс (дан).
88
Величину Тх2 определим также по уравнению (5. 15), подставляя
в него Л£° = 30° и qx = 7,0 кгс/м (дан/м),
Т3х2 + Тх2 ^16°048’5.2702 Jg + 0,000011.30-1600.8,5 — 32,75) =
1600-8,5 72 „ 2
24 ’ 10002
Рис. 5. 16. Графическое определение натяжений каната
Решая это уравнение, находим Тх2 = 12,6 тс (126 кн). Соответству-
ющие натяжения в точках А и В будут равны
Та = Тх2 + 0,2 = 12,6 + 0,2 = 12,8 тс (128 кн);
Тв = ТА — + &Тх2 = 12,8 — 1,3 + 0,9 =12,4 тс (124 кн).
Графический способ определения Тх1 и Тх2 представлен на рис. 5. 16.
Определим величины В и С, входящие в уравнение (5. 22); в данном случае
С 1 = 1 272-2702 _£=91 1П-3 _____1__ 1Q1-
LT'j ч 247’i е 24-328002' и ‘ 0,000011 а ’
Рабочее состояние каната
89
Монтажное состояние каната при t = 0°
^ = £-=^ = 0’26; ib-=o4r=3’85;
АГ 30 п , К7
~С =Т9Г=0’157-
Откладывая величины Оа = В, ОЬу=~ и ОЬ2 =— и проводя
Zj ?2
прямые de || aby и if || ab2 на расстояниях ad = и ai = ~ , получаем
ky = 0,94, Ху = kyZy = 0,94-0,89 = 0,835;
= 1,48, х2 = k2z2 = 1,48-0,26 = 0,385,
откуда
Тху = ХуТу = 0,835-32,8 = 27,3 тс (273 кн);
Тх2 = х2Ту = 0,385-32,8 = 12,6 тс (126 кн).
17. ПОПЕРЕЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КАНАТОВ
Общие положения
При резком увеличении или уменьшении нагрузки каната возникают
поперечные колебания его, которые могут вызвать также перенапряже-
ния каната. Такие явления имеют место в несущих канатах канатных
дорог и кабельных кранов в случае резкой разгрузки кузова, ковша или
грейфера, а также в поддерживающих (несущих) канатах предохранитель-
ных сетей или подвесных бункеров кабельных кранов, испытывающих
ударную нагрузку.
Аналогичные явления возникают также в несущих канатах кабель-
ных кранов при торможении груза и отрыве его от земли.
Поперечные колебания несущих канатов появляются также и от ряда
других причин, прежде всего в маятниковых дорогах с большими про-
летами и высокими скоростями при движении вагона1 и его торможении.
При больших скоростях несущий канат принимает за вагоном форму
бегущей волны, амплитуда которой возрастает с увеличением скорости
и величины пролета. По-видимому, существует критическая скорость,
при которой могут возникнуть резонансные явления, но она, очевидно,
лежит далеко за пределами осуществленных скоростей (10—12 м/сек).
Ветровые нагрузки создают колебания канатов в горизонтальной
плоскости, однако известны случаи2 3 появления также вертикальных
колебаний, возникающих в результате вертикальных токов воздуха,
вызванных нагревом нижележащих скал.
Вопросу о поперечных колебаниях канатов посвящена довольно об-
ширная литература. Однако попытки решения этих задач методами мате-
матической физики не дают положительных результатов. Полученные
уравнения могут быть использованы только для выявления законов по-
добия (моделирования), так как достаточно точное решение этих уравне-
ний наталкивается на математические трудности3.
Существует также приближенный метод решения практически важной
задачи о колебании каната с сосредоточенным грузом посередине пролета.
’Adler А. — «Wasserwirtschaft und Technik», 1937, N 12/13; U b a 1 d i G.,
[Доклады на 1-м (Римском) международном конгрессе по канатным дорогам, 1957].
2 Р е у е г 1 А. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, Sonderausgabe.
3АнаньевА. А., К расчету канатов предохранительных сетей подвесных канат-
ных дорог. Кандидатская диссертация, 1949 (ЛПИ).
90
Этот метод (Хаузер 1, Кэб2, Рекач 3) основан на замене распределенной
массы каната приведенной сосредоточенной массой посередине пролета.
Таким образом, рассматриваются колебания невесомого упругого каната
и получается система с одной или двумя степенями свободы, в зависи-
мости от того, закреплены оба конца каната или он снабжен противо-
весом или качающейся башней.
Для определения приведенной массы и приведенной жесткости ка-
ната, входящих в уравнения движения, приходится предположительно
задаваться формой кривой провеса каната с грузом в движении и законом
изменения скорости по длине каната, которые принимаются по треуголь-
нику (Хаузер, Кэб), по двум пересекающим параболам4 или просто по
параболе (Рекач). Условность исходных положений ставит под сомнение
правильность получаемых результатов. Для проверки их в лаборатории
подъемно-транспортных машин Ленинградского политехнического ин-
ститута им. М. И. Калинина были проведены обширные эксперименталь-
ные исследования на специальной установке, основанной на принципе
моделирования колебаний канатной системы 5. На этой установке, позво-
ляющей достаточно просто в широких границах варьировать различные
параметры, проводилось изучение динамических пцоцессов при попереч-
ных колебаниях каната применительно к различным практическим за-
дачам. Всего было проведено четыре серии экспериментов.
Результаты экспериментов показывают, что существующие прибли-
женные решения во многих случаях дают результаты, резко расходя-
щиеся с экспериментальными данными. Поэтому для практических целей
следует преимущественно пользоваться экспериментальными зависимо-
стями, которые в большинстве случаев с достаточной точностью могут
быть представлены в обобщенной форме. В дальнейшем приводится ряд
таких зависимостей, полученных для разных случаев нагрузки каната.
Натурные динамические испытания несущих канатов весьма мало-
численны 6.
Экспериментальная установка
Установка, общий вид которой показан на рис. 5. 17, имеет две жест-
кие опоры, между которыми можно натянуть до пяти канатов7.
Одна из опор может быть выполнена качающейся или иметь блок
для устройства с натяжным грузом. Испытания ведутся с однопролетным
канатом при расстоянии между опорами около 7 м, что достаточно для
надежного замера исследуемых величин.
В случае надобности пролет может быть для специальных нужд
увеличен до 15 ти; кроме того, устройством промежуточной опоры возможно
получить двухпролетную систему общей длиной 15 ти с любым отношением
длины пролетов. Все испытания на однопролетной модели 7 ти велись
с канатом 3 тити, конструкции 6 X 7 ф- 1 с толщиной проволок 0,3 ти.м
1 Hauser W. Beitragzur Berechnung der dinamischen Beanspruchimgen bei Kabel-
kranen, Dissertation, Karesrtihe; 1929.
2 К ab L. Angenaherte Bestimmung der Massenkrafte infolge der Schwingung einer
an gespanten. Seil hangender Last, — «Bauingenieur», 1933, N 33/34.
3 Рекач В. Г., Сборник трудов Моск, инженерно-строит. ин-та, 1939, № 2.
4Плодовитов Н. Н., Динамические явления в несущем канате кабельного
крана при разгрузке бадьи с бетоном. Кандидатская диссертация, 1954 (ЛПИ).
5 Проект установки и теория моделирования разработаны А. А. Ананьевым.
6 ВНИИПТмаш, Сборник трудов, № 22, 1958 (ОНТИ) — Запись колебаний канатов
отвальных дорог с помощью киносъемки; W у s s Т.— «Schweizarische Bauzeitung», 1951,
N 34 — Осциллографические записи натяжения несущих канатов кабельных кранов при
подъеме и спуске груза.
7 Ананьев А. А. и Плодов птов Н. Н. — Труды ЛПИ, 1954, № 3.
91
и разрывным усилием 390 кгс (дан). Модуль упругости каната опреде-
лялся экспериментально после длительного обжатия каната под на-
грузкой.
Для обеспечения условий моделирования приходится распределен-
ную нагрузку создавать в модели путем прикрепления к канату 20—30
цилиндрических грузов, расположенных на равных расстояниях. При
испытаниях замерялись перемещения отдельных точек каната, натяже-
ния каната у места разгрузки и на одной из опор, а при замедленной
разгрузке — также ее время и давление от груза на канат.
Все записи велись на пленку восьмишлейфного осциллографа. Пере-
мещения каната регистрировались
17 Экспериментальная установка
Рис. 5.
для исследования поперечных колебаний
канатов
реохордами, а натяжения измерялись
с помощью проволочных датчиков
при использовании двухканатного
электронного усилителя. Датчики
наклеивались на дюралюминиевые
планки, которые располагались по-
середине пролета и у одной из опор,
которая была приспособлена для раз-
дельного измерения горизонтальной
и вертикальной составляющей натя-
жения каната. Хорошие результаты
получились также и при наклейке
датчиков непосредственно на канат.
Одновременный замер натяжений
в пролете и у опоры показал пол-
ное совпадение их величины без за-
метного смещения по времени. Специ-
альные устройства были разработаны
для различных способов изменения
нагрузки каната. При мгновенной
разгрузке часть груза подвешивалась
на медной проволоке, которая обре-
залась. При замедленной разгрузке
сбрасываемым грузом была свинцо-
вая дробь, которая вытекала из двух
или четырех отсеков коробки через
различные решетки днища. Время
опорожнения замерялось контактным
устройством в виде пластинки, которая под действием давления дроби
временно размыкала цепь шлейфа осциллографа. Тарировка прибора на
жестком основании показала, что дробь вытекает равномерно и давление
на основание изменяется по линейному закону.
В устройстве для переброски груза на канате нижняя часть груза
обрывалась и, пройдя вдоль стержня прибора некоторый путь, ударяла
о движущийся вверх канат Переброска осуществлялась также и замед-
ленно путем включения в прибор указанного выше устройства коробки
с дробью.
В случае падения груза на канат падающий груз направлялся про-
волоками и ударял о канат свинцовой подушкой. Контрольные опыты
с грузом, имеющим замок для защемления на канате, дали однотипные
результаты.
Тарировка аппаратуры вместе с датчиками и реохордами произво-
дится на самой экспериментальной установке, что обеспечивает общую
точность измерения в границах ±5%. На пленке осциллографа фикси-
руются два состояния каната — до и после подвешивания посередине
92
пролета тяжелого груза. Измеряется разность провесов и статическим
расчетом вычисляется приращение натяжения, что определяет' масштаб
записи.
Каждое испытание повторяется три раза, причем в большинстве
случаев получаются весьма устойчивые показания. Испытания ведутся
с предварительно обжатым (вытянутым) канатом.
Соблюдение законов моделирования позволяет получить подобие
колеблющихся канатов натурной установки и модели, под которым сле-
дует понимать подобие натяжений и перемещений в сходственных точках
в сходственные моменты времени. Если в общее уравнение колебаний
каната ввести соответствующие множители подобия, то для каната с гру-
зом посередине пролета получаются следующие условия подобия:
а) равное отношение а =
доточенной Q;
б) равное отношение Ек!<зр
нию растяжения <тр;
в) равный относительный
г) равная относительная высота till падения груза.
При соблюдении этих условий получается зависимость между мно-
жителями геометрического подобия nt и временного nt
nt = п].
о/ „ ,
распределенной нагрузки ql и сосре-
'"С
модулей упругости канатов Ек к напряже-
провес f/l посередине пролета;
Это показывает, что все процессы в модели протекают быстрее, чем
в натурной установке. В качестве nt можно взять отношение пролетов
nt = натуры (/„) и модели (Ц), а в качестве nt = — — отношение
периодов собственных колебаний натуры (т„) и модели (тЛ).
Для каната с качающейся башней должно быть, кроме того, соблю-
дено: а) геометрическое подобие расположения точки крепления каната
и центра тяжести башни, б) равное отношение весов (масс) каната и башни.
Таким образом, масштаб модели может быть любым и ограничивается
соображениями о достаточной точности измерений. В нашем случае при
длине модели 1М = 7 м и пролетах 1Н = 200-:-700 м имеем nt 30-н 100
и nt 5-н 10.
Для проверки правильности моделирования были проведены сравни-
тельные замеры периодов собственных колебаний каната с грузом
кабельного крана в условиях его эксплуатации и каната лабораторной
установки, моделирующей этот же кран. При этом зависимость (а) между
множителями подобия оказалась точно выполненной.
Проверка моделирования производилась также на лабораторной
установке путем проведения однотипных опытов на моделях длиной 7 м
и 15 м.
Результаты экспериментов
Колебания каната с закрепленными концами. Целью этих опытов
являлось изучение колебаний несущего каната кабельного крана при
мгновенной (16 опытов) и замедленной (17 опытов) разгрузке бетона из
бадьи грузовой тележкиг. Эти колебания, имеющие характер «прыжка»
бадьи при резком ее опорожнении, вызывают помехи в производстве
бетонных работ. Аналогичные явления имеют место и в отвальных канат-
ных дорогах маятникового типа. Схема опытов показана на рис. 5. 18.
Груз Q мгновенно или замедленно уменьшался до величины N = yQ;
1 Ананьев А. А. и Плодовитое Н. Н. — Труды ЛПИ, 1955, № 182
93
условия опытов соответствовали практическим параметрам кабельных
кранов, а именно:
fQ = (0,033 -i- 0,05) I; ql = (0,77 -ь- 1,44) Q;
запас прочности
/ze -2,77 ч 4,17; у = 0,1 -ч 0,7.
Время замедленной разгрузки tp = 0,2 ч-2,2 сек составляло tp =
= (0,4ч-4,0) т0, где — период собственных колебаний каната с гру-
зом Q; это равносильно длительности разгрузки в натурных условиях
1 = 7,0м
Рис. 5. 18- Схема опытов при разгрузке на
канате с закрепленными концами
от 1 до 20 сек.
Колебания груза несколько
несимметричны: ход вниз hH = <Xf
равен разности статических про-
весов Л/ = fQ —fN, а ход вверх
he — (0,83ч-1,14) Л/. Точки сред-
ней части каната совершают поч-
ти гармонические колебания;
вблизи опор форма колебаний
сложная и амплитуда значитель-
но превышает разность статиче-
ских провесов.
Натяжения каната изменяются примерно по косинусоидальному
закону от Tmax = TQ до Tmin = TN - k (TQ - TN), где k = 0,8ч- 1,18.
Таким образом, канат не испытывает перенапряжения, но имеет значи-
тельную величину колебания натяжения ДТ = Ттах— Т min= (TQ —
— Tn)0 I k), вызывающую существенное ослабление каната.
Дополнительные испытания с разгрузкой в промежуточных точках
пролета показали, что размах колебаний здесь также можно считать рав-
ным удвоенной разности статических провесов, а кривая изменения раз-
махов весьма полога.
Замедление разгрузки резко уменьшает амплитуду колебаний rv
груза N. Как видно из рис. 5. 19, при относительном времени разгрузки
t„ = 0,5 получается rN < 0,75 Л/, а при tp = 3 имеем rN <Z 0,1 Л/.
На рис. 5. 19 нанесены 17 опытных точек и кривая
rN _ Tq л£р
(5. 25)
94
с огибающей (при tp >> 0,5tq) по уравнению
rN __
А/ ntp'
(5. 26)
Как видно из рис. 5. 19, все опытные точки лежат ниже огибающей
и для расчетов можно рекомендовать пользоваться уравнением (5. 26).
Выражение (5. 25) получено из дифференциального уравнения дви-
жения, если рассматривать систему с одной степенью свободы и считать
постоянными приведенную массу и жесткость. Уточненное решение1
(с использованием функций Бесселя) с переменной массой и с учетом
изменения жесткости дает аналогичные кривые, огибающие которых
лежат несколько ниже кривых по уравнению (5. 26).
Рис. 5. 20. Схема опытов с разгрузкой на канате с натяжным грузом
Таким образом, при времени разгрузки, равном трехкратному пе-
риоду собственных колебаний, амплитуда колебания (относительно рав-
новесного состояния) составляет не более 10% от разности статических
провесов.
Период собственных колебаний т = 2л 1/ зависит от приведен-
V спр
ной массы Мпр и приведенной жесткости спр, для которых ряд авторов
дают приближенные формулы.
Наиболее простое выражение (по Рекачу) в преобразованной форме
имеет вид
<5-27>
где Ек — модуль упругости каната;
g — ускорение силы тяжести;
Gq — напряжение растяжения в канате при натяжении TQ.
Экспериментальная проверка (20 лабораторных и один натурный
опыт) показала, что все они дают погрешность при определении пери-
ода ±20%. Применительно к кабельным кранам пролетом 350—700 м
получаем по расчету tq = З-ь-5 сек.
Колебание каната с натяжным грузом. Целью этих опытов 2 * является
определение колебаний и перенапряжений несущего каната маятниковой
отвальной канатной дороги при мгновенной и замедленной разгрузке
вагонетки (рис. 5. 20).
Всего проведено более 100 опытов мгновенной разгрузки по одно-
пролетной схеме рис. 5. 20, а. Груз Q мгновенно уменьшался до величины
1 См. сноску на стр. 93.
2 Ржыско Е., Исследование работы отвальных канатных дорог с маятниковым
движением вагонеток. Диссертация, 1957, ЛИИ; «Przeglad Mechaniczny», 1961, р. 167.
95
N = yQ, причем статическое натяжение Тс при колебаниях достигало
величины Ттах- Сопротивление блока на шарикоподшипниках не пре-
вышало 2%. Условия опытов отвечали практическим параметрам дорог,
а именно:
fQ = (0,06 -± 0,03) Z; пс = 4,0 -= 3,0; у = 0,0 =- 0,4; I = 200 =- 600 м,
где пс — статический запас прочности.
Рис. 5. 21. Перенапряжение каната с натяжным грузом
при мгновенной разгрузке
Случай у = 0 соответствует аварийному срыву вагонетки с каната.
Величина I при заданных fQ и пс определяла соответствующее значе-
ние gllQ, являющееся одним из условий подобия.
Обработка результатов всех опытов позволила получить обобщенное
выражение с погрешностью до ±10% для перенапряжения каната
k = ^ = А— В1 фС-^-, (5.28)
где коэффициенты А, В и С зависят от
стали ав.
Это выражение представлено в виде
диаграммы на рис. 5. 21; в нижнем
квадранте изображена расчетная зави-
симость при °в =
= 120 кгс!мм2 (дан/мм2). Для средних
значений fQ = 0,04Z и пс =3,5 пере-
напряжения округленно составляют
величины у и предела прочности
k при 1, м
200 400 600
0,0 1,85 1,60 1,35
0,2 1,55 1,35 1,15
0,4 1,25 1,20 1,10
96
Опыты показывают, что при мгновенной разгрузке перенапряжение
каната может достигнуть больших значений, в особенности при малых
пролетах. При пролетах 200—600 м перенапряжение составляет 85 —
— 35% в случае падения вагонетки с каната (у = 0), 55—15% при раз-
грузке вагонетки с собственным весом в четыре раза меньшим веса груза
(у = 0,2) и 25—10% при собственном весе вагонетки в полтора раза
меньшем веса груза (у = 0,4).
Сопоставление опытных данных с расчетными ^при коэффициенте
приведения массы каната по Рекачу т = у и по Кэбу т =4") показы-
вает, что величина дополнительного динамического натяжения АТ =
= Тта7 — Тс по опытам значительно больше, чем по расчету. Более
близкие результаты дает расчет при m = , однако и здесь во многих
случаях расхождение величины l\T составляет 50—100%. Поэтому для
практических целей следует рекомендовать пользоваться эксперименталь-
ными данными. Размах колебаний по опытам примерно равен Л/;, % 2АД
что близко к расчетным данным.
Сравнительные расчеты для всего диапазона параметров маятнико-
вых однопролетных отвальных дорог показывают, что разность прове-
сов А/ канатов с противовесом в 1,5—7,5 раза больше, чем канатов с за-
крепленными концами. Разница в величине А/ возрастает с увеличением
запаса прочности, относительного провеса, величины относительного
остающегося груза и с уменьшением размера пролета.
Для сравнения экспериментальных и расчетных величин использо-
вана приближенная формула Рекача — Кэба, которая может быть при-
ведена к безразмерному виду как функция безразмерных параметров
/Q/Z, У = EkIgp, а = ^-, а именно:
(5.29)
где ________
А = В — б>2; Di = В + е>2; d2 = Ув2 — 4G;
1 с = <2 + а) f .
Пр ’ е ’ 2 (2у + а) ' fQ ’
Выражение для ускорения тележки /:
/шах ___ Q (1 V)
g ~~ (2у + а) ’
(5. 30)
гДе g — ускорение силы тяжести.
7 А. И. Дукельский
97
Отсюда вытекает условие отсутствия отрыва тележки от каната
(/шах < g), а именно
у > 0,5 (1—0,5 а), (5. 31)
что нуждается, однако, в экспериментальной проверке.
Опыты с замедленной разгрузкой каната в однопролетной схеме были
проведены в условиях пс = 3,5 и^ = при у = 0,2 и 0,4 для проле-
тов I == 200, 400, 600 м. Опыты показали, что замедленная разгрузка
и в данном случае резко уменьшает амплитуду колебаний, а также вели-
чину перенапряжения каната. Для определения амплитуды колебаний
можно пользоваться уравнениями
(5. 25) и (5. 26), а для величины пере-
напряжений аналогичны-
ми выражениями
= (5.32)
А* мгн sit р Tq
с огибающей (при
>0,5тр)
&Тзам
& Тмгн
где ЛТзаА1
полнительные
ские нагрузки при замед-
ленной и мгновенной раз-
грузке.
При tp > 3 вели-
чина кт;:ам < о,\\тмгн.
Помимо однопролетной дороги производились также опыты с двух-
пролетной дорогой по схеме рис. 5. 20 с мгновенным сбрасыванием груза
в переднем 1г или заднем /2 пролете для сочетания длин = 1, 2 и 3
при 1Х = 200 мм. Опыты показали, что при разгрузке в заднем пролете
(рис. 5. 20, б) передний пролет существенно влияет на снижение
напряжений каната, причем это влияние усиливается с увеличением
шения 1ХН2. В случае разгрузки в переднем пролете (рис. 5.
задний пролет не оказывает влияния на перенапряжение каната.
Все данные, полученные для каната с противовесом, могут
использованы также и для каната с качающейся башней, так как колеба-
Рис. 5. 22. Схемы
кабельного крана с подвесной во-
ронкой:
1 — соединительная траверса; 2 — бадья; 3 воронка
ip
=& <5- 33>
И ЛТМг(1—до-
динамиче-
пере-
отно-
20, в)
быть
тельные процессы их однотипны.
Обрыв груза с ударом о канат с закрепленными концами (переброска
груза). Эти опыты имели целью дать материалы для проектирования ка-
бельного крана с подвесным бункером, снабженным виброхоботом для
подачи бетона в густоармпрованные блоки при строительстве гидростан-
ций1. Для уменьшения колебаний несущих канатов при переброске бетона
из бадьи грузовой тележки в бункер можно связать все три несущих каната
постоянной или временной связью. В первом случае (рис. 5. 22, б) все
три каната имеют постоянную связь, передвигающуюся вместе с бункером.
Во время падения груза при переброске его на высоту h система сначала
движется вверх, затем происходит удар груза о бункер и система начинает
двигаться вниз, совершая затем колебания. При движении грузовой те-
лежки по среднему канату бункер будет испытывать вертикальные пере-
мещения, нежелательные для работы виброхобота.
А н а н ь е в А. А. и П л о д о в и т о в Н. Н. — Труды ЛПИ, 1960, № 211.
98
Во втором случае (рис. 5. 22, в) средний канат при падении груза
двигается вверх и, пройдя путь z, давит на траверсу, после чего все три
каната совершают совместные колебания и воспринимают второй удар от
падения груза в бункер. Если z велико, то сначала может произойти удар
груза о бункер, а затем встреча среднего каната с траверсой. После опо-
рожнения бункера крайние канаты поднимаются, связь их со средним ка-
лебаний при переброске груза в системе переброске груза в системе с постоянной
с постоянной связью связью
Система с постоянной связью. Всего было проведено
78 опытов с мгновенной переброской при следующих переменных пара-
метрах:
fQ = (0,033-^0,05) Z; h = (0,0021-0,0106) Z;
ql = (0,77 ±-1,44) Q; P = (0,3±-0,7) Q;
где Q — общий вес сосредоточенного груза на всех трех канатах;
Р — вес перебрасываемого в бункер груза.
Запас прочности пс = 2,3±-4,2.
Контрольные опыты с тремя канатами показали, что возможно про-
изводить дальнейшие испытания по переброске на одном канате.
Результаты всех испытаний могут быть представлены в виде обоб-
щенных графиков (рис. 5. 23 и 5. 24) относительного размаха колебаний
A/p/Z (общая погрешность до ±20%) и перенапряжения T^ITq (общая
погрешность до ±8%) по сравнению со статическим натяжением Tq.
При более грубом приближении получаем
Л/р=(1.з4
Zl ) ;
/±зо%
Т max
TQ
±14%
h
т
99
Эти значения показаны пунктиром на рис. 5. 23 и 5. 24. При высоте
переброски h = 0,011/ размах колебаний может достигать размаха коле-
баний при свободной разгрузке одиночного каната, а при h = 0,004/
составляет приблизительно одну треть этой величины. Перенапряжение
канатов доходит до 30%, а размах колебаний до 8% от длины пролета.
Колебания весьма нелинейны: отношение хода вверх к ходу вниз
меняется в пределах от 0,93 до 2,76. Замедление переброски оказывает
такое же влияние на амплитуду колебаний, как и при свободной разгрузке.
При сопоставлении опытных данных с расчетными по методу работ
поправочный коэффициент колеблется в широких границах 0,6—1,2, то
приводит к чрезмерным погрешностям;
поэтому в данном случае предпочтитель-
нее экспериментальные зависимости.
Рис. 5. 25. Относительный размах ко-
лебаний при переброске груза в сис-
теме с временной связью:
Рис. 5. 26. Колебания и натяжения канатов
бункера при падении груза
1 — средний; 2 — крайний канаты; 3—си-
стема с постоянной связью
Система с временной
связью. Испытания проводились
применительно к запроектированному крану при fQ = 0,05/, ql — 1,25Q
и Р = 0,415Q; средний канат 6 мм, крайние 3 мм, переброска мгновенная.
Варьировалась высота переброски z = (0,0021 <-0,0106) I и ход канатов
до встречи z — (0,0028<-0,0085) I. Величина относительных размахов
колебаний kfpH при мгновенной переброске показана на рис. 5. 25; они
больше, чем при системе с постоянной связью. При больших значениях z
размахи колебаний среднего и крайних канатов различны, что приводит
к повторным ударам. Перенапряжение среднего каната по опытам состав-
ляло от 5 до 25%, а крайних — от 40 до 95%; при системе с постоянной
связью в тех же условиях было получено перенапряжение 5—20%.
Система без связи канатов. Для сравнительной оценки
систем были проведены дополнительно 16 опытов с ударом груза весом Р
о независимо подвешенный бункер (рис. 5. 22, а) при мгновенной раз-
грузке в него бадьи крана. Опыты проводились при средних значениях
основных параметров fQ = 0,04/, ql = Q и Р = 0,5Q (Q — вес бункера
вместе с грузом Р). Переменными величинами были высота падения h =
= (0,0021 <-0,0106) / и статический запас прочности пс = 2,84-4,2 при
натяжении TQ с полным грузом. Размах колебаний А/р и динамическое
натяжение в канатах Ттах по данным опытов почти не зависят от пс и мед-
ленно растут с увеличением высоты падения, как это видно из графиков
на рис. 5. 26; для сравнения там же пунктиром нанесена удвоенная раз-
ность статических провесов 2А/. В целом для всех опытов получено А/р=
= (2,14-2,7) А/ и ТП1ах = (1,224-1,4) TQ. Значительное влияние на коле-
бание бадьи и бункера во всех случаях будет оказывать также изменение
.100
натяжения в подъемном канате. В результате этого появляется пере-
мещение крюковой обоймы и бункера, вызванное изменением геоме-
трической формы каната на поддержках и упругого изменения его длины.
Затухание колебаний. Целью этих опытов являлось изучение про-
цесса затухания колебаний несущего каната с закрепленными концами
и с натяжным грузом. Опыты проводились на однопролетной модели
с мгновенной разгрузкой тележки посередине пролета в условиях, когда
возникают наибольшие амплитуды колебаний и наибольшие дополнитель-
ные динамические натяжения в канатах с натяжным грузом.
Затухание поперечных колебаний каната происходит от ряда причин:
внутреннего трения каната, сопротивления воздуха и сопротивлений
в опорных устройствах — трения в опорных башмаках, трения в конце-
вых шарнирах у каната с закрепленными концами и сопротивления блока
у каната с натяжным грузом. Если сопротивление в опорных устройствах
относительно велико, то натяжной груз может не реагировать на колеба-
ния каната и они будут такими же, как в системе с закрепленными концами.
Внутреннее трение каната и сопротивление воздуха колеблющегося
каната не поддаются моделированию; поэтому результаты опытов можно
использовать только для сравнительной оценки. Всего было проведено
две серии опытов в условиях, отвечающих маятниковым отвальным
дорогам. Первая серия выполнялась на модели с малым пролетом (7 м)
с канатом с закрепленными концами (по схеме рис. 5. 18) и с натяжным
грузом (по схеме рис. 5. 20, а); она содержала по 18 однотипных опытов
и имела задачей сравнительную оценку обеих систем. Условия опытов
соответствовали практическим параметрам дорог, а именно:
I = 200-^600 м; у = 0,2 и 0,4; пс = 3,04-4,0; fQ = 0,41.
В установке с натяжным грузом канат огибал блок диаметром D = 20d
(d — диаметр каната), а к. и. д. блока, определенный экспериментальным
путем, равнялся 0,98. При обработке результатов опытов за время
затухания колебаний принята длительность колебаний каната, при кото-
рой амплитуда колебания натяжения уменьшалась до 10% от величины
статического натяжения каната с оставшимся на нем грузом.
Результаты опытов показывают, что в системе с натяжным грузом
затухание колебаний происходит значительно интенсивнее, а именно:
число колебаний каната примерно в 4—6 раз меньше, а время затухания
в 2—4 раза короче, чем в системе с двумя закрепленными концами.
Вторая серия испытаний проводилась на модели с большим пролетом
(15 м) с канатом, имеющим натяжной груз; ее целью было изучение влия-
ния величины сопротивления блока на затухание колебаний. Для этого
натяжной груз снабжался демпфирующим устройством, которое создавало
дополнительное сопротивление. Полное сопротивление натяжного устрой-
ства от блока (2%) и демпфера (3—7%) изменялось в пределах W = 24-9%
от веса натяжного груза. Всего было проведено 12 опытов при трех значе-
ниях у = 04-0,4 и четырех градациях W, I — 400 м, пс = 3,5 и fQ = 0,05/.
Результаты испытаний показывают, что время затухания колебаний t
существенно снижается при относительно небольшом увеличении W.
Результаты опытов показывают, что
W, % ................. 2 5 7
t, % ............... 100 20—30 10—15
Таким образом, при увеличении сопротивления натяжного устройства
с 2 до 5% продолжительность затухания сокращается более чем в 3 раза.
Величина t соответствует полной остановке натяжного груза, после чего,
однако, некоторое время продолжаются колебания каната в пролете.
ГЛАВА 6
РАСЧЕТ НЕСУЩЕГО КАНАТА
18. НАПРЯЖЕНИЯ В ПРОВОЛОКАХ КАНАТА
Несущий канат помимо продольного усилия (натяжения) воспринимает
также поперечную нагрузку — давление колес вагонетки, которое вызы-
вает изгибные (по всему сечению) и контактные напряжения.
В закрытых канатах без клиновидных проволок (и в открытых кана-
тах) наружные проволоки испытывают дополнительный изгиб, так как
опираются в отдельных пунктах на круглые проволоки нижнего слоя и
работают под действием поперечной силы подобно балке на двух опорах.
Кроме того, в процессе свивки возникают остаточные напряжения круче-
ния, которые могут быть устранены путем изготовления каната из пред-
варительно деформированных проволок.
Изгиб каната под действием поперечной нагрузки
Рассмотрим сначала явление изгиба в единичной про-
волоке, имеющей натяжение То и подверженной действию поперечной
силы /?0; при этом будем считать, что проволока невесома и что длина ее
бесконечно велика по сравнению с диаметром. Радиус кривизны кривой
провеса каната весьма велик (более 1000 л*), и соответствующие ему на-
пряжения изгиба ничтожны. Кроме того, напряжение изгиба, вызванное
колесом, распространяется практически на очень короткую зону. Второе
допущение позволяет упростить выводы, решая задачу в условиях пролета
бесконечной длины. Если бы проволока была абсолютно гибкой, то под
действием силы 7?0 она приняла бы форму треугольника (рис. 6. 1, а).
В действительности вследствие упругости ее материала проволока имеет
форму кривой (рис. 6. 1, б), которая будет асимптотически приближаться
к направлению натяжения То. Назначим систему координат: ось X рас-
положим по асимптоте, а ось Y — перпендикулярно к ней таким образом,
чтобы она проходила через точку приложения силы Ro (рис. 6. 2).
Изгибающий момент в сечении на расстоянии х от начала координат
равен
Миз = Т оу.
и, следовательно, уравнение упругой оси примет вид
d^y_Mu3 То
dx2 EJ0 EJ0 У'
где Е — модуль упругости;
J0 — момент инерции проволоки.
102
Общий интеграл подобного дифференциального уравнения, как изве-
стно, равен
У — ~Т~ С>2^ ’
причем величина w определяется характеристическим уравнением
ш2 — ~-=0,
EJ0
(a)
откуда
a-’i -= 4
1 / То 1 / т„
] EJ„ и ] EJ„
= 0 у = у2 и уравнение (а)
Cj и С2. При х
постоянные
Определим
принимает вид
Рис.
попе-
от
Рис, 6. 2. Кривая изогнутой оси несу-
щего каната
6.1. Изгиб каната <
речной нагрузки
точке
у = 0." Подставляя эти значения в уравнение (а), имеем
0 = С1е“ + С2е“°°,
При х = со, т. е. в
соприкосновения кривой с асимптотой,
т. е.
С £ — 0 И С2 — У 2-
Используя выражение (Ь), из уравнения (а) получаем
(Ь)
У = У*е
ЕЛ>
0
Угол наклона а касательной кривой к оси X определится по

EJB
(с)
при х = 0, а = (180 —а0),
tg «о =
причем из многоугольника сил (рис.
_____Ro________ Ro
1 ? 2Г0 ’
6. 2)
о
т
так как обычно отношение ~ > 20.
Подставляя в уравнение (с) х = О
У1* 2Т0
и tg а = —tga0, получаем
(d)
103
Максимальное напряжение изгиба для проволоки толщиной 6 будет
под грузом Ro
S _У2Т0 б
°и/° Jo 2 — Л ‘ 2 ’
где 0,56 — расстояние от нейтральной оси наиболее удаленного волокна
проволоки.
Подставляя в это выражение значение у2, получаем формулу Иса-
аксена 1
<6-1)
Рис. 6. 3. Эпюры изгибных напряжений
радиус кривизны под грузом
<6'2)
Если перемножить значения pmin и о„, то получим
что представляет собой известную формулу для изгиба гибкой нити тол-
щиной 6 на блоке радиуса pmjn, который определяется уравнением (6. 2).
Напряжение изгиба является местным напряжением, так как прак-
тически затухает очень быстро, по мере удаления от места приложения
нагрузки. Так как изгибающий момент на расстоянии х от места приложе-
ния нагрузки 7Иггз= уТ0, то закон изменения о„ с учетом уравнения (Ь)
описывается кривой (рис. 6. 3)
о«/х = н«/ое (6-3)
Коэффициент X для круглой проволоки диаметром 6 с моментом инер-
ттб4 б2
ции j0 = = Ео Tg- Равен
%=1/^о.= б yfE , (6.4)
F 1 о ~t Г Ор
Т
где ор = - - — напряжение растяжения.
1 Is aachsen I. — «Z. d. VDI», 1907, N 17.
104
Так как при х = 4Х напряжение си/х составляет только 2% от ои/0
(рис. 6. 3, а), можно практически считать длину зоны изгиба равной
I = 8Z; при Е = 2,1-104 кгс/мм2 (дан/мм2), среднем значении ор =
= 35 кгс/мм2 (дан/мм2), 6ПИХ = 6 мм, получаем
X 66 и 1± 506 < 300 мм.
Приложим полученные выражения для единичной проволоки к из-
гибу несущего каната. Проволоки в канате идут по винтовой линии
и представляют собой ряды спиралей, навитых друг на друга под большим
давлением при изготовлении каната. Когда канат под действием натяжения
начинает удлиняться, каждая проволока-спираль стремится вытянуться
и при этом давит на соседние проволоки того же ряда, а также на ряд
проволок, расположенный под ней, в результате чего между проволоками
возникают силы трения.
Чем выше натяжение каната, тем больше давление проволок друг
на друга и, следовательно, сцепление между ними. С другой стороны,
чем больше величина давления колеса вагонетки, тем больше изгиб и
сопутствующие ему касательные усилия, стремящиеся сдвинуть проволоки
относительно друг друга. Если это сцепление достаточно велико, чтобы
противодействовать сдвигающим усилиям при изгибе каната, последний
будет представлять собой единый монолитный эластичный стержень.
Если же сцепление недостаточно и сдвигающие усилия изгиба преодоле-
вают его, то начинается постепенный распад сечения (начиная с наружного
слоя) и канат работает как пучок отдельных спиральных проволок.
Таким образом, когда отношение R/Т величины давления колеса
вагонетки R к величине натяжения несущего каната Т не превосходит
известного предела, канат будет вести себя как эластичный стержень
диаметром d и скольжения проволок каната при изгибе происходить не
будет.
Совершенно очевидно, что подобное состояние каната является наи-
более желательным, так как при этом значительно возрастает длина
зоны изгиба Z2 — 50d (рис. 6. 3, б), что способствует перекрытию зон
изгиба смежных колес и созданию общей эпюры напряжений. Такая эпюра
значительно более благоприятна в отношении усталостных явлений,
чем ряд одиночных эпюр под отдельными колесами.
Внутреннее состояние каната при изгибе экспериментально исследо-
вано недостаточно, аналитическое решение этого вопроса 1 весьма неопре-
деленно, в особенности при закрытых канатах ввиду чрезвычайной услов-
ности положений расчета и величин коэффициентов трения.
Определим изгибные напряжения при обоих крайних случаях вну-
треннего состояния каната.
Если канат работает как монолитный стержень диаметра d, находя-
щийся под натяжением Т и подверженный местному изгибу от давления
колеса вагонетки 7?, то можно непосредственно воспользоваться выведен-
ными для единичной проволоки уравнениями, заменяя в них соответ-
ственно: толщину проволоки 6 — диаметром каната d\ момент инерции
сечения проволоки относительно нейтральной оси J 0 — моментом инерции
металлического сечения каната Jn\ натяжение проволоки То — натяже-
нием каната Т\ поперечную силу, действующую на проволоку, 7?0—
давлением колеса вагонетки /?.
1 Блох В. И. — «Научные записки Харьковского механико-машиностроительного
института», 1935, № 1; Дуков Л. И.—«Известия вузов — горный журнал», 1960,
№ 6, 7; Ernst Е. — «Fordertechnik und Frachtverkehr», 1933, N 19/20.
105
Момент инерции каната Jn и площадь металлического
сечения F
каната
, ltd4 „ ltd2
F = c^~
где Cj и c2 — коэффициенты, учитывающие наличие пустот между про-
волоками.
Выражая Jn через F, получаем
1 _ г d2 с< .— р
п 16 с2 16 ’
так как величина c-Jc% может быть принята равной единице; для спираль-
Q
ных открытых канатов = 1,06-:- 1,02, для закрытых канатов—еще
ближе к единице.
Пользуясь этой зависимостью, перепишем уравнения (6. 1) и (6. 2),
относя их теперь к канату в целом.
Наибольшее напряжение изгиба под колесом вагонетки
радиус кривизны каната под колесом
е„,„=4 г w = 4 у ' 4 • 4-1' % (6-6)
Рассмотрим теперь явление изгиба в несущем канате в предположении,
что при изгибе появляется сдвиг всех проволок относительно друг друга.
В этом случае будем рассматривать канат как пучок, состоящий из i про-
волок диаметром 6 каждая, причем каждая проволока работает самостоя-
тельно, т. е. имеет натяжение То = X- и поперечную нагрузку 7?0 = у .
Так как проволоки лежат в канате по винтовым линиям, то при изгибе
радиус кривизны их будет несколько отличаться от радиуса кривизны
оси каната, однако настолько незначительно, что для данных целей можно
этим пренебречь и считать радиус кривизны проволок равным радиусу
кривизны каната.
Пользуясь уравнениями (6. 1) и (6. 2) и подставляя в них для.случая
круглых проволок
. Я<54 г &2 'Г _ г
•-'о - -§4- —’ г'о Tg"» -lo- г’оОр,
^Fo = у —площадь поперечного сечения одной проволоки^, имеем
«*> = 4 ГВД, - 4 JZEF. 4 F^„ = 4 4 } 4. (6. ба)
Сравнивая результаты обоих вариантов подсчета, видим, что радиус
кривизны gmin при распаде каната уменьшается, а напряжения изгиба ои
остаются неизменными. Последнее, на первый взгляд неясное обстоятель-
ство объясняется тем, что при распаде каната уменьшается изгибающий
момент УъТ0, так как уменьшение момента инерции сечения влечет за собой
уменьшение плеча z/2 [уравнение (d) ]. В балках с составным сечением при
106
распаде сечения изгибающий момент сохраняет свое значение, и напряже-
ние изгиба возрастает вследствие уменьшения суммарного момента сопро-
тивления.
т
В канатных дорогах > 35, а ор < 50 кгс/мм1 2 (дан/мм2), следо-
вательно, величина радиуса кривизны каната под колесом даже для слу-
чая самостоятельной работы проволок в канате, если подставить в урав-
нение (6. 5а) минимальный диаметр проволоки 6 3 мм, будет не менее
or 0,3-1 / 2 100 000
6min — 35 2 | 50т = 100 см
при диаметре колеса 200—400 мм.
Таким образом, различие между явлениями изгиба несущего каната
под колесом вагонетки и изгиба каната на блоке заключается в следующем:
а) радиус кривизны изогнутого каната под колесом вагонетки зна-
чительно больше радиуса колеса, и поэтому несущий канат не облегчает
колеса;
б) напряжение изгиба под колесом вагонетки зависит от напряже-
ния растяжения и уменьшается с увеличением последнего.
При работе каната как стержня следует считать Е = Ек (модуль
упругости каната), что снижает величину ои примерно на 15% и отвечает
приведенным ниже опытным данным. Однако при двух- и четырехколесных
тележках величина изгибных напряжений с учетом влияния перекрытия
зон изгиба остается примерно одинаковой для обоих случаев — стержня
и пучка проволок; в последнем случае Е = 2,1-102 кгс!мм2 (дан!мм2)
и перекрытие зон отсутствует.
Величина изгибных напряжений определялась опытным путем1
с помощью наклеенных на проволоки каната проволочных тензометри-
ческих датчиков, расположенных в нескольких поперечных сечениях
каната. Опыты проводились 2 на пробежной машине с закрытыми несущими
канатами диаметром 36 и 40 мм и тележкой с одним и двумя колесами
т
с металлическим и резиновым ободом при отношениях — = 36=65.
Результаты опытов показывают, что опытные значения наибольших изгиб-
ных напряжений несколько возрастают с увеличением отношения T/R
и составляют е = 0,5=0,9 от расчетных, определенных по формуле для
стержня (6. 5) при Ек = 1,6 • 104 кгс/мм2 (дан/мм2). Величина напряжений
при движущейся и неподвижной тележке, а также при металлических и
резиновых колесах практически одинакова; характер эпюр напряжений
(рис. 6. 4) показывает, что опытные кривые более точно отвечают расчет-
ным кривым для случая стержня, а не пучка проволок. В дополнительных
т
опытах с металлическим стержнем диаметром 47 мм при = 35 = 70
значения е = 1,0 = 0,9 при Е = 2,1-104 кгс/мм2 (дан/мм2).
Примерно аналогичные данные получены в опытах Висса3 с кана-
тами и стержнями.
При перекрытии зон изгиба (рис. 6. 3, в) может возникнуть повы-
шение изгибного напряжения под колесом до величины (двухколесная
вагонетка)
(УИ = ОрД) -р- GU/X =
1 Опыты проводились в лаборатории подъемно-транспортных машин ЛПИ.
2 Д у к е л ь с к и й А. И. — «Научные доклады высшей школы», Машиностроение,
1958, № 1; Д у к е л ь с к и й А. И. и П л о д о в и т о в Н. Н. — Труды ЛПИ, 1964,
№ 236.
3 Wyss I. Die Stahldrahtseile der Transport und Forderanlagen. 1957.
107
где с учетом уравнения (6. 3) коэффициент
В = 1 + е~хК,
причем х = 0,5Ь. Величина Л для случая стержня определяется по урав-
нению (6. 4), если положить в нем 6 = d (диаметр каната) и Е = Ек.
При четырехколесной вагонетке (рис. 6. 3, г) возможно наложение эпюр
трех колес.
Рис. 6. 4. Эпюры изгибных напряжений: опытных и расчет-
ных для стержня и пучка
Таким образом, расчетное значение изгибного напряжения с учетом
перекрытия зон изгиба и поправочного опытного коэффициента е < 1,0
следует определять для случая работы каната как стержня по выражению
<6-7>
мальных условиях £ = 1,05-^1,15 и о'и =
Рис. 6. 5. Схема испытаний прочности несущего каната
причем с некоторым запасом можно принимать е = 1,0 при Ек = 1,6 X
X 104 кгс/мм1 2 (дан/мм2) для несущих канатов одинарной свивки. В нор_
5-:-30 кгс/мм2 (дан/мм2).
Для проверки проч
ности несущего каната при
действии поперечной на-
грузки были произведены
опыты (рис. 6. 5) с разры-
вом закрытого спираль-
ного каната диаметром
38 мм при нагрузке его
колесом с давлением
1000 кгс (дан). Если учесть значительное снижение напряжений изгиба при
увеличении натяжения до величины разрывного усилия и выравниваю-
щее действие пластических деформаций при изгибе, то по расчетам
можно было бы ожидать снижения разрывного усилия на величину до 5 °6.
Результаты трехкратных сравнительных испытаний при наличии колеса
и без него показали отсутствие падения разрывного усилия каната при
действии поперечной нагрузки его, причем во всех случаях обрыв каната
происходил вне мест его закрепления
1 Д у к е л ь с к и й А. И. — «Производственно-технический информационный бюл-
летень Главметиза», Изд. Главметиза, 1939, № 6.
108
Расчет прочности несущего каната следует поэтому вести исключи-
тельно на растяжение, пренебрегая влиянием напряжений изгиба, которые,
однако, являются одним из главнейших факторов выносливости каната
и обусловливают, таким образом, не прочность, а долговечность его.
Контактные напряжения в наружных проволоках
Контактные напряжения ок в центре площадки смятия для канатов
закрытого типа могут быть определены по формуле Герца, причем в дан-
ных условиях, полагая с некоторым запасом коэффициент т = 1, можно
приближенно считать
= А Y JL ~ д тУ JL
т Г Q2 Т Q2
Коэффициент материала колеса А зависит от его упругих свойств и состав-
ляет для стальных колес Л = 185, чугунных Л = 140 [Е = 1-Ю4 кгс!мм2
(дан/мм2). Приведенный радиус
(дан/мм2)}, если считать ок в кгс/мм-
кривизны р без учета относительно
большой кривизны каната будет зави-
сеть от радиуса каната гкон, радиуса вы-
точки обода колеса гоб и радиуса коле-
са гтл
1 __ 1 1.1 _ 1 / | ‘i'MH ।
Q гкан гоб кол кан \ гоб
, Гкан\ ,6 g)
кол / гкан
где k0 — коэффициент формы колеса.
Подставляя это значение в выраже-
ние ок и принимая в среднем сечение
каната F = 0,675 (2гкан)2, получим
ок = Л'^^-^, (6.9)
Рис. 6.6. Диаграмма коэффициента
формы колеса /г0
причем А' = 1,4Л.
Таким образом, контактные напряжения, так же как и изгибные,
R
зависят от удельной поперечной нагрузки q = -р.
Практически при металлических колесах ок = 150 ч-40 кгс/мм2
(дан/мм2), а при мягкой футеровке обода примерно в 10—30 раз меньше.
Величина k0 может изменяться в широких границах (рис. 6. 6); при
этом основное значение имеет радиус выточки обода, а не радиус окруж-
ности колеса. В связи с этим канат порожняковой линии при равных
значениях q будет находиться в худших условиях, чем канат грузовой
линии за счет уменьшения величины /'кон/тоб, и, следовательно, возра-
стания k0.
В канатах открытого типа величина ок резко возрастает, так как
радиусом кривизны здесь является не радиус каната, а в 7—9 раз меньший
радиус проволоки; влияние формы обода становится поэтому ничтожным.
Расчет по формуле Герца в этом случае будет условным, так как размеры
площадки снятия соизмеримы с диаметром проволоки.
19. ВЫНОСЛИВОСТЬ НЕСУЩЕГО КАНАТА
Несущий канат подвержен действию переменных напряжений изгиба
и контакта при проходе колес вагонетки. В результате после известного
количества проходов вагонеток наружные проволоки каната начинают
109
лопаться в местах соприкосновения с колесами; иногда разрушение рас-
пространяется и вглубь, на проволоки внутреннего слоя.
Характер изломов проволок показывает, что это разрушение является
усталостным и вызывается, следовательно, совместным действием пульси-
рующих изгибных и контактных напряжений. Влияние контактных на-
пряжений, по-видимому, сказывается главным образом в том, что они
создают начальные поверхностные повреждения, которые являются кон-
центраторами напряжения, и способствуют развитию общего усталостного
излома под действием изгибных напряжений.
Усталостные явления усугубляются, если при движении или раз-
грузке вагонетки будет также меняться и величина натяжения каната;
Рис. 6. 7. Схема машины ЛПИ им. М. И. Калинина для испытания вынос-
ливости несущих канатов:
1 — испытуемый канат; 2 — тележка; 3 — приводной диск (кривошип); 4,5 — ры-
чажная система для движения тележки 2; 7 — груз на канате 8, прижимающий
раму 6 к тележке 2; 9—винтовое устройство; 10—гидравлическое натяжное устрой-
ство с напором жидкости от насоса
для канатов с закрепленными концами натяжение может сильно умень-
шаться при изменении величины и положения нагрузки. В канатах с на-
тяжным грузом (или качающейся башней) при статическом характере из-
менения нагрузки натяжение изменяется сравнительно немного за счет
сил трения; однако при резком уменьшении нагрузки возникают суще-
ственные поперечные колебания каната, которые сопровождаются пере-
напряжениями его. Все эти явления становятся особенно чувствитель-
ными при маятниковом движении одной вагонетки по канату.
Проволоки каната находятся в сложном напряженном состоянии,
для которого механизм усталостных явлений еще недостаточно изучен
и определение приведенных напряжений весьма условно. Поэтому иссле-
дование выносливости (долговечности) каната приходится вести преиму-
щественно экспериментальным путем. Такие исследования в течение ряда
лет проводятся в лаборатории подъемно-транспортных машин ЛПИ
им. М. П. Калинина на пробежной машине по схеме рис. 6. 7, где по не-
сущему канату перемещается со средней скоростью 2,2 м/сек тележка,
нагрузка на которую во время ее движения остается постоянной.
ПО
Испытания проводились почти исключительно с канатами закрытого
типа диаметром 36—42 мм при нагрузках и натяжениях близких к дей-
ствительным. Канаты испытывались до разрушения шести наружных
проволок (примерно треть общего числа их); число проходов тележки
со стальными колесами при обрыве трех проволок составляло 65—95%
от числа проходов, соответствующих обрыву шести проволок. Образова-
ние усталостных трещин наблюдалось преимущественно с наружной,
но также и с внутренней стороны. При вскрытии изношенных канатов
выявлялись также усталостные изломы клиновидных проволок, а при их
отсутствии — круглых проволок верхнего слоя по линии движения колес.
Истирание проволок и падение их разрывной силы ничтожны. Испыта-
ния на перегиб в губках не показали ясности картины влияния прохода
колес на число перегибов.
Усталостные испытания на симмет-
ричный изгиб наружных неповрежден-
ных проволок, взятых из различных
пунктов изношенного каната (рис. 6.7),
показали \ что предел усталости в зоне
прохода колес уменьшается до 65%
в точках под колесом (с, е) и 85% в точ-
ках внизу каната (й, d), если считать
за 100% предел усталости вне зоны
прохода колес (точка а). Это показы-
Рис. 6. 8. Вляние давления колеса R
на число проходов J двухколесной те-
лежки и работоспособность G
вает, что, по-видимому, усталостные
явления от поперечного изгиба распро-
страняются на все наружные проволоки
каната. При испытаниях варьирова-
лись: число колес тележки — одноколесная и двухколесная с равномер-
ной и неравномерной нагрузкой колес; материал обода колеса -— сталь,
чугун, резина; форма обода — полукруглая различного радиуса, из двух
пересекающихся дуг, со средней выточкой, плоская; запас прочности ка-
ната и = 2,14-4,0; нагрузка на колесо q= у =1,0-е-0,3 кгс/мм2 (дан/мм2).
Результаты исследований * 2 позволяют сделать следующие общие выводы.
Для повышения долговечности каната необходимо в равной степени
стремиться к уменьшению изгибных и контактных напряжений. Большое
значение имеет также характер эпюры изгибных напряжений; зоны изгиба
должны перекрываться на всем промежутке между колесами, образуя
одну общую эпюру с небольшими перепадами (рис. 6. 3, в, г).
Несущие канаты следует натягивать по возможности сильнее, назна-
чая минимальный запас прочности на растяжение. Опыты (канат откры-
того типа) показывают, что уменьшение величины запаса прочности с 4
до 2 не ухудшает выносливости каната.
Долговечность каната (число проходов тележки J) изменяется обратно
пропорционально квадрату давления колеса R (рис. 6. 8), а работоспо-
собность каната (количество перевезенного груза G = 2RJ при двух-
колесной тележке) обратно пропорционально давлению колеса R. Так,
например, при уменьшении давления колеса в два раза число проходов
’Дукельский А. И., Сб. «Новая подъемно-транспортная техника», Машгиз,
1946, № 3 (ВНИИПТмаш).
2 Д у к е л ь с к и й А. И. а) «Производственно-технический информационный бюл-
летень Главметиза», № 415, Изд. Главметиза, 1940; б) «Научные доклады высшей школы»,
Конструирование и расчет машин, 1958, № 1; в) Сб. «Труды конференции по метизному
производству», Металлургиздат, 1961 .ДукельскийА. И. иСегалГ. О. — Труды
ЛПИ, 1955, № 182.
111
тележки возрастает не менее чем в четыре раза, а количество перевезенного
груза — не менее чем вдвое.
Выносливость каната может быть повышена не только за счет умень-
шения его удельной поперечной нагрузки q, но в значительной степени
надлежащим устройством его ходовых частей.
Для повышения долговечности несущих канатов можно рекомендо-
вать ряд мер.
Следует по возможности переходить на многоколесные вагонетки
(тележки) с одной ниткой несущего каната. В частности, на грузовых
дорогах с кольцевым движением рекомендуется использование четырех-
колесных вагонеток даже при невысокой производительности дороги.
По данным опытов можно ожидать, что если по канату вместо двухколес-
ных будут перемещаться четырехколесные вагонетки с одинаковым дав-
лением на колесо, то долговечность каната (за счет слияния двух двух-
колесных эпюр) возрастет примерно в полтора раза.
При переходе от однониточного пути к двухниточному и одинаковом
давлении на колесо возрастает в два раза удельная поперечная нагрузка
(за счет уменьшения площади сечения каната) и по данным опытов можно
ожидать, что долговечность канатов уменьшится в полтора раза.
Колеса нужно располагать возможно ближе друг к другу на равных
расстояниях для большего перекрытия зон изгиба и устранять неравно-
мерность нагрузки их; в опытах было получено уменьшение работоспо-
собности каната в два раза при коэффициенте неравномерности 1,23.
Обод металлического колеса (при закрытых канатах) следует делать
с выточкой радиусом гоВ близкой к радиусу каната гкан (примерно гоб
1,1гкан) и с применением термообработки для повышения сопротивляе-
мости истиранию. В опытах при изменении отношения от 1,4
до 1,05 выносливость каната возросла на 50%, но истирание обода увели-
чилось в четыре раза.
В условиях отсутствия ударных нагрузок (движение при опорных
башмаках с низким бортом и отсутствии соединительных муфт) следует
применять мягкую футеровку (резина) для обода колес; возможно также
применение колес из высокопрочного износостойкого чугуна. Опыты по-
казали, что замена стального колеса чугунным увеличила долговечность
каната в два раза за счет снижения величины контактных напряжений;
износ чугунного колеса при одинаковой форме канавки был на 30%
больше стального. При испытаниях с резиновыми бандажами канат без
повреждения проволок выдержал в пять раз большее число проходов
тележки, чем при стальных колесах.
Из числа заграничных исследований представляют интерес опыты
Вернле1 с канатом двойной свивки диаметром 18 мм, по которому пере-
мещалось колесо с давлением 270—1800 кгс (дан) при натяжениях каната
3500—6500 кгс (дан), соответствующих запасам прочности 5,3—2,6. Обра-
ботка результатов этих опытов2 показывает, что срок службы каната
обратно пропорционален квадрату изгибного напряжения, определенного
по уравнению (6. 5а).
Наиболее подверженными усталостному износу являются участки
каната около опор (а также станций), в особенности с большими углами
перегиба, так как здесь возрастают давления на колеса вагонетки вслед-
ствие перегиба тягового каната. Поэтому полезно периодически сдвигать
канат на опорах и по возможности поворачивать его вокруг оси (примерно
1 W о е г n 1 е R. — «Z. d VDI», 1932, стр. 560.
’Дукельский А. И. «Канатные дороги и кабельные краны», второе издание,
1951, стр. 84.
112
на 90°); в опытах с поворачиванием открытого каната его долговечность
возросла при этом в два-три раза. Другим уязвимым местом несущего
каната являются линейные соединительные муфты, которые поэтому
периодически сменяются.
Наружные проволоки подвержены истиранию при скольжении каната
на опорных башмаках и на ободе колес вагонетки вследствие соприкосно-
вения колеса с канатом по дуге круга
с разными диаметрами качения
(рис. 6. 9).
Работа скольжения пропорцио-
нальна величине k/D и возрастает
при перекосе ходовой тележки, что
свойственно верхней тяге. В канатах
закрытого типа истирание проволок
Рис. 6 9. Скольжение колеса по несу-
щему канату
НИЧТОЖНО.
Практически в зависимости от условий работы несущие канаты
закрытого типа грузовых дорог выдерживают до 2—5 млн. проходов
вагонеток.
20. ВЫБОР НЕСУЩЕГО КАНАТА
Факторами, определяющими выбор несущего каната, могут являться:
1) условия его долговечности и 2) ограничение провеса в груженом
состоянии, которое может иметь решающее значение только при больших
пролетах в стесненных условиях, когда не имеется возможности обеспе-
чить требуемые габариты под дорогой за счет повышения опор, а также
в кабельных кранах.
Обычно в канатных дорогах несущий канат выбирается из условий
долговечности и дает при этом приемлемые величины провесов; натяжной
груз, а при закрепленных концах — монтажное натяжение несущего
каната определяется затем соответственно разрывному усилию выбранного
каната по заданному запасу прочности.
Выбор каната из условия долговечности
При проходе колес вагонетки напряжение в наружных проволоках
каната под действием изгиба изменяется от первоначального значения на-
пряжения растяжения до суммарной величины о = ор4- о„. Чем меньше
будет величина напряжения изгиба, т. е. чем ближе будет к единице отно-
шение = 1 ± У тем слабее будет проявляться усталость металла,
и, следовательно, при выбранной степени натяжения каната долговечность
его должна увеличиваться с уменьшением величин k = — . Ограничивая
из соображения долговечности величину этого отношения
Од
оР
[А],
можно определить потребное натяжение, а следовательно, и разрывное
усилие каната. Подставляя значение о„ из уравнения (6. 7) и имея в виду,
что Fgp = Т, получим
Т_ 6 1/Ос
R * [AJ 5 I оР ’
(6. 10)
причем можно принимать: е = 1,0, £ = 1,1 для двухколесной и g = 1,15 —
для четырехколесной вагонетки; Ек — 1,6• 104 кгс/мм2' (дан/мм2)—для
канатов одинарной свивки.
8 А. И. Дукельский 113
Расчетное значение Т следует брать для низшего пункта дороги при
средних (наиболее характерных) условиях работы, т. е. без учета сил
трения, которые имеют переменное направление, а для канатов с закреплен-
ными концами, кроме того, — при средней температуре и нагрузке, соот-
ветствующей нормальному режиму работы.
Т
Обозначая через z = —можем записать
о’11ЯХ аоя
траз = пТ; ор = (6. 11)
где Ттгк и п — наибольшее натяжение каната п запас прочности его
с учетом сил трения;
а — коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки
проволок (см. стр. 19); для канатов одинарной свивки
а = 0,9.
Для канатных дорог с натяжным грузом можно считать zraax = 1,3,
имея в виду, что сила трения на натяжном участке не превосходит 25 °6
основного натяжения каната.
Величину запаса прочности п с учетом сил трения следует рекомен-
довать принимать минимальной, а именно: для грузовых канатных дорог
постоянного назначения п = 3 и для дорог временного характера п =
= 2,5. Для пассажирских дорог рекомендуется (OITAF) п = 3,3 без учета
тормозного усилия от ловителя вагона.
Расчетное значение давления на колесо следует определять с учетом
давления на вагонетку от тягового каната QT и неравномерности нагрузки
колес, влияющей на долговечность каната. При весе вагонетки Qe, числе
колес i имеем
___ (Qe ~4~ Qt)
где £0 — коэффициент неравномерности давления на колеса, величина
которого зависит от конструкции вагонетки и угла наклона пути;
для нормальных вагонеток с нижней тягой можно считать
go = Ll-
Давление от тягового каната QT (п. 31) слагается из веса отрезка
тягового каната и дополнительного давления, вызванного перегибом тяго-
вого каната. Последнее в дорогах с кольцевым движением достигает мак-
симума при переходе вагонеткой опор и зависит от натяжения тягового
каната и угла перегиба несущего каната на опоре; при наличии больших
пролетов и на выпуклом профиле оно становится весьма ощутимым, дости-
гая ЗО°6 и более веса вагонетки. В связи с этим несущий канат, выбранный
по предварительному значению R, должен быть в последующем проверен
по действительной величине R (п. 32). Учитывая местный характер дей-
ствия QT и возможность смены каната не полностью, а частями, можно при
соответствующем характере профиля дороги расчетное значение QT брать
по тяжело нагруженной характерной (а не наиболее нагруженной) опоре.
Величина коэффициента [Д] для создания определенного срока
службы должна выбираться в зависимости от числа проходов колес по
канату N0 с учетом ряда основных факторов, влияющих на долговечность
каната (тип каната, характер эпюры изгибных напряжений, материал
обода колес). Значение |/<| должно быть меньше единицы для исключения
возможности полного ослабления проволоки под колесом (<т = О при
k = 1,0).
На основании сопоставления ряда данных и использования экспери-
ментальных зависимостей можно предложить выбирать величину Ik 1
114
для канатов закрытого типа грузовых дорог постоянного назначения
равной 1
1,3 <7^= 1,5
1Л1
(6. 12)
где Nо — число проходов колес по канату в миллионах за год (рис. 6. 10).
При ходовых колесах с резиновым ободом, существенно повышающих
долговечность каната, величину Ife] в случае необходимости можно брать
несколько меньшей (примерно на 20 "61.
Рис. 6. 10. Диаграмма расчета несущего каната на выносливость
Для учета благоприятного влияния формы суммарной эпюры изгнб-
ных напряжений группы ходовых колес вагонетки можно вести расчет
по приведенному числу проходов колес, полагая в уравнении (6. 12):
Nnp = 0,7Д/0 — при 4-колесной, Nnp = O,6No — при 6-колесной и N пр=
= 0,5Л'о — при 8-колесной ходовой тележке, при условии расположения
всех колес в виде одной группы на близких расстояниях друг от друга.
Если по канату перемещаются вагонетки различного веса с давлением
колес R1hR2<ZR1, то расчет можно вести на давление колеса R = Rlf
определяя величину Г&1 по приведенному значению
= + (6.12а)
где Л/01 и N02 — число проходов колес вагонеток с давлением колес
(Woi) и (ЛГоз)-
Для маятниковых дорог и кабельных кранов при весе груженой Qep
и порожней Qtlop вагонетки (включая давление от канатов)
Ki Qep
и 7V01 = N02.
1 Это выражение аналогично опубликованному в 3-м издании книги (стр. 87) с пере-
счетом на годовое (вместо часового) число проходов колес.
8* 115
Для дорог временного назначения с канатами закрытого типа вели-
чину [6] можно уменьшить примерно на 15%; при канатах открытого
типа и прядевых, которые значительно менее долговечны, чем закрытые,
желательно увеличить значение [fe] на 10—20%.
Выражения (6. 12) и (6. 12а) получены из условия создания постоян-
ного срока службы каната t = = const (J — число проходов колес
до разрушения каната). По экспериментальным данным можно считать
J R2 = const. Следовательно, нужно иметь Ra\rNp = const (а— некоторая
постоянная)
ветствует Nа = 750 тыс. колес за год (круглогодичная двухсменная работа
при выпуске около 80 вагонеток в 1 ч).
Исходным положением расчетных зависимостей (6. 10) и (6. 11)
является ограничение величины изгибных напряжений о„, однако при
или = а\- N0. Минимальное значение [/г] = 0,75 соот-
этом косвенным путем ограничивается также и величина контактных
напряжений ок. Действительно, как видно из выражений (6. 7) и (6. 9),
о„ определяется в основном удельной поперечной нагрузкой каната
q = ~р~, от величины которой зависит также и значение ок. Кроме того,
положенная в основу значения [/г] экспериментальная зависимость
JR2 = const получена при совместном действии изгибных и контактных
напряжений, возникающих при проходе колеса.
Если подставить в уравнение (6. 10) величину 1/[7г] из выраже-
ния (6. 12) и считать s = 1,0, g = 1,1, Ек = 1,6-104 кгс/'мм2 (дан/мм2);
вр = 27 кгс/мм2 (дан/мм2) и принять согласно (6. 11) z = 1,3, <ув =
= 120 кгс/мм2 (дан/мм2) а = 0,9 и и = 3, получим для дорог постоянного
назначения следующие примерные зависимости (рис. 6. 10):
35 < -J- > 40 VX;
140/? <Траз> 160/? 1/7VO = \WVG6pR, (6.13)
где G6p = RN0 — годовой грузооборот брутто (включая собственный
вес вагонеток и тягового каната); при многоколесных
тележках можно пользоваться указанным выше при-
веденным значением Nnp.
Из выражения (6. 13) видно, что для облегчения каната при заданной
производительности дороги следует иметь возможно малое давление на
колесо.
Канаты закрытого типа порожняковой линии следует брать несколько
сильнее, чем по расчету (следующий номер по ГОСТу), так как они испыты-
вают повышенные контактные напряжения. Это вызвано тем, что радиус
каната меньше соответствует радиусу выточки обода колеса, чем у каната
грузовой линии.
В заключение следует отметить, что расчет из условий долговечности
дает лишь ориентировочные размеры каната, отступление от которых
будет отражаться только на сроках службы каната, не влияя на прочность
его. Для облегчения каната, как видно из выражения (6. 13), нужно
уменьшить давление на колесо, что может быть достигнуто путем примене-
ния четырехколесных вагонеток малого веса; этот вопрос должен решаться
комплексно с учетом затрат на линию и подвижной состав.
По данным Союзпроммеханизации, выбор несущего каната для гру-
зовых дорог с кольцевым движением производится из условия
(дороги постоянные)
45 <-X > 451/7%, (6.14)
К
116
„ Ов + QT
где R = . — давление на колесо при положении у опоры ваго-
нетки весом Qe с числом колес Г,
QT = (g^w + q>/) — давление от тягового каната на вагонетку от веса
каната между вагонетками grw и перегиба на опоре
(pt при наибольшем угле перегиба несущего каната ср
(в радианах) и натяжении тягового каната t;
No — годовое число проходов колес в миллионах;
Т — натяжение каната у противовеса.
При закрепленных концах Т — среднеарифметическое натяжение
полностью загруженного и загруженного на 50% (двойные интервалы)
каната при усредненной годовой температуре. В этом случае вместо No
принимается 0,75Л%. Если длительное время (1—2 года) предвидится
понижение производительности дороги, то необходимо произвести спе-
циальный расчет долговечности и установить необходимое для указанного
периода монтажное натяжение.
Расчетная величина (pt определяется как среднее значение для всех
опор и учитывается только на дорогах, где более 25% опор имеют угол
tg <р >0,15; при предварительном подборе каната в условиях сильно
пересеченной местности принимается ориентировочно (pt 0,35Qe.
Выбор несущего каната для пассажирских дорог согласно
ППКД — 64 и OITAF производится из условия
Tmin > 80/?,
где Tmin — минимальное натяжение каната;
/? — максимальное давление на колесо.
Кроме того, желательно иметь 7min > 12Q для создания достаточно
пологой кривой движения вагона весом Q в пределах пролета. При опре-
делении величины 7? учитывается давление от тягового каната (п. 31).
Выбор каната из условий провеса
Задача сводится к определению размера несущего каната из условия,
чтобы максимальный провес его fmax в пролете I не превышал заданной
величины. Рассмотрим общий случай, когда несущий каната загружен,
кроме собственного погонного веса g,
равномерно распределенной нагруз-
кой q и вагонетками весом Q.
По уравнениям (4.12) и (4. 14) про-
вес каната составит
f _ <g + 4) । QL т
/гпах — 87/cos р АН т’ 64
где коэффициент т определяется по
табл. 4. 2.
Горизонтальная составляющая Н
натяжения с учетом действия силы
трения кТАС на участке АС (рис. 6. 11),
согласно уравнению (4. 16а), равна
Рис. 6. 11. Схема линии дороги
#min = Тср cos р = (Р + gh± — &ТАС) COS р.
Имея в виду, что Р = Ттга — gH — &.ТАв, и выражая силы трения
М'АС = асТт!а и АТав = пЛ7тах, можем написать
Hmin = g (1 — ав — ас) — Ло] cos р,
117
т
так как 7П1ах = ра:> и Траз = gRp (п — запас прочности с учетом сил
трения).
Подставляя в уравнение (а) значения Hmin и g и решая его относи-
тельно искомой величины разрывного усилия каната Траз, получим
раз
о f шах
8~Г
(ql + 2Qr cos P) Rp
(1 — «в— ac) — h 1 cos2 P — I
(6. 15)
причем ci/T* = 0,25 при предельной длине натяжного участка L и ас ~
% 0,05 + («в — 0,05) Разрывная длина каната Rp определяется по
уравнению (2. 4).
Пример. Выбрать несущий канат грузовой линии дороги при
следующих данных: производительность дороги Go = 130 тс/ч (1300 кн/ч),
вагонетки 4-колесные с нижней тягой, собственный вес вагонетки Q± =
= 500 кгс (дан), вес полезного груза Qo = 1300 кгс (дан), интенсивность
выпуска вагонеток 100 ваг/ч, расстояние между вагонетками w = 100 м,
вес тягового каната 2,0 кгс/м (дан/м), профиль горный, работа 330 дней
в год по 21 ч/су тки.
Полный вес вагонетки Qe = Qi + Qo = 500 + 1300 = 1800 кгс (дан).
Давление от тягового каната, считая давление от перегиба его
<\:t st 350 кгс (дан),
Qt = giw + tyt = ЮО-2,0 + 350 = 550 кгс (дан).
Давление на колесо с учетом коэффициента неравномерности £0 = 1,1
составит
R % 1,1 (Qe + QT)/i = 1,1 (1800 + 550)/4 = 650 кгс (дан).
Приведенное число проходов колес за год
Nnp = 0,7 (4-100-330-21) = 2,0 млн/год.
Потребное разрывное усилие каната по уравнению (6. 13)
Траз = 160/? \^Nnp = 160-650-/2 = 147 000 кгс (дан)-, ]
~ = 40 \/Nnp = 40 |72 = 57 и Т = 57-650 = 37000 кгс (дан),
чему соответствует по ГОСТу 7675—55 ближайший канат диаметром 45 мм
с разрывным усилием Траз = 0,9-176 000 = 158 000 кгс (дан) при ав =
= 130 кгс/мм2, (дан/мм2).
При расчете по данным Союзпроммеханизации по уравнению (6.14)
в сопоставимых условиях (z = 1,3; п = 3) получены:
давление на колесо
R = (1800 + 550) : 4 = 590 кгс (дан);
число проходов колес за год
Л% = 4-100-330-21= 2,85 млн/год;
натяжение каната у противовеса
Т = 45/? |/Л%" = 45-590]/2,85 = 44 500 кгс (дан);
потребное разрывное усилие каната
Траз = Tzn = 44 500-1,3-3 = 173 000 кгс (дан),
чему соответствует по ГОСТу 7675—55 ближайший канат диаметром 47 мм
с разрывным усилием = 0,9-190 000 = 171 000 кгс (дан) при ав =
= 130 кгс/мм2 (дан/мм2).
118
Расчет прочности несущих канатов по методу допускаемых нагрузок 1
При расчете по этому методу прочность сооружений, как известно,
определяется условием, чтобы максимальная действующая нагрузка Ртах
не превосходила некоторой доли предельной нагрузки Рпр, при которой
сооружение перестает правильно функционировать,
Р <г ?пр
г гпах п ’
где по — запас надежности.
Применительно к несущим канатам этот метод приобретает смысл
только в приложении к канатам с закрепленными концами, натяжения
которых зависят от продольных деформаций. Не вдаваясь в подробности,
ограничимся здесь изложением общего метода расчета.
В качестве основных предпосылок расчета можно предложить:
а) за максимальную действующую нагрузку принимать величину
суммарной распределенной Gm и сосредоточенной Qm нагрузки
= Qn + Gm,\ I (а)
при которой рабочее усилие в канате достигает максимального значе-
ния ТП|ахч
б) за предельную нагрузку принимать величину
Рпр ^O^max floQm Н” (6)
при которой усилие в канате возрастает до предельной величины Ts,
отвечающей пределу прочности в ослабленном от износа поперечном сече-
нии каната.
В этих условиях, используя уравнение (5. 14) общего состояния
каната и полагая в нем Тх = Tmax; 7\ = 7\; t
а также имея в виду, что натяжения Ттах и Ts возникают при одинаковой
(минимальной) температуре, и, следовательно, Д/° = 0, можем написать:
Нах -T Нах - Л) = 2 Лп, (6- 16)
где А,„ — грузовой фактор, соответствующий максимальному рабочему
натяжению Ттях при нагрузке Ртах;
>ls — грузовой фактор, соответствующий предельному натяжению
Ts при нагрузке Рпр = /г0Ртах.
Так как грузовой фактор А,п в общем случае является функцией
вида Am = aGm-\- bQm -j- cQmGm, то при указанном выше условии (Ь),
предполагающем увеличение как сосредоточенной, так и распределенной
нагрузки в п0 раз, получим _4S = п^Ат и уравнение (6. 16) перепишется
в виде
Т3 I т2 (—И ,.2 Ат________т\ ___А (6 17)
Из уравнений (6. 16) и (6. 17) для предварительно выбранного каната
можно определить наибольшее допустимое рабочее натяжение Ттау, отве-
чающее принятому запасу надежности п0.
Если предположить, что предельное состояние возникает при различ-
ной степени возрастания распределенной и сосредоточенной нагрузок, т. е.
Рпр —
1 Ду кел ьски й А И — «Новая подъемно-транспортная техника», Машгиз, 1949
(ВНИТОмаш, кн. 14).
119
то в этом случае
As О («о) Ст “F О^о) Qzn Ч~ C/Zq/IqQ тGщ>
из условия Ts = const, приравнивая A's = As = поАт, получим
2_ a; an'G^ + bn^Q2m + cnonoQmGm .
Am a^m t- bQm + cQnfim
Выражение (с) показывает, в каких пределах могут изменяться коэф-
фициенты возрастания сосредоточенной п0 и распределенной п0 нагрузок,
отвечающие принятому эквивалентному значению запаса надежности п0.
При расчете несущего каната по методу допускаемых нагрузок пред-
ставляется возможным принимать п0 = 2-ь2,5 при предельном усилии
(с учетом усталостного износа каната) = 0,7Траз, где Траз— агрегат-
ное разрывное усилие каната.
Переход на расчет по допускаемым нагрузкам позволяет при сохране-
нии одинаковой величины запаса (п0 = /г, где /г — запас прочности на
растяжение) повысить рабочее натяжение каната. Он вскрывает существую-
щие при расчете по допускаемым напряжениям резервы прочности и
требует поэтому тщательного учета всех факторов и в особенности динами-
ческих нагрузок. Степень расхождения результатов подсчета по обоим
методам возрастает с увеличением запаса прочности п и уменьшением
относительной стрелы провеса, а также с увеличением предела прочности
и уменьшением модуля упругости каната. Предлагаемый метод может быть
применен для расчета прочности любого гибкого тягового кольца или гиб-
кого несущего органа, в котором упругие деформации отражаются на вели-
чине его натяжения.
С увеличением модуля упругости каната Ек резервная прочность
каната убывает и при Ек = оо оба метода расчета — по допускаемым
напряжениям и допускаемым нагрузкам — дадут одинаковые результаты.
Из этого следует, что принимаемое при расчете значение Ек должно быть
не преуменьшено.
Примеры расчета несущих канатов с закрепленными концами по ме-
тоду допускаемых нагрузок приведены в п. 43 и в разделе втором, п. 6.
ГЛАВА 7
ОПОРЫ ДВУХКАНАТНЫХ ДОРОГ
21. КОНСТРУКЦИЯ ОПОР
Опоры канатных дорог выполняются из металла, дерева и железобе-
тона и в зависимости от местных условий имеют разнообразную форму
и высоту, достигающую иногда 100 м и более. Выбор материала для опор
диктуется преимущественно экономическими и производственными сооб-
ражениями. Деревянные опоры применяют для дорог временного назна-
чения. Железобетонные опоры встречаются редко, так как их разбросан-
ное расположение при сравнительно высоком весе весьма удорожает стои-
мость производства работ, в особенности при пересеченной местности.
В дорогах сдвоенного типа опоры делаются общими.
Оборудование опор состоит из опорных башмаков для несущего
каната и поддерживающих роликов для тягового каната (см. п. 10). Сете-
вые опоры, поддерживающие предохранительные сети (п. 43), имеют
кроме того башмаки для сетевых канатов.
Металлические сварные опоры нормализованы
Союзпроммеханизацией (рис. 7. 1) в пределах высот 5—25 м (через 0,5—
1,5 м по высоте) с колеей 3,0 м для нагрузок на консоль 6 тс (60 кн)
и 10 тс (100 кн). Они состоят из однотипной головной части и соединяемой
с ней четырехгранной подставки пирамидальной формы, которая выпол-
няется из отдельных секций различной высоты.
Нормализованные опоры Союзпроммеханизации, рассчитанные на
нагрузку консоли 6 тс (60 кн), имеют (в тс) вес G = (0,5<-0,3) Н при
высоте Н = 5<-12 и G — 0,ЗН при Н = 12 <-25 м.
Трехгранные пирамидальные опоры, как показывают сравнительные
подсчеты 1 для опор высотой 22—40 м, легче четырехгранных в среднем
на 20%, но требуют (по условиям устойчивости) в полтора раза большего
объема фундамента; поэтому стоимость опоры с фундаментом получается
в обоих случаях примерно одинаковой.
Применение трубчатых профилей взамен уголковых по тем же данным
снижает в среднем на 25 % вес опоры и объем фундаментов за счет увеличе-
ния жесткости сжатых элементов и уменьшения ветровой нагрузки.
При большом уклоне местности для облегчения опор целесообразно
устанавливать их наклонно с таким расчетом, чтобы равнодействующая
давлений на опору проходила по ее оси; иногда наклонные опоры делают
качающимися с подкосом.
В отдельных случаях пользуются опорами мачтового типа из стальной
трубы большого диаметра. Опоры большой высоты (свыше 40—50 м) вы-
полняют в виде решетчатых или трубчатых мачт с оттяжками (рис. 7. 2).
1 ГодерФ. Л. иГимейнБ. С. — «Строительная промышленность», 1958, № 9.
121
Деревянные опоры (рис. 7. 3) делаются портального и кон-
сольного (более экономичного типа), а при большой высоте — также мачто-
выми с оттяжками. Опоры высотой Н = 5 >25 м требуют расхода мате-
риала (в деле) в среднем: при консольном типа V = 0,5577 м3 и при пор-
тальном типа V — 0,8577 ж8; при переводе на вес (в тс) можно считать
G = 0,6V.
Железобетонные опоры (рис. 7. 4) имеют обычно форму
колонны круглого, квадратного или двутаврового сечения, а иногда
также рамную конструкцию с применением сборных элементов.
Рис. 7. 1. Нормальная металлическая опора (Союзпроммеханизация)
Колея дороги, т. е. расстояние между осями несущих канатов на опоре,
выбирается в зависимости от габарита вагонетки с учетом поперечных
качаний ее, а также бокового отклонения каната в пролете под действием
ветра. При верхней тяге следует также учитывать влияние эксцентрично
приложенного давления от тягового каната. В грузовых дорогах ширина
колеи колеблется обычно в границах 2,0—3.0 м. Иногда при обслуживании
открытых складов или автоматическом обходе больших блоков ее увели-
чивают до 5- -6 м.
Величина колеи отражается не только на опорах, но также и на кон-
струкции станций. Возможно постепенно изменять ее на линии за счет
горизонтального отклонения несущего каната на опоре, которое для грузо-
вых дорог не должно превышать 1 %, а для двухканатных пассажирских
0,5% (ППКД—64 и OITAF). В этих случаях необходима проверка боко-
вой устойчивости каната в башмаке (см. стр. 39).
Поперечное качание вагонетки в каждую сторону определяется
по уравнению (7. 4) и при напоре ветра 20 кгс/м? (дан/м2) и составляет
8—9° (14—16%). В типовых стальных опорах Союзпроммеханизации угол
качания принят 11° (20%). В этих условиях опоры при колее 3,0 м допу-
скают применение вагонеток с кузовами до 1,0—1,25 м3, а при колее 2,5 м—
до 0,65 ж3 при металлических и до 0,8 м3 при деревянных опорах. Для
пассажирских дорог угол качания вагона принимается 12° (21%).
122
ь.о
40.0
Рис. 7. 2. Мачтовая металличе-
ская опора 80 м для отваль-
ных дорог (Союзпроммеханиза-
ция)
Рис. 7. 4. Железобетонная опора
(фирма «Брего», Англия)
Рис. 7. 3. Деревянные опоры (Союзпроммеханизация): а — порталь-
ного типа; б — консольного типа (система В. Будберга)
123
Давление ветра поперек|дороги помимо отклонения вагонетки вызы-
вает также отклонение от вертикали всей канатной системы, в результате
чего при больших пролетах (порядка 300 м и более) возникает опасность
захлестывания канатов и соприкосновения вагонеток обеих линий дороги,
так как углы отклонения канатов различны.
При направлении'1 ветра поперек линии дороги и силе напора ветра q
канат диаметром d будет испытывать погонное горизонтальное давление
р = k' qd,
где k' = 1,2 — коэффициент аэродинамического сопротивления для круг-
лых стержней малого диаметра.
Рис. 7. 5. Отклонение канатов н вагонеток
под действием ветра
Под действием собственного погонного веса g и горизонтального
давления р канат отклонится от вертикали на угол, определяемый
(рис. 7. 5, а)
tg6 = -^; (7.1)
так как давление ветра р пропорционально диаметру каната, а вес каната g
пропорционален квадрату его диаметра, то, следовательно, угол откло-
нения 6 будет возрастать с уменьшением диаметра каната.
Угол отклонения несущего каната с вагонетками весом Qe на интерва-
лах w, если считать их равномерно распределенной нагрузкой, определится
по выражению
|сумма горизонтальных сил 0 1 w
сумма вертикальных сил , Qe ’
где р0, рг — погонное давление ветра на несущий и тяговый канаты;
g0, gi — погонные веса несущего и тягового каната;
Рв = k"qF — давление ветра на вагонетку с подветренной площадью
F при коэффициенте аэродинамического сопротивления
k" = 1,4.
В общем случае при действии на несущий канат системы сосредото-
ченных вертикальных и горизонтальных сил кривая провеса каната будет
иметь сложную форму пространственной ломаной кривой с различными
124
углами 6 в местах приложения сил Е Величину углов 6 можно прибли-
женно определить как соотношение провесов каната в рассматриваемой
точке
(а)
1 в
где fe, fe — провесы каната в вертикальной и горизонтальной плоско-
стях от раздельного действия соответствующих сил, вели-
чина определяется аналогично величине fe по общей зави-
симости (4. 9). 1
В дорогах с маятниковым движением при положении вагонетки посе-
редине пролета / величина угла б на основании зависимости (а) с учетом
разгружающей силы Лпр от перегиба тягового каната [уравнение (9. 12а) ],
получится равной (рис. 7. 5, б).
fcr Л — + 2 (f*a + 0,5piZ) .~ о\
g &Z-!-2(Qe |-0,5й1/^-/1пр)
Угол поперечного отклонения вагонеток е на несущем канате при
интервалах между ними w может быть определен из уравнения моментов
относительно оси несущего каната О. При обозначениях по рис. 7. 5, в
получаем
tgg = _^±P^.. (7.4)
Qeb^giwc v
В случае маятникового движения при наличии в пролете I одной вагонетки
следует вместо g±w подставить величину давления от тягового каната QT
(см. стр. 173). Значения плеч а, Ь, с и подветренной площади F для четырех-
колесных нормализованных вагонеток Союзпроммеханизации с емкостью
кузова V следующие:
V, Ms 0,5 0,65 0,8 1,0 1,25 2,0
F, m1 2 2,0 2,1 2,3 2,4 2,6 3,25
а, м 1,1 1.15 1,25 1,3 1,5 1,7
b, м .... 0,9 1,0 1,1 1,15 1,2 1,5
С, M .... 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Зная углы отклонения и провесы канатов, можно графически прове-
рить взаимное расположение канатов и вагонеток при действии ветра для
двух случаев: 1) на одной линии — груженые вагонетки, другая линия
не имеет вагонеток; при этом груженые вагонетки не должны задевать
за порожний несущий и тяговый канаты другой линии (рис. 7. 6, а, в);
2) на обеих линиях имеются вагонетки, которые не должны соприкасаться
(рис. 7. 6, б); при этом следует учитывать также отклонение вагонеток
от вертикали под действием ветра, которое будет различным для груженой
и порожней вагонеток.
Для предотвращения соприкосновения вагонеток и канатов в боль-
ших пролетах дороги можно делать провес каната с порожними вагонет-
ками меньше провеса каната с гружеными вагонетками с тем, чтобы порож-
няя вагонетка при сближении канатов под действием ветра могла пройти
выше. Аналогичным образом можно поступать и при маятниковом дви-
жении. На рис. 7. 6 представлены оба случая в условиях, когда ваго-
нетки отклонены в направлении действия ветра. Если вагонетки будут
1 Вопрос об отклонении канатов под действием ветра является дискуссионным и
нуждается в опытной проверке; см. доклады Z i g п о И V. и N i с о 1 а М. на Римском
конгрессе по канатным дорогам, 1957, а также Lehanneur М. — «Annales des Ponts
et chaussees», 1947, N 5/6.
125
раскачиваться на канате, то наиболее неблагоприятные условия создадутся
при отклонении вагонеток обеих линий внутрь колеи. Проверка колеи 1
производится при давлении ветра в рабочем состоянии дороги. По данным
Союзпроммеханизации требуется проверять колею грузовых дорог при
силе напора ветра q = 20 кгс/м2- (дан/м2) и отклонении вагонеток обеих
линий внутрь колеи навстречу друг другу.
Рис. /. 6. Расчетные случаи отклонения канатов н вагонеток под действием ветра
Для пассажирских двухканатных маятниковых дорог по Правилам
ППКД—64 и рекомендациям OITAF колея дороги должна отвечать усло-
вию, чтобы в местах встречи вагонов (в средней трети пролета) расстояние
между вагонами, опирающимися на вертикально висящие канаты, при
отклонении вагонов внутрь колеи навстречу друг другу на 12° (21 %)
было бы не менее а = 1 + 0,002 (/ — 300) м, где I — величина пролета
в метрах. Такое же расстояние должно соблюдаться между вагоном и ка-
натами второй линии.
22. УГЛЫ ПЕРЕГИБА НЕСУЩЕГО КАНАТА НА ОПОРАХ
Обозначим через фх и ф2 углы подхода каната к опоре, т. е. углы,
образуемые с горизонталью касательными к кривой провеса каната слева
и справа от опоры. Тогда угол а перегиба каната на опоре будет равен
в обоих случаях, показанных на рис. 7. 7, алгебраической сумме углов
подхода:
а — ф! ± ф2.
Так как при определении углов подхода фх и ф2 находится их алгеб-
раическая величина, то в дальнейшем будем обозначать угол перегиба
каната как сумму углов ф! и ф2, т. е. а = фг + ф2. Обозначим вертикаль-
ные реакции опоры через 1/г и V2, а натяжение каната на опоре через 7\
тогда
• V2
Sin ф, -у- И Sin ф2 = -у .
Очевидно, максимальный угол перегиба каната будет при таком рас-
положении системы вагонеток, когда одна из них окажется расположен-
ной вплотную к опорному башмаку. Вертикальные реакции У, и V2
1 О выборе колеи дороги см. В i t t пег К. — «Internationale Seilbahn—Rundschau»,
1963, N 2.
126
от левого и правого пролетов и /2 будут слагаться: из реакции от собст-
венного веса и натяжения каната — Vi, V2; реакции от вагонеток, находя-
щихся в примыкающих к опоре пролетах — Vi, V2; реакции от вагонетки,
стоящей вплотную к опорному башмаку слева или справа от него.
Рис. 7. 7. Углы перегиба несущего каната на опоре
Таким образом, в зависимости от положения вагонетки весом Q
справа или слева от башмака можем написать:
вагонетка слева (рис. 7. 8, а)
v'r 4- V.; ; Q
Sin ф™ах = _ --------
(7. 5а)
; V.-, '
sin ф,1,111’1 = —- ~ ;
вагонетки справа (рис. 7. 8, б)
vj + к
Sin ф'111п = --—
sin ф'’1ах
(7. 56)
Рис. 7. 8. Схемы расположения вагонеток для определения угла перегиба
Наибольший угол перегиба каната будет колебаться в пределах от
а = ф™ах 4- ф™'п до ос = ф^,п + фг"ах, причем оба эти значения мало
отличаются друг от друга и для определения угла ас достаточно найти лю-
бое из них.
Определим теперь значения реакций V п V".
Реакция V от натяжения и собственного веса несущего каната g0
определится по уравнению (4. 8), если положить в нем Н Т cos |3,
V' = ± Т sin Р; (7. 6)
2 cos р 1 ’ v '
знак минус — если рассматриваемая опора является нижней, знак плюс —
если она является верхней в данном пролете.
127
Для определения реакции V" от вагонеток, находящихся в пролете I,
расположим их систему так, чтобы одна из вагонеток находилась вплотную
за рассматриваемой опорой А (рис. 7. 9). Если пролет может вмещать мак-
симальное количество вагонеток п, то искомая реакция
Реакция VB определится из уравнения моментов относительно опоры А
Рис. 7. 9. Расположение системы грузов, даю-
щее максимум V"
VB = Q^~ cos₽[l + 2+ ... +
+(n-l)]|QyCosp|(n-l).
Подставляя это значение
в выражение для V", находим
v" =
— 0,5н^-cos р) Q. (7.7)
При п > 3 с достаточной точностью (ошибка не более 2,5%) можно
считать
V"^0,5f-----Ц-—1)Q. (7.8)
’ \ w cos р ) 1 '
Вес сосредоточенного груза Q равен весу вагонетки и отрезка тягового
каната.
Рис. 7. 10. Схемы определения угла подхода (о) и давления (б) несущего каната на опору
При приближении вагонетки к опоре появляется дополнительное
вертикальное давление А от перегиба тягового каната, которое достигает
максимума в момент прохода над опорой. На величине угла перегиба оно
сказывается сравнительно мало; при желании учесть это обстоятельство
можно в уравнении (7. 5) к величине Q добавить значение А, определяемое
выражением (9. 13).
В маятниковых дорогах V\ = V2 = 0, а груз Q равен весу вагонетки
и давлению на нее тягового каната QT с учетом натяжения последнего (см.
стр. 173).
Углы подхода могут быть определены графическим путем
(рис. 7. 10, а), если провести дугу круга с радиусом Т и отложить верти-
128
кальные составляющие давления на опору, в результате чего находятся
точки 1—4. В общем случае угол подхода ф = б± |3 + Т + е, где б,
у, е — углы наклона, вызванные действием веса каната (б), вагонеток
в пролете (у) и вагонетки у опоры (е). В порожнем состоянии ф = Фо =
= б ± р.
Углы перегиба каната (в груженом и порожнем состояниях) опреде-
ляются для всех опор дороги в табличной форме и служат для выбора
размера башмаков, проверки плавности профиля и прилегания каната
к опорам и для определения давления на опоры.
23. НАГРУЗКИ НА ОПОРЫ
На опору канатной дороги действуют следующие силы: 1) давление
несущих канатов обеих линий дороги, включая силу трения на опорных
башмаках; 2) динамическая горизонтальная нагрузка, возникающая при
переходе вагонетки через опору; 3) давление ветра на канаты, вагонетки
и опору; 4) собственный вес опоры. Сетевые опоры, кроме того, воспри-
нимают давление от сетевых канатов.
Давление несущего каната на опору R' без учета силы трения на опор-
ном башмаке в прежних обозначениях углов подхода и угла перегиба
(рис. 7. 10, б) будет равно
7?' = 2r„sin-^^T„tga. (7.9)
Вертикальная Rv и горизонтальная RH составляющие давления R'
будут при этом равны
Rv = Тп (sin + sin ф2); |
R'H -= Тп (cos ф! — со5ф2). J
Величина натяжения каната Тп под действием сил трения на линии
дороги может изменяться в пределах от Т"п'" до 7,J]iax. Точно так же углы
подхода фх и ф2 будут изменяться в зависимости от натяжения Тп и поло-
жения вагонетки относительно опорного башмака.
Однако, как видно из уравнений (7. 9) и (7. 10), величина Rv = (Vi г
+ 14) + (К + 14) + Q не зависит от положения вагонетки и дости-
гает максимума при ах в случае выпуклого профиля и при 7'™,п в случае
вогнутого профиля.
Если при определении фх и ф2 не учтено давление от перегиба тяго-
вого каната, то его величину А по уравнению (9. 13) нужно добавить к зна-
чениям R и Rv.
Что касается величины R'H, то она возрастает с увеличением разницы
в длине смежных пролетов и углов наклона их и обычно максимум ее отве-
чает положению вагонетки со стороны пролета, дающего наибольшую вер-
тикальную нагрузку опоры. Максимальное значение R' можно считать
отвечающим случаю (Rv)max, так как эта составляющая значительно
больше RH.
Сила трения каната на опорном башмаке при коэффициенте трения р
и, в свою очередь, разложится на составляющие: вертикальную ARV =
= р7?н, которая относительно весьма мала, и горизонтальную ARH =
= р/?„, если иметь в виду, что каждая составляющая давления на опоры
вызывает перпендикулярную ей составляющую силы трения.
9 А. И. Дукельский 129
В зависимости от направления сил трения (рис. 7. 10, б) суммарные
составляющие давления на опору будут равны
7? V - R V zt н '>
RK ~~ RH Н" ЦТД,,
(7.11)
причем суммарное полное давление будет неизменным
R == 7?' V1 ф р2^7?' (1 + 0,5р.2).
(7. 12)
Величина коэффициента трения р, как указывалось ранее (стр. 73),
может значительно колебаться. При расчете опор на прочность следует
пользоваться максимальными, а при расчетах на выносливость — сред-
ними значениями р. Можно рекомендовать следующие величины р:
__________________________________ Давление сетевых канатов
Материал канавки Тип каната на опору определяется анало- гичным путем; динамическое на- тяжение в канате, возникающее при падении вагонетки на сеть, относится к случаю особых на- грузок. При переходе вагонетки че- рез опору, как показывают
закрытый открытый прядевый
Чугун—сталь Бронза 0,20/0,15 0,14/0,11 0,22/0,18 0,17/0,13
экспериментальные данные, воз-
никает динамическая горизонтальная сила Рд, направленная по дви-
жению вагонетки и вызванная изменением скорости и направления
движения ее; она зависит от веса вагонетки и скорости движения ее.
Существующие методы расчетного определения 1 Рд не имеют пока доста-
точной экспериментальной проверки. Поэтому по данным Союзпроммеха-
низации для грузовых дорог предлагается приближенно считать Pd=0,8Q.
Сила давления ветра на канаты и вагонетки Рв передается на опору
через опорные башмаки и учитывается только при действии ветра поперек
пути. Давление ветра на предохранительные сети определяется с учетом
площади обоих бортов сети; коэффициент сплошности каждого борта при-
нимается, согласно данным Союзпроммеханизации, равным 0,5 (при двой-
ной сетке). Данные о давлении от снега и гололеда на сети приведено
в п. 43. При больших пролетах (примерно свыше 500 м) можно учитывать
неравномерность скорости ветра по длине пролета, уменьшая ветровую
нагрузку на 15%. При высоких опорах (более 25 м) расчет ветровых нагру-
зок на конструкцию опоры производится с учетом коэффициента динамич-
ности, зависящего от периода собственных колебаний низшей частоты
опоры.
В головке опоры, таким образом, будут приложены: вертикальные
силы Rv, вызывающие эксцентричное сжатие опоры; горизонтально-про-
дольные силы Rlt и Рд, вызывающие кручение и изгиб опоры, и горизон-
тально-поперечные силы Рв, вызывающие изгиб опоры. При этом необхо-
димо учитывать следующие возможные случаи:
а) нагрузка опоры только одним несущим канатом (монтаж или смена
каната);
б) отсутствие (временное) вагонеток на одной линии дороги;
в) полная загрузка обеих линий вагонетками при нерабочем состоянии
дороги (ураганный ветер);
1 Труды ВНИИПТмаша, вып. 8 (19), ОТИ, 1961. Об опытах с опорами см. также
Fah J.—«Internationale Berg und Seilbahn—Rundschau», 1960, N 1 (Sondernummer).
130
г) скольжение несущих канатов в башмаках данной опоры в одинако-
вые и разные стороны, причем направление скольжения на данной опоре
может не совпадать с перемещением каната на остальных опорах той же
линии;
д) динамическая сила Рд одновременно только от одной вагонетки
и при напоре ветра рабочего состояния дороги 20 кгс/м2 (дан/м2).
Сочетания нагрузок должны приниматься в наиболее невыгодных
комбинациях для отдельных элементов. Опоры рассчитываются на проч-
ность, выносливость и устойчивость и проверяются на закручивание.
Расчет на выносливость сле-
дует вести по нормальным на- т
грузкам рабочего состояния: I
обе линии полностью загру-
жены вагонетками, ветер отсут-
ствует, силы трения на опоре
при среднем (а не максималь-
ном) значении коэффициента —L=65U I 150
трения, динамическая сила Рд Т--------------—-------------4~—— -----—
от веса вагонетки с 50% груза
(среднее значение груженой И Рис. 7. 11. Расчетная схема к примеру
порожней вагонетки).
Угол закручивания верхушки опоры из соображений устойчивости
каната в опорном башмаке не должен превышать 1°; для пассажирских
дорог по рекомендациям OITAF угол закручивания ограничивается сме-
щением конца башмака не более 20% диаметра несущего каната.
Пример. Определить угол перегиба и давление несущего каната
на опоре А (рис. 7. 11). Данные: несущий канат закрытого типа диамет-
ром 38,5 мм погонного веса g0 = 8,55 кгс/м (дан/м) с натяжением
у опоры АТ = 32 000 кгс (дан); вес вагонетки с грузом Qo = 800 кгс (дан);
расстояние между вагонетками w ~ 100 м; тяговый канат с погонным ве-
сом §! = 1,0 кгс/м (дан/м) и натяжением у опоры t — 1500 кгс (дан).
Вес сосредоточенного груза Q = Qo A-gjW = 800 + 1 • 100 = 900 кгс (дан).
Углы наклона пролетов
Рх = 15°, sin Р, = 0,259, cos = 0,97;
|32 = 17°, sin;p2 = 0,292, cos|32 = 0,96.
Реакция от собственного веса каната по уравнению (7. 6)
Vi = о -г Д sin + 32000-0,259 = + 11 100 кгс (дан);
1 2 cos р! 1 2-0,97 \
Vz = о — Т sin р2 = 8к55/^0 — 32 000 -0,292 = — 86 000 кгс (дан).
z 2 cos рг 1 2-0,97 v 7
Реакция от вагонеток в пролете по уравнению (7. 7)
1Д = 0,5 (—Цг— 1 = 0,5 1 'j 900 = 2550 кгс (дан);
V2 = (п — 1) (1— 0,5/2 cos р2) Q =
= (2— 1) (1 — 0,5• 2 0,96 ) 900 = 330 кгс (дан).
Углы перегиба каната на опоре по уравнению (7. 5)
sin ФХ = = + 0,345; Ф1 = + 20°10';
1 OZ, xjxjvj
9*
131
sinT2 = A = _ _0,270; ф2 = —15°40';
1 OZ, \J\J\J
«О = Ф1 + ф2 = 20°10'—15°40' = 4°30';
в груженом состоянии
sin mrnax = Q 11 Ю0 + 2550 + 900 _ n дес.
ЫПф1 T - 32 000 __ идоо,
фгпах = _J_ 27° 10';
sin ф-in = Z1±21 = L1_1-29-±2550 _ 0 430-
Ф1 T 32 000 —
tpmin = 4-25° 30';
sin = -8m+^ + 9M = -0,232;
4>J™X - -13"30'; sin^i” _ l'41'2 = ++,™ “ —0,258;
4>2in = — 15°;| a = Ф™х + Ф™" = 27° 10' — 15° = 12° 10';
a = tpmin 4. фгах = 25° 30' — 13° 30' = 12°.
Оба значения а, как и следовало ожидать, почти одинаковы и воз-
можно было бы ограничиться определением одного из них.
Давление на опору с учетом сил трения при р = 0,2 (закрытый
канат) по уравнениям (7. 9) и (7. 12) будет равно
7? = 27 sin-g-(l +-Й-) = 2-32000 sin 6°(1+0,5-0,22) = 6800 кгс (дан).
Составляющие давления на опору по уравнениям (7. 10) без учета
сил трения при худшем для RH случае
Rv = 32 000 (sin фГп + sin фГах) = 32 000 (—0,258 + 0,455) =
= 6300 кгс (дан);
RH = 3200 (cos Ф21"1 — cos ф™*) = 32 000 (0,966 — 0,89) = 2430 кгс (дан)-,
с учетом сил трения по уравнению (7. 11)
Ro = Rv ± pT?L = 6300 ± 0,2-2430 = (6300 ± 490) кгс (дан)-,
RH- R’H + \iRv = 2430 ± 0,2-6300 = (2430 ± 1260) кгс (дан).
К найденным значениям R и Rv следует добавить неучтенное в рас-
чете давление от перегиба тягового каната на вагонетку, расположенную
над опорой, которое приблизительно будет равно
АТ? 27 sin = 2-1500- sin 6° = 300 кгс (дан).
ГЛАВА 8
ПРОФИЛЬ И ПЛАН ДВУХКАНАТНОЙ ДОРОГИ
24. НАТЯЖНЫЕ И ЯКОРНЫЕ СТАНЦИИ
В местах стыка натяжных участков несущего каната устанавливаются
промежуточные, так называемые линейные станции — двойные натяжные
и якорные (рис. 8. 1) и якорно-натяжные (рис. 8. 2), которые проходятся
вагонетками автоматически.
При входе на станцию несущие канаты отводятся при помощи откло-
няющих башмаков внутрь колеи дороги и заменяются рельсами; концы
канатов закрепляются в конструкции станции или натягиваются натяж-
ными грузами. Иногда при ограниченном размере колеи дороги ставят
направляющие шины для вагонеток.
Станции выполняются металлическими (железобетонными) или дере-
вянными обычно соответственно материалу, выбранному для опор. Дере-
вянные станции имеют форму портального типа, аналогично деревянным
опорам, но с боковыми подкосами. Иногда прогоны под натяжными бло-
ками делают в виде металлической балки, что позволяет сократить число
фундаментов.
Двойные анкерные станции малой высоты (порядка 4 м) целесообразно
выполнять бетонными (рис. 8. 1, 6) в виде бетонного блока, к которому
крепятся металлические рамы для поддержки башмаков каната и рельса.
При почти одинаковом объеме бетона вес металла в них примерно в три
раза меньше, чем в металлических; иногда крепление канатов выносится
за пределы ее и устраивается в отдельно стоящих фундаментах.
При расчете натяжных и якорных станций предусматривается возмож-
ность обрыва каната и одностороннего натяжения канатов во время мон-
тажа. В симметричных станциях неуравновешенные горизонтальные силы
обычно воспринимаются подкосами среднего пролета; иногда вместо сред-
них ставят внешние подкосы.
При недостаточной высоте натяжных станций приходится сооружать
дорогостоящие колодцы для натяжных грузов, которые должны быть защи-
щены от скопления в них воды.
При расположении натяжных блоков следует иметь в виду, что пере-
ходная соединительная муфта несущего каната передвигается на величину
хода натяжного груза, и это иногда определяет длину станции. Длина стан-
ции зависит также от колеи дороги и возможного угла отклонения несущих
канатов на отклоняющих башмаках, который в натяжных устройствах
желательно брать небольшим, чтобы свести к минимуму силу трения,
погашающую регулирующую способность натяжного груза. Металли-
ческие станции Союзпроммеханизации при колее 3,0 м и высоте около 9 м
имеют длину от 6 до 18 м и вес от 5 до 12 тс (120 кн), причем меньшие цифры
133
относятся к двойным якорным, большие — к двойным натяжным стан-
циям. Рельсовый путь двойных якорных станций может быть выпуклый,
а двойных натяжных — вогнутый, причем тяговый канат направляется
роликовыми батареями. Радиусы кривых определяются давлением от тяго-
Рис. 8. 1. Схемы двойных якорных (а, б) и натяжных (в) станций:
/—рельс; 2—отклоняющий башмак; 3 —поддерживающий ролик для тягового каната
Рис. 8. 2. Якорно-натяжная станция;
/ — несущие канаты; 2 — отклоняющие башмаки; 3 — натяжные канаты; 4 — переходные
муфты; 5 — блоки_натяжных канатов; 6 — натяжные грузы; 7 —_п одерживающие ролики
тягового каната; 8 — рельс
вого каната на вагонетку (п. 30), которое ограничивается в одном случае
прочностью ходовых частей (выпуклый рельс), а в другом случае — выры-
ванием каната из зажима (вогнутый рельс). При вогнутом рельсе необхо-
димо тщательно проверять прилегание тягового каната при различной
загрузке дороги.
134
25. ПЛАН ДОРОГИ И УГЛОВЫЕ СТАНЦИИ
Трасса дороги может иметь различное очертание; в большинстве слу-
чаев она прямолинейна (рис. 8. 3, а). При малом угле поворота имеется
возможность устройства криволинейной трассы весьма большого радиуса
(рис. 8. 3, б), порядка R == 10 км. В этом случае угол излома трассы
на опоре должен быть не более 1%, что при равновеликих пролетах I
соответствует условию R ?> 100/.
Посредством введения угловых станций трасса может быть проведена
по ломаной линии (рис. 8. 3, в). При разветвлении грузопотока по разным
направлениям возникает сеть дорог (рис. 8. 4, а), состоящая из отдельных
Рис. 8. 4. Сеть дорог
Рис. 8. 3. Варианты трасс дороги
участков различной конфигурации, связанных между собой так называе-
мыми промежуточными станциями. Наконец, возможно также выполнить
трассу в виде замкнутого многоугольника (рис. 8. 3, г) с рядом угловых
станций. При устройстве на общих опорах двух параллельных много-
угольных трасс (рис. 8. 3, г — пунктир) с самостоятельными приводами
получается сдвоенная дорога. К многоугольным трассам прибегают в слу-
чае необходимости обслуживания складов ломаной формы, а также подачи
из одного пункта в ряд разбросанных точек.
В случае устройства части пути в виде жесткого подвесного рельса
имеется возможность присоединения к нему катучнх станций или мостов,
входящих в общее кольцо тягового каната (п. 44).
Угловые станции могут быть неавтоматическими, автоматическими
и полуавтоматическими.
В неавтоматических станциях вагонетки расцепляются стяговым кана-
том и обводятся по рельсовым путям с использованием самоката или вспо-
могательной механической тяги.
Станции с разрывом тягового каната (рис. 8. 4, б) совмещаются со сты-
ком приводных участков дороги и являются одновременно промежуточ-
ными приводными или натяжными станциями для тягового каната. Стан-
ции без разрыва тягового каната (рис. 8. 4, в) могут быть одновременно
промежуточными погрузочными или разгрузочными станциями.
135
Автоматические станции, как правило, не требуют обслуживающего
персонала, так как обходятся вагонеткой без расцепления с тяговым кана-
том; последний огибает поворотный блок (рис. 8. 6) диаметра 5—6 м (из-
редка 4) или батарею блоков меньшего диаметра (0,6—1,0 м), располо-
женных по кривой большого радиуса (рис. 8. 5). Автоматический обход
блоков связан с понижением скорости дороги, причем степень понижения
зависит от радиуса кривой. Станции батарейного типа требуют большей
площади и стоят дороже, чем станции с единичными блоками, но в'мень-
шей степени снижают скорость движения, которая, в свою очередь, может
Рис. 8. 5. Автоматическая батарейная угловая станция
значительно влиять на общую стоимость дороги. Разница в стоимости
станций обоих типов уменьшается с уменьшением величины угла поворота
трассы.
Полуавтоматические станции (рис. 8. 4, г) имеют автоматический про-
ход вагонеток только на одной линии и служат для промежуточной раз-
грузки или погрузки, осуществляемой на другой стороне станции. Давая
промежуточное решение в части сокращения рабочей силы, они все же
требуют снижения скорости и поэтому должны по возможности выпол-
няться с рельсовым путем по кривой большого радиуса.
При наличии концевой автоматической станции с обходом единичного
блока устройство угловых станций с батареей блоков теряет смысл, так
как они не позволяют повысить скорость, но стоят дороже станций с боль-
шими блоками. Применение их в этом случае может быть целесообразно
лишь при вагонетках, допускающих автоматический обход единичных
блоков только с одной стороны.
При небольшом угле поворота трассы иногда не прерывают несущего
каната, обводя его на ряде башмаков. Подобное устройство, однако, неже-
лательно, так как создает дополнительную силу трения, ухудшающую
регулировочные свойства натяжного груза.
На станциях с двумя единичными блоками для сохранения нормаль-
ной колеи дороги в большинстве случаев их приходится располагать один
над другим и делать подход несущих канатов обеих линий на разной высоте
соответственно положению блоков, что несколько усложняет конструкцию
136
Рис. 8. 6. Автоматическая блочная угловая станция
137
станции (рис. 8. 6). Однако все же это рациональнее и экономичнее,
чем расширение колеи дороги на подходах к станции или устройство ее
из трех блоков, позволяющее располагать их на одной высоте.
При проходе блоков вагонетка движется по рельсу, расположенному
над или под блоком, соответственно нижней или верхней тяге, и огра-
ждается от качаний направляющими шинами, которые следует уклады-
вать вдоль всей кривой.
Якорно-натяжное оборудование и блоки для автоматического обхода
рассмотрены в гл. 3.
Расположение направляющих шин, рельсовых путей и поддерживаю-
щих роликов тягового каната при автоматическом обходе блоков рас-
сматривается в п. 40 совместно с устройством автоматических концевых
станций.
26. ^ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
Общие условия построения профиля
Под профилем канатной дороги понимается линия, соединяющая
вершины опор (точнее, опорных башмаков). Отдельные участки профиля
дороги могут иметь ровный (прямой), выпуклый и вогнутый характер,
который, с одной стороны, зависит от профиля местности, а с другой —
от расположения опор. Построение профиля дороги состоит, следова-
тельно, из двух взаимно связанных этапов — разработки общей линии
Рис. 8 7. Свободный габарит /гг под дорогой: а —
под вагонеткой; б — под тяговым канатом
профиля и расстановки на
ней опор с учетом промежу-
точных линейных станций.
При построении профиля
должны быть выполнены сле-
дующие основные условия:
1) обеспечение требуемого
свободного габарита под до-
рогой; 2) обеспечение надеж-
ности прилегания каната
к опорным башмакам; 3) плав-
ность профиля и отсутствие
чрезмерных углов перегиба
на опорах; 4) обеспечение
равномерной нагрузки при-
вода независимо от кривой
движения вагонеток в про-
летах.
Свободные габа-
риты под канатной доро-
гой (рис. 8. 7) должны быть
обеспечены: 1) при движении
по канату груженых вагоне-
ток с учетом опрокинутого кузова и продольных раскачиваний его; при
этом следует учитывать падение натяжения несущего каната вследствие
сил трения; 2) при максимальном провесе тягового каната, предполагая,
что он поддерживается только опорными роликами и имеет минимальное
натяжение.
Величина требуемого габарита йг зависит от местных условий. Сущест-
вуют специальные положения, нормализующие величину hs при пересе-
чении дороги с наземными путями сообщения:
138
1) железной дороги нормальной колеи (ГОСТ 9238—59) hs >6,5 (пе-
регоны) — 7,5 м (станции);
2) железной дороги узкой колеи (СН и П, ПД. 4, §3, п. 5) — йг >
>4,1 м\
3) автодороги (СН и П, IIB. 2, § 3, п. 27) — йг > 4,5 м;
4) линии электропередач — по «Правилам устройства электроуста-
новок» Министерства электростанций СССР (гл. П-4, и. 66, гл. П-5,
и. 111);
5) внутри цехов (СН и П, НВ. 7, § 4, и. 18) — > 3,5 м (при отсутст-
вии передвижения автотранспорта — 2,5 м).
По данным Союзпроммеханизации, требуются следующие габариты:
1) в населенные местности — /г, >0,5 м от снегового покрова;
2) в малонаселенные местности — h;, > 2,5 м от земли;
3) на территории поселков, промышленных предприятий, стройпло-
щадок, возделываемые поля — h, 4,5 м от земли;
4) над зданиями — /г, > 0,5 м;
5) над судоходными каналами и реками — /г. > 0,5 м от верха судо-
ходного габарита.
В некоторых случаях (при подходе к станциям, в стесненных участ-
ках заводской площадки) допускают минимальный габарит /г, = 0,5 м
от снегового покрова, но при этом ограждают доступ к этому участку.
В местах пересечения канатной дорогой железнодорожных и шоссей-
ных путей, линий передач, жилых поселков, промышленных предприятий,
строительных площадок, судоходных рек и каналов устанавливаются за-
щитные устройства (гл. 8) — предохранительные мосты и сети. В этих
случаях габариты должны обеспечиваться с учетом прогиба защитных уст-
ройств при падении на них вагонетки. При прохождении канатной дороги
над дорогами местного значения и пешеходными тропами установка защит-
ных сооружений, по данным Союзпроммеханизации, не обязательна.
При большом протяжении ограждаемой местности может оказаться
целесообразным устройство рельсового пути на эстакаде (и. 44).
В случае прохождения канатной дороги в лесистой местности ширина
просеки принимается равной двойной высоте деревьев.
При больших пролетах могут возникать трудности обеспечения
габарита под свободно провисающим тяговым канатом при случайном
отсутствии вагонеток на линии. В этом случае возможна установка под-
держивающих роликов на прикрепленных к несущему канату рамках
или устройство легких вспомогательных опор с роликами] и широкими на-
правляющими дугами для улавливания каната.
Надежность прилегания несущего каната
к опорным башмакам при отсутствии вагонеток должна быть обеспечена
на вогнутых участках профиля, где натяжение каната стремится оторвать
его от башмака.
Отрывающей силой можно считать вертикальную составляющую
натяжений канатов V, а удерживающей — давление N от веса канатов
с погонным весом g0. Тогда в обозначениях рис. 8. 8, а, б коэффициент
надежности прилегания будет равен
Ь — 2L — g° ( cos Pi ~' cos Р2 ) -.IO /о 1 х
V 2Tmax (sin pi ± sin р2)
где Tmax — натяжение каната с учетом сил трения; для предварительных
подсчетов без учета сил трения можно принимать /г > 1,5.
Расчет следует вести для линии каната с наибольшим отношением T/g0.
Из уравнения (8. 1) можно определить максимально допустимый угол
139
Рис. 8. 8. Перелом профиля
по хордам: а, б — вогнутый;
в — выпуклый
вогнутого перелома по хордам sin 6 (sin — sin02). В местностях, под-
верженных действию сильных ветров, необходимо дополнительно прове-
рить прилегание каната с учетом погонного давления ветра р (стр. 124)
на несущий канат, направленного снизу вверх. Для проверки может быть
использовано уравнение (8. 1), если в нем заменить g0 значением g0 — р.
При наличии особо сильных и частых ветров прибегают к установке башма-
ков с высокими бортами и предохранительным хомутом.
Учитывая возможную неточность в установке опор, угол перегиба сс0
каната без вагонеток на всех опорах желательно иметь порядка tg а0
0,01 <-0,015.
Плавность профиля дороги имеет существенное значе-
ние в отношении долговечности несущего каната и спокойного хода вагоне-
ток; поэтому необходимо избегать резких пере-
ломов профиля и чрезмерных углов перегиба
на опорах. При проходе опоры возникает ^до-
полнительное давление на вагонетку от пере-
гиба тягового каната и, следовательно, увели-
чение давления на колеса. Это вызывает увели-
чение износа несущего каната и может повлечь
необходимость его усиления. Дополнительное
давление от тягового каната возрастает с уве-
личением угла перегиба несущего каната на
опоре и натяжением тягового каната; особенно
сильно оно проявляется у опор больших проле-
тов и на участках выпуклого профиля. В этих
случаях необходимо тщательно исследовать
влияние тягового каната на давление колес
вагонетки, включив эти расчеты для соответ-
ствующих опор в таблицу профиля. С другой
стороны, не следует забывать, что требование
чрезмерно малых углов перегиба влечет за собой
увеличение количества и стоимости опор. С учетом всех этих соображений
можно рекомендовать придерживаться следующих значений:
1) угол перелома б выпуклого профиля по хордам смежных пролетов
(рис. 8. 8, а) нормально tg б = 0,03 <-0,04, но не свыше 0,06—0,08;
2) угол перегиба а на опоре несущего каната с вагонетками нормально
tg а ^ 0,10, но не свыше 0,15—0,20; на опорах больших пролетов — до
0,25—0,30; естественно, следует стремиться к тому, чтобы создавать по
возможности равномерную нагрузку опор и сглаживать пиковые значения
углов перегиба на отдельных опорах.
При построении профиля необходимо определить углы перегиба
каната на всех опорах, причем эти весьма трудоемкие расчеты и конеч-
ные данные приводятся в табличной форме, так называемой таблице
профиля.
Равномерность нагрузки привода требует та-
кой расстановки опор, чтобы на подходе к опорам находилось одновременно
не более 20—25% общего числа вагонеток на приводном участке. Угол
подъема вагонеток достигает максимума у опор и скачкообразно изме-
няется при переходе через опору. Если большое число вагонеток будет
одновременно переходить через опоры, то возникнут весьма нежелатель-
ные периодические колебания мощности привода и натяжения тягового
каната.
При соблюдении'указанных выше условий построения профиля должно
быть найдено оптимальное решение, дающее минимальную стоимость
дороги.
140
Гибкость канатного пути дает, с одной стороны, возможность доста-
точного приближения пути к профилю местности, следуя за его измене-
ниями, и с другой — перекрытия больших свободных пролетов. Оба эти
ценные свойства должны быть использованы для уменьшения количества
опор и их высоты.
Количество опор должно назначаться из такого расчета, чтобы высота
их была полностью использована с учетом требуемого габарита под
дорогой. Если местность имеет впадины и долины, то следует стре-
миться перекрывать их большими пролетами, используя естественную
глубину местности. Точно так же нужно использовать и местные неров-
ности земли, размещая опоры на повышенных точках, и зоны максималь-
ного провеса (средние части пролетов) в пониженных местах.
Не следует также забывать о возможности устройства выемок и даже
тоннелей с целью создания большей плавности профиля и устранения
отдельных препятствий.
Местоположение натяжных и якорных стан-
ций и их тип выбирается с учетом следующих соображений. Следует
располагать натяжные грузы таким образом, чтобы дополнительное дав-
ление на башмаки, вызванное натяжением каната, а следовательно, и сила
трения было минимальным. С этой целью нужно стремиться к уменьшению
суммарного угла перегиба каната на участке. Последнее обычно дости-
гается расположением грузов на нижней станции (подход канатов сверху).
С другой стороны, при наличии на участке большого пролета (примерно
свыше 250 м) желательно располагать натяжной груз по возможности
ближе к нему, чтобы избежать передвижения каната по промежуточным
опорам. Наконец, учитывая значительную стоимость и эксплуатационные
неудобства колодцев для натяжных грузов, предпочтительно размещать
последние на станции, имеющей достаточную высоту. Что касается двой-
ных анкерных станций, то для уменьшения стоимости они должны иметь
минимальную высоту.
Величину пролетов, примыкающих ко всем станциям, желательно
делать не более интервала между вагонетками, чтобы избежать слишком
большого колебания угла подхода каната к отклоняющему башмаку;
при непосредственном примыкании к станции большого пролета это можно
достигнуть устройством опоры у входа на станцию. Желательно также,
чтобы пролеты, примыкающие к неавтоматическим станциям, не имели
уклонов для устранения опасности скатывания на линию неправильно
включенных вагонеток.
Ровный профиль
На ровной местности (горизонтальной или с равномерным накло-
ном) опоры по возможности ставят на равных расстояних, насколько это
позволяют местные условия. Размер пролетов I назначается из соображений
минимальной общей стоимости опор, с учетом ограничений, наклады-
ваемых величиной углов перегиба а, и расстояния w между вагонет-
ками.
В нормальных условиях I 80-^-120 м, причем при скорости движе-
ния 2,5—3,0 м/сек обычно принимают I 1,25™. Высота опор составляет
при этом 8—12 м и определяется из условий габарита под дорогой. При
плохих грунтах, затоплении водой и т. и. пролеты увеличивают примерно
до 150—200 м с целью сокращения стоимости оснований.
Для соблюдения указанного выше условия равномерности нагрузки
привода следует назначать величину l/w из числа цифр ряда: 0,85; 1,15—1,3:
1,75; 2,3—2,6; 3,45 и выше.
141
Эти цифры получены из условия, чтобы при возможном в эксплуата-
ции колебании w на ±15% от расчетного значения над опорами находи-
лось одновременно не свыше 25% вагонеток1.
Исходя из величины угла перегиба а загруженного каната, можно
определить соответствующее ему среднее значение пролета (при !ср
> kj cos р(Р) по приближенной формуле (преувеличение не более 20%)
= g0J+Q cos рср (tga ±tg б), (8.2)
где g0 — погонный вес несущего каната с натяжением Т;
Q — вес вагонетки с отрезком тягового каната;
реР —- средний угол наклона линии;
о — угол перелома по хордам; со знаком плюс — при выпуклом
и знаком минус — при вогнутом переломе.
Как отмечалось ранее, желательно иметь нормально tg а = 0,1,
но не более 0,15—0,20.
При необходимости осуществить большой пролет (например, переход
через реку) возможно устройство вантового перехода (рис. 1. 7), в котором
рамы с опорными башмаками несущих канатов подвешиваются к нижним
узлам вантовых ферм
Выпуклый профиль
На выпуклых участках профиля углы перегиба каната возрастают
за счет угла перелома 6 по хордам на каждой опоре. Поэтому здесь прихо-
дится значительно сближать опоры для обеспечения плавности профиля;
исходя из допускаемой величины угла б (стр. 140), можно определить число
опор п на участке с суммарным углом у перегиба линии (рис. 8. 9):
Распределение опор на выпуклом участке зависит от рельефа и выпол-
няется таким образом, чтобы углы б на всех опорах были примерно одина-
ковы. При расположении верхушек опор по дуге круга радиусом Ro
это условие позволяет иметь одинаковые пролеты I = Ro tg 6. В дальней-
шем проверяются также и углы перегиба а каната с вагонетками.
При значительном сближении опор (по данным Союзпроммеханизации
при более чем пяти опорах на участке 100 м) рационально устройство рель-
сового перехода (рис. 8. 10) с роликовой батареей для тягового каната
и секторным башмаком большого радиуса. В этом случае существенно
уменьшается также перегрузка колес вагонетки от перегиба тягового ка-
ната.
Для уменьшения повышенных сил трения несущего каната на выпук-
лом участке весьма рационально в верхней точке его устройство двойной
якорной станции с выпуклым рельсом и роликовой батареей (рис. 8. 11).
Как в этом случае, так и при рельсовом переходе радиус рельса огра-
ничивается требованием, чтобы дополнительное давление от перегиба
тягового каната (п. 30) лежало в пределах допустимой перегрузки ходовых
частей вагонетки. Роликовые батареи должны быть при этом расположены
по возможности ближе к уровню зажима вагонетки и таким образом, чтобы
тяговый канат как при подходе вагонетки, так и во время прохода ею рельса
продолжал опираться на батарею, а не снимался с нее полностью.
При большом угле перегиба на рельсовом переходе возможно устрой-
ство натяжного участка с двумя натяжными грузами по обоим концам его.
1 Особо неблагоприятными для нагрузки привода являются значения = 0,5; 0,75;
1,0; 1,5; 2,0; 3,0. Это ограничение действительно не для единичных пролетов, а для участка
достаточной длины с равными пролетами.
142
Это может иногда дать небольшую экономию в капиталовложениях, рав-
ную разнице в стоимости двойной якорной станции и рельсового перехода.
Для надежности работы участка с двумя натяжными грузами должна быть
исключена возможность временного проскальзывания каната на рельсовом
переходе, что может привести к тому, что один из грузов сядет на землю
Рис. 8. 9. Выпуклый участок профиля
и перестанет работать. Для соблюдения этого требования необходимо иметь
достаточную силудрения каната на рельсовом переходе, обеспечивающую
несдвигаемость каната при наиболее неблагоприятном сочетании направ-
ления скольжения его и расположения вагонеток по обеим сторонам рель-
сового перехода.
143
Срок службы несущего каната при выпуклом профиле, как показы-
вают данные эксплуатации, значительно меньше, чем при прямолинейном
или вогнутом профиле, что объясняется главным образом повышенными
давлениями колес вагонетки из-за перегиба тягового каната. Поэтому
необходимо стремиться по возможности к смягчению выпуклостей профиля,
в особенности при переходе крутых вершин.
Вогнутый профиль
При вогнутом профиле (рис. 8. 12) должно быть обеспечено прилегание
несущего каната к опорным башмакам. Для создания одинаковой степени
надежности прилегания вершины опор следует располагать по параболе
(рис. 8. 12, а), представляющей собой кривую провеса порожнего каната
между крайними точками вогнутого участка; при этом натяжение каната
берется выше действительного Т с некоторым запасом надежности k
Рис. 8. 12. Вогнутый профиль (а)"и натяжная станция во впадине (б)
(стр. 139). Подобная кривая фиктивного провеса несущего каната — так
называемая перенапряженная кривая — представляет собой кривую наи-
низшего возможного положения опорных башмаков на вогнутом участке
профиля. Понятно, что опоры можно располагать и по любой более пологой
параболе, отвечающей характеру местности, так как при этом надежность
прилегания каната к башмакам будет увеличиваться.
Для построения перенапряженной кривой следует задаться углами
наклона касательных ее е2 и е2 (рис. 8. 13), которые выбирают исходя
из уклонов местности и на таком расстоянии от земли, которое отвечает
выбранной минимальной высоте опор по условиям габарита. Точка с пере-
сечения касательных к кривой по свойству параболы лежит посередине ее
пролета. Для построения параболы необходимо определить величину ее
пролета /; откладывая затем от точки с вправо и влево величину 1/2, можем
144
найти точки а и b и затем произвести графическое построение параболы adb,
имея в виду, что ed = de.
Проще всего производить это построение по точкам, определяя провес
посередине пролета по фиктивному натяжению Tk и пользуясь далее
табл. 4. 1. Можно также пользоваться параболическими шаблонами.
Если Tk — фиктивное натяжение каната с запасом надежности k,
a g0 — погонный вес его, то из условия равновесия отрезка каната adb
можем написать, проектируя все приложенные к нему силы на вертикаль-
ную ось,
Tk (sin ег ± sine2)
I
~ cos Ро ’
откуда получим в общем
виде
. _ sin е.! ± sin е2 „ , р
L — 1 к COS Ро,
go
(8. 3)
причем знак плюс относит-
ся к случаю рис. 8. 13, а,
а знак минус — к случаю
рис. 8.13, б. Расчет следует
вести для каната с макси-
мальным отношениемТ/go-
Величину угла 0О най-
дем на основании геомет-
рической зависимости,
а именно
Рис. 8. 13. Построение параболической кривой вогну-
того профиля
ат = 0,5/ tg е± = nb ±
±br = I tg Ро ± 0,5/ tg е2,
откуда в общем виде (правило знаков см. рис. 8. 13)

9
Высота опор на вогнутом профиле определяется положением перена-
пряженной кривой и может быть весьма значительной. Расстояние между
опорами выбирают максимальным при условии обеспечения требуемого
габарита: этому благоприятствует уменьшение углов перегиба на опорах
за счет вогнутого перелома по хордам. Иногда оказывается выгодным
уменьшить высоту опор путем устройства во впадине профиля натяжной
станции с вогнутым рельсом и роликовой батареей для тягового каната
(рис. 8. 12, б). Радиус кривизны рельса должен при этом исключить
возможность вырывания тягового каната из зажима под действием направ-
ленного вверх усилия от перегиба тягового каната (см. п. 30).
При достаточной глубине местности, допускающей большие провесы
каната, можно осуществить пролеты без опор размером свыше 1000 м.
Имеются горные канатные дороги с отдельными пролетами до 1500—
1700 м\ в пассажирских маятниковых дорогах величина пролета дости-
гает 3000 м. Давления и углы перегиба на опорах больших пролетов полу-
чаются очень большими. Возможно несколько разгрузить их путем
установки вблизи дополнительной опоры, располагая ее на продолжении
10 А. И. Дукельский 145
перенапряженной кривой большого пролета. Используя для этого случая
уравнение (8. 1), получим при обозначениях рис. 8. 14
tg Pi — tg ро 4-
Рис. 8. 14. Расположение опор у боль-
шого пролета
go (to + /1)
277? cos2 po ’
Рис. 8. 15. Подвеска несущих канатов на под-
держивающих канатах:
1 — опорные башмаки несущих канатов 2; <3 — под-
держивающие канаты
Несущий канат можно поддерживать также башмаками, подвешен-
ными на поперечных канатах (рис. 8. 15), которые имеют закрепленные
концы или снабжаются натяжными грузами.
27. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДОРОГИ
Выбор трассы дороги
При разбивке трассы необходимо избегать пересечения с реками,
железными и шоссейными дорогами, а в особенности — населенными
пунктами, так как иначе требуется устройство дорогих защитных соору-
жений и увеличение высоты опор. В случае невозможности избежать пере-
сечений желательно осуществить их под прямым углом для уменьшения
длины ограждения. Следует также стремиться иметь минимум приводных
участков ввиду того, что каждая промежуточная станция влечет за собой
дополнительный обслуживающий персонал и сильно увеличивает эксплуа-
тационные расходы. Совмещение приводов двух смежных участков на одной
станции сокращает число машинистов и упрощает условия связи при пуске
в ход и остановке дороги. Однако при этом обычно нарушаются правила
оптимального местоположения привода в пункте наибольшего натяжения
тягового каната, что может вызвать необходимость увеличения натяжения
каната и сокращения длины приводного участка.
При расположении станций должны быть приняты во внимание воз-
можность подводки электрического тока, условия снабжения станций
рабочей силой, а также наличие достаточной строительной площадки.
При разбивке промежуточных и угловых станций нужно иметь в виду,
что они являются одновременно натяжными и якорными станциями для
несущего каната.
Трассу канатной дороги для удобства строительства и эксплуатации
ее желательно по возможности приближать к существующим автодоро-
гам. В горных местностях при расположении опор и станций следует огра-
дить их от опасностей осыпей и снежных лавин.
Естественно, следует стремиться провести трассу дороги по прямой
линии между конечными станциями. Переход на ломаную трассу с угло-
146
выми станциями может иметь целью избежать или резко сократить устрой-
ство защитных сооружений, создать более удобные подходы дороги к ко-
нечным станциям, а в пересеченной местности обойти крутые перевалы или
смягчить профиль линии. В таких случаях оптимальное решение находится
путем технико-экономического сопоставления нескольких вариантов
трассы. При разработке подобных вариантов следует иметь в виду, что
вогнутый характер профиля, в особенности при большой глубине мест-
ности, позволяющей естественным путем осуществлять большие пролеты,
более целесообразен, чем выпуклый профиль.
Поворот дороги следует осуществлять по возможности в стыке
приводных участков, так как здесь неизбежно отключение вагонеток
от тягового каната. Устройство специальных угловых станций внутри
приводного участка влечет за собой кроме того либо понижение скорости
(автоматические станции), либо увеличение обслуживающего персонала
(неавтоматические станции), что крайне нежелательно. Наконец, следует
также иметь в виду, что конечные пункты дороги часто могут быть сдви-
нуты в известных пределах, что иногда позволяет облегчить прокладку
трассы.
Пересечение канатных дорог осуществляется в двух уровнях, причем
возможна автоматическая разгрузка вагонеток верхней дороги в бункера
промежуточной станции нижней дороги.
Автоматический обход кривых
Автоматический обход кривых возможен как на угловых, так и на
конечных станциях, причем в последнем случае при угле поворота 180°
вагонетка обходит один или несколько блоков большого диаметра. Автома-
тические станции дают экономию в рабочей силе, но требуют за редким
исключением понижения скорости. Последнее обстоятельство влечет за со-
бой, помимо увеличения количества и стоимости подвижного состава, рост
погонной подвижной нагрузки и, следовательно, увеличение натяжения
тягового каната, провесов и углов перегиба несущего каната, а также сил
трения на опорах. Эти отрицательные явления усугубляются при больших
уклонах линии и больших пролетах, а также при большой длине привод-
ного участка. В подобных условиях необходимо тщательное сопоставление
вариантов автоматических и неавтоматических станций с учетом в послед-
нем случае возможности механизации передвижения отключенных от тяго-
вого каната вагонеток.
Вместе с тем при устройстве автоматических угловых станций с неболь-
шим углом поворота следует рассмотреть возможность достижения высших
скоростей путем увеличения радиуса кривой.
Приводные участки
Длина приводного участка (стр. 200) определяется исключительно
диаметром тягового каната, который может войти в зажим сцепного при-
бора и зависит, следовательно, в основном от произвольности дороги,
степени наклона линии и предела прочности материала каната. В горных
условиях при крутых наклонах линии длина приводного участка опре-
деляется по существу разностью высот конечных точек. Для достижения
наибольшей длины приводного участка необходимо, с одной стороны, при-
менение для тягового каната стали с повышенным пределом прочности
и с другой — максимальное снижение погонной нагрузки от груженых
вагонеток (<?.,) и монтажного натяжения (tH). Снижение дг может быть
достигнуто за счет доведения до максимума скорости движения и
10* 147
уменьшения отношения собственного веса вагонетки к весу полезного
груза. Величина tH определяется условиями ограничения провеса и обес-
печения силы сцепления на приводе. В случае необходимости следует
применять приводы с повышенной силой сцепления, располагая их
в оптимальных по условиям сцепления пунктах: верхнем — при наклон-
ном участке и головном (по ходу движения груза) — при горизонталь-
ном участке.
При больших натяжениях тягового каната следует избегать такого
расположения привода, когда линия порожних вагонеток находится на
ветви наибольшего натяжения тягового каната. В подобном случае на во-
гнутых рельсовых участках входной части станций, что имеет место при
подходе линии сверху, возникают затруднения с обеспечением условия
невырывания каната из зажима.
ГЛАВА 9
ВАГОНЕТКИ ДВУХКАНАТНЫХ ДОРОГ
28. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Вагонетки канатных дорог состоят из ходовой тележки, подвески
и кузова. Подвеска шарнирно подвешивается к ходовой тележке, сохраняя
постоянно вертикальное положение.
Для соединения с тяговым канатом вагонетки снабжаются сцепными
приборами, которые обычно помещаются на ходовой тележке, составляя
с ней одно целое (рис. 9. 1). В некоторых конструкциях сцепное устрой-
ство располагается на подвеске в виде прикрепленного к ней самостоятель-
ного прибора (рис. 9. 2). Соответственно характеру тяги вагонетки
можно разбить на две группы:
1) с нижней тягой, в которых зажим для тягового каната распола-
гается ниже несущего каната;
2) с верхней тягой, в которых зажим для тягового каната лежит выше
несущего каната.
Наиболее широкое распространение имеют вагонетки с нижней тягой,
применение которых возможно при любом характере профиля и трассы
дороги.
Кузова для сыпучих грузов обычно применяются опрокидные,
с трапецеидальным сечением, выполненные из листовой стали толщиной
3—5 мм. Кузов удерживается концом двухплечего рычага — задвижки,
которая ударяется во время движения вагонетки об упор. Нормализован-
ные вагонетки Союзпроммеханизации (рис. 9. 1 и табл. 9. 1) с опрокид-
ными сварными кузовами имеют основные параметры по ГОСТу 10353—63
на вагонетки грузовых канатных дорог. Для опрокидывания ось цапфы
размещают эксцентрично (рис. 9. 3), причем центр тяжести груженого
кузова а должен быть выше, а порожнего b — ниже оси вращения; послед-
нее обеспечивает возврат порожнего кузова в исходное положение. В кузо-
вах большой емкости при перевозке легких кусковых материалов с целью
облегчения веса делают стенки решетчатыми. Для предохранения от дождя
и от пыли к подвескам могут быть прикреплены откидные крышки, кото-
рые могут подниматься направляющими шинами в местах погрузки
(рис. 9. 4).
Особое внимание следует обращать на надежное крепление цапф
кузова. Наряду со стремлением свести вес кузова к минимуму необходимо
обеспечить достаточную жесткость его, так как вагонетки при погрузке
и разгрузке подвергаются сильным толчкам, а при передвижении по стан-
ционным путям нередко ударяются друг о друга.
При опорожнении опрокидного кузова возникает боковое качание ваго-
нетки, которое становится особо нежелательным в случае автоматической
149
Рис. 9. 1. Нормальные вагонетки с опрокидными кузовами (Союзпроммеханизация)
Цифры в скобках относятся к вагонетке грузоподъемностью 3000 кгс (дан); 1 — направляющие
ролики
Рис. 9. 2. Вагонетка с винтовым сцепным прибором на
подвеске (Союзпроммеханизация)
Рис. 9. 3. Схема опро-
кидного кузова;
/ — запорная планка; 2 —
поворотная задвижка
150
Таблица 9. 1
Габаритные размеры и веса нормализованных вагонеток Союзпроммеханнзации
(рис. 9. 1)
Г рузо подъ- ем ность 1 вагонетки в кгс (дан) Емкость ку- зова в м3 Габаритные размеры в мм Вес в кгс (дан)
а ь С е k т п Г кузова подвески с замком вагонет- ки цели- ком 2
1000 О.з 710 500 1270 990 500 310 1000 1850 115 85 —/325
0,5 800 550 1395 1140 590 375 1250 2080 175 100 400.480
1000 и 2000 0,65 0,8 900 920 600 600 1395 1505 1290 1340 700 760 430 460 1250 1400 2150 2305 200 220 100 НО 425/505 455'535
1,0 1045 700 1505 1495 830 505 1400 2375 250 110 485/565
2000 1,25 ИЗО 750 1620 1605 895 540 1500 2555 280 120 605/—
3000 1,6 1200 800 1835 1725 980 590 1650 2840 330 200 930,—
1 Вес кузова с грузом и подвески. 2 Знаменатель — двухколесные вагонетки; числитель—четырехколесные (при устрои- стве”обводных роликов для батарейных кривых вес увеличивается на 35 кгс против ука- занного).
загрузки во время движения по канату. В связи с этим при больших
емкостях часто применяют кузов с раскрывающимся днищем (рис. 9. 5),
которое обеспечивает спо-
койное опорожнение и по-
зволяет более точно фик-
сировать место разгрузки.
/N
-1100
Рис. 9- 5. Кузов с рас-
крывающимся днищем:
1—защелка, удерживаю-
щая рычаг 2
1538--------—1
Рис. 9. 4. Вагонетка
отвальной дороги с откидной крыш-
кой кузова (Союзпроммеханизация)
Подобные кузова значительно тяжелее опрокидных, однако при емко-
сти свыше 1 мА разница в весе становится менее ощутимой.
151
Для перевозки штучных грузов вагонетки снабжаются платформами,
которые прикрепляются к подвеске. Для облегчения разгрузки штучных
грузов, допускающих скатывание или сбрасывание, платформа может быть
сделана опрокидной (рис. 9. 6). Вместо платформы вагонетка может быть
Рис. 9. 6. Вагонетка для кип (Союзпромме-
ханизация)
непосред-
на подвеску изогнутой
снабжена захватами, охватываю-
щими груз снизу, раскрытие ко-
торых производится направляю-
щей шиной.
Лесные материалы небольшой
длины укладываются
ственно
формы. Бревна, доски, рельсы,
трубы и другие длинные грузы
перевозятся на двух спаренных
вагонетках (рис. 9. 7); при этом
подвески должны иметь вертикаль-
ные шарниры, позволяющие обеим
ходовым тележкам свободно пово-
рачиваться при проходе горизон-
тальных кривых. В спаренных ва-
гонетках расстояние между осями
ходовых тележек должно быть не
менее 3,0 м из условия последова-
тельности прохождения ими зоны
включения и выключения. -<
Для смазки несущих канатов применяются специальные смазочные
вагонетки, которые периодически выпускаются на линию и подают на
канат тонкую струю масла из расположенных на них масляных баков.
Масло нагнетается сжатым воздухом из воздушного резервуара^ давление
Рис. 9- 7. Спаренные вагонетки для досок (а) с рычажными захватами и бревен (б)
в котором создается посредством ручного насоса пли посредством шесте-
ренчатого насоса, связанного с ходовым колесом вагонетки. Примерный
расход масла на 1 км несущего каната диаметром d см составляет в лит-
рах 3d.
Для осмотра линии целесообразны специальные служебные вагонетки,
представляющие собой огражденную платформу для перевозки двух
человек.
Подвески выполняются обычно сварными из полосовой стали.
Расположение связей должно обеспечивать жесткость подвески, не пре-
152
пятствуя одновременно погрузке вагонетки. При расположении на под-
веске сцепного прибора следует учитывать действие тягового усилия и дав-
ления от перегиба тягового каната.
Ходовые тележки имеют сварной или литой стальной кор-
пус с четырьмя1 или двумя ходовыми колесами на опорах качения, при-
менение которых существенно упрощает эксплуатацию дороги и облегчает
перемещение вагонеток на станциях. В отношении тягового усилия опоры
качения дают ощутимый эффект главным образом при длинных горизон-
тальных дорогах.
Давление на колесо R, обусловливающее диаметр несущего каната,
составляет обычно не свыше 600 кгс (дан), а в вагонетках тяжелого типа
доходит до 800—900 кгс (дан).
Рис. 9. 8. Ходовая тележка грузоподъемностью 3000 кгс (дан) ваго-
нетки с нижней тягой (Союзпроммеханизации)
В четырехколесных тележках (рис. 9. 8) колеса посажены попарно
на балансирах, которые соединяются с корпусом посредством двух шар-
ниров — горизонтального и вертикального, что позволяет проходить вер-
тикальные и горизонтальные кривые.
Расстояние между колесами следует делать минимальным, что выгодно
для долговечности каната и облегчает проход кривых.
Верхнее расположение корпуса тележки (рис. 9. 9) упрощает устрой-
ство вертикального шарнира, однако препятствует расположению верх-
него контррельса, который иногда требуется на включающих и выключаю-
щих устройствах и вогнутых переходах; оно удобно при верхней тяге.
При расчете рамы тележки следует учитывать горизонтальное давление
от тягового каната (рис. 9. 31). Колеса имеют диаметр 200—250 мм,
а при особо больших нагрузках — до 300 мм. Диаметр колеса мало влияет
на величину контактных напряжений и долговечность каната, но отра-
жается на степени истирания обода, вызванного скольжением колеса при
его качении.
С увеличением диаметра возрастает также жесткая база тележки,
от которой зависит минимальный радиус горизонтальных кривых
пути.
1 В вагонетках полезной грузоподъемностью 4500 кг (дан), проектируемых
ВНИИПТмашем для большегрузных дорог, принято 8 колес и пружинный сцепной прибор
с рычажнораспорной передачей.
153
Рис. 9. 9. Ходовая тележка вагонетки с верхней тягой («Подвесдор»)
Рис. 9. 10. Ходовое колесо нормали-
зованной вагонетки (Союзпроммехани-
зация)
Рис. 9. 11. Ходовое колесо с резиновым
ободом
154
Из соображений износа обода следует ограничиват[3 величину
где D, с! — диаметр колеса и каната.
В колесах с упругой (резиновой) футеровкой обода предельное значе-
ние р ограничивается также условиями нагрева футеровки, возникающей
вследствие внутреннего трения при периодическом сжатии ее.
Для стального обода можно принимать р < 7-н8 кгс/см1 2 (дан/см2),
а для резинового обода по опытам ЛПИ и данным фирмы «Семперит»
(Австрия) р < 5<-5,5 кгс/см2 (дан/см2). Имеются сведения 1 о положи-
тельном опыте применения футеровки из полиамидов при более высоких
значениях р [давление колеса до 800 кгс (дан)}.
Профиль обода колеса (рис. 9. 10) зависит от диаметра соединительной
муфты; на средней части делается канавка соответственно диаметру несу-
щего каната для уменьшения контактных напряжений. Радиус канавки
при канатах закрытого типа следует делать на 10 % больше радиуса
каната (см. стр. 112); особое значение это приобретает в случае маятнико-
вого движения, где колеса перемещаются по канатам равного диаметра.
Колеса изготавливаются стальными; применение чугунных колес спо-
собствует повышению долговечности каната, однако чугунные колеса
быстро истираются и это препятствует их использованию.
При отсутствии соединительных муфт несущего каната и в особенности
при маятниковом движении весьма рационально устройство колес с рези-
новым или полиамидным ободом (рис. 9. 11), который значительно повы-
шает срок службы каната.
Применение колес с упругим ободом из жестких полиамидов при коль-
цевом движении также возможно (используется в пассажирских дорогах
гондольного типа), но нуждается в дополнительной эксплуатационной
проверке их в условиях разветвленной сети станционных путей грузовых
дорог.
Обод выполняется в виде съемного кольца или путем заливки.
Съемное резиновое кольцо ставится с натягом в размере 5% и сжимается
боковыми щеками, которые должны быть поэтому весьма жесткими.
Срок службы резинового обода зависит от его нагрузки и составляет
в среднем около 10 тыс. км пробега, а при благоприятных условиях —
до 30 тыс. км.
Существенное значение имеет уменьшение собственного веса ваго-
нетки, так как за счет этого может быть увеличена полезная грузоподъем-
ность ее и уменьшено давление на колеса, от которого зависит диаметр
несущего каната. Поэтому здесь оправдано применение легких материалов
и легированных сталей. Так, например, применение алюминия для изго-
товления подвески и кузова позволяет облегчить их вес2 на 30—40%,
что целесообразно при винтовых и пружинных сцепных приборах, где
зажатие тягового каната не зависит от веса частей вагонетки.
29. СЦЕПНЫЕ ПРИБОРЫ
Сцепные приборы являются одной из наиболее ответственных деталей
канатных дорог. Их конструкция должна обеспечивать надежность и плав-
ность автоматического сцепления и расцепления вагонеток с тяговым
1 Об упругой футеровке ходовых колес см. «Verkehr und Technik», 1959, N 7, 1961;
N 12; «Internationale Seilbahn — Rundschau», 1963, N 2.
2 Cm. «Alumium Suisse», 1955, N 4.
155
канатом, достаточную силу сцепления для преодоления крутых подъемов
пути (до 30—40) и возможность автоматического обхода горизонтальных
блоков и вертикальных роликовых батарей с минимальной величиной
снятия тягового каната, от которой зависит давление каната на ваго-
нетку. Кроме того, существенное значение имеет предохранение тягового
каната от повреждения и повышенного износа в губках зажима, а также
степень восприимчивости к изменению диаметра каната. В стесненных
габаритных условиях приобретает также значение длина входной части
станции, которая в некоторой степени зависит от конструкции сцепного
прибора.
По принципу устройства современные конструкции сцепных приборов
можно разбить на две основные группы:
а) сцепные приборы грузового действия, в которых зажатие каната
производится весом подвески и кузова;
б) сцепные приборы принудительного действия — винтовые и пру-
жинные, — зажимающие канат посредством пружинного или винтового
устройства, на которое воздействует давление направляющей шины.
Во всех случаях необходимо, чтобы к моменту начала зажатия каната
в губках сцепного прибора вагонетка приобрела скорость движения каната.
Это достигается на наклонном участке самоката или посредством механи-
ческого толкателя. Закрытие и открытие губок зажима протекает авто-
матически под действием включающих шин. Выключение вагонетки также
происходит автоматически; для снижения скорости ее после выключателя
рельсовый путь имеет небольшой участок подъема.
Существуют также упрощенные полуавтоматические сцепные при-
боры, в которых для зажатия каната рабочий должен произвести поворот
рычага или эксцентрика с последующим самозатягиванием губок зажима.
При расположении сцепного прибора на подвеске получаются прак-
тически равномерные давления на ходовые колеса, однако автоматиче-
ский обход внешних горизонтальных кривых (со стороны подвески) воз-
можен только при блочной батарее большого радиуса (не менее 15 м)
вследствие значительной величины снятия тягового каната. Тяговый
канат, скрепленный с подвеской, препятствует продольному качанию
кузова, но возникает отклонение его от вертикали на наклонном пути.
Обычно канат входит в зажим сверху или снизу, что в общем равно-
ценно. Боковой ввод каната менее удобен и встречается главным образом
в пассажирских дорогах из соображений уменьшения опасности случай-
ного вырывания каната из зажима. При боковом вводе вагонетка во время
включения—выключения движется по криволинейному горизонталь-
ному пути (взамен наклонного вертикального участка), что может ока-
заться удобным только при пружинном сцепном приборе.
Грузовые сцепные приборы
Передача веса подвески в кузова на зажимные щеки сцепного прибора
может быть осуществлена различным способом: с помощью рычагов,
клиньев, ползунов и винтов; в случае необходимости сила зажатия щек
может быть увеличена посредством введения дополнительной пружины.
Характерным представителем грузового сцепного прибора с ползу-
ном и рычажной передачей является нормализованная тележка Союз-
проммеханизации (рис. 9. 12 и табл. 9. 2). Подвеска с кузовом шарнирно
крепится к ползуну 7, который скользит в направляющих сварной рамы
тележки и опирается на конец двухплечего рычага 4, являющегося подвиж-
ной щекой зажима; вторая неподвижная щека 3 прикреплена к раме.
Под действием веса подвески с кузовом ползун, опускаясь, поворачивает
щеку 4 и сжимает тяговый канат; передаточное число сцепного прибора
156
b
t = — несколько уменьшается
с увеличением диаметра тяго-
вого каната. Раскрытие зажима
происходит при подъеме вы-
ключающих роликов 9, набе-
гающих на наклонную шину 10.
Величины снятия каната с го-
ризонтальных блоков (т, п) и
вертикальных батарей (he , hH)
незначительны. Регулировка по
диаметру каната производится
через интервалы 1,5—2,0 мм
посредством сменных губок.
Включатель (рис. 9. 13) и вы-
ключатель состоят из отрезков
подвесного рельса и включаю-
щих шин, взаимное положение
которых точно фиксируется
общей металлической рамой:
тележка направляется сверху
контррельсом, а снизу — на-
правляющими шинами. Направ-
ление тягового каната фикси-
руется двумя близко располо-
женными роликами. При входе
вагонетки во включатель зажим
ее закрыт (положение I, рис.
9. 13, а) и выключающий ролик 3
опущен. Далее при движении
вагонетки благодаря изменению
расстояния между шиной 2 и
рельсом 1 ролик 3 поднимается
относительно рамы тележки и
раскрывает зажим (положе-
ние II), в который входит ка-
нат; при дальнейшем продвиже-
нии вагонетки происходит опус-
кание ролика и закрытие за-
жима (положение III), после
чего вагонетка увлекается кана-
том. Аналогичным образом, но
в обратном порядке протекает
процесс выключения вагонетки.
Рабочая часть включателя (рис.
9. 14, а) распадается на три
зоны. В зоне I происходит рас-
крытие зажима в связи с увели-
чением расстояния между рель-
сом и включающей шиной; в зо-
не II, где рельс и шина идут
параллельно, канат постепенно
входит в раскрытый зажим, и,
наконец, в зоне III происходит
закрытие зажима и зажатие
Рис. 9. 12. Нормальная четырехколесная тележка
грузоподъемностью 2000 кгс (дан} с грузовым
сцепным прибором (Союзпроммеханизация):
1 — ходовое колесо; 2—корпус тележки с неподвиж-
ной щекой 3; 4 — подвижная щека с осью вращения 5;
6 — направляющие ролики; 7 — ползун с осью 8 и
выключающими роликами 9; 10 — шина включателя
и выключателя; 11 — горизонтальные блоки; 12 —
ролики вертикальных батарей
157
каната по мере уменьшения расстояния между рельсом и шиной. Как
рельс, так и шина имеют наклон в сторону движения, что облегчает ход
вагонетки. При выключении (рис. 9. 14, б) вагонетка проходит в зону /,
где рельс и шина расходятся и происходит раскрытие зажима, причем
канат продолжает лежать на дне его; далее, в зоне // рельс и шина па-
раллельны, зажим продолжает оставаться открытым и из него постепенно
Рис. 9. 13. Схема (а) и поперечный разрез (б) вклю-
чателя грузового сцепного прибора:
1—рельс; 2—шииы, направляющие ролики 3 сцепного
прибора; 4 — контррельс; 5 — направляющие
поднимается канат, освобож-
дая вагонетку. Наконец,
в зоне III рельс и шина
сближаются, постепенно за-
крывая пустой зажим.
Вагонетка проходит
включатель самокатом или
с помощью вертикально-зам-
кнутого толкающего («раз-
гонного») конвейера, имею-
щего каретку с маятниковым
движением. Для остановки
дороги при невключении ва-
гонетки применяют электро-
блокировочное устройство,
на которое воздействует либо
выключающий ролик тележ-
ки (при неправильном его по-
ложении), либо специальный
рычаг на тележке, связанный
с подвижной щекой зажима.
Рассмотренный выше про-
цесс включения и выключе-
ния одинаков для всех кон-
струкций грузовых сцепных
приборов. При проектирова-
нии включателя и выключа-
теля должны соблюдаться следующие основные условия. В момент на-
чала закрытия зажима во включателе канат должен плотно прилегать ко
дну его с учетом провеса и вибрации каната, которую можно считать при-
мерно в размере 50% провеса; при этом зажим должен быть параллелен
канату. Канат должен начинать входить в зажим только после полного
раскрытия его. При выключении вагонетки в момент полного раскрытия
щек зажима канат во избежание рывка должен продолжать еще опи-
раться на дно зажима.
158
При движении выключающих роликов по шинам они воспринимают
вес подвески и кузова с грузом. Ходовые колеса нагружены только малым
весом ходовой тележки; поэтому при толчках и под действием составляю-
щей веса подвески с кузовом возможен отрыв от рельса переднего (по ходу)
Рис. 9. 14. Геометрические схемы включателя (а) и выключателя (б) нормализованных
четырехколесных вагонеток (Союзпроммеханизация)
колеса и в результате — заклинивание тележки *. В связи с этим следует
избегать чрезмерных углов наклона рельса и резких изменений их, а также
иметь минимальные углы встречи роликов с шиной (разность углов рельса
и шины) в местах наезда и схода с нее.
Величина раскрытия щек зажима
h
I =—^~ невелика (10—15 мм) и зависит
от ограниченной величины хода выклю-
чающих роликов й0. Поэтому следует све-
сти к минимуму износ губок зажима, ро-
ликов и шин, а также мертвый ход в пе-
редачах.
Для увеличения передаточного числа
может быть использована клинорычажная
передача с распорными роликами (рис.
9. 15); в этом случае i = ~ —. у—?—.
' J Q osina
Ползун грузового сцепного прибора
Рис. 9. 15. Схема грузового сцеп-
ного прибора с клипорычажной пе-
редачей (фирма «Черетти», Италия)
может быть исключен путем
устройства двух взаимно перпендикулярных рычажных передач с про-
межуточным звеном или же посредством винтовой передачи. В обоих
1 Подробнее см. Барат И. Е. — Труды ВНИИПТмаша, 1958, We 22.
159
Верхнее положение ползуна
Рис. 9. 16. Ходовая тележка грузоподъемностью
2500 кгс (дан) с верхней тягой и с грузовым сцепным
прибором («Подвесдор»):
1—неподвижная щека в корпусе тележки 2; 3—подвиж-
ная щека с осью вращения 4\ 5 — ползун с осью 6 и
выключающими роликами 7; 8, 9—промежуточные рычаги
между ползуном 5 и подвижной щекой 3; 10 — направ-
ляющий рычаг с неподвижной осью 1 Г, 12 — подвеска
случаях подвеска насаживается на конец рычага, поворот которого ис-
пользуется для затягивания подвижной щеки.
Устранение ползуна не дает преимуществ в отношении упрощения
сцепного прибора и повышения его коэффициента полезного действия.
Обычно грузовой сцепной прибор размещается на ходовой тележке
и при этом сила зажатия каната падает с увеличением наклона пути.
Практически приемлемого решения для устранения этого недостатка пока
не имеетсях; одно время
с этой целью применялись
самотормозящиеся сцепные
приборы, а также приборы
комбинированного действия,
в которых поворот подвески
на наклонном пути исполь-
зовался для дополнительного
затягивания щеки. Известны
также случаи расположения
сцепного прибора на подвес-
ке, благодаря чему сила за-
жатия каната практически
остается неизменной, так как
подвеска мало отклоняется
от вертикали. Такое устрой-
ство 1 2 усложняет вагонетку
и кроме того вызывает вред-
ный перегиб каната в щеках
зажима, так как они жестко
соединены с подвеской и оста-
ются горизонтальными на
наклонном пути.
Путем высокой подвески
кузова (шарнир подвески на
оси включающих роликов)
можно при нижней тяге
уменьшить высоту вагонетки
примерно на 0,5 м. Однако
при этом появляются суще-
ственные дефекты: значитель-
ное увеличение неравномер-
ности нагрузки колес на на-
клонном пути и невозмож-
ность автоматического обхода
горизонтальных блоков со
стороны подвески.
При верхней тяге подвеска также крепится к оси включающих роли-
ков. Обычная конструкция с высоко поднятым зажимом (рис. 9. 16)
допускает автоматический обход горизонтальных блоков и верхних вер-
тикальных батарей; однако обход нижних батарей, требующихся при под-
ходе линии снизу к станции, невозможен. При обычном жестком крепле-
нии сцепного прибора вагонетка во время прохода опор испытывает пере-
1 Имеется краткое указание о создании в Венгрии нового типа самотормозящегося
сцепного прибора грузового действия с самозаклинивающимся пальцем подвески, нагру-
жающим рычаг подвижной щеки (Т a k а с h G. —«Internationale Seilbahn—Rundschau»,
1963, N 3, S. 168).
2 См. третье издание настоящей книги (1951 г.), фиг. 143.
160
грузку от давления тягового каната, в особенности на выпуклых участках
трассы.
Особую конструкцию представляет собой сцепной прибор для верхней
тяги (рис. 9. 17) с опущенным шарнирным зажимом, который закреплен
шарнирно в вертикальной плоскости и расположен на уровне несущего
каната.
Рис. 9. 17. Грузовой сцепной прибор «Зенит» для верхней тяги с опу-
щенным зажимом (завод «ФЕБ Швермашиненбау», Лейпциг)
Зажим сцепного прибора состоит из двух щек 2 и 3. Щека 3, которую
по аналогии с другими сцепными приборами будем называть неподвиж-
ной, представляет собой одноплечий рычаг, вращающийся вокруг непо-
движной оси 4, укрепленной в корпусе 1 ходовой тележки. Вторая (подвиж-
ная) щека 2 посажена на оси 10, укрепленной в неподвижной щеке 3;
противоположный конец подвижной щеки выполнен в виде шарового шар-
нира 5, входящего в соответствующую прорезь ползуна 6, перемещающе-
гося вверх и вниз в направляющих рамы ходовой тележки. К ползуну 6
подвешены шарнирно подвеска 7 с кузовом вагонетки и выключающим
роликом 8. Под действием веса G подвески, кузова и ползуна 6 ползун
опускается и закрывает зажим, прижимая подвижную щеку 2 к непо-
движной 3. Передаточное число сцепного прибора равно соотношению
плеч подвижной щеки 2: i = •
При переходе вагонетки через опору зажим приподнимается опорным
роликом, вращаясь вокруг оси 4.
Для прохода внутренней кривой зажим принудительно приводится
в низшее положение посредством направляющей шины, которая нажи-
мает прикрепленный к неподвижной щеке ролик (на рис. 9. 17 не показан).
11 А. И. Дукельский 161
Основным достоинством этого сцепного прибора является устранение
давления на вагонетку от перегиба тягового каната при переходе опор
(рис. 9. 18) благодаря высокому расположению опорных роликов, на кото-
рые опирается зажим.
Недостатком является затруднительность обхода внешних горизон-
тальных кривых, так как роликовая батарея может состоять из роликов 9
(рис. 9. 17) диаметром не более 150 мм. Низкое расположение зажима
тягового каната примерно на уровне оси крепления подвески создает
столь же равномерные давления на ходовые колеса, как и при нижней тяге
с низкой подвеской кузова.
Винтовые и пружинные сцепные приборы
Винтовой прибор для нижней тяги прикрепляется шарнирно к под-
веске вагонетки (см. рис. 9. 2). Прибор (рис. 9. 19) состоит из винта с уча-
стками мелкой (угол 2—3°) и крупной (угол 45°) резьбы с двумя гайками —
щеками зажима, которые перемещаются при повороте рычага 7. Гайка 6
зажима вначале быстро приближается к канату, пока не пройдет короткий
участок крупной резьбы, соответствующий выбору зазора между канатом
Рис. 9. 19- Винтовой сцепной прибор для нижней тяги (Союзпроммехапизация):
/ — ось с крупной 2 и мелкой 3 резьбой; 4 — втулка с нарезкой; 5, 6 — щеки зажима (гайки); 7 —
рычаг с кругом S, заклиненный на оси Г, 9 — ролики для направления тягового каната; 10 — под-
веска вагонетки
и щеками, после чего она останавливается. При дальнейшем вращении
рычага вторая гайка 5, посаженная на мелкой резьбе, продолжает медлен-
ное движение и постепенно прижимает с большой силой тяговый канат
к остановившейся гайке 6. При обратном повороте рычага гайка 6 быстро
отходит по крупной резьбе, освобождая тяговый канат. Благодаря раз-
личной скорости движения обеих щек достигается быстрое и большое рас-
крытие щек зажима и вместе с тем медленное и сильное сжатие каната
в момент включения.
Вследствие небольшого хода щеки зажима с мелкой резьбой требуется
точная регулировка зажима по диаметру каната, что выполняется с по-
мощью втулки 4.
Сцепление и расцепление вагонетки с канатом происходит автомати-
чески при помощи направляющих шин. Вагонетка подводится к месту
включения (рис. 9. 20, а), где рельсу дается наклон для увеличения ско-
рости вагонетки до скорости движения каната. Груз 1, сидящий на рычаге
162
сцепного прибора, катясь по направляющей шине 2, поворачивает рычаг
и доводит его почти до вертикального положения Г, которое соответствует
началу соприкосновения щек зажима с тяговым канатом. В этот момент
рычаг ударяется нижним плечом об упор 5 и отбрасывается в крайнее поло-
жение сжимая канат в щеках с большой силой главным образом бла-
годаря кинетической энергии, приобретенной грузом при ударе об упор.
Резьба зажима выполняется самотормозящейся; вследствие этого зажатие
каната в щеках, полученное в месте включе-
ния, сохраняется неизменным во время движе-
ния по линии дороги. При расцеплении ваго-
нетки с тяговым канатом (рис. 9. 20, б) груз 1
рычага зажима набегает на направляющую
шину 3, которая поворачивает рычаг в первона-
чальное положение соответствующее пол-
ному раскрытию щек зажима, причем для пе-
рехода рычага через мертвое положение служит
вторая направляющая шина 4.
Величина снятия каната с вертикальных
батарей и внутреннего горизонтального блока
невелика. Собственный вес сцепного прибора
для четырехколесной вагонетки грузоподъемно-
стью 2 тс (20 кн) около 65 кгс (дан). При верх-
ней тяге применяется винтовой прибор анало-
гичного типа с высокоподнятым зажимом. Для
удобства перехода горизонтальных кривых
к ходовой тележке (верхняя тяга) или к одной
из щек зажима (нижняя тяга) может быть
прикреплен горизонтальный ролик, который
катится по направляющей шине, чаще всего —
внутри швеллера.
Пружинные сцепные приборы
применяются при нижней тяге и могут поме-
щаться на ходовой тележке или подвеске. Дав-
Рис. 9. 21. Пружинный сцеп-
ной прибор (по патенту В.
Неврлы, Чехословакия)
1—корпус тележки с неподвиж-
ной щекой 2; 3 — подвижная
щека с фиксирующей канавкой
4\ 5 — замыкающая пружина
с установочным болтом 6; 7 —
рычаг с выключающим роли-
ком 8 и осью 9; 10—выключаю-
щая шина
ление пружины через систему рычажных передач или непосредственно
передается на подвижную щеку зажима и обеспечивает постоянную силу
сжатия каната вне зависимости от угла наклона пути. В рычажной
системе может быть создано мертвое положение, которым фиксируется
закрытое или открытое состояние зажима.
11
163
На схеме1 рис. 9. 21 сила давления N пружины передается непо-
средственно на подвижную поворотную щеку 3. Открытие зажима произ-
водится поворотом рычага 7 при нажатии шины 10 на ролик <5; в крайнем
положении малое плечо рычага 7 фиксируется канавкой 4 подвижной
щеки и зажим остается открытым под действием силы N, проходящей
справа от оси 9. Для закрытия зажима достаточно с помощью шины 10
вывести рычаг 7 из мертвого положения. Снятие каната с вертикальных
батарей невелико, но для обхода внешних горизонтальных кривых тре-
буется блочная батарея.
30. РАСЧЕТ СЦЕПНЫХ ПРИБОРОВ
Общие положения
Для предотвращения скольжения тягового каната необходимо, чтобы
сила трения F в щеках зажима была больше тягового усилия Z, требуемого
для движения вагонетки по наклонному пути с углом подъема у,
F > IZ,
где | — коэффициент запаса.
При весе вагонетки Q и коэффициенте сопротивления f0 вагонетки
движению тяговое усилие равно
Z = Q (sin у +fo cos у),
причем в среднем можно считать /0 = 0,02 при подшипниках скольжения
и /о = 0,007 при подшипниках качения ходовых колес вагонетки.
Используя значение Z, получим
F > IQ (sin у + f0 cos у). (а)
Величина F зависит от силы Р, сжимающей щеки зажима, формы
губок зажима и коэффициента трения р,0 каната о губки. При плоской
форме губок (рис. 9. 22, а)
F - 2Рц0.
1 Схемы вариантов пружинных приборов (с распорными рычажными передачами) для
большегрузных дорог см. Пухов Ю. С. Труды ВНИИПТмаша, 1959, № 29.
164
При клиновидных губках согласно обозначениям рис. 9. 22, б
F = 4/J'p0 = 2Р-^ = 2Рр,
г " sin ё
где
р = -Ц~ ; (Ь)
sin ё ' ’
величину р можно назвать приведенным коэффициентом трения.
Обычно принимается б = 45°, и тогда р = 1,4р0, т. е. сила трения
возрастает на 40% \
При полукруглых губках (рис. 9. 22, в, г)
F = 2р02£р — 2рР.
Величина р может быть получена по аналогии с приводными блоками,
из уравнений (11. 1) и (11. 3), если положить в них q = Р. Наибольшее
сцепление будут давать полу-
круглые губки с подрезом (рис.
9. 22, г), для которых
Ур
р = Ро ~р
. / . sin у \
4(S1n<fo- -2-)
(2<р0—y)+(sin 2<р0—sin у)
Рис. 9. 23. Схема сил при вырывании каната
из зажима
величину угла подреза можно
принимать у = 0,5<ро.
В пределе при <ро=0,5л и
у = 0,5<ро р = 2р0. Для полу-
круглых губок без подреза
{у = 0) при <ро = 0,5л р = 1,28,
что меньше, чем у клиновидных
губок. Радиус кривизны губок
должен соответствовать диамет-
ру каната d (примерно 0,55—
0,6d), так как при неплотном охвате уменьшается угол ф0 и сила тре-
ния. Подробнее о влиянии подреза см. п. 36. Полукруглые губки с под-
резом дают силу трения на 70% большую, чем клиновидные; они нуж-
даются только в эксплуатационной проверке в условиях включения и
выключения сцепного прибора.
Подставляя в исходное выражение (а) значения F, можем написать
в обобщенном виде
>^Q(sin Y + /ocosY)> (9.1)
причем приведенный коэффициент трения р для плоских губок равен
р = р0, а для клиновидных и круглых губок определяется выраже-
ниями (Ь) и (с). При расчетах на основании опытных данных1 2 следует
принимать: коэффициент трения смазанного каната по стальным губкам
р0 = 0,10 и коэффициент запаса g = 1,1.
При губках с клиновидной и круглой формой понижаются контактные
напряжения и не расплющивается канат; такие губки более благоприятны
1 Определение сил трения в зажимах с криволинейным контуром см. Цеп-
ля е в А. Н. — «Вестник металлопромышленности», 1935, № 9. Лучшие результаты дают
все же клиновидные, а не криволинейные щеки.
2 Опыты проводились в лаборатории ПТМ ЛПИ с грузовым сцепным прибором нор-
мального типа, см. Ананьев А. А., Труды ЛПИ, Изд-во «Машиностроение», 1960,№211.
165
для сохранности каната, чем плоские, но требуют большего раскрытия
щек зажима. Их следует, однако, применять лишь при поступательном,
а не вращательном движении щек, так как в последнем случае канат может
оказаться зажатым лишь по двум плоскостям. Кроме того, необходимо
постоянное наблюдение за правильным положением каната при включе-
нии вагонеток, так как косое расположение тягового каната в зажиме при-
водит к уменьшению силы зажатия.
Клиновидные и круглые губки препятствуют вырыванию каната
из зажима. При плоских щеках с этой целью иногда делают губку подвиж-
ной щеки наклонной или с закраинами. В этих условиях сила 2V, удержи-
вающая канат от вырывания из зажима (рис. 9. 23), будет равна
N = 2Р' (р0 cos а 4- sin а), (9. 2)
причем, так как вредные сопротивления в передачах будут препятствовать
р
открытию зажима, Р =-^-, где ту — коэффициент полезного действия
сцепного прибора. При вертикальной неподвижной щеке можно считать
N = Р' (2р,0 cos а + sin а). (9. 3)
Грузовые сцепные приборы
Обозначим через Q’ вес частей вагонетки, подвешенных к ходовой
тележке, а через Go — собственный вес ползуна сцепного прибора. При рас-
положении прибора на ходовой тележке (рис. 9. 24, а) сжатие щек зажима
на наклонном пути будет производиться лишь нормальной составляющей
Рис. 9 24. Схема сил, действующих нщползун грузового
сцепного прибора
(Q' -J- Go) cos у, которая направлена по оси I—I движения ползуна;
касательная составляющая (Q' + Go) sin у вызывает сопротивление дви-
жению ползуна. При передаточном числе i сцепного прибора и к. п. д.
его т)с, сила, сжимающая щеки зажима, будет равна
р = (Q' + Go) Ч cos у, (9. 4)
причем она убывает с увеличением угла наклона пути у.
Подставляя полученное значение Р в уравнение (9. 1) и заменяя в нем
вес вагонетки Q через Q' 4- где Qj — собственный вес ходовой тележки
(включая ползун), получим после простейших преобразований допусти-
мый угол у наклона пути равным
, 2ц0 . Q' 4- Go с
(9-5)
166
Для сцепных приборов, расположенных на подвеске, в уравне-
ние (9. 5) вместо угла у нужно подставить угол <р (см. рис. 9. 33) отклоне-
ния подвески от вертикали.
Как видно из выражения (9. 5), допустимый угол подъема для груже-
ной вагонетки (Qinax) будет больше, чем для порожней (<2Пнг>), так как
мертвый (не используемый для сцепления) вес ходовой тележки будет
сказываться на ней сильнее.
Для типовых вагонеток Союзпроммеханизации (табл. 9. 1 и 9. 2)
Тшах = 25ч-30° (в порожнем состоянии).
Таблица 9. 2
Нормализованные ходовые тележки с грузовым сцепным прибором для нижней тяги
(Союзпроммеханизация)
Число колес Грузоподъем- ность (вес под- вески, кузова и груза) кгс (дан) Вес тележки (с ползуном) кгс (дан) Вес ползуна кгс (дан) Наибольший диаметр несу- щего каната мм Диаметр колеса мм Передаточное число сцепного прибора Диаметр тяго- вого каната мм Максимальное давление от тя- гового каната кгс (дан) Минимальный радиус горизон- тальной кривой мм
2 1000 125 35 45 205 4,1—3,6 14—26 1250 2000
4 2000 2051 35 51 225 4,1—3,6 14—26 1250 2500
4 3000 400 80 65 250 3,9—3,5 19,5—32.5 1800 3000
1 При наличии роликов для обхода блочных батарей 240 кгс (дан).
В расчетах сцепления не учтено давление от тягового каната на ваго-
нетку, которое на наиболее крутых участках пути (у опор) обычно направ-
лено вниз, увеличивая вредные сопротивления в ходовых частях, что в дан-
ном случае не имеет существенного значения. При этом давление каната
на дно зажима не будет возрастать, так как вертикальному перемещению
его будет препятствовать боковое трение.
Передаточные числа сцепных приборов составляют обычно i =
= 3,0-=-6,0, а вес ползуна Go = 10ч-40 кгс (дан). Величина к. п. д. т]с
зависит от конструкции прибора, причем основную долю составляет сопро-
тивление ползуна, которое возрастает с увеличением наклона пути.
При определении угла у по (9. 5) следует брать значение т)с в условиях
момента включения (у яы О3), так как вредные сопротивления будут
в дальнейшем препятствовать раскрытию щек и, следовательно, ослабле-
нию силы сжатия их.
В общем случае трение Fn в направляющих ползуна возникает от дей-
ствия силы Q' cos у, вызывающей изгиб, и силы Q' sin у — кручение
ползуна.
При обозначениях рис. 9. 24, б, полагая коэффициент трения
в направляющих равным ръ получим
Fo = 2 (Nx + No) н = 2Q' ( cos у sin у) И1
и соответственно уточненное значение давления щеки [уравнение (9. 4)]
Р = [(<?' [ Go) cos у — Fo| tT]c = (Q + Go) гаде cos у, (9.6)
где т]' — к. п. д. передач между ползуном и подвижной щекой.
167
Величина к. и. д. ползуна
<д1~ <«- + £>сИт^1~2>‘.т(1 + 41е^ М
Для увеличения силы сцепления при перевозке штучных грузов без
кузовов, а также в случае профилей с большими подъемами (у > 30°)
прибегают к устройству дополнительной пружины, нажимающей на пол-
зун сцепного прибора с постоянной силой No, не зависящей от наклона
пути. В этом случае сила Р, сжимающая щеки зажима [уравнение (9. 4) ],
с учетом сопротивления ползуна будет равна
Р -= [(<2 + Go) cos у + No — Fo] «По (9. 8)
Подставляя значение Р в уравнение (9. 1), можно определить тре-
буемую силу Л;'(> по заданной величине утах. При этом необходимо принять
меры против поднимания корпуса тележки на включателе и выключателе
силой пружины; так как подобные устройства (контррельс) работают
недостаточно надежно, рекомендуется ограничить силу пружины No
из условия, чтобы корпус тележки не поднимался.
Сила N, удерживающая канат от вырывания из зажима, если подста-
вить в уравнение (9. 2) значение Р из выражения (9. 8), будет равна
N = 2 (Q' + Go) — (ро cos a J- sin a) cos у. (9. 9)
Чг.
Наличие закраин у губок плоской формы и полукруглая форма щек
увеличивают сопротивление каната вырыванию.
Пружинные сцепные приборы
Сила, сжимающая щеки зажима, при давлении пружины N0, переда-
точном числе прибора i и к. п. д. т]с равна
Р = Noii]c,
откуда, найдя значение Р из уравнения (9. 1), можно определить требуе-
мую величину N0. При выборе пружины следует учесть, что она испыты-
вает наибольшее сжатие в момент полного открытия зажимов.
Винтовые сцепные приборы
В этом случае тяговый канат зажимается с помощью груза на рычаге,
вращающем винт, по которому перемещаются поступательно две гайки,
представляющие собой зажимные щеки прибора. Нарезка винта выпол-
няется самотормозящейся, и таким образом сила сцепления, достигнутая
при включении вагонетки, остается неизменной на всем протяжении
дороги. При включении рычаг сцепного прибора, несущий груз, приво-
дится сначала с помощью направляющей шины из первоначального поло-
жения /- / (рис. 9. 25, а) в почти вертикальное положение //—//, а затем
ударяется своим коротким плечом об упор 1. Зажатие каната в щеках начи-
нается при дальнейшем вращении рычага после удара до положе-
ния ///—III, причем вся кинетическая энергия, приобретенная грузом
после удара рычага об упор, за вычетом сопротивления трения, затрачи-
вается на работу сжатия тягового каната в щеках зажима.
Если вагонетка проходит включатель со скоростью v, то при ударе
рычага об упор груз Go приобретает относительную скорость vs = v
так как можно считать, что масса рычага с грузом ничтожно мала по
168
сравнению с массой всей вагонетки: кинетическая энергия груза, если
обозначать через g ускорение силы тяжести, равна
_ &0 Gu с а V 2
2g 2g\b )
Полезная работа, поглощенная сжатием каната в щеках зажима,
будет равна потере кинетической и потенциальной энергии груза с учетом
коэффициента полезного действия винта т]; следовательно,
р
max
(Е + С0Л0) П = Р ds, (9. 10)
и
где s — величина сжатия каната, вызываемая силой сжатия Р.
Рис. 9. 25. Схема включения винтового
сцепного прибора
Величина s, как показывают эксперименты \ зависит от многих фак-
торов: конструкции каната, его диаметра и степени натяжения, формы
губок и удельного давления. Поэтому задача практически решается
на основании проверенных в работе конструкций с последующим испыта-
нием. Соотношение плеч рычага составляет обычно около 1 : 3, а вес
груза — 5—7 кгс (дан).
Сила сцепления пропорциональна квадрату скорости о; она одина-
кова для порожней и груженой вагонетки и поэтому допустимый угол
подъема пути будет меньше для груженой вагонетки.
Для контроля сцепления, а также в случае необходимости увеличе-
ния силы его (при малых значениях о) можно поставить дожимающую
шину 2 (рис. 9. 25, б), которая проходится включившейся вагонеткой.
Подобная шина обеспечит силу сжатия щек
п a cos у
Р = Л —т—- Т1,
rz tg <(' 1
где г — радиус винта с числом заходов z и углом наклона <р винтовой
линии мелкой резьбы.
1 П у х о в Ю. С. Труды ВНИИПТмаша, 1961, вып. 7 (18); Walmansber -
g е г G.—«Wasserwirtschaft», 1927, N 20.
169
Сравнительная оценка систем сцепных приборов
Сила сжатия тягового каната в винтовых и пружинных приборах
постоянна независимо от веса вагонетки и наклона пути. В грузовых при-
борах она пропорциональна весу подвески с кузовом (и грузом), но убы-
вает с увеличением наклона пути. Таким образом, сила сжатия каната
при сцеплении груженой вагонетки в грузовом приборе должна быть
больше, что вредно для каната, имея в виду проскальзывание его в зажиме
в периоды сцепления и расцепления. С другой стороны, обратные усло-
вия возникают для порожних и неполностью загруженных вагонеток.
Регулировка щек зажима в винтовых и пружинных приборах произ-
водится точно по диаметру каната; грузовые приборы допускают измене-
ние диаметра каната на 1,5—2,0 мм, что позволяет производить частичную
смену изношенной части каната и применять в случае необходимости
разные диаметры каната на приводных участках.
Автоматический обход горизонтального блока в грузовых приборах
возможен с обеих сторон, а в винтовых и пружинных приборах только
с одной (внутренней) стороны.
Автоматическое отключение от каната при аварийном падении ваго-
нетки, удобное для эксплуатации, происходит только в грузовых приборах
(за исключением верхней тяги с опущенным зажимом).
Длина входной части станции получается наибольшей при грузовых
приборах, так как здесь приходится при включении и выключении произ-
водить каждый раз по две операции — открытие и закрытие щек зажима.
Приведенная выше сравнительная оценка систем сцепных приборов
показывает, что каждая из них обладает определенными достоинствами
и недостатками, которые в известной степени компенсируют друг друга.
Как винтовые, так и грузовые приборы в равной степени зарекомендовали
себя в многолетней практике эксплуатации. Наибольшее распростране-
ние получили грузовые сцепные приборы; ими снабжены вагонетки Союз-
проммеханизации.
Пружинные сцепные приборы благодаря их особой эксплуатационной
надежности имеют преимущественное применение в пассажирских доро-
гах. В грузовых дорогах они встречаются сравнительно редко.
31. ДАВЛЕНИЕ ТЯГОВОГО КАНАТА НА ВАГОНЕТКУ
Давление каната на линии
Давление тягового каната на вагонетку QT слагается из двух частей:
нормальной составляющей веса отрезка тягового каната между вагонет-
ками gxw и давления от перегиба каната А:
QT = giW cos р ± А.
Величина А является переменной и зависит от местонахождения
вагонетки.
При положении вагонетки у опоры давление от перегиба
направлено вниз и достигает наибольшей величины; по мере удаления
вагонетки от опоры оно уменьшается и может изменить свое направление,
что имеет место преимущественно в больших пролетах.
При натяжении тягового каната t давление от перегиба его при про-
ходе вагонеткой опоры (рис. 9. 26, а) составит
Асп = 21 sin 0,5 (Tj + т2) t (sin ух + sin у2),
так как угол перегиба тягового каната (ух +т2) не превышает 10—15°.
170
На основании геометрической зависимости (рис. 9. 26, б) имеем у, =
= pt = 61т так как угол 6± наклона касательной к несущему канату
посередине участка его ВС по закону параболы равен углу р( наклона
хорды того же участка.
Из многоугольника сил (рис. 9. 26, в), откладывая последовательно
натяжение Т у опоры и собственный вес несущего каната 0,5§0щ, полу-
чим натяжение каната Тк в точке k и угол 61 = Уз
sin Yj = (Т sin <p;nin — O,5gcci') у
Рис. 9. 26. Давление от перегиба тягового каната на вагонетку при проходе
опоры: а — общая схема; б, в — схемы сил
и по аналогии
sin у2 = (Т sin tp™in — 0,5^)
где <р™’п и <p™in — углы подхода несущего каната к опоре.
Подставляя эти значения в выражение Аоп и полагая Тк Т на осно-
вании уравнений (7. 5)
sin a sss sin <p™in ф- sin <p™in + у-,
получим окончательно
^оп ~
Рsin а-----j ,
(9.11)
где а —- угол перегиба на опоре груженого несущего каната.
Уравнение (9. 11) действительно в границах /2 > w < 1Х\ в других
случаях углы ух и у2 определяются графически (рис. 9. 27).
При больших натяжениях тягового каната и больших углах пере-
гиба величина Аоп может быть весьма велика.
171
При вагонетках с нижней тягой величину Аоп возможно резко умень-
шить путем устройства опор в виде рельсовых переходов. При верхней
тяге с опущенным зажимом (см. рис. 9. 18) давление Аоп передается непо-
средственно на опорные блоки.
Давление от перегиба каната при положении вагонетки в про-
лете, направленное вверх Апр, определим, принимая приближенно кри-
вую провеса груженого каната за дугу круга (рис. 9. 28); радиус R круга
найдем из уравнения (4. 18), подставляя в него значение р из уравне-
ния (4. 27) и считая Н Т cos [3,
Рис. 9. 28. Давление от перегиба тягового каната на вагонетку: а — при положении ее
в пролете; б — общая диаграмма давлений
При обозначениях рис. 9. 28 можем написать
. а .а w
np = 2tsm—-, sin-y^^,
откуда, подставляя значение R, получаем окончательно
АпР = (go™ + Q) cos р,
(9.12)
где Т — натяжение несущего каната с погонным весом g0.
Определяя по уравнениям (9. 11) и (9. 12) значения А для каждого
пролета и опоры, можно построить диаграмму давлений тягового каната
на вагонетку (рис. 9. 28, б), имея в виду, что характер изменения вели-
чины А прямолинейный; при сближении опор отрицательное давление
в пролете может исчезнуть.
Суммарное давление от каната на вагонетку QT будет отрицательным,
когда провес тягового каната между опорами меньше провеса несущего
каната с вагонетками. В этом случае следует проверить канат на выры-
вание из зажима [ 1,1QT <Z N по уравнению (9. 2) ].
В случае маятникового движения на линии дороги
находится одна вагонетка, в связи с чем давление от тягового каната
определяется иначе. При положении вагонетки у опоры и низком распо-
ложении поддерживающего ролика, с которого канат снимается ваго-
неткой,
QT = 0,5gl (/х + /2) ± Аоп, (а)
где 11г 12 — величины прилегающих к опоре пролетов.
172
Давление от перегиба, считая, что канат
поддерживающие ролики соседних опор
опирается на вагонетку
Аоп = 2f sin А,
(9. На)
причем угол перелома профиля (по хордам) на опоре равен
8 — Pi ± Рг,
где [Зь |32 — углы наклона хорд пролетов 1Л и /2.
При большой величине пролетов вес каната может быть весьма велик.
В этом случае применяют опоры в виде рельсовых переходов с верхней
Рис. 9. 29. Давление от перегиба тягового каната на ваго-
нетку маятниковой дороги при положении ее в пролете
и
роликовой батареей (рис. 9. 30), к которой канат продолжает прилегать
во время прохода вагонетной опоры; тогда
QT = А, • (Ь)
где А определяется по уравнениям (9. 13) и (9. 14).
Давление от каната при положении вагонетки в пролете длиной I
будет равно
QT = O^gil — Апр, (с)
так как давление от перегиба Апр направлено вверх.
Величина Апр (рис. 9. 29) при угле перегиба тягового каната а может
быть представлена в общем виде
Апр = 2/sin
При положении вагонетки посередине горизонтального пролета
сх 2f
tg = —р-; для наклонного пролета можно приближенно считать
tg ~ cos р и тогда с учетом малости угла а
Апр = cosp. (d)
173
Величину провеса несущего каната посередине пролета получим
на основании уравнения (4. 21), подставляя в него вместо Q уточненное
значение Qe + 0,5Gr — Апр, а именно:
(Q8 + 0,5Gt-4„p + 0,5Gk)/
I in 4T cos p ’
где GT, GH — вес тягового и несущего канатов в пролете /;
Qe — вес вагонетки.
Подставляя согласно (d) значение Апр, после преобразований находим
г (Qe ~r 0,5GT-j- 0,5Gu) I , ,
/« =" 4 (Т + t) cos р • 1 ’
Приравнивая оба значения fm, можем определить искомую величину
^=lQe + 0,5(G„ + Gr)]-------(9.12а)
* + -г
Натяжение верхней ветви тягового каната больше, чем натяжение
нижней ветви на величину тягового усилия; последнее уравновешивается
составляющей веса вагонетки. Поэтому при определении давления Апр
следует величину t считать натяжением нижней ветви. Величина Апр
возрастает с увеличением размера пролета и может существенно умень-
шать давление от тягового каната на вагонетку.
При подходе вагонетки к нижней и верхней опорам пролета в случае
опор с верхней роликовой батареей можно примерно считать, что натяже-
ние одной ветви каната направлено под углом [3 хорды пролета и другой
ветви — под углом е касательной к траектории движения вагонетки
(пунктирная кривая на рис. 9. 29), т. е. а2 = ая = ±(е — [3). Величина
угла е определяется из уравнения (4. 22) и при х = 0 и х = / с учетом (4. 21)
получаем
tge- tg[3 = ±
Практически можно принимать а2 — а:! и считать величину Апр
одинаковой при всех положениях вагонетки в пролете1. В случае несу-
щего каната с закрепленными концами натяжение его Т уменьшается при
положении вагонетки у опоры и значение Апр соответственно возрастает.
Уточненные значения углов а можно определить графическим путем.
Давление каната на рельсовых переходах
При прохождении рельсового перехода с роликовой батареей ваго-
нетка снимает тяговый канат с роликов на величину /г0 (рис. 9. 30). Возни-
кающее из-за этого давление тягового каната на вагонетку будет равно
А =-- 21 sin . (9.13)
Из треугольника 0-1-2 с учетом влияния длины зажима b
a R
cos — - — —-------.
2 R + h„ -| /ц ’
1 Определение давления тягового каната на вагонетку при маятниковом движении
приведено в работах: Engel Е.—«Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, Son-
derausgabe; 1961, N 2; W a 1 1 m a n s b e r g e r G. — Там же, 1962, № 1. Приведенные
в этих работах графические и аналитические решения дают при аналогичных допуще-
ниях результаты, близко совпадающие с вычислениями по уравнению (9. 12а).
174
откуда, пренебрегая относительно малым числом (/г0 + /ц)2,
а т/, 7?2 . 1/ (Ао i hi) ,
S,nT — F (/? + ft0 + hi)2 I /?-I-2 (ftp H-fti) ‘
4
Подставляя в выражение (а) значение hj — у tg”-~ у sin у и пре-
небрегая в знаменателе радикала величиной 2/т г (мала по сравнению
с 7?), получаем квадратное уравнение
Рис. 9. 30. Давление на вагонетку от тягового каната на рельсовых переходах
решая которое находим для угла перегиба каната в зажиме
.а ___ b
,1П ~2 = 2(7? + 2йр) +
Ь2
2Л<,
4 (7?2Л0)2 ' /? + 2ftp’
(9- И)
Основное значение имеет величина h0/R, поэтому величину 1гп следует
брать минимальной; влияние ширины зажима b невелико.
Выражение (9. 14) отвечает условию, что канат продолжает прилегать
к батарее; в противном случае угол а определяется графически.
На выпуклых переходах возникает перегрузка ходовых колес, а на во-
гнутых — стремление каната вырваться из зажима и оторвать колеса
от рельса.
Давление каната А при обходе горизонтальных блоков определяется
также по уравнению (9. 13), которое действительно и для горизонтальных
кривых.
Если давление А действует на подвижную щеку, то для того, чтобы
Р
зажим не раскрылся, необходимо соблюдение условия А < - ,, где Р —
ч;
давление щеки на канат по уравнению (9. 4). Кроме того, для надежности
сцепления должно быть (2Р — Д) р > U7, где W — сопротивление ваго-
нетки движению.
175
Обход горизонтальных кривых
При обходе горизонтальных кривых на вагонетку действует центро-
бежная сила инерции J = Q^-, где /« = у--центробежное ускорение.
В случае свободного (без направляющих) обхода зажим может прилегать
к ободу или оторваться от него в зависимости от соблюдения условия
J {а + Ь) Аа.
При отрыве зажима (рис. 9. 31, а) вагонетка отклонится
от вертикали на угол а, определяемый из условия равновесия ее относи-
тельно головки рельса.
J (a -j- b) cos а — Аа cos а = Q {а -|- b) sin а,
откуда
А 1
C'l + A’
а

(9. 15)
причем при определении А по уравнению (9. 13) следует вместо /г0 под-
ставлять значение /г 0 + a tg а. Расчет можно вести путем последователь-
ного приближения.
При прилегании зажима вагонетка отклонится на угол а,
вращаясь вокруг пункта касания щеки зажима с ободом. Если поставить
рельс с углом наклона а (рис. 9. 31, б), то tg а = При вертикальном
положении рельса (рис. 9. 31, в) ходовое колесо будет касаться его боко-
вой частью обода и реакция рельса U, направленная по нормали к ободу,
станет наклонной. Величину угла а в этом случае получим из уравнения
моментов относительно оси касания зажима с ободом
На cos а — Jb cos а — Qb sin а
или, пользуясь значениями Н = Q tg е, получаем
tga = -^--tge.
(9. 16)
Угол е зависит от величины а и формы обода; при полукруглом и тре-
угольном ободе е = а и тогда
tga = 4--V (9.17)
+ ь
Перекос колеса на угол е может вызвать сход его с рельса: для предот-
вращения этого достаточно устройство одной направляющей шины
(рис. 3. 31, а) — нижней или верхней (пунктир), — благодаря чему ваго-
нетка сохранит вертикальное положение. Давление на направляющие
ролики составит N = J у (нижние с = с', верхние с = с"). При парных
роликах центральный угол между ними не превышает 3°; однако, учиты-
вая возможную неточность установки шин, расчетное давление на один
ролик следует принимать No = 0,7ЛЕ
При обходе блочной батареи зажим отжимается
от обода направляющими. В случае одной направляющей шины
(рис. 9. 31, д) вагонетка отклонится на угол а, поворачиваясь относи-
тельно пункта касания направляющего ролика с нижней или верхней
(пунктир) шиной. Уравнение моментов относительно оси поворота в общем
случае
Н (а + с) cos а = J (b ± с) cos а + Ac cos а — Qb sin а,
176
Рис. 9. 31. Давление на вагонетку от тягового каната на горизонтальных кривых:
J — центробежная сила; N — реакция шины; А — давление каната
12 А. И. Дукельский
177
откуда, подставляя значения Н = Q tg е, находим
. , J ( 1 с \ _ А с / а _ с \ .
или при е = а
tga =
г J /. _£ \ — с 1 *
I Q \ ±b/+Q'bJ.l^_^‘
ъ + ь
(9. 18)
(9. 19)
Верхние знаки относятся к случаю верхней шины (с = с"); нижние -
к случаю нижней шины (с = с'). Давления на ролики при тех же правилах
знаков получим из уравнения мо-
ментов относительно головки рельса
N {а ± с) cos а = Аа cos a — J (a -j-
-J- b) cos a — Q (a b) sin a,
откуда, подставляя значения tg а из
уравнения (9. 19), получим
W = А — j£±2b±c_ (9.20)
а + с а + с '
Анализируя выражения (9. 19) и
(9. 20), можно установить, что мини-
мальные углы а при А < J будут
в случае нижней, а при А >> J — в
случае верхней шины; с минималь-
ными давлениями N будет обратная
картина — минимальные значения
при А < <7^1 +возникнут при
верхней, а при A ^>J ( 1 4- —при
нижней шине.
Правильнее иметь две направляющие шины, что позволяет сохранить
вертикальное положение вагонетки (рис. 9. 31, е). При больших натяже-
ниях каната, когда Ас" > J (Ь + с"), обе шины будут работать совместно
и давления на ролики составят
Л,_ (4-/(1+^)]^; 1)]^. (9.21)
При малых натяжениях, когда Ас" < J (Ь + с"), верхний ролик
перестает работать (условия схемы рис. 9 31, д) и для сохранения вер-
тикального положения следует перенести шину на другую сторону
(рис. 9. 31, е — пунктир).
На участке 1-2 подхода к кривой (положение I, рис. 9. 32) вагонетка
отклоняется от вертикали тяговым канатом внутрь колеи, а затем при
обходе кривой — в обратную сторону от центробежных сил инерции; при
этом ходовые колеса будут перекошены в плане на угол б (положение III),
причем sin б = Наиболее опасным для устойчивости вагонетки будет
зона 1-3 входа на кривую (положение II), где при вписывании ходовой
тележки возникают толчки, в результате которых переднее колесо может
сойти с рельса при повышенных скоростях движения. Как показывают
опыты ВНИИПТмаша \ в этом случае следует ставить вертикальный
контррельс, препятствующий подъему колес.
1 О л е х н о в и ч А. И. — Труды ВНИИПТмаша, 1956, Ns 19 и 1962, № 1 (23).
178
32. ДАВЛЕНИЕ НА ХОДОВЫЕ КОЛЕСА. СРАВНЕНИЕ НИЖНЕЙ
И ВЕРХНЕЙ ТЯГИ
Равномерность распределения нагрузки на колеса вагонетки влияет
на срок службы несущего каната и имеет поэтому большое практическое
значение. Перегрузка колес в значительной степени зависит от места рас-
положения сцепного прибора, в котором приложено тяговое усилие,
достигающее значительной величины при больших наклонах пути. На ваго-
нетку действуют следующие силы:
а) собственный вес ее
Q = Qi + Q',
где Qi — собственный вес ходовой тележки;
Q' — вес частей, подвешенных к тележке (подвеска, кузов, груз),
приложенный в шарнире подвески;
б) давление от тягового каната QT, нормальное к пути (тележке);
в) вредные сопротивления в ходовых частях при коэффициенте сопро-
тивления движению f0
W = (Q cos у + QT) f u;
г) тяговое усилие при угле подъема вагонетки у
Z = W + (Qi + Q') sin у = Q (sin y j /0 cos у) -J- f0QT. (a)
Рассмотрим последовательно нижнюю и верхнюю тяги при разных
расположениях сцепного прибора—на ходовой тележке и подвеске.
Нижняя тяга; сцепной прибор на ходовой тележке
Возьмем сначала нормальный случай — низкой подвески кузова
(рис. 9. 33, а), когда шарнир подвески (точка В) расположен ниже зажима
(точка С), в котором приложены силы Z и Qr; центр тяжести ходовой
тележки (точка Л) находится обычно ниже оси несущего каната, чем обеспе-
чивается ее собственная устойчивость. Все действующие на ходовую
тележку силы можно свести к нормальной силе
N = (Qi + Q') cos у + QT,
равномерно нагружающей ходовые колеса, и к моменту
М = (Q'b — Qjc) sin у — Wa
от действия касательных сил Q' sin у, Qjsiny, W, Z. Реакции ходовых
колес при этом будут равны
n N М 1 / „ _ 2а \
2 = -2“ + — = у Q cos у + QT ± W — j +
+ (Q'4 — Qiy) sin Y-
Подставляя значение W, получаем для поднимающейся вагонетки
^1, 2 = I(Q cos у -Н QT) (1 ± 2/0+ (Q' A - Qx £-) . (9. 22)
В зависимости от знака второго члена перегруженным будет переднее
(обычно при груженой вагонетке) или заднее колесо. При движении ваго-
нетки на спуск член, содержащий /0, изменит свой знак.
Величина Q' является переменной и сильно разнится для груженой
и порожней вагонеток; поэтому расстояние b не может быть подобрано
так, чтобы полностью устранить неравномерность нагрузки колес. Так как
12* 179
вес ходовой тележки Q1 невелик, то следует стремиться иметь минималь-
ное значение величины Ь; при этом неравномерность нагрузки колес как
для груженой, так и для порожней вагонетки может не превосходить
10—15% при максимальном подъеме пути. Перегрузка колеса по сравне-
нию с давлением на горизонтальном пути, имеющая значение для расчета
несущего каната, будет еще меньше.
В четырехколесных вагонетках из уравнения (9. 22) определяются
давления на балансиры каждой пары колес, причем под I следует пони-
Рис. 9. 33. Схема сил, действующих на ходовую тележку при нижней тяге
и сцепном приборе на тележке в случае низкого (а) и высокого (б) подвеса
кузова
мать расстояние между осями балансиров. При высоком подвесе кузова
(рис. 9. 33, (5), когда шарнир подвески (точка В) расположен выше сцеп-
ного прибора (точка С), условия распределения давления на колеса ста-
новятся значительно хуже. Для определения величин /?л и R2 можно вос-
пользоваться уравнением (9. 22), изменив в нем знак плеча (Ь), которое
получает теперь отрицательное значение, так как откладывается от точки С
в противоположном направлении
^г,2- |(Qcosy+Qr)(l ±2/0^)±(<?'|- Qx^sin y. (9.23)
Подобные конструкции дают резкую перегрузку колес на наклонном
пути
= 0 при tg у 0,5 у ) .
Нижняя тяга; сцепной прибор на подвеске
В этом случае (рис. 9. 34) приложенные к подвеске силы Q', QT и Z
передадутся непосредственно в шарнир подвески (точка С). Следовательно,
ходовая тележка будет нагружена аналогично случаю расположения
на ней сцепного прибора (рис. 9. 33, а) в условиях, когда последний совме-
щен с шарниром подвески, т. е. при b = 0.
180
Тогда из уравнения (9. 22) можно получить
(Qcosy + QT)(1 +2/0|) ± Q^. (9.24)
Совмещая точки А и С, что конструктивно возможно, получаем прак-
тически равномерное давление колес (с = 0).
Вследствие приложения тягового усилия Z к подвеске последняя
отклонится от вертикали на угол <р, величину которого можно определить
из условия равновесия подвес-
ки, взяв момент действующих
на нее сил относительно точки С:
Q' (k + т) sin = IQ, sin (у —
— ср) 4- Z cos (у — ср) ] k.
При этом тяговый канат бу-
дет направлен под углом (у—ср)
к опорной плоскости на подвес-
ке. Поэтому зажим следует кре-
пить шарнирно к подвеске для
устранения перелома каната
при выходе из губок.
Верхняя тяга
В этом случае (рис. 9.35, а)
сцепной прибор, в котором при-
ложены силы Z и QT, располо-
жен выше несущего каната (точ-
ка С). Сохраняя прежние обо-
значения и сравнивая схемы
нагрузок тележки при верхней
и нижней тяге, видим, что раз-
ница заключается в том, что
силы Qr sin у и IF расположены
ниже зажима и дадут момент
противоположного знака. Сле-
Рис. 9. 34. Схема сил, действующих на ваго-
нетку при нижней тяге и сцепном приборе на
подвеске
довательно, подставляя в уравнение (9. 22) а = —а и с = —с, получим
для данного случая
^1,2 = |(Qcosy + QT)(l +2/0|)+ (Q'|4-<2,|)
sin у. (9. 25)
Как видно, выражения (9. 23) и (9. 25) идентичны; разница лишь
в том, что при нижней тяге с высоким подвесом кузова будет перегружено
заднее, а при верхней тяге — переднее колесо, причем неравномерность
нагрузки колес значительна. Для устранения этого, учитывая малое
влияние веса ходовой тележки (Qx), можно опустить зажим до уровня шар-
нира подвески, т. е. получить b = 0 (см. рис. 9. 17). В этом случае давле-
ния колес определяются уравнением (9. 24).
Для того чтобы избежать соприкосновения тягового каната с несу-
щим, зажим должен быть поставлен с некоторым эксцентриситетом d,
в результате чего возникает перекос и боковое отклонение вагонетки.
Перекашивающий момент (рис. 9. 35, б) Zd уравновесится моментом 7?0/
дополнительных горизонтальных реакций колес, если считать, что центр
181
тяжести вагонетки лежит в вертикальной плоскости пути; используя
значение Z из выражения (а), получим
- [<2(sin y + /0cosy)+у . (9.26)
Угол е отклонения суммарной реакции R' (рис. 9. 33, и) колеса дости-
гает максимума для заднего менее нагруженного колеса: tg ~— —
*\min
р
=. Из соображений устранения опасности схода колеса рекомен-
дуется ограничивать етах < 20^-25 .
Рис. 9. 35. Ходовая тележка с верхней тягой: а — схема нагрузок, б — перекос,
в — боковое отклонение
Боковое отклонение вагонетки (рис. 9. 35, в) под действием давле-
ния QT тягового каната получим из уравнения моментов относительно оси
несущего каната
Qh2 sin а — QThl sin а 4- QTd cos a
или
tga
Q-rd
Qh2 — QTht
(9. 27)
Величина QT, а следовательно, и угол в достигают максимума при
прохождении опор. Особенно сильно это будет сказываться в случае дви-
жения порожней вагонетки на участках с большим натяжением тягового
каната.
Сравнительная оценка родов тяги
Переходя к сравнению нижней и верхней тяги, следует отметить, что
достоинствами верхней тяги по сравнению с нижней являются: уменьше-
ние высоты вагонетки (примерно на 0,5 -м), уменьшение веса ходовой
тележки (на 15—20%), значительное увеличение свободного габарита
под тяговым канатом (примерно на 2,0—3,0 м) при расположении опорных
роликов на одной высоте с опорным башмаком (в последнем случае тяговый
канат проходит внутри колеи дороги). Кроме того, несколько сокращается
182
входная и выходная часть станций и упрощается устройство включателей
и выключателей особого типа — с переменным (временным) вводом и вы-
водом их из работы, что иногда требуется по характеру работы станций.
При высоком расположении зажима улучшаются условия обхода
горизонтальных блоков, так как снятие каната с обеих сторон минималь-
ное. При этом, однако, возникают существенные недостатки: значитель-
ная неравномерность нагрузки колес и перекос вагонетки (это прогрес-
сирует по мере увеличения наклона пути и выпуклости профиля), а также
исключается обход выпуклых вертикальных кривых.
При опущенном шарнирном зажиме грузового действия вагонетка
разгружается от давления тягового каната при проходе опор и давления
на ходовые колеса становятся равномерными; однако имеет место перекос
вагонетки и, кроме того, обход горизонтальных блоков возможен только
с одной стороны.
В целом можно считать, что вагонетки с нижней тягой являются
основным типом, который может в достаточной мере широко удовлетво-
рять разнообразному характеру рельефа местности и плана дороги с обхо-
дом горизонтальных блоков в обоих направлениях. Вагонетки с верхней
тягой представляют собой облегченный тип вагонеток, применение кото-
рого ограничено пологим и ровным характером профиля дороги; при
рельсовом пути выигрыш в габарите особенно ценен, а перегрузка колес
имеет второстепенное значение.
В заключение отметим, что для различных видов дорог — равнинных,
горных, внутризаводских (с обходом кривых в стесненных условиях) —
оптимальны различные типы вагонеток. При весьма различных требова-
ниях, возникающих в этих условиях, едва ли можно рассчитывать на
создание достаточно экономичного одного универсального типа.
ГЛАВА 10
РАСЧЕТ ТЯГОВОГО КАНАТА И МОЩНОСТИ ПРИВОДА
33. ТЯГОВЫЕ УСИЛИЯ
Исходные положения
Тяговое усилие, необходимое для движения участка дороги, расхо-
дуется на преодоление составляющей собственного веса вагонеток и тя-
гового каната; вредных сопротивлений в ходовых частях вагонеток, в бло-
ках и роликах, поддерживающих и направляющих тяговый канат на
станциях и линии дороги; сил инерции вагонеток, тягового каната и бло-
ков, которые возникают при пуске в ход или торможении.
При определении потерь линию дороги разбивают на ряд участков,
в соответствии с характерными точками профиля.
Все расчеты при кольцевом движении вагонеток ведутся в следую-
щих предположениях.
При определении угла подъема пути не учитывается кривизна несу-
щего каната. Вагонетки, перемещаясь по кривой между опорами каждого
пролета, должны преодолевать различные углы подъема у; однако ввиду
того, что расстояние между опорами не делается кратным расстоянию
между вагонетками, последние будут расположены различным образом
по отношению к опорам. Поэтому при определении потерь тягового уси-
лия можно считать угол подъема пути в среднем равным углу наклона |3
соответствующего пролета, т. е. полагать у = |3.
Сосредоточенные грузы — вагонетки — заменяются распределенной
нагрузкой, так как в сумме на участке дороги число вагонеток в процессе
их движения остается неизменным, а углы наклона смежных пролетов
мало отличаются друг от друга. Если вес вагонетки равен Q, расстояние
между вагонетками w, а погонный вес тягового каната g17 то погонная
распределенная нагрузка от поступательно движущихся масс будет со-
ставлять
«=-?+& <1о. i>
При наличии на участке вагонеток различного веса Q', Q", . . . на
расстояниях между однотипными вагонетками w', w", . . . можно соот-
ветственно написать
« = + <10-2>
Предполагается, что тяговый канат поддерживается на линии цели-
ком вагонетками, хотя частично его вес воспринимается также и под-
держивающими роликами на опорах. Так как величины коэффициентов
184
сопротивления опорных роликов и колес вагонетки сравнительно близки
друг к другу, а давление от веса тягового каната невелико по отношению
к весу вагонетки, то такое допущение является практически прием-
лемым.
Руководствуясь этими общими положениями, рассмотрим последо-
вательно определение разного рода потерь, причем условимся считать
их положительными, если они препятствуют движению, и отрицатель-
ными, если они способствуют движению.
Составляющая веса вагонеток и тягового каната
Составляющая веса рп (в направлении хорд пролетов) для участка
линии АВ (рис. 10. 1) составит
Рп = ± = ±q±Qh’ (10-3)
причем знак плюс соответствует подъему, знак минус — спуску вагонеток.
Сопротивление движению вагонеток
Если обозначить через f0 коэффициент сопротивления вагонетки
движению, то потери от трения в ходовых частях рт на участке АВ
(рис. 10. 1) от нормальной составляющей веса движущихся масс составит
(10- 4)
Коэффициент сопротивления
вагонетки движению, учитываю-
щий потери на трение в подшип-
никах колес и трение качения по
несущему канату, равен
г I 9
/о — Р- '
Рис. 10. 1. Схема профиля участка дороги
Коэффициент трения в подшипниках колес вагонетки можно принять
равным: при подшипниках качения р = 0,014-0,015; при подшипниках
скольжения р = 0,064-0,10.
Коэффициент трения качения стальных колес принимается равным:
при канатах закрытой конструкции и рельсе k = 0,34-0,4 мм, при канатах
открытой конструкции и прядевых k = 0,54-0,6 мм. Низшие значения
коэффициентов трения р и k следует принимать при тормозном режиме,
высшие — при силовом режиме привода.
Диаметр колес обычно составляет D =2004-250 мм, а отношение диа-
метра осп к диаметру колеса В этих условиях при указанных
значениях р и k для канатов закрытой конструкции и рельса получаем:
Режимы f0 при подшипниках
качения скольжения
Силовой 0,0065—0,0050 0,020—0,015
Тормозной 0,0045—0,0035 0,013—0,010
При подшипниках скольжения
в период пуска в ход дороги после
длительного перерыва значение f0
может возрасти до полуторного зна-
чения.
Для нормализованных вагонеток
(шарикоподшипники, в которых
185
D = 200 -г- 220 ли/) Союзпроммеханизация принимает f0 = 0,0064-0,007
при силовом и f0 = 0,0045 при тормозном режиме1.
Если происходит распад сечения каната при изгибе его под колесами
(см. п. 17), то для движения вагонетки приходится дополнительно затра-
чивать работу на преодоление внутренних сил трения в канате. По иссле-
дованию Кодрпка 2 величина дополнительного сопротивления движению
(от расслоения каната с натяжением Т) для одноколесной вагонетки с дав-
лением колеса R, составляет W = Коэффициент k0 = J ~j.
учитывает степень распада сечения (/го = 0-г1) и зависит от значения
R/Т, так как £ = -А- представляет отношение моментов инерции сече-
ния каната при распаде J2 и при работе как монолитный стержень J г.
Так как зоны изгиба у группы смежных колес существенно перекрываются,
можно считать, что расслоение, каната производится одним передним
колесом; тогда удельное сопротивление от расслоения при числе колес
в группе п составит
f - h JL
' Р nR 2пТ ‘
Опытных данных по определению fp и расслоению каната не имеется,
однако можно полагать, что степень расслоения (см. стр. 107), а следо-
вательно, и дополнительное сопротивление движению невелики.
Дополнительные потери на выпуклом профиле
При определении потерь на трение в ходовых частях вагонеток рт
был учтен только собственный вес тягового каната и вагонеток. На вы-
пуклом профиле дороги появляется дополнительное давление N = 2t sin -~
от натяжения t тягового каната, вызванное его перегибом. Полагая,
как и раньше, что оно целиком воспринимается колесами вагонеток и вы-
зывает дополнительные потерн рв на трение в ходовых частях, можем,
согласно обозначениям рис. 10. 2, написать
Рв = foN =-- 2fot sin А = c„t, (10.5)
1 По опытным данным ВНИИПТмаша (Новикова Л. > Труды ВНИИПТмаша, 1957,
№ 20) f0 = 0,00454-0,0055 для смазанных канатов закрытого типа диаметром 35—48 мм
и нормализованной 4-колесной вагонетки Союзпроммеханизации с колесами диаметром
225 мм на шарикоподшипниках. При опытах канат опирался на металлическое ложе и имел
слабое натяжение.
2 Kodric Е. — «Osterreichische Bauzeitschrift», 1954, N 7.
186
где се — коэффициент сопротивления на выпуклом профиле,
ce = 2/osin^-. (10.6)
Так как величина рв невелика, то при 6 < 20° ею можно пренебречь.
На вогнутых участках профиля усилие от тягового каната будет
направлено вверх, несколько разгружая вагонетки, что, однако, можно
не учитывать.
Потери на блоках и батареях
Потери на блоке рб складываются из сопротивления от жесткости
каната и сопротивления от трения в цапфах блока. Если натяжение ка-
ната /, а давление на цапфы блока N, то при обозначениях согласно
рис. 10. 3 можем написать
Рб = У
где Е — коэффициент жесткости каната;
р — коэффициент трения в цапфах.
Для блоков малого диаметра, пренебрегая
собственным весом блока, получаем N = N' =
= 2t sin-^-, откуда
Рб = + 2р sin = c6t, (10.7)
Рис. 10. 3. Давление на
цапфы блока
где с6 — коэффициент сопротивления блока,
сб= Е 4-2p-^-sin(10.8)
Для блоков большого диаметра желательно учитывать также их
собственный вес. С достаточной точностью в случае вертикальных блоков
можно считать N N' + G, и тогда
Рб — “Г Р [) 6-
(10. 9)
Если давление N' направлено вверх, то весом блока можно пренебречь.
Вес тяжелых горизонтальных блоков вызывает дополнительное трение
в цапфах (при подшипниках качения) или в ступицах (при подшипниках
скольжения). В этом случае формула (10.9) сохраняет силу, но при опо-
рах скольжения во втором члене ее следует считать р коэффициентом
трения в ступице блока при среднем радиусе ступицы.
Величина коэффициента жесткости каната в зависимости от величины
угла обхвата а определяется по уравнениям (2. 14) или (2. 19). Коэффи-
циент трения в цапфах блока можно принимать при подшипниках качения
р = 0,02; при подшипниках скольжения р = 0,15-ь0,20; в ступице блока
р = 0,24-0,25.
Отношение диаметра блока D к диаметру цапфы d в среднем состав-
ляет:
При D = 4,04-6,0 м
При D -- 1,5-ь 3,0 м
При D = 4004-800 мм
= 30 <-50
а
154-25
а
Д = 104-10
а
187
Рис. 10. 4. Давление каната
на батарею
188
200 260 300 ООО 500 600 708 800 900 WOO 1100 VOODmh
Рис. 10. 6. Коэффициент жесткости каната £ при больших углах обхвата (а)
и поправочные коэффициенты для батареи с углом обхвата у (б) и малых
углов обхвата а (в)
189
Величина pG примерно составляет I — 5 кгс (дан) для одножелоб-
чатых блоков диаметром 1,0—2,5 м и 5—15 кгс (дан) для блоков диаметром
4—6,0 м.
Потери на батареях рбт определяются аналогично, как для блоков.
Если батарея состоит из п блоков (или роликов) с углом обхвата а каж-
дого из них, то суммарный угол обхвата батареи у ~ па и суммарное
давление на цапфы блоков (рис. 10. 4) N — 2t sin Сохраняя преж-
ние обозначения и вводя дополнительно понятие коэффициента жесткости
каната на батарее |бт, можем аналогично предыдущему написать
Рбт= = сбт/, (10.10)
где коэффициент сопротивления батареи
сбт = 16т 4- 2ц -J- Sin . (10.11)
Так как углы обхвата блоков в данном случае малы (a<ZaKp), то
коэффициент жесткости каната на батарее определяется по уравнению
(2. 11).
При тяжелой блочной батарее с суммарным весом блоков G6m ана-
логично предыдущему получаем
Рбт ~ Сбт£ Т Н Q Gбт‘ (10. 12)
При обходе вагонеткой автоматической угловой станции могут воз-
никнуть сопротивления на направляющих шинах, с которыми соприка-
сается или специальный ролик, или сама подвеска вагонетки. Если N —
давление на направляющую шину, то сопротивление ее будет равно
Рш = foN,
где f0 — коэффициент сопротивления ролика; при отсутствии его fu — р,
где ц = 0,25 — коэффициент трения подвески по шине.
Сопротивление на шинах будет появляться периодически при про-
ходе вагонетки, поэтому нужно учитывать его только в исключительных
случаях при большом количестве кривых и малой длине дороги.
Для упрощения подсчетов коэффициентов сопротивления на блоках
и батереях можно воспользоваться графиками, представленными на
рис. 10. 5 и 10. 6. При малых углах обхвата коэффициент жесткости ка-
ната на единичном блоке может быть найден из выражения |а = а^с.
и на батарее ^бт = 60£, где £ — коэффициент жесткости при больших
углах обхвата (рис. 10. 6, а), а0 (рис. 10, 6, в) и Ьо (рис. 10. 6, б) — по-
правочные коэффициенты. Величина 2p-^-sinможет быть в этом слу-
чае получена также из номограммы рис. 10. 5, если считать в ней dK — 0.
Силы инерции
При разгоне и торможении дороги тяговый канат воспринимает силы
инерции Рд от массы вагонеток, каната и направляющих блоков.
Вагонетки связаны между собой провисающим упругим тяговым
канатом, благодаря чему они постепенно приходят в движение или оста-
навливаются, причем это сопровождается сложным колебательным про-
цессом.
Точное определение динамических усилий при разгоне и торможении
дороги связано с большими трудностями и нуждается в эксперименталь-
но
ной проверке в эксплуатационных условиях Е Поэтому для практических
целей пока что приходится пользоваться приближенными решениями.
Будем считать, что приводной блок при неустановившемся движении
вращается равноускоренно (или равнозамедленно) со средним ускоре-
V
нием ] = —а вес вагонеток является равномерно распределенной на-
SH
грузкой. Кроме того, не будем учитывать инерции натяжного груза,
полагая, что в процессе неустановившегося движения натяжение каната
в месте расположения натяжного груза остается неизменным и сохраняет
свое статическое значение.
Во время разгона (замедления) приводимого блока в местах набега-
ния и сбегания каната возникают упругие волны, которые распростра-
няются навстречу друг другу вдоль набегающей и сбегающей ветвей каната
и постепенно сообщают ускорение движущимся элементам тягового каната.
Если время разгона привода sH больше времени пробега волны от
приводного блока до натяжного блока т, то к концу периода т вся масса
тягового кольца приобретает ускорение j и соответственно сила инер-
ции достигает значения Рд = jj^m, равного силе инерции при жестких
связях.
Достигнув натяжного блока (который принят безынерционным),
упругие волны отражаются от него и возвращаются обратно, вызывая
в конечном итоге колебательный процесс, во время которого сила инерции
периодически повышается (в пределах до двухкратного значения) и по-
нижается. Однако это повышение ввиду кратковременности его действия
можно не учитывать и при существующих запасах прочности вести расчет
каната и сцепления на приводном блоке по средней величине Рд = j^iri-
Скорость движения отдельных элементов тягового кольца будет
различной. Элементы каната у приводного блока достигнут скорости
установившегося движения v в конце разгона привода, а элементы каната
у натяжного блока позже на время пробега волны т. Этот момент можно
считать окончанием разгона дороги, время которого
sdop — sh + т (а)
больше времени разгона привода. Аналогично будет протекать торможение
дороги. Следовательно, в данном случае упругость связей будет сказы-
ваться не на величине силы инерции, а на времени разгона дороги.
Время пробега волны от приводного до натяжного блока при расстоя-
нии между ними Lo и скорости упругой волны а составит
Если длина дороги равна L, то при расположении натяжного блока
у привода Lo = 2L, а при расположении в противоположном от привода
конце дороги Lo = L. Скорость упругой волны будет различной для
грузовой и порожняковой линии дороги.
Таким образом, если расстояние между приводным и натяжным
блоками Lo < asH, то расчетное значение силы инерции можно принимать
рв = i V т = ("h + пч) = °,1 (V+ Six') ’ (10-13)
где т1 — масса вагонеток и тягового каната;
т2 — приведенная к ободу масса направляющих блоков диаметром D
и весом G с маховым моментом GD2U 0,6GD2.
1 Энти и Г. Я- Труды ВНИИПТмаша, 1964, вып. 6 (48) (ОТН).
191
Влияние сил инерции грузовой РгдР и порожняковой! Р™р линий на
натяжение ветвей каната будет зависеть от местоположения натяжного
блока (рис. 10. 7, а).
Величину sH можно принимать равной sH = 15-^30 сек, исходя из
условия, чтобы среднее ускорение привода j = — из соображений плав-
Рис. 10. 7. Схемы сил при разгоне дороги:
/—привод; 2—натяжное устройство; Т , tc, tH—
статические натяжения
ности разгона (торможения) не
превосходило 0,1—0,2 м/сек-.
Рассмотрим теперь второй слу-
чай, когда sH < т, т. е. разгон
привода заканчивается раньше,
чем упругая волна успеет пройти
расстояние Lo от привода до на-
тяжного блока. К концу разгона
двигателя упругая волна распро-
странится от привода на некоторое
расстояние /0= asH и сообщит уско-
V
рение ] = - соответствующей мае-
SH
се движущихся частей пг0 =~ 10.
Скорости элементов каната на
участке /0 будут различны, изме-
няясь от значения v (в районе
приводного блока) до нуля в
конце участка.
В дальнейшем приводной блок
будет вращаться с постоянной ско-
ростью, не вызывая увеличения
инерционных сил. Через проме-
жуток времени т элементы каната
у натяжного блока достигнут ско-
рости v и, следовательно, время
разгона дороги, так же как и в пре-
дыдущем случае, будет равно
Sdop = Sh + Т-
Как показывает исследование
А. А. Долголенко по вопросу о ди-
намических усилиях в замкнутых
тяговых органах \ динамическое
усилие независимо от длины до-
роги ограничивается величиной
Рй ах = /ШО= vq~ .
(b)
Таким образом, при расстоянии Lo > sHa силы инерции грузовой
и порожняковой линии соответственно выражению (Ь) будут ограничены
значениями
и Рпдор = ^апв^,
где дгр, qnop — погонные нагрузки грузовой и порожняковой линий;
Др, апоо — соответствующие скорости упругих волн.
Д о л г о л е н к о А. А. Сб. «Новая подъемно-транспортная техника», Машгиз, 1949.
192
Величина суммарной силы инерции дороги будет зависеть от место-
положения натяжного блока, так как при совместном расположении при-
вода и натяжного блока Р"°р = 0 (рис. 10. 7, а).
Скорость упругой волны с учетом провисания каната на основании
исследований А. А. Долголенко равна
" = )^' <10.13а)
где Ек, F — модуль упругости и площадь поперечного сечения каната.
Коэффициент
1
учитывает влияние провеса тягового каната между вагонетками с интер-
валом w между ними при натяжении t и погонном весе тягового каната.
Расчеты показывают, что практически ф = 1,0-е-2,0 и а = 500-е-
-4-1500 м/сек. Среднее значение скорости волны ас при проходе всего тяго-
вого кольца определяется из условия
L L 2L
агр апор ас
откуда
С1грапор
ас = 2----7-----
агр г Un op
Общий характер зависимости силы инерции Рд от времени разгона
(торможения) привода sH показан на рис. 10. 7, б. Вначале с уменьшением
sK величина Рд возрастает, а затем, достигнув предельного значения,
остается неизменной. В последнем случае, что соответствует дорогам
весьма большой длины, закон изменения ускорения привода, как показы-
вают исследования И. Г. Штокмана А, не влияет на величину динамических
нагрузок в тяговом органе.
Величина sH может быть определена из общего уравнения движения
М = Мс + /эе,
где М — пусковой момент двигателя или тормозной момент тор-
моза;
Мс — статический момент;
J э — приведенный к валу двигателя (или тормоза) эквивалент-
ный момент инерции вращающихся или поступательно
движущихся масс;
da>
е = ----угловое ускорение.
Для случая равномерно-ускоренного движения при среднем значении
пускового момента М„уС это выражение может быть представлено в виде
м» _ м, + А. (о,975 АА +-А У ,
где Мс — статический момент относительно оси двигателя;
v — скорость движения каната, м/сек',
пд — число оборотов двигателя в минуту;
т] — к. п. д. привода;
i — передаточное число.
1 Штокман И. Г. Сб. «Вопросы рудничного транспорта», М., Углетехиздат, 1957,
вып. 2.
13 А. И. Дукельский 193
Для упрощения расчета достаточно учитывать влияние масс, распо-
ложенных на промежуточных валах привода (в том числе приводных
блоков) в размере 20% от основных масс на быстроходном валу двигателя;
тогда
VC'
l,2(GD2pom+ GD2m);
Мспр,с=Мс+^[ 0,975— + ^. 1,2 (GD2om + GD2,)l = МС + А (10.14)
sh L «д'| 0/0 J sh
где GD2pom — маховой момент ротора двигателя;
GD2m — маховой момент муфты с тормозным диском.
Вес поступательно движущихся частей Е включает в себя вес ваго-
неток, тягового каната, а также приведенный вес направляющих блоков;
в соответствии с уравнением (10. 13)
= V 1 । V GD^
У cos р "Г I)'1
(10. 14а)
Для случая торможения, когда вредные сопротивления будут способ-
ствовать остановке, можно воспользоваться уравнением (10. 14), перенеся
к. п. д. из знаменателя в числитель; тормозной момент тормоза, приве-
денный к валу двигателя, равен
Мтор- ±МС [о,975 ^т| +^-l,2(GD2pom+ GD2j] =
= Л1с + А. (10.15)
Правило знаков: плюс, если статический момент способствует движению
(самоходная дорога), минус, если он препятствует движению.
Заметим также, что в случае пусковых режимов следует брать высшие,
а в случае тормозных — низшие значения вредных сопротивлений (к. п. д.
сопротивления движению и т. и.), которые препятствуют разгону и спо-
собствуют торможению дороги.
Уравнения (10. 14) и (10. 15) позволяют определить время пуска
и торможения по известному пусковому иди тормозному моменту, а также
решить обратную задачу — найти потребные значения этих моментов,
исходя из заданного времени разгона и торможения.
34. НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО КАНАТА
Для определения натяжения тягового каната в любом пункте дороги
необходимо знать вес натяжного груза и потери тягового усилия на отдель-
ных участках дороги.
Определение величины натяжного груза
Величина натяжного груза тягового каната выбирается из условий:
1) обеспечения сцепления каната с приводным блоком, 2) ограничения
провесов каната.
Для обеспечения сцепления каната с приводным блоком необходимо,
чтобы натяжение его по обеим сторонам блока tmax и Zmiri удовлетворяли
условию Эйлера
min
где а — угол обхвата канатом приводного блока;
р — коэффициент трений каната по ободу блока.
194
Вводя коэффициент запаса сцепления k, имеем
j Фпах ^min /,
min ец«_ j К~
(10. 16)
Разность натяжения ветвей каната у привода равна сумме всех
потерь на обеих линиях дороги U, которую будем в дальнейшем называть
сокращенно сопротивлением дороги; следовательно (Zn]a>. — = ±U и
^min > ± Uak, (10. 16а)
где
1

(10.166)
При
мальным
силовом режиме привода величина U положительна, и мпнп-
будет натяжение сбегающей ветви Zo, откуда
^min Zo Д Uak.
(10. 17а)
При тормозном режиме привода величина U отрицательна, и дорога,
следовательно, является самоходной, причем минимальным будет натя-
жение набегающей ветви То, поэтому
*min = Го
—Uak.
(10. 176)
Коэффициент запаса сцепления для приводов с желобчатыми блоками
можно принимать при неустановпвшемся движении (пуск в ход или
торможение) k > 1,1; при установившемся движении k 1,25. Для
приводных блоков с зажимами (п. 38), где проскальзывание каната может
вызвать повреждение его, следует принимать большее значение р > 1,5
при неустановившемся движении. Для пассажирских дорог, согласно
OITAF, k 1,25 при неустановившемся движении и самых неблагоприят-
ных условиях загрузки дороги.
В период установившегося движения
и = ист = U ст ф- ист.
Первый член представляет собой сумму сопротивлений от составляю-
щей веса и трения в колесах вагонеток, вызванных весом подвижного
состава и тягового каната. Его величина не зависит от натяжения тягового
каната. Пользуясь уравнениями (10. 3) и (10. 4), получим
и ст = 2р„ + 2р? = Zj ± qh + fo^ql, (10.18)
причем знак плюс берется на участках подъема, знак минус — на уча-
стках спуска вагонеток.
Для предварительных подсчетов [см. формулу (10. 2)], когда неизве-
стен вес тягового каната glt можно принимать gr = 1,0-^ 1,5 кгс!м (дан/м).
Второй член учитывает сопротивления, возникающие на блоках,
батареях и выпуклых участках профиля. Величина их зависит от пере-
менного значения натяжения t тягового каната, которое при предвари-
тельных подсчетах неизвестно. Пользуясь уравнениями (10. 6)—(10. 12),
вводя в расчет среднее натяжение tcp и обозначая сумму коэффициентов
сопротивлений
2 с = 2 сб + 2 сбт + Zj св,
получим
и ст = ф“ ~^^Рбт ф- Ця = icp с ф- р, G . ( 10. 19)’
13*
495.
Принимая в качестве среднего натяжения tcp = 0,5 (/П1ах + /min),
используя уравнение (10. 16а) и полагая в данном случае U = О', находим
tcp U' (ak +0,5). (10.20)
Величину сопротивления каждой линии дороги необходимую для
предварительных подсчетов, можно найти аналогичным путем, определяя
значения U’ для грузовой и порожняковой линии и считая условно, что
потери U" распределяются поровну между обеими линиями дороги.
В период неустановившегося движения
U = ^ст ±
где Рд — силы инерции масс вагонеток, тягового каната и направляющих
блоков [уравнение (10. 13)].
Рис. 10. 8. Схемы расположения натяжного устройства: раздельно
(а, б) и совместно (в, а) с приводом
Определив соответственно режиму работы привода натяжение t0
или То каната у приводного блока, можно найти требуемое из условий
надежности сцепление монтажное натяжение tH у натяжного блока.
Для различных случаев местоположения натяжного блока натяже-
ния tH, t0 и То связаны между собой следующими зависимостями.
Случай I (рис. 10. 8, а). Натяжное устройство расположено отдельно
от привода; сбегающая ветвь — порожняковая линия
tH = t0 + Unop = То — Usp, (10.21)
где Unop — сопротивление порожняковой линии;
Usp — сопротивление грузовой линии
Случай II (рис. 10. 8, б). Натяжное устройство находится отдельно
от привода; сбегающая ветвь — грузовая линия.
tH = t0 + игр = То — Unop. (10. 22)
Случай III (рис. 10. 8, в). Натяжное устройство — совместно с при-
водом и помещено в сбегающей ветви
О = О = То - U. (10. 23)
Случай IV (рис. 10. 8, г). Натяжное устройство — совместно с при-
водом и расположено в набегающей витви
tH=To=to+V, (10.24)
где С — полное сопротивление дороги.
196
Напомним, что величины U, Usp и Unop могут -быть как положитель-
ными, так и отрицательными. В первом случае они препятствуют, а во
втором случае — способствуют движению.
Случай I и III являются нормальными для дорог, требующих сило-
вого привода, случаи II и IV —для дорог, требующих тормозного при-
вода.
Натяжение tH должно быть выбрано таким образом, чтобы обеспе-
чить надежную работу привода при всех возможных в эксплуатации слу-
чаях загрузки дороги вагонетками как при установившемся движении,
так и при пуске в ход и торможения. Исследованию в общем случае под-
лежат три варианта загрузки
дороги:
1) полная равномерная за-
грузка обеих линий (нормаль-
ные условия);
2)частичная загрузка,когда
отсутствует часть спускающих-
ся вагонеток (рис. 10. 9, а), что
вызывает наиболее тяжелый си-
ловой режим привода или воз-
можность появления силового
режима, если нормальный ре-
жим тормозной;
3) частичная загрузка, ког-
да отсутствует часть поднимаю-
щихся вагонеток (рис. 10. 9, б),
что вызывает наиболее тяжелый
Рис. 10.9. Схемы частичной загрузки дороги при
силовом (а) и тормозном (б) режимах привода
тормозной режим привода или
возможность возникновения
тормозного режима, если нор-
мальный режим силовой.
В некоторых случаях (например, горизонтальная дорога) достаточно
рассмотреть один или два варианта загрузки.
Для дорог, перевозящих грузы в обоих направлениях, необходимо
принимать во внимание возможность временного отсутствия перевозки
грузов в одном направлении, что имеет особое значение для дорог с тор-
мозным приводом. Весьма желательно также иметь возможность кратко-
временной работы дороги и пусковой период с порожними вагонетками
на обеих линиях.
Частичное отсутствие вагонеток на линии может быть вызвано слу-
чайными задержками в выпуске вагонеток со станции дороги, которая
в этом случае должна быть остановлена. При правильной эксплуатации
перерыв в выпуске вагонеток, включая, время на остановку дороги, не
должно превышать s0 = 2ч-4 мин и зависит от способа управления при-
водами. При наличии автоматики следует предусмотреть блокировку,
останавливающую дорогу, при s0 = 1-ь2 мин (разрыв на две-три ваго-
нетки). Соответственно с этим определяется возможная длина разрыва
между вагонетками Zo = us0, где v — скорость движения (рис. 10. 9).
Этот разрыв обойдет все кольцо дороги как по линии груженых, так
и по линии порожних вагонеток и будет вызывать увеличение стати-
ческого сопротивления дороги на величину kUCT, которая будет дости-
гать максимума на наиболее круглых участках пути; поэтому может ока-
заться, что в одних случаях (А17)тах возникает при расположении раз-
рыва на линии груженых, а в других случаях — на линии порожних
вагонеток. Кроме того, следует обращать внимание, как будет отражаться
197
величина Д(7 на минимальном натяжении каната у приводного блока,
от которого зависит сила сцепления. Так, например, при силовом режиме
по схеме рис. 10. 9, а снятие части спускающихся вагонеток дл не изме-
нит натяжения Zo, определяющего силу сцепления в данном случае;
если же снять часть спускающихся вагонеток <у2 на обратной линии, то
натяжение Zo (при tH = const) повысится, что увеличит силу сцепления.
Принимая во внимание все эти обстоятельства, в каждом частном случае
следует выявить наиболее неблагоприятное положение разрыва Zo как
для силового, так и для тормозного режима.
При анализе возможных неблагоприятных комбинаций загрузки ли-
нии необходимо проверять, не будет ли силовой режим переходить в тор-
мозной и наоборот; такой переход, как показывает практика, может при-
вести к неожиданным авариям, если не приняты специальные меры.
Определение натяжений каната
После того как выбрана величина tH = const, натяжение каната
в любом пункте дороги и при любой загрузке ее определяют путем после-
довательного обхода замкнутого кольца каната, двигаясь в обе стороны
от натяжного блока к приводу.
Для того чтобы исключить возможность ошибок в знаках, следует
руководствоваться правилом направления сил, показанным на рис. 10. 10.
Зная направление сил, можно доста-
точно просто определить натяжение
каната аналогично примеру, пред-
ставленному на рис. 10. 11, имея
в виду, что для любого участка до-
роги сумма сил, направленных влево,
равна сумме сил, направленных
вправо.
При обходе дороги разбивают
приводной участок на отдельные ча-
сти соответственно характерным точ-
кам профиля и определяют для них
натяжение тягового каната. При этом
выясняются:
1) максимальные натяжения ка-
ната tmax для расчета на прочность;
2) минимальные натяжения ка-
ната Zmin для проверки провесов;
3) натяжения набегающей и сбе-
гающей ветвей привода для опреде-
ления мощности двигателя и провер-
ки запаса надежности сцепления.
Если провесы каната оказыва-
ются чрезмерными, то необходимо
увеличить вес натяжного груза и про-
Рис. 10. 10. Схемы направления сил: а —
составляющей веса (вниз); б — сил трения
(против движения); в — сил инерции при
остановке дороги; г — сил инерции при
пуске в ход
верить при этом возможность умень-
шения угла обхвата приводных блоков для понижения числа перегибов
каната. Величина провеса тягового каната характеризуется коэффициен-
том е = - ™п- и имеет обычно приемлемое значение при е — 600-^-1000 м.
Иногда бывает полезно предварительно выявить величину монтаж-
ного натяжения tH из условий провеса, для чего можно поступить сле-
дующим образом. На основании профиля дороги обычно возможно не-
посредственно (или путем ориентировочных подсчетов) определить пункты
198
наибольшего (Zmax) и наименьшего (Zmin) натяжений каната, которые могут
быть связаны с натяжением tH у натяжного блока зависимостями следую-
щего вида (без учета сопротивлений на блоках):
^тах = + В; /mitl = tH Ь. (а)
С другой стороны, пользуясь уравнением (2. 3), можем написать
= Y-giiiU = ^. (Ь)

Из выражений
(а) и (Ь) можем получить
^тах
^min
__ __ Rp __ В
пе tH — b '
откуда

В + ЬС
С— 1
(10. 25)
Для канатов двойной свивки с пределом прочности о7! кгс/см2 {дан/см2}
можно считать разрывную длину (в м) Rp = 0,9ов и значение
Р <тт'
С = — = 0,9-5-
пе е
(с)
где о™ах = — максимальное напряжение растяжения в кгс/см2 {дан/см2)
при запасе прочности п.
Расположение приводов и разбивка приводных участков
Привод обычно располагается на одной из конечных станций
дороги или приводного участка в пункте наибольшего натяжения тягового
каната, что создает наилучшие условия для сцепления. Соответственно
с этим привод должен быть обычно расположен на верхней станции. В слу-
чае автоматического обхода вагонетками разгрузочной станции привод
устанавливается на конечной погрузочной станции, а иногда — на про-
межуточной угловой. Возможна также, аналогично конвейерам, установка
двух концевых приводов — на обеих конечных станциях, что позволяет
за счет уменьшения натяжения каната увеличить длину приводного
участка.
Выбор месторасположения привода зависит также от возможности
удобной подводки электроэнергии, снабжения топливом и водой и тому
подобных экплуатационных условий.
Натяжное устройство обычно располагается отдельно
от привода на противоположной станции дороги в месте наименьшего
199
натяжения каната; в случае, если вагонетки автоматически обходят
разгрузочную станцию, натяжное устройство устанавливается совместно
с приводом на погрузочной станции на ветви каната, имеющей меньшее
натяжение. Таким путем натяжной груз поддерживает постоянным натя-
жение Zmin, от величины которого зависит сила сцепления. При большой
длине приводного участка иногда ставят два натяжных блока — на обеих
конечных станциях.
Длина приводного участка ограничивается максималь-
ным диаметром тягового каната, входящим в зажим сцепного прибора
(обычно не свыше 25—32 мм) и зависит, следовательно, от производи-
тельности дороги, характера профиля и предела прочности стали каната.
При горизонтальном профиле, вагонетках на шарикоподшипниках
и производительности дороги до 50—100 тс/ч (500—1000 кн/ч) длина
приводных участков нередко достигает 6—12 км, а при малых произво-
дительностях — значительно больше.
Большое значение в этом случае приобретают приводы с повышенным
сцеплением, которые позволяют довести наименьшее натяжение ветви
каната у привода до минимума, ограниченного требованиями провеса
каната. Силы инерции при длинных приводных участках также весьма
существенно влияют на натяжение каната. Для их уменьшения прихо-
дится прибегать к специальным электрическим или механическим устрой-
ствам для увеличения времени разгона.
В горных дорогах длина приводного участка лимитируется в основ-
ном разностью высот Н, так как сопротивления от трения в колесах
вагонеток и на блоках становятся малыми по сравнению с влиянием соста-
вляющей веса. Условная сцепления на приводе здесь обычно лучше, чем
в случае горизонтального профиля, так как составляющая веса увели-
чивает натяжение каната в обеих ветвях его.
Для ориентировочных подсчетов максимальной разности высот при-
водного участка можно пользоваться следующей формулой1
и ____ Si (0,8отах е)
так — q i
ЗфГ(1 +a)+ft
где Дтах — разность высот низшей и высшей точек в пределах
приводного участка в м;
G, тс/ч — производительность дороги при скорости движения
v м/сек-,
a — коэффициент собственного веса вагонетки, равный отно-
шению собственного веса ее к весу полезного груза;
— заданный погонный вес тягового каната в кгс/м (дан/м)
при максимальном напряжении на растяжение отах
в кгс/см2 (дан/см2);
е _ ппп----коэффициент; из условий провеса каната е — 600-:-
-=-1000 м.
При разбивке дороги на приводные участки следует стремиться к одно-
типным приводам, в особенности к одинаковым тяговым канатам; следует
иметь в виду, что некоторые конструкции сцепных приборов (преимуще-
ственно винтовые) требуют регулировки по диаметру каната и допускают
только незначительные колебания его толщины.
1 Это выражение получено из условия /тах <= 1,1 (?/7тах + ^min) = — Р gi.
где q— погонная нагрузка движущихся частей грузовой линии; Rp 0,9Og— разрывная
длина каната при пределе прочности Св в кгс/см2 (дан/см2)', п — запас прочности каната.
200
Для ориентировочной разбивки приводных участков можно пользо-
ваться зависимостью1 (из условия /,гах = const)
Н ± f0L (1 + а) = const,
причем берется знак плюс, если груженые вагонетки идут на подъем,
и знак минус, если они идут на спуск.
Ход натяжного блока
Величина хода (2 As) натяжного блока (рис. 10. 12) зависит от длины
дороги, величины пролетов и расстояния между вагонетками; она равна
сумме изменений длины тягового каната на одной линии дороги, вызван-
ных характером загрузки дороги (As.,), упругим (As,,), остаточным (As0)
и температурным (Asz) удлинением каната:
As — As^ -р As^-|- As, -p As0, (10. 26)
причем V, As должна быть не менее длины, необходимой для перечалки
каната.
Рис. 10. 12. Ход натяжного блока:
I—вагонетки на линии при наивысшей температуре и изношен-
ном канате; II — то же при новом канате; III — монтажное
положение при наинизшей температуре и отсутствии вагонеток
на линии
Величину As., определим как разность длины тягового каната в мон-
тажном состоянии 2 s> т- е- ПРИ отсутствии вагонеток на линии и при пол-
ной загрузке дороги У] se,
Ase = Ss—Sse. (а)
Длина кривой каната в пролете длиной I при загрузке его распреде-
ленной нагрузкой интенсивностью q и при натяжении Т может быть
найдена по общему выражению (4. 30) с использованием случая I табл. 5. 1
_ I . А________ I_________ql ...
S cos р "I Т2 cos Р 24 Г2 cos Р ‘ '
Длина тягового каната с погонным весом на линии дороги при
монтажном состоянии, когда канат поддерживается роликами на опорах,
на основании выражения (Ь) будет равна
где L' = ^Z/cos Р;
tH — натяжение каната у
постоянным по всей
натяжного блока, которое можно считать
дороге.
1 Равенство мощностей приводов приводит к условию Н ± f0L (1 + 2а) = const.
201
При полной загрузке дороги вагонетками будем считать, что тяговый
канат опирается только на вагонетки по всей длине дороги. Длину тяго-
вого каната в этом случае определим с учетом кривизны несущего каната,
который служит опорой для вагонеток. Рассмотрим сначала единичный
пролет (рис. 10. 13) и обозначим натяжение и погонный вес тягового ка-
ната через tcp и а несущего — через Тср и g0.
Как следует из выражения (Ь), длина sj, тягового каната между двумя
вагонетками будет отличаться от длины S& несущего каната на том же
Рис. 10. 13. Схема провесов тягового каната
протяжении только за счет вто-
рого члена, учитывающего сте-
пень кривизны каната; первый
член, являющийся длиной хор-
ды и равный в данном случае w,
будет для обоих канатов одина-
ков. Поэтому, пользуясь выра-
жением (Ь) и заменяя в нем I
через w cos р, можем напи-
сать:
sr = sH 4~
W W 1
2 2 \
gi____£о_)
/ Т2 /
ср ср '
COS2 р.
Распространяя это выражение на всю дорогу в целом при числе
вагонеток на одной линии п = и считая tcp и Тср за средние натяже-
ния канатов, можем написать
nSw = 2 SH + ( Т----U C0S2
\ 1ср 1 ср '
причем длину несущего каната У, sH можно определить из выражения (Ь),
считая канат загруженным распределенной нагрузкой от собственного
веса его и вагонеток.
Подставляя в выражение (а) значения и 225г, находим оконча-
тельно
yi /3
. cosj
•’ 24
2 2
£1/
t2 Т2
1 ср
2/2
24 \ /2 т2
\ Lcp 1 ср
£'cos2p. (10.27)
Среднее натяжение тягового каната при загруженной дороге можно
считать равным
t2t2
/2 = О 12
СР % + $ ’
причем
С 0,5 (То + tK) и /2 = 0,5 (t0 Д- /),
где 7’0 и /0 — натяжения набегающей и сбегающей ветвей каната у при-
вода;
tK — натяжение каната у обводного блока противоположной
конечной станции приводного участка.
202
Если провесы тягового и несущего каната одинаковы, т. е.
Si __ So п V с __ V . £д So V <• V <•
/ у, , ТО ПрИ , ™ —J Sh
ьсР 1 ср 1ср 1 ср
п длина тягового каната будет приближаться к периметру многоуголь-
ника, который образуется ломаной линией, соединяющей пункты распо-
ложения вагонеток на несущем канате.
Для величин (4Й-) и ) можно принимать полусумму их значе-
ний для грузовой и порожняковой линии. С уменьшением загрузки несу-
щего каната (<?) величина Asa уменьшается и может стать отрицательной,
если провесы несущего каната будут больше, чем тягового. В связи с этим
расчетное значение Лхг следует определять при половинной загрузке
линии (вагонетки с удвоенными интервалами).
Изменение длины каната вследствие упругого удлинения под влия-
нием увеличения натяжения каната от величины tH (при монтажном со-
стоянии) до величины tcp (при загрузке линии вагонетками) определится
по уравнению (2. 5)
Л^ - 1СРГКРН L’’ (Ю-28)
причем модуль упругости каната можно считать Ек я» 0,38Е =
= 800 000 кгс/см2 (дан/см2).
Изменение длины каната при разности температур А/1' и коэффициенте
удлинения стали е = 0,000011 равно
As, = eA/'L'. (10. 29)
В процессе эксплуатации тяговый канат сильно вытягивается, в осо-
бенности в первое время работы, после чего удлинение хотя и продол-
жается, но становится значительно меньше. Для подсчета хода натяжного
приспособления можно, по данным Союзпроммеханизации, считать остав-
шееся удлинение равным
As0 = 0,00081'. (10. 30)
Если не учитывать величины As0, то потребуются частые перечалки
каната.
35. РАСЧЕТ ТЯГОВОГО КАНАТА
Опыты с разрывом каната на неподвижном блоке1 показывают незна-
чительное падение разрывного усилия каната в изогнутом состоянии,
практически не более чем на 10%. При работе на вращающемся блоке
с натяжением Т % (0,4-ьО,6) Траз канат, по опытам А. И. Колчина и
К- М. Масленниковах, разрушается весьма быстро, примерно после 100
перегибов на блоках диаметром D = (15-Г-40) d\ однако такое разрушение
следует рассматривать как усталостное при повторном пластическом
деформировании, которое свойственно вообще металлам. Учитывать это
обстоятельство при расчете каната на прочность нет оснований, так как
работа привода при таких натяжениях каната становится невозможной.
Таким образом, тяговый канат следует рассчитывать на растяжение
при действии статических и динамических усилий, а при выборе запаса
прочности п учитывать соображения долговечности, имея в виду, что
с увеличением п уменьшается напряжение растяжения и повышается вы-
носливость каната (см. п. 4).
1 См. сноску 1 на стр. 27; также Прокофьев В. И. — «Строительная про-
мышленность», 1956, № 7.
203
Таким образом, потребное агрегатное разрывное усилие каната Траз
следует определять по наибольшему нормальному натяжению каната
на блоке, задаваясь при этом величиной п' из соображений долговечности
Т = Тп'
1 раз л ч ,
где Т — наибольшее статическое натяжение каната на блоках при нор-
мальной равномерной загрузке дороги.
При выборе величины п' можно руководствоваться данными:
Дороги временного характера ........................4,5
Дороги постоянного характера:
работающие до 3000 ч/год...................... . . . 5,0
работающие 3000—6000 ч!год................. . 5,5
работающие свыше 6000 ч)год...................6,0
Для увеличения длины приводного участка можно уменьшать вели-
чину п’ в пределах до 4,5 за счет сокращения долговечности каната.
Выбранный канат должен быть проверен по условиям прочности на
максимальное натяжение 7\„ах при худшем случае частичной загрузки
у1
дороги и с учетом сил инерции: для дорог постоянных п" = 4
< раз
Т '
и для временных — п" = рая 3,5.
* max
§ 36. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПРИВОДА
Полное тяговое (окружное) усилие Р с учетом потерь тягового усилия
на блоках привода равно
пр
р = (То- /о) +ЪРб, (10.31)
причем разность натяжений набегающей То и сбегающей t0 ветвей каната
у привода в общем случае слагается из статического сопротивления дороги
UCT и сил инерции Рд:
То — io = Ucr ± Рд-
Сумма потерь на блоках привода определится из уравнения (10. 9),
если подставить в него среднюю величину натяжения тягового каната
в приводе t = 0,5 (Т(1 + /0)
пр пр пр
2р6 = 0,5(7п -Н0)У]сб + 2н4С’
пр
где 2jc6 — сумма коэффициентов сопротивления приводных блоков и
расположенных между ними направляющих блоков.
При определении потерь на многожелобчатом блоке нужно рассмат-
ривать каждую канавку как самостоятельный блок с углом обхвата,
отвечающим одной канавке.
Если скорость движения v а к. п. д. передач привода т], то мощность
привода при силовом режиме составит
ч pv
N = — кет.
102 ц
При тормозном режиме (отрицательное значение Р) к. п. д. переходит
в числитель, причем следует принимать минимальное значение т]. В сред-
нем можно считать т] = 0,8ч-0,85.
204
Подлежат исследованию три случая загрузки дороги, указанные на
стр. 207. В результате может оказаться, что при одном случае загрузки
окружное усилие будет положительным, а при другом — отрицательным;
это обозначает, что привод должен иметь как двигатель, так и тормозное
устройство для погашения тормозной мощности. Особо тщательно следует
исследовать вопрос при самоходной дороге для выяснения необходимости
установки двигателя.
Тормозное устройство должно быть рассчитано с достаточным запасом
на максимальную величину отрицательного окружного усилия (—Ртм)
с учетом инерции вращающихся масс привода.
При выборе мощности двигателя следует иметь в виду, что окружное
усилие, полученное в случае наиболее неблагоприятной для привода
частичной загрузки линии вагонетками, является временной пиковой
нагрузкой двигателя, при которой можно допускать некоторую перегрузку
его в зависимости от длительности подобной перегрузки и свойств самого
двигателя. Длительность такой перегрузки определяется временем про-
хождения разрыва между вагонетками по соответствующему наклонному
участку линии; при больших колебаниях мощности в зависимости от
загрузки дороги следует построить диаграмму изменения величины Р
по времени.
Для ориентировочных подсчетов расход мощности приводного уча-
стка длиной по горизонтали L км и с разностью высот Н м при произво-
дительности дороги G тс/ч и подшипниках качения можно определить
по формуле
N = [eLG + + 2 (Z 4 2)j кет,
где i — число промежуточных (неприводных) станций;
с — коэффициент, определяемый следующими данными:
G, тс/ч.......................... 20 50 100 200
с........... ... 0,1 0,07 0,06 0,04
Пример. Рассчитать тяговый канат, определить мощность привода
и ход натяжного приспособления тягового каната для канатной дороги
по схеме рис. 10. 14, а при следующих данных: производительность до-
роги 70 тс/ч (700 кн/ч) угля; скорость движения v = 2,5 м/сек-. собствен-
ный вес вагонетки 300 кгс (дан); вес полезного груза 700 кгс (дан); интер-
вал между вагонетками w = 90 м. По условиям провеса тягового каната
е = > 800 м.
81
Ориентировочно принимаем тяговый канат диаметром dK — 18 мм
с погонным весом gx = 1,1 кгс/м (дан/м).
Определение статических сопротивлений и сил инерции. Коэффи-
циенты сопротивления блоков сб, батарей сбт и на выпуклостях св при-
ведены на рис. 10. 14, б и получены согласно указанным там же данным.
Всего на дороге, кроме привода, имеется один горизонтальный концевой
блок (Cg), четыре вертикальных блока с углом обхвата а = 5° (+), два
вертикальных блока с углом а 90е (с"') и четыре однотипных ролико-
вых батареи (сбт). Сумма коэффициентов сопротивления
2 е = сб + 2сб + 4с; + 4сбт + 2св •= 0,025 + 2-0,028 +
+ 4-0,003 + 4-0,006 + 2-0,0015 = 0,13.
Дополнительные сопротивления от веса блоков за их малостью
учитывать не будем.
205
Примем схему привода по рис. 11. 2, в с двухжелобчатым приводным
блоком. Тогда по табл. 11.2 при футерованных канавках имеем ец“ = 2,72
Запас надежности сцепления принимаем: k = 1,25 для установив-
шегося и k = 1,15 для неустановпвшегося движения. Тогда по уравнению
(10. 19)
U"cm U'cm № + 0,5) Z е + V pG 4 =
Рис. 10. 14. Схема дороги (а) и кольца тягового каната (б)
Переходим к определению величин остальных потерь тягового усилия.
Интенсивность q распределенной нагрузки при весе порожней ваго-
нетки (2пор = 300 кгс (дан) и весе груженой вагонетки Qsr = 300 +
+ 700 — 1000 кгс (дан), будет равна
Qep Ю00
^р = — + Si = - 90 + 1,1 = 12,1 кгс/м (дан/м)-,
</поР = ~^ + £1= ~ + 1,1 = 4,45 кгс/м (дан/м).
Коэффициент сопротивления f0 вагонетки движению по данным
стр. 185 для шарикоподшипников и закрытого каната принимаем: =
= 0,0065 (для силового режима), f™op = 0,0045 (для тормозного режима).
Силы инерции определяются уравнением (10. 13). Принимая вели-
чину ускорения j = 0,1 м/сек2 и соответственно sH = 25 сек и пренебре-
гая инерцией блоков, получаем, считая cos |3 1,
^ = 0,1 { / =01 Ц у; о о1 2 ql.
оц cud р zo
Пользуясь найденными выше величинами, найдем статические со-
противления и силы инерции отдельно для грузовой и порожняковой
линии и рассмотрим три случая загрузки дороги, представленные на
рис 10. 15. Примем, что задержка в выпуске вагонеток на линию может
составить s0 = 2 мин-, тогда разрыв между вагонетками будет
lt) = sot> = 2-60-2,5 = 300 м.
206
Так как уклоны обоих участков примерно одинаковы, а вес груженой
вагонетки в три раза больше порожней, то худшим случаем как для си-
лового, так и для тормозного режимов будет положение разрыва на подъеме
и спуске грузовой линии. Из профиля дороги устанавливаем соответ-
ствующие длине разрыва I = 300 м наибольшие значения разностей вы-
сот: /г0 = 30 м (на спуске) и й" = 40 м (на подъеме).
а) Нормальная загрузка (рис. 10. 15, а). Составляю-
щая веса вагонеток и каната
v p^P -а Н 12,1-50 =
605 кгс (дан);
V рПОр = — q Н =
1 пор
=—4,45-50= —225 кгс (дан).
Трение в колесах вагонеток
при /о = /о"л
V /рр = fQqepL = 0,0065-12,1 х
Х2000 = 0,0065-24200 =
150 кгс (дан);
У рп°Р = fa L = 0,0065 X
X 4,45-2000 = 0,0065-8900 =
= 55 кгс (дан).
В сумме для обеих линий
U'cm + 1jPt =
= (605 — 225) + (150 + 55) =
= 575 кгс (дан).
Потери на блоках,батареях
и выпуклостях
Рис. 10. 15. Схемы загрузки дороги: нормаль-
ная (а), частичные — силовая (6) и тормозная (в)
0,16t/;m =0,16-575 =
= 90 кгс (дан),
для предварительных подсчетов будем считать одинаковыми для всех
случаев загрузки.
Статические сопротивления обеих линий
+ s+4-^™ - (605 + 15°>+°’5-90 = 800 кгс
= (2 РПп°Р + 2 + 4 U"cm = 225 + 55> +
+ 0,5-90= 125 кгс (дан).
Как видим, нормальный режим дороги будет силовым.
Силы инерции обеих линий, если использовать значения У ql, най-
денные при исчислении У/+
РгР = 0,01 q I = 0,01-24200 = 240 кгс (дан);
рш>р . - 0,01 У q I = 0,01 -8900 = 90 кгс (дан).
207
б) Загрузка, вызывающая наиболее тяже-
лый силовой режим (рис. 10. 15, б). Сопротивление порож-
няковой линии сохраняет значение, найденное для случая нормальной
загрузки, следовательно,
^ст = — 125 кгс (дан).
Находим дополнительно для грузовой линии при / =
2 W = Яг Pl - (h-2 - М - = 12.1 1120 - (70 - 30)] -
—-1,1-30 = 935 кгс (дан)-,
Zo) + £iZo] 0,0065 [12,1 (2000 — 300)| 1,1-300] =
Таблица 10. 1
Сопротивления и силы инерции
линий дороги (в кгс, дан)
Определяемая величина Загрузка дороги
нормальная (рис. 10.15. а} наихудшая
силовая (рис. 10.15, б) тормозная (рис. 10.15, в)
игр ст +800 +1110 4 305
U пор ст —125 — 125 —140
ucm=u?pm + uzp +675 +985 + 165
ргр 240 210 210
рпор 90 90 90
Рд = Ргдр + р™р 330 300 300
= 0,0065-20 900 = 130кгс (дан)-,
игст = (935 + !30) + 0,5-90 -
= 1110 кгс (дан).
Силы инерции
ргр =0,01 -20900=210кгс (дан)-,
Р™р =90 кгс (дан) (по случаю а).
в) Загрузка, вызы-
вающая возможность
тормозного режима
(рис. 10. 15, в):
S^p = <7e[(/h — /го) ~\\ +
+ gji’o = 12,1 [(120 — 40) —
—70]+ 1,1-40= 165 кгс (дан)-,
- '—225 (по случаю а).
Трение в колесах вагонеток при f0 = находим, используя ранее
найденные значения ^ql для грузовой линии — по случаю б и для по-
рожняковой линии — по случаю а:
= 0,0045-20 900 = 95 кгс (дан)-,
^рРор = 0,0045-8900 = 40 кгс (дан).
Сопротивления линий
Uscpm = (165 + 95) + 0,5-90 = 305 кгс (дан);
U”°p = (— 225 + 40) + 0,5-90 = — 140 кгс (дан).
Силы инерции остаются теми же, как и в случае б, так как вес ваго-
нетки и каната не изменился.
Результаты вычислений сводим к табл. 10. 1.
Определение монтажного натяжения tH у натяжного блока. Из дан-
ных табл. 10. 1 видно, что при установившемся движении сопротивление
дороги будет всегда положительным, а при неустановившемся движении
оно может стать отрицательным (торможение при случае загрузки в).
208
В данном случае имеем условия, аналогичные условиям рис. 10. 8, а.
Следовательно, из условия сцепления необходимо иметь по уравнениям
(10. 17) и (10. 21): при силовом режиме tH = t0 + Unop и /0 > Uak,
при тормозном режиме tH = То — игр и 70 > — Uak.
Установившееся движение при силовом режиме, за-
грузке дороги по случаю б (наихудшая)
U = Uст = 985 кгс (дан); Un°P = U™p = — 125 кгс (дан);
t0 985-0,58-1,25 = 720 кгс (дан); tH 720 — 125 = 595 кгс (дан).
Неустановившееся движение при силовом режиме,
пуске в ход при загрузке дороги по случаю б
U = Ucm + Рд = 985 + 300 = 1285 кгс (дан);
Un°p = U"^> + Р"°р = — 125 + 90 = — 35 кгс (дан);
t0 1285-0,58-1,15 = 870 кгс (дан);
tH = 870 — 35 — 835 кгс (дан);
при тормозном режиме, остановке при загрузке дороги по случаю в
U = Ucm + Рд = 165 — 300 = —145 кгс (дан);
угр = — ргр = 305 — 210 = 95 кгс (дан);
То >— (—145)-0,58-1,15 = 100 кгс (дан);
tH = 100 — 95 = 5 кгс (дан).
Принимаем окончательно с некоторым запасом tH = 1000 кгс (дан).
Определение натяжений тягового каната. Оно производится путем
обхода контура тягового кольца, двигаясь от натяжного устройства
в обе стороны к приводу. Обозначения натяжений — по общей схеме
(рис. 10. 14, б).
Полная загрузка дороги. При силовом режиме (f0 —
= 0,0065)
Л = *н 0 + ^ + ^ + <тц) = 1000(1 + 0,025 +
+ 0,003 4- 0,006) = 1034 кгс (дан);
Т2 = тг + q^ + foqelt = 1034 + 12,1 (120+0,0065-1200) =2585 кгс (дан);
Т3 = Т2(1 + св) = 2585 (1 + 0,0015) = 2590 кгс (дан);
Т4 = Т3- qeh2 В f0qsl2 = 2590 — 12,1 (70 — 0,0065-800) =
= 1805 кгс (дан);
То = 7\ (1 + сбг + сб + с”) = 1805 (1 + 0,006 +
+ 0,003 + 0,028) = 1875 кгс (дан);
?!= /н(1— с"б— сб.) = 1000(1—0,003 -0,006) =990 кгс (дан);
t2= О + — faq^! = 990 + 4,45 (120 — 0,0065-1200)= 1483 кгс (дан);
t3 = t2 (1 — св) = 1483 (1 — 0,0015) = 1480 кгс (дан);
t4 = t3 — qnh2 — f0qnl2 = 1480 — 4,45 (70 + 0,0065-800) =
= 1145 кгс (дан);
zo Л (’ c5, — ce~ сб) = H45(l —0,006 — 0,003 — 0,028) =
—1105 кгс (дан);
14 А. И. Дукел ский
209
При пуске в ход
Т'о = То + РгдР = 1875 240 = 2115 кгс (дан)
и
/'= t0 — Р”°р = 1105—90= 1015 кгс (дан).
Коэффициенты запаса сцепления по уравнению (10. 16)
k _ _ 1 105(2,72—Л) _ 2 4,
То— t0 1875— 1105 ’ ’
,, 6>(ем“ —О 1015(2,72—1) 1С_
k = Т'-Г~ ~ 2115—1015 = -1’55’
1 о 'о
Частичная загрузка дороги по схеме рис. 10. 15, б.
Силовой режим f0 = 0,0065.
Натяжения i3, t4, t0 и Tlt Т2, Т3 — те же, что и при полной
загрузке дороги. Натяжения Tt и То увеличатся на величину
М = (</, — gj (h'o — /0/()) = (12.1 — 1,1) (30 — 0,0065-300) = 310 кгс (дан)
и, следовательно,
t0~ 1105 кгс (дан) и То = 1875 + 310 = 2185 кгс (дан).
При пуске в ход
Го = то ' Ргр - 2185 1 210 = 2395 кгс (дан)-,
= t0 — Р™р = 1105 — 90 = 1015 кгс (дан).
Коэффициенты запаса сцепления, аналогично случаю а
1105 (2,72- 1) _ . _ 1015(2,72-1) _
' 2185— 1105 ’ ’ 2395— 1015 ’
Случай частичной загрузки по схеме рис. 10. 15, в не рассматриваем,
так как в данных условиях (табл. 10. 1) не представляет интереса.
Расчет тягового каната. Потребное разрывное усилие каната из
условия работы его на блоках, принимая по соображениям долговечно-
сти запас прочности п' = 5,5 при работе дороги 4000 ч!год'.
Траз = Тп' = 1875-5,5 = 10 300 кгс (дан),
где Т = То = 1875 кгс (дан) — наибольшее натяжение каната на блоке
при нормальной загрузке дороги.
Максимальное натяжение каната Tmax будет в верхнем пункте гру-
зовой линии: 7"тах = Т3\ при пуске в ход натяжение за счет сил инер-
ции возрастет до величины
Т’3 = Т3 + Рд = 2590 + 145 = 2735 кгс (дан),
причем сила инерции вагонеток и каната на участке 1г грузовой линии
Лэ = 0,1 —qj. = 0,1 |£- 12,1-1200= 145 кгс (дан).
S/i Zo
Потребное разрывное усилие каната, исходя из максимального на-
тяжения его и принимая в этом случае из соображений прочности п" —
= 4,5:
Траз = Тт!а п" = 2735-4,5 = 12 300 кгс (дан).
По табл. 2. 3 выбираем канат диаметром dK = 16,5 мм конструкции
ЛК-О 6 X 19 = 114 (ГОСТ 3077—55) параллельной свивки, с наруж-
210
ными проволоками толщиной 1,3 мм-, при ов = 150 кгс/мм? (дан/мм2) —
разрывное усилие каната 12 950 кгс/дан, погонный вес gx = 0,95 кгс/м
(дан/м).
Проверка на условия провеса при /min = tH
с = -^- --= = Ю50 м > 800.
gi 0,95
пр
Определение мощности привода. Потери на блоках привода оп-
ределим по уравнению (10. 32) без учета влияния собственного веса бло-
ков, так как он разгружает опоры приводного блока. Коэффициент сопро- тивления блоков привода, считая их одинаковыми, найдем на номограмме рис. 10. 5 при а = 180° рав- ным сб = 0,028. В сумме для а лица двух канавок приводного блока Потребная мощность двигателя (в кет)
и одножелоочатого направля- ющего блока: г.р - 3-0,028 = 0.084, по пр У/;б = 0,5(7о+ /0)2сб = - 0,5(1875+ 1105) 0,084 = = 125 кгс (дан), Характер работы Определяемая величина Нагрузка (рис. 10.15)
пол- ная частичная силовая
Установив- шееся движе- ние Пуск в ход А'ст АЧ — 28 л 38 38 47 i

счнтая приближенно потери одинаковыми для всех случаев загрузки
дороги и пользуясь значениями То и /„ для случая полной загрузки
дороги.
Окружные усилия определим по уравнению (10. 31).
Нормальная загрузка. Установившееся движение
«Р
Р' = (То — /о) + 2 Рб = (1875 — 1105) + 125 = 895 кгс (дин)-,
пуск в ход
р = Р' 4- Рд = 895 + ззо = 1225 кгс (дан).
Частичная загрузка, вызывающая наиболее
тяжелый силовой режим. Установившееся движение
Р' = (2185 — 1105) ]- 125 = 1205 кгс (дан)-,
пуск в ход
Р = Р' + Рд = 1205 + 300 = 1505 кгс (дан).
Частичная загрузка, вызывающая тормоз-
ной режим (табл. 10. 1). Установившееся движение
Р' = Uст + 2^6 = 165 125 = 290 кгс (дан).
Остановка
Р = Р' — Рв = 290 — 300 --- — 10 кгс (дан).
11отребная мощность двигателя определится по уравнению
л/
Jv = — кет.
1021|
Результаты подсчетов при т] = 0,8 приведены в табл. 10. 2.
14*
Мощность электродвигателя можно принять равной Ndg = 35 кет.
При частичной загрузке дороги двигатель будет перегружен на 10%,
причем эта перегрузка будет длиться= 480 сек, пока разрыв
между вагонетками пройдет участок = 1200 м.
Определим время разгона двигателя sH в условиях жесткой связи
между вагонетками по уравнению (10. 14) при полной загрузке обеих
линий дороги
= + |о,975 —+ 1,2 (GD2 +GD2)] = Мг+-.
пУс С 1 sH L 375 ’ V рот ‘ jk/J I Sfi
Двигатель асинхронный с фазовым ротором и числом оборотов пд =
= 1000. Средний пусковой момент будем считать равным 1,6 от номи-
нального
Мср I 716 1,6 = 716-'/'’ • 1,6 — 40 кгс-м (дан-м)-,
статический момент
Мс = 716 = 20 кгс-м (дан-м).
Вес поступательно движущихся частей (не учитывая приведенного
веса направляющих блоков) на основании предыдущих подсчетов
£ = 24 200 + 8900 = 33 100 кгс (дан).
Маховые моменты ротора двигателя GD2 = 4 кгс-м2 (дан-м2)
и тормозной муфты GD2M = 6 кгс-м2 (дан-м3), к. п. д. привода т] = 0,8.
Подставляя эти значения в выражение Мсрс, получим
/10 975- 33 100-2.52 , 1000 < 0/4 । R1 —
и,у/й 1000-0,8 + 375 l o) —
= 250 4- 30 = 280 кгс - м • сек (дан - м - сек);
следовательно,
А 280 , .
—нт- =14 сек
Мсрус-Мс 40—20
и величина ускорения
/ = — = тт- = 0.18 м/сек2.
1 Sh 14
Для уменьшения величины ускорения до предварительно принятого
значения / =0,1 м/сек2 и соответственно sH = 25 сек потребовалось бы
уменьшить средний пусковой момент до величины Мсрус — 31 кгс-м (дан-м),
что составляет 1,25 от номинального. При сохранении получен-
ного значения j = 0,18 м/сек2, что лежит в допустимых границах, сила
инерции возрастет на 250 кгс (дан) и следует произвести пересчет натяже-
ний и проверку сцепления на приводном блоке.
Определим скорость распространения упругой волны а по уравне-
нию (10. 13 а); она будет различной для обеих линий дороги. Найдем
предварительно коэффициент
о 9
Ф = -^EkF + !,
считая EKF = 800 000-1,04 = 830 000 кгс (дан).
212
Среднее натяжение тягового каната грузовой линии
= 0,5 (tH + То) = 0,5 (1000 + 1875) = 1450 кгс (дан)
и порожняковой линии
tnop = 0,5 (/„ + 4) = 0,5 (1000 + 1100) = 1050 кгс (дан).
Подставляя значения /гр и tnop, а также gx = 0,95 кгс (дан) и w =
= 90 м, получаем
фгР = 1,2 и ф„ор - 1,5.
Скорость упругой волны на грузовой линии с погонной нагрузкой
qzp = 12,1 кгс/м (дан/м)
“гР = V S = I -172Л2Г-9’8' = 7,0 М/СеК
и на порожняковой линии при qnop = 4,45 кгс/м (дан/м)
апор= ’9’81 = 1080 М1С£К-
Время пробега волны от привода до натяжного блока
L
Т = ----
агр
2000
710
3 сек,
что значительно меньше времени разгона двигателя sH — 14 сек.
Определение хода натяжной тележки. Ход натяжной тележки по
уравнению (10. 26) равен + ^sy + ^4 st + ^so-
а) Изменение длины каната вследствие загрузки дороги, по уравне-
нию (10. 27), полагая cos р «= 1 (0Х = 6°, |32 = 5°),
13 £1 Г \ w2 / £1 £о ,
~ 24 1/2 / 24 \ /2 т2 I
X ''Н ср ' \ ''ср ср
Среднее натяжение тягового каната при полной загрузке дороги
,2 о Vi о 14402-10502 /,олл\2 „2 /з 2\
^ср ! ^2 144Q2 _|_ |0502 (1200) кгс? (дан ),
причем
и
4 = 0,5 (То + tH) = 0,5 (1875 + 1000) = 1440 кгс (дан)
t2 = 0,5 (t0 + /„) = 0,5 (1105 + 1000) = 1050 кгс (дан).
Величины отдельных пролетов между опорами берем
профиля дороги, а именно:
8 пролетов по 100 м = 800 м
из продольного
3 пролета по 200 м = 600 м
2 пролета по 300 м = 600 м
L = 2000 м
S/8 = 8-1003 + 3-2003 + 2-3003 = 86-Ю6 * 8 лА
Данные по несущим канатам берем из соответствующего расчета,
а именно:
грузовая линия, канат диаметром 42 мм
g'o = 9,5 кгс/м (дан/м); = 35000 кгс (дан)-
q g0 4 qs = 9,5 Д 12,1 =21,6 кгс/м (дан/м)’,
-ЕР. = -35 f’Cl2 = 3700; = ^22 = 1600;
£о 9,5 q 21,0
213
порожняковая линия, канат диаметром 26 мм
g0 — 3,6 кгс/м (дан/м); Т"р = 13 000 кгс (дан);
Ц = go + <7„ =3,6 + 4,45 = 8 кгс/м (дан/м);
Тср 13 000 т” 13000
= ^6“ = 3650: = “8— = 1650-
&0 4
Так как значения TCfJgn и Tcp/q для обеих линий почти одинаковы,
то в среднем можно считать
— = 3675 м и — = 1625 м,
q
Подставляя эти значения в выражения As,, а также gx = 0,95 кгс/м
(дан/м) и tH = 1000 кгс (дан), получаем
= 2,3 —0,5 = 1,8 м.
б) Изменение длины каната вследствие упругого удлинения по урав-
нению (10. 28)
_ tcp — tH 1200— 1000 onn„
^sy EKF L 800 000-1,02'2000 “ 0Лг’
где F = 1,04 см2—металлическое сечение каната.
в) Изменение длины каната от температуры, по уравнению (10. 29),
считая А/° = 60°,
As, = 0,000011-60-2000 = 1,3 м.
г) Остаточное удлинение каната по уравнению (10. 30):
As0 = 0,0008-2000 = 1,6 м.
Ход натяжного приспособления
£As = hse + Asy + As, + Aso = 1,8 + 0,5 + 1,3 + 1,6 = 5,2 м.
ГЛАВА 11
ПРИВОДЫ
В канатных дорогах, как правило, пользуются блочными приводами,
которые можно разбить на три группы:
1) нормальные желобчатые приводы, имеющие одно-или многожелоб-
чатый приводной блок, канавки которого последовательно огибаются тя-
говым канатом;
2) уравнительные приводы, состоящие из ряда одножелобчатых бло-
ков, соединенных между собой дифференциалами, что позволяет каж-
дому блоку в случае необходимости вращаться с разной угловой ско-
ростью;
3) приводы с повышенным сцеплением, имеющие приводные блоки
с зажимами или прижимами, увеличивающими силу давления каната.
Барабанные приводы применяются иногда в маятниковых дорогах
небольшой длины. Шпилевые приводы, вызывающие большое скольже-
ние и истирание каната, применяются лишь в простейших дорогах времен-
ного назначения (например, для лесоразработок), при использовании
тракторных лебедок. Приводные блоки со спиральной трехвитковой ка-
навкой и подкладной канатоведущей цепью1, устраняющей скольжение
каната, имеют сложную конструкцию и поэтому не нашли широкого при-
менения.
Приводные блоки могут быть расположены горизонтально (гори-
зонтальный привод) или вертикально (вертикальный привод). При низ-
ких станциях более рационален горизонтальный привод (рис. 11. 1, а, б)
с расположением приводных блоков на уровне подхода тягового каната,
что сводит к минимуму число перегибов последнего. При высоких стан-
циях предпочтительнее вертикально-стоячий привод (рис. 11. 1, в, г),
который устанавливается на фундаменте внизу станции. Вертикально-
лежачий привод (рис. 11. 1, д) имеет меньший габарит по высоте и глав-
ным образом применяется при уширенной колее дороги (4—6 м); в этих
условиях может быть также использована схема рис. 11, I, е со сдвоен-
ным одножелобчатым приводом.
Силовые приводы имеют рабочий тормоз колодочного типа с электро-
магнитом, расположенным на моторном валу со стороны редуктора.
Тормозные приводы, кроме того, снабжаются аварийным тормозом, ко-
торый устанавливается на рабочем валу; для большей надежности сле-
дует тормозной диск иметь непосредственно на приводном блоке.
Аварийный тормоз выполняется ленточным или колодочным; лен-
точный тормоз большого диаметра дешевле и проще, чем колодочный,
1 Н ar tel R. «Fordern und Heben», 1963, N 10; «International Ropeway Review»,
1964; N 3 (фирма «Полиг—Хекель—Блейхерт», ФРГ)
215
но дает менее устойчивую величину тормозного момента при изменении
коэффициента трения. Тормоз должен автоматически включаться центро-
бежным устройством только при превышении номинальной скорости
движения на 20—30% и, кроме того, в экстренных случаях — машини-
стом; во всех остальных случаях остановка дороги производится рабо-
чим тормозом.
Длительное поглощение избыточной энергии в самоходных дорогах
наиболее рационально достигается электрическим торможением с от-
дачей энергии в сеть. Если это невозможно, то применяются ветровые и
гидравлические тормозные устройства, которые регулируют в известных
пределах скорость движения дороги. Ветровое тормозное устройство
представляет собой вал с неподвижными или поворотными1 лопастями,
Рис. 11. I. Схемы расположения приводов: горизонтальные приводы (а, б) с натяжным
устройством; вертикальный привод с натяжным устройством (а) и без него (в); вертикально-
лежачий привод многожелобчатый (<?) и сдвоенный одножелобчатый (е);
.4 — приводные блоки; В, С — свободные направляющие блоки; Д — натяжные блоки; а — колея
дороги
присоединенный к приводу; торможение происходит за счет сопротивле-
ния воздуха, которое возрастает с увеличением числа оборотов лопастей.
Значительно более точная регулировка скорости может быть достигнута
посредством гидравлических тормозных устройств, которые способны
поглощать значительные избыточные мощности. Подобное устройство
представляет собой насос, перегоняющий жидкость замкнутым циклом
из одного резервуара в другой через дроссельный клапан, связанный
с центробежным регулятором; последний получает вращение от привода
и с возрастанием числа оборотов прикрывает дроссельный клапан, уве-
личивая силу торможения.
Для ревизии несущих канатов и оборудования линии необходимо
иметь смотровую скорость движения порядка 0,3—0,5 м/сек.
При невозможности создать ее достаточно просто электрическим пу-
тем прибегают к установке дополнительного микропривода, который свя-
зывается сцепной муфтой с быстроходным валом редуктора основного
привода.
Расчет элементов привода на прочность производится по пусковому
моменту двигателя, ограниченному электрической защитой; расчет на
1 ДумановскийМ. А. и др. Авт. св. СССР, кл. 20а, 12, № 146333.
216
выносливость — по нормальной нагрузке двигателя при полной загрузке
дороги вагонетками в условиях установившегося движения.
При переменном токе применяют асинхронные двигатели как с фаз-
ным ротором, так и короткозамкнутые; при постоянном токе — с парал-
лельным возбуждением для поддержания постоянства скорости движе-
ния в пределах до 5—10%. Для уменьшения инерционных сил при раз-
гоне и торможении в дорогах тяжелого типа могут быть использованы
гидромуфты и тормоза с двухступенчатым торможением.
Тяговая способность привода определяется величиной тягового ко-
эффициента С = 1™?-. С увеличением значения С уменьшаются натяже-
* min
ния каната у привода
, - I - U
'max С 1 И 1 min Q ] >
необходимые для передачи требуемой величины тягового усилия U =
= /ГГ|Я). — /nljr); при этом уменьшается диаметр каната или возрастает
возможная длина приводного участка (для заданного диаметра каната).
Степень изменения натяжений видна из следующих подсчетов:
С........................
Апах
и ......................
min
и .....................
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,5 5,5
3,0 2,0 1,65 1,5 1,4 1,3 1,2
2,0 1,0 0,7 0,5 0,4 0,3 0,22
С другой стороны, величина С лимитируется условием ограничения
рШах
провеса каната, так как, согласно выражению (с) на стр. 199, С = 0,9 —— .
Если принять наибольшую величину о™ал = 4000 кгс/см? (дан/см2), то
для обычных значений е = = 600 1000 м’, из условий провеса
получим С < 6,0 -=-3,6.
37. НОРМАЛЬНЫЕ ЖЕЛОБЧАТЫЕ ПРИВОДЫ
Нормальные желобчатые приводы имеют металлическую раму, на
которой установлены приводной и направляющие блоки, редуктор и тор-
мозные устройства. Пример вертикального тормозного привода показан
на рис. 11. 2; привод имеет двухжелобчатый приводной блок и два тор-
моза — рабочий колодочный и аварийный ленточный. Последний авто-
матически включается центробежным устройством, а также может быть
включен машинистом. Для ревизионной скорости имеется вспомогатель-
ный двигатель.
В двух желобчатых (преимущественно тормозных) приводах для вы- .
равнивания диаметра канавок приводного блока служит автоматический
резец, направляющий ролик которого опирается на канавку сбегающей
ветви, подверженную наибольшему износу при тормозном режиме.
Тяговый коэффициент желобчатого привода опреде-
ляется величиной С = е^а, которая зависит от угла обхвата а и приведен-
ного коэффициента трения р.
Простейший привод с одним одножелобчатым приводным блоком
(рис. 11. 3, а) имеет а = л. Введением направляющего свободного блока
(рис. 11. 3, б) можно получить1 а 1,5л.
1 Согласно данным А. О. Спиваковского (Изв. вузов, «Горный журнал», 1965, №11),
на свободном блоке с углом обхвата 2ао происходит упругое скольжение и поэтому
тяговый коэффициент возрастает до величины С = е1' <“+“<>)—Р1"-» _|_ j
217
Рис 11.-2. Двухжелобчатый тормозной привод ПВ-2500-Т с окружным уси-
лием до 5000 кгс (дан) (Союзпроммеханизация):
1 — главный электродвигатель; 2—рабочий колодочный тормоз; 3 — редуктор; 4 — двух-
жолобчатый приводной блок; 5—тормозной шкив аварийного ленточного тормоза с тор-
мозным грузом 6 и центробежным механизмом включения 7; 8—вспомогательный двига-
тель для ревизионной скорости
218
Дальнейшее увеличение угла обхвата достигается путем устройства
привода с многожелобчатыми приводными блоками. При двухжелобча-
том приводном блоке суммарный угол составляет при прямом направле-
нии каната (рис. 11. 3, в) а = 04 4- а2 2л, а при перекрестном на-
правлении (рис. 11. 3, г) а = + а, ~ 2,6л. Дальнейшее увеличение
угла а требует устройства трехжелочатых приводных блоков с двумя на-
правляющими блоками по аналогичной схеме.
Точное значение величины суммарного угла обхвата равно: для двух-
желобчатых блоков а —• 2л + 26; для трехжелобчатых а = Зл + 4|3,
причем в приводах типа в (прямое направление каната)
sin р
Рис. 11. 3. Схемы одножелобчатых (а, б) и двухжелобчатых (в, г) при-
водов:
А — приводные; В — направляющие блоки
D — D
2а
а в приводах типа г (перекрестное направление каната)
Обычно делают D± = D — 250 мм\ а — D + 250 мм.
При этих соотношениях угол р колеблется в следующих пределах
при D = 1,5-^-3,0 м: р = 4-^2° для приводов типа в и р = 70э-60°—
для приводов типа г.
Направляющие блоки, расположенные между канавками приводного
блока, должны быть одножелобчатыми и свободно вращаться на оси
для устранения скольжения, вызванного разностью диаметров. Их нельзя
использовать в качестве натяжного блока, так как перемещение его будет
требовать скольжения каната по приводным канавкам.
Выбор схемы привода зависит от величины окружного усилия, ко-
торое должен передать привод, и отражается на величине натяжения ка-
ната.
С увеличением числа канавок приводного блока усиливаются небла-
гоприятные /для привода и каната явления, вызванные неравномерным
износом канавок. Перекрестное направление каната ведет к повышен-
ному усталостному износу его вследствие знакопеременных изгибающих
напряжений; поэтому следует по возможности отдавать предпочтение
приводам с прямым направлением каната.
Величина приведенного коэффициента тре-
ния |_1 в значительной мере зависит от материала обода (металл,
219
футеровка) и от формы канавки, так как сила трения F0=pVp прямо про-
порциональна арифметической сумме Vp нормальных давлений р по пе-
риметру канавки. Если выразить силу трения через радиальное давле-
2/
ние q = -g-, равное геометрической сумме нормальных давлении р,
то Fo = pq и, следовательно,
Е Ро д -------- Ро£>
(IE 1)
где Ро — коэффициент трения проволок каната по ободу.
Рис. 11. 4. Диаграммы давлений при полукруг-
лой (а. б), клиновидной (г) и подрезанной (в)
канавках и коэффициентов g и т (Э)
Коэффициент формы g
зависит от формы канавки, которая
определяет распределение нормальных давлений р по ее периметру.
При плоском ободе без канавки g = 1 и ц = р0.
Закон распределения давлений в приработавшейся канавке можно
считать аналогичным таковому для приработавшейся цапфы, полагая,
что радиальный износ каждого пункта соприкосновения прямо пропор-
ционален величине нормального давления в нем. Если, согласно схеме
рис. 11.4, а, канат из первоначального верхнего положения переме-
стится вследствие износа в нижнее положение, то для любой точки А,
определяемой углом tp, можем полагать
р
ь
р
a cos ф
= const,
и, следовательно, нормальные давления в любых двух точках рг и р2
будут подчиняться закону
Pi
COS ф)
Р-2
COS ф2
const.
(а)
220
Для повышения сцепления полукруглая канавка (рис. 11.4, а)
может быть выполнена с подрезом.
В этом случае (рис. 11.4, б), рассматривая бесконечно малый уча-
сток периметра длиной ds — б<р и суммируя давление на обеих сторо-
нах канавки в пределах от q = до q> = <р0, можем написать
<Го
^Р 2 J Р 2г^Р-
V
2
На основании общей зависимости (а), имея в виду, что р ~ ртах при
ф = Фппп = у. получим
cos <р
Р Ртах у ’
cos J-
а подставляя это значение в предыдущее выражение, находим
4>о
V
2“
Для определения величины ргаах воспользуемся условием, что сумма
проекций всех сил на вертикальную ось равна нулю, следовательно,
<Го <₽о
q = 2 i р cos <р у dtp = pmax---- i cos2 q dtp,
J COS' 2,1
V V
2 2
подставляя сюда значение
<£« Ч>« Ч>0
I cos2 q> dtp = -i- j (1 cos 2q) dtp = T | <p -|~ у sin 2tp | =
у v v
2 2 2
_ _L _ Д _i_ sin 2Ф» _ Д^
2 2 “Г 2 2 / ’
получаем окончательно
V
4 cos
п = JL.___________________2_________:= Д т 1112)
/ шах j (2<р0 — у) + (sin 2<р0 — sin у) d ' ' ' '
Подставляя значение ртах в выражение (Ь), получим
4 f sin q?0 — sin Д
P — 4 (2qp0 —y) + (sin 2<p0 — sin у) “ (H- 3)
Итак, для канавки с подрезом при % = -ж 1
ур l-sin-J
? = = 4 --------------
q (Л — у — sin у)
(11.4)
221
и коэффициент неравномерности давления
у
cos 2
т = Дта* d = 4_________________
д (л — у — sin у)
(Н-5)
Для полукруглой канавки без подреза у = 0 и при <р0 = получаем

В случае клиновидной канавки (рис. 11.4, г) канат соприкасается
с ней в двух пунктах 1 и 2 и, следовательно, Vp = 2Р; если подставить
значение Р из многоугольника
сил, то
Е _ 2Р 1 I
по мере износа канавки в ней
образуется седло, канат опускается
(рис. 11. 4, г) и сила трения падает
из-за уменьшения угла в. Клино-
видная канавка менее рациональ-
на, чем полукруглая с подрезом,
так как создает повышенные кон-
тактные напряжения и при равных
значениях углов в = у не дает
выигрыша в силе сцепления, что
видно из диаграммы рис. 11.5.
Повышение сцепления в ка-
навке с подрезом происходит за
счет увеличения нормального дав-
ления, коэффициент неравномер-
ности которого т возрастает значи-
ть,,. it к п „ .д, •. тельно быстрее, чем сила трения,
для канавок различной формы Кроме того, как показываютопыты,
при чрезмерно больших углах под-
реза (у > 115") возможно защемление каната. Поэтому следует ограни-
чить угол подреза величиной у = 80-И 10°.
Для обеспечения расчетных значений коэффициента формы £, а сле-
довательно, хорошего сцепления, необходимо, чтобы канат плотно лежал
в канавке; поэтому радиус кривизны канавки г в приводных блоках с ме-
таллическим ободом следует назначать в узких границах г = (0,52 -=-
- 0,53) d.
Величина коэффициента трения р. помимо формы канавки зависит
также от ряда других факторов: рода свивки каната, степени смазки его,
удельного давления, скорости скольжения и состояния обода; поэтому
данные различных опытов не дают устойчивых значений. Крестовая
свивка дает значения р. примерно на 10—15% больше, чем односторонняя;
величина р. несколько возрастает с уменьшением удельного давления (в об-
ласти малых значений его) и уменьшением скорости скольжения, а также
при приработке канавки.
По данным обширных опытов Л. А. Цикавого1, для стальной и чу-
гунной полукруглой канавки с радиусом г — 0,5d при канатах кресто-
1 Цпкавый Л. А. —«Вестник машиностроения», 1955, № 12. Опыты проводились
с канатами 6 X 19 + 1 и 6 X 37 1 разных конструкций, диаметром 7—-18 мм (свыше
23 000 замеров).
222
вой свивки р = 0,16 и односторонней — р = 0,14; с увеличением г до
г = 0,6d наблюдалось значительное снижение р, которое приближалось
к минимальному значению р = 0,12, соответствующему плоскому ободу.
Для канавки с подрезом и г = 0,5d получено (по минимальным опытным
значениям) для крестовой и соответственно односторонней свивки округ-
ленное значение р = (0,16^-0,14) . Влияние материала обода
(сталь, чугун), натяжения каната [стр = 20 л-40 кгс/мм'1 (дан/мм1)], скоро-
сти упругого скольжения (0—2,7 см/сек), угла обхвата (90—270°) диаметра
блока = 27 л-91), конструкции каната и марки смазки оказались
пренебрежимо мало.
По данным опытов Клейна1, при полукруглой чугунной канавке и
канате крестовой свивки р = 0,13 =0,14 в условиях упругого скольже-
ния. Влияние натяжения каната и скорости упругого скольжения весьма
мало: с увеличением последней величина р несколько снижается.
В опытах Хайменса2 было получено в условиях буксования каната
при полукруглой канавке р = 0,11, а при канавке с подрезом р =
= 0,18 (у = 98' ) и р = 0,145 (у = 82°), что при значении g по выраже-
нию (И. 4) дает р(( = 0,08 л-0,085; при отсутствии буксования значения р
получались большими.
Во всех указанных выше опытах канаты были смазаны.
В тяговых расчетах можно рекомендовать принимать при полукруг-
лой стальной и чугунной канавке без подреза: р = 0.12 для канатов
односторонней и р = 0,13 — крестовой свивки; при канавке с подрезом
р Ро1> гДе Во — 0,1 для односторонней и р0 = 0,11 для крестовой
свивки, а значение £ определяется по уравнению (11. 4).
При полукруглой канавке без подреза для увеличения сцепления
применяют мягкую футеровку — твердое дерево (дуб, бук, граб), кожу
или резину. При дереве или коже независимо от рода свивки можно счи-
тать р = 0,16.
Совершенно особо ведет себя резиновая футеровка, для которой при-
веденный коэффициент трения р по опытам Е. Гайдука3 существенно
зависит от удельного давления р (среднее по периметру канавки) и ско-
рости скольжения vc. Величина р возрастает с уменьшением давления р
и увеличением скорости vc, причем влияние vc практически сказывается
лишь в интервале vc = Ол-3 мм/сек.
Таким образом, величина р будет переменной по дуге угла обхвата а,
так как с увеличением натяжения каната t возрастают значения р, vc
(упругое скольжение) и, следовательно, р = ф (/). В этих условиях за-
висимость Эйлера принимает вид
а
. I В Ар
о -"О'
/min
где рс — усредненное (эквивалентное) значение р.
Это выражение не может быть решено в явной форме; для расчета
требуется численное интегрирование, для чего должна быть известна
1 Klein F.—«Fordertechnik», 1941, N 5/6, 11/12, 19/20; 1942 23/24. Канат 5 мм
конструкции 6 X 10 Т 1.
2 Хай мене Ф. и Хельборн А. Подъемники с канатоведущими шкивами.
ОНТП НКТП, 1937.
3 Hal du k J. —«Internationale Berg und Seilbahn—Rundschau», 1959, Sonder-
nummer; Politechnika Warszawska, Zeszyty Naukowe, Mechanika, 1965, N 110.
223
зависимость р. (р, vc), на которую, как показывают последние опыты,
оказывает влияние тип каната, характер смазки и температура.
Поэтому впредь до накопления достаточного количества эксперимен-
тальных данных можно рекомендовать принимать для тяговых расчетов
значение1 р.с = 0,25. Следует иметь в виду, что при заторможенном
блоке канат будет непрерывно проскальзывать со скоростью примерно
1—2 мм/сек, так как при vc = 0 величина [у ^0,1.
Допускаемое удельное давление при резиновой футеровке р =
= < 20 кгс/см2 (дан/см2). При футеровке из полиамидов можно
ориентировочно считать р < 30 кгс/см2 (дан/см2).
Пластмассы на базе полихлорвинила, к которым относится также
футеровочный материал Каутекс (Kautex PVC), дают коэффициент тре-
ния при смазанном канате [у = 0,25+0,35. На основании обширных опы-
тов ВНИИПТмаш 2 рекомендует футеровки из поливинилхлорида услов-
ных марок Ф-63, Ф-79 и Ф-21, которые при испытании со смазанным и
смазанно-смоченным канатом при температурах до —10° С дали коэффи-
циенты трения 0,3—0,32. За расчетное значение впредь до накопления
эксплуатационных данных можно предложить принимать значение |у =
= 0,25; величину удельного давления можно принимать р < 25 +
ч-ЗО кгс/см2 (дан/см2).
В табл. 11.1 приведены сводные данные о приведенных коэффициен-
тах трения каната р и коэффициентах неравномерности давления т в ка-
навке блока, из которых видно, что канавки с подрезом не дают выигрыша
в сцеплении по сравнению с канавкой, футерованной резиной.
Мягкая футеровка значительно увеличивает долговечность каната,
но подвержена более быстрому износу. Так, например, срок службы де-
ревянной футеровки составляет 10—30 дней; резина и пластмасса слу-
жат значительно дольше.
Таблица 11.1
Коэффициенты трения каната р и неравномерности давления т
Тип канавки Чугунная или стальная Футерованная
без под- реза с углом подреза у° Дерево, кожа Резина
80 90 100 ПО
Односторонняя свивка у, 0,12 0,19 0,21 0,23 0,26 0,16 0,25
Крестовая свивка у 0,13 0,21 0,23 0,25 0,28 0,16 0,25
т 1,3 4,0 5,0 6.5 8,5 — —
В табл. 11.2 приведены величины тягового коэффициента е?а для
различных схем привода. Как видно из таблицы, одножелобчатый привод
с резиновой футеровкой может заменить двухжелобчатый (с деревянной
футеровкой), которому свойственны рассмотренные ниже недостатки,
возникающие из-за неравномерного износа желобов. Поэтому следует
широко применять одножелобчатые приводы с резиновой и пластмассо-
1 Аналогичное значение щ указано в рекомендациях OITAF по пассажирским канат-
ным дорогам.
2 О л е х н о в и ч А. И. — Труды ВНИИПТмаша, 1964, вып. 6 (48).
224
Таблица It. 2
Величина тягового коэффициента ellU желобчатых блоков
с полукруглой канавкой без подреза
Схема привода по рисунку Направление каната Число канавок привод- ного блока Суммар- ный угол обхвата привод- ных бло- ков с = /1 ОС А при футеровке
без футе- ровки р, = 0,12 кожей или деревом р = 0,16 резиной рг — 0,25
11.3, а Прямое 1 я 1,46 1,65 2,2
11.3, б Перекрестное 1 1 1,5л 1,83 2,28 3,69
11.3, в Прямое 2 2л 2,13 2,72 —
11. 3, г Перекрестное 2 2,6л 2,66 3,69 —
11.3. е 1 Значение 2 Сдвоенны Прямое 2 С При (Хо — см. сно й одножелобчатый приг 1X2 гку 1, стр. ОД. Зя 217. 3,05 4.51 10,5
вой футеровкой, зарекомендовавшие себя и создающие наилучшие ус-
ловия для долговечности каната.
Рассмотрим теперь физическую картину явлений, происходящих
при работе приводного блока. При проходе блока (рис. 11. 6, а) натя-
жение каната изменяется на величину окружного усилия U —-
= /тах — чему соответствует относительное изменение длины ка-
ната
А/ = -Х
где Ек — модуль упругости каната;
F — металлическое сечение его.
Рис. 11. 6. Диаграммы натяжений каната на приводном блоке при силовом (а)
и тормозном (б) режимах
В результате возникает невидимое для глаза упругое сколь-
жение каната на блоке; при частичном использовании
общей дуги обхвата оно происходит на угле <р, определяемом условием
тах = ем. Упругое скольжение будет протекать, естественно, в гра-
ницах того же угла ср; на остальной дуге (дуге покоя) натяжение сохра-
няет свое значение /П1О. При полном использовании сцепления ср = а
15 д. И. Дукельский 225
и £max _ ер.а, после чего возникает уже не только упругое перемеще-
*min
ние, но и буксование каната по всей поверхности блока. Как подтверждают
опыты, дуга покоя образуется со стороны набегающей ветви каната.
Соответственно с этим при изменении направления вращения дуга покоя
переходит на обратную сторону блока (рис. 11.6, б), и в ее границах
натяжение /min остается неизменным. Аналогичные явления будут иметь
место и в многожелобчатом блоке.
Опыты с приводными барабанами ленточных конвейеров1 показы-
вают, что на стыке дуги покоя и скольжения возникает неустойчивая
зона и при угле покоя [3 < 0,2а появляется общее проскальзывание (без
буксовки) по всей дуге угла обхвата а, что увеличивает истирание. Усло-
вие 13 .> 0,2а будет соблюдено, если < gjio.ea, чему соответствует
* min
коэффициент запаса сцепления (при нормальном режиме установившегося
движения дороги)
А _ /т.п(сМП-1) СМП-1
и еР0,8а _ !
при а — 2л и р = 0,16 получаем k 1,4.
Следует различать три вида скольжения каната по блоку: а) упругое
скольжение, которое вызывается исключительно упругими свойствами
тягового органа и не зависит от величины коэффициента трейия; б) про-
скальзывание каната по блоку, которое может происходить во время дви-
жения каната (дополнительно к упругому скольжению) и вызывается,
например, разностью окружных скоростей желобов; в) буксование ка-
ната на блоках, возникающее, когда суммарная сила сцепления на при-
водных блоках исчерпана полностью; канат в этом случае остается непо-
движным при вращающихся блоках.
Скорость упругого скольжения vc в различных точках дуги окруж-
ности блока будет переменной и при величине относительного перемеще-
ния каната Д/А. в точке с натяжением t составит
v - VM - v , (11.6)
где v — окружная скорость блока.
При t = /тах Пс‘1‘'х = v Е р~, причем в условиях канатных дорог
с'"'ах = 1 -:-3 мм/сек.
Мощность, затрачиваемая на упругое скольжение, будет равна
'max
А = J vcdt,
^min
так как приращение натяжения dt равно силе трения. Подставляя зна-
чение vc и имея в виду, что V = tmax — /min, получим
t
max
А =7^7 j (t = 2E^_F U-. (11-7)
'min
1 Андреев А. В., Анчаров И. Л., Сб. «Транспорт горных предприятий», Моск,
горн, ин-т, 1963. Для канатных приводов аналогичных опытов не имеется.
226
Величина этой мощности чрезвычайно мала по сравнению с полез-
ной мощностью Ло = Uv, однако она существенно отражается на исти-
рании каната и в особенности канавки блока.
Мощность, затрачиваемая на проскальзывание каната при диаметре
блоков D и разности диаметром AD, составит
A2 = U-^-v. (11.8)
полном использовании сцепления
Рис 11.7. Развернутая схема трехжелоб-
чатого привода
В многожелобчатом приводе окружные усилия, передаваемые отдель-
ными желобами, будут неодинаковыми. Рассмотрим общий случай трех-
желобчатого привода (рис. 11.7) с разными углами обхвата желобов
(аь а2, а3) и одинаковым значением коэффициента трения р,. Наиболь-
шие натяжения ветвей каната при
будут равны
ll — lmine > ‘2— ‘1<- • ‘max '2е
а соответствующие им окружные уси-
лия составят
- 1);
= 1);
Г] _ / —/ —/ н (щ+а,) Г ца3 , •
'1- 'max ‘2 z minc Iе Ч-
При равных углах обхвата а, — а;! — а0 и суммарном окруж-
ном усилии привода U = Ut U2 4- V3 = /П1ах — /min имеем
U1--U2etla; U, - Г,U. =--------------------— , (11.9)
3 3 1 4 .J ец2«о ’ ' 7
причем, если в приводе имеется запас сцепления, на желобе набегающей
ветви каната образуется дуга покоя.
Таким образом, вследствие различной величины окружного усилия
износ желобов от упругого скольжения будет разным. В результате диа-
метры желобов станут неодинаковыми и возникнет дополнительное про-
скальзывание каната для компенсации разности окружных скоростей
блоков. Это проскальзывание будет происходить на том из блоков, у ко-
торого дуга покоя отсутствует (блок сбегающей ветви) и, следовательно,
сцепление использовано полностью.
Рассмотрим последствия этого явления на простейшем случае двух-
желобчатого привода в условиях силового и тормозного режимов, пред-
полагая, что коэффициенты трения и углы обхвата а0 обоих блоков (же-
лобов) одинаковы, а в начальный период и диаметры обоих блоков равны,
т. е. Di — D2. В обоих случаях полагаем, что привод имеет запас сцеп
ления.
При силовом приводе (рис. 11. 8, а) промежуточное натяжение 1С =
= Zmine,ia° определится полным использованием сцепления на блоке II.
Блок I будет передавать остаток полного окружного усилия U, а именно,
Ut = U — Utt; в зависимости от степени запаса сцепления величина Ц
может быть и больше и меньше величины Uu. Предположим, что L\ >
> Un; тогда блок I начнет изнашиваться быстрее, чем блок II, и при
Dx < D2 канат помимо упругого скольжения* начнет проскальзывать по
блоку II, компенсируя разность окружных скоростей блоков. В резуль-
тате этого износ блока II будет возрастать и разность диаметров умень-
шаться. Таким образом, износ обоих блоков будет попеременно вырав-
ниваться.
227
15*
Если запас сцепления настолько велик, что полное окружное усилие
меньше силы трения на блоке II, т. е. U < /min (е'м« — 1), то блок I
будет полностью разгружен, а на блоке II появится также часть дуги
покоя. Тогда перед началом проскальзывания каната по блоку II проме-
жуточное натяжение возрастет до величины (Отах = От (с,Шл — 1),
которая в данном случае будет больше натяжения 1„1ЯХ набегающей ветви.
Так возникает перенапряжение каната между желобами, т. е. промежу-
точное натяжение каната становится больше, чем натяжение сбегающей
Zmin и набегающей /11ИХ ветвей.
Рис. 11.8. Распределение окружных усилий при силовом (а)
и тормозном (б) режиме работы двухжелобчатого привода
Несколько иначе протекают явления
(рис. 11. 8, б). Промежуточное натяжение tc
при тормозном приводе
-- определяется здесь
полным использованием сцепления на блоке I, и, следовательно, всегда
U\ }> t/n, что влечет повышенный износ блока I. При Dx <Z D2 возникает
дополнительное проскальзывание каната по тому же блоку I (для ком-
пенсации разности окружных скоростей), и, следовательно, разность
износов обоих блоков будет возрастать. В трехжелобчатых приводах
эти недостатки усугубляются и поэтому следует избегать применения та-
ких приводов.
Наиболее неблагоприятными обстоятельствами, ухудшающими ра-
боту многожелобчатого привода, являются: наличие сильных и внезап-
ных повышений величины окружного усилия, работа привода на тормо-
жение; работа привода с переменным направлением вращения.
228
Действительная картина явлений значительно сложнее: разница
диаметров блоков может быть вызвана также упругими свойствами фу-
теровки и различной твердостью обода; коэффициент трения меняется
в зависимости от скорости относительного перемещения каната по блоку
и, наконец, упругие свойства каната отражаются на величине проме-
жуточного натяжения его.
Начало проскальзывания каната по блоку может каждый раз сопро-
вождаться резким толчком вследствие уменьшения при этом коэффициента
сцепления, который падает с увеличением скорости относительного пере-
мещения, особенно при недостаточной смазке каната.> Подобные толчки
опасны в отношении прочности каната и тем более привода; они сви-
детельствуют о чрезмерно неравномерном износе желобов, требующем
смены футеровки или проточки канавок. В этих условиях при футерован-
ных желобах следует выравнивать их диаметр с помощью постоянно
действующих резцов.
Величина износа желоба будет зависеть от сопротивляемости мате-
риала истиранию и от удельной мощности трения щ и п2. Величины аг
и а2 получим, разделив значения мощности трения от упругого скольже-
ния А, и от проскальзывания А2 па площадь рабочей поверхности ка-
навки по периметру блока диаметром D, которая пропорциональна Dd,
где d — диаметр каната. Так как площадь металлического сечения
каната F пропорциональна d2 (F 0.38d2), то, пользуясь значениями At
и А2 из уравнений (11. 7) и (11. 8), получим
_ с / U \2 v
ai ’ 2E^\~F ) ~JD ’
d
/ и \ / М) \ v
~С \ F ) \~D ) D~ ’
d
где U — окружное усилие, передаваемое одним желобом;
с—коэффициент пропорциональности; при полукруглой канавке
0,1.
Из этих выражений видно, что для уменьшения истирания желоба
необходимо уменьшить величину передаваемого им удельного окружного
усилия U/F и увеличить значение Did. Следовательно, для приводных
блоков отношение Did имеет особо важное значение, так как влияет не
только на долговечность каната, но и на износ желоба.
Что касается долговечности каната, то следует ограничить величину
удельного давления р в канавке. Следует особо подчеркнуть, что значе-
ние р согласно уравнению (2. 6) не зависит от диаметра и натяжения ка-
ната, а также от длины канавки (по всей окружности блока или на отдель-
ных участках ее); оно определяется лишь величиной D/d и напряжения
растяжения.
Для устранения вредных последствий, возникающих вследствие раз-
ницы диаметров желобов, могут быть использованы два способа, основан-
ные на замене многожелобчатого блока рядом одножелобчатых, причем
таким образом, чтобы каждый из блоков мог в случае необходимости
вращаться с разной угловой скоростью.
Первым способом является устройство сдвоенного одножелобчатого
привода в виде двух последовательно расположенных одножелобчатых
приводов (рис. 11. 1, ё) с самостоятельными двигателями. Приводы будут
нагружены неодинаково, так как сила трения в них будет различной.
Распределение нагрузки при полном использовании сцепления опреде-
ляется уравнением (11. 9). В такой же пропорции должны быть выбраны
229
„ N,
мощности двигателем для того, чтобы на обоих приводных
блоках имелись равные коэффициенты запаса сцепления k, определяемые
условием /miI] = Uk (е^2а« — 1), где U = и (7П — суммарное тяговое
усилие сдвоенного привода.
Для правильной работы сдвоенного привода следует приключать
двигатели через муфты скольжения, так как иначе может возникать пере-
грузка одного из двигателей и проскальзывание каната, вызванные раз-
ницей в диаметрах блоков, разной степенью скольжения двигателей и из-
менением коэффициента трения х.
Наиболее радикальным является второй способ — применение урав-
нительного привода.
38. УРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПРИВОДЫ
Уравнительный привод состоит из ряда одножелобчатых приводных
блоков, которые приводятся во вращение от одного общего двигателя
и связаны между собой дифференциальными передачами, позволяющими
каждому блоку вращаться независимо друг от друга с разным числом обо-
ротов. Благодаря этому происходит выравнивание окружных скоростей
на всех канавках приводных блоков независимо от их диаметра и исклю-
чается, следовательно, возможность проскальзывания каната на блоке и
перенапряжения ветвей каната внутри привода.
Дифференциальная передача обладает еще одним свойством — рас-
пределения суммарного крутящего момента независимо от величины его
в определенной пропорции, которая определяется конструкцией диффе-
ренциала. Таким образом, в уравнительном приводе, где все приводные
блоки связаны между собой через дифференциалы, суммарный крутящий
момент, а следовательно, и соответствующее ему окружное усилие распре-
деляются в определенной постоянной пропорции между отдельными при-
водными блоками при любом изменении величины суммарного окружного
усилия, передаваемого приводом.
Следовательно, для того чтобы иметь возможность использовать пол-
ностью сцепление каната на каждом блоке, дифференциальные передачи
на основании уравнения (11.9) должны распределять крутящий момент
по отдельным приводным блокам в следующем соотношении
если считать, что все блоки имеют одинаковый диаметр.
Если это требование выполнено, то сцепление на всех блоках будет
использовано полностью, и наибольшее окружное усилие, передаваемое
уравнительным приводом, будет равно окружному усилию аналогичного
привода с многожелобчатым блоком.
При применении в уравнительном приводе симметричной
дифференциальной передачи, связывающей два блока,
крутящий момент распределяется между ними поровну, т. е. -4^- = 1,
Ivl 2
что не может удовлетворить поставленному выше условию; действительно,
при минимальном значении а0 = л имеем (табл. 11.2) для блоков с ме-
таллическим ободом еч«о == 1,46, а при футеровке etia°= 1,65 (дерево)
и 2,2 (резина).
1 О работе аналогичных двухбарабанных приводов ленточных конвейеров подробнее
см. К о то в М. А. — Сб. «Вопросы конвейерного и рельсового транспорта», Гортехиздат,
1963; Р f а 1 R. —«Bergbau Rundschau», 1957, N4, 5; S с h пе i d е г m a n n Е. —«Demag
Nachrichten», 1951, N 126.
230
Применение несимметричного дифференциала позволяет достигнуть
распределения крутящих моментов соответственно уравнению (11. 10),
что соответствует условиям работы дорог с кольцевым движением.
Дифференциальные передачи уравнительных приводов могут быть
использованы двояким способом. В одном случае они служат только
уравнительным механизмом, не оказывая влияния на общее передаточ-
ное число привода, и начинают работать только при необходимости вы-
равнивать окружные скорости блоков; в таких условиях, имея лишь
небольшие относительные перемещения, они подвержены малому износу.
Во втором случае дифференциальная передача работает постоянно, уча-
Рис. 11.9. Уравнительный горизонтальный двухжелобчатый привод с симметричным диф-
ференциалом
ствуя наравне с другими передачами в создании требуемого передаточного
числа привода; этим достигается более компактное конструктивное решение.
Рассмотрим несколько примеров уравнительных приводов и попутно
выясним степень использования в них сцепления.
В уравнительном приводе с коническим симметричным дифферен-
циалом (рис. 11.9) двигатель через шестерню 4 приводит во вращение
водило 6, которое через сателлиты 7 распределяет поровну крутящий мо-
мент между коническими шестернями 8 и 9. Последние жестко соединены
с цилиндрическими шестернями 10 и 12, которые через колеса 11 и 13
передают вращение приводным блокам / и 2, между которыми расположен
направляющий блок 3.
Если блоки вращаются с одинаковой угловой скоростью, то кони-
ческие шестерни 8 и 9, а вместе с ними и водило 6 имеют одинаковое число
оборотов, равное числу оборотов приводного вала 5; при этом сидящие на
водиле шестерни 7 не вращаются. Дифференциал начинает работать, вы-
равнивая окружные скорости блоков, только тогда, когда блоки и жестко
связанные с ними конические шестерни 8 и 9 получают разное число
оборотов, причем шестерни 7 начинают вращаться вокруг своей оси.
При одинаковом передаточном числе между шестернями 12, 13 и 10,
11 и одинаковом радиусе приводных блоков крутящие моменты и окруж-
ные усилия их также будут равны между собой
Мт Ui _ ,
М2
231
Если обозначить минимальное натяжение каната у привода через
то наибольшее окружное усилие, передаваемое каждым блоком при угле
обхвата каждого блока а0, составит
L\ == U2 = 1).
Следовательно, привод по условиям сцепления может передать сум-
марное наибольшее окружное усилие
и - и. + П2 = 2/min - 1);
При аналогичном двухжелобчатом приводе без дифференциальной
передачи с суммарным углом обхвата на обеих канавках а = 2а0 потре-
бовалось бы
Рис. 11. 10. Уравнительный трехжелобчатый при-
вод с двумя симметричными дифференциалами (1
и /У)
^nlin ~' ец2а0 __ J < ^min- (а)
Если использовать на-
правляющий блок в качестве
приводного, включив вторую
симметричную дифференци-
альную передачу, то возни-
кает трехжелобчатый уравни-
тельный привод, показанный
на рис. 11.10. В этом случае
приводное водило 4 диффе-
ренциала / распределяет по-
ровну суммарный крутящий
момент (через конические
шестерни 5 и 6) между приводным блоком 1 и водилом 7 дифферен-
циала II. Последний через шестерни 8 и 9 вновь делит полученную поло-
вину общего момента поровну между приводными блоками 2 и 3. Следо-
вательно, крутящий момент М распределяется между отдельными бло-
ками следующим образом:
7И1 = О,5/И; М2 = Л13 = 0,25/И; ^--2; 1-
Сохраняя прежние обозначения и считая радиусы всех блоков рав-
ными, можно написать
и3 - u2 ~ /пйп (г°
Суммарное наибольшее окружное
ления может передать данный привод,
Е U2 + (73
U^U2 , H3^2/min(eMa»- 1).
усилие, которое по условиям сцеп-
_4/ . Щ|Ш°
U - Ut
или
U
^min
(11. 12)
При трехжелобчатом
Zmin евза„ _ j
4 (е|Ш“ ] ) ’
приводе с углом обхвата a = 3a0 имеем
" (Ь)
^min
232
Если принять а0 = л и воспользоваться выражениями (а), (Ь) и
(11. И), (11. 12), то для многожелобчатых и уравнительных приводов
с симметричными дифференциалами можно получить данные, приведен-
ные в табл. 11.3, из которых видно, что при симметричных дифференциа-
лах требуется значительно увеличить натяжение /min; натяжение /ГГЙ).
у привода возрастает сравнительно ненамного — примерно на 10%.
Таблица 11.3
Сравнительные данные многожелобчатых и уравнительных приводов
Число желобов Натяже- ние Блоки без футеровки ц.—0,12 Блоки с футеровкой ц,=0,16
Многоже- лобчатый привод Уравни- тельный привод Увеличе- ние натя- жения 0 о Многоже- лобчатый привод Уравни- тельный привод Увеличе- ние натя- жения 0 о
2 min 0,88 U 1,086 23 0,586 0,776 33
а - 2л Zrnax 1,886 2,086 11 1,586 1,776 12
3 ^min 0,496 0,556 12 0,2856 0,3856 35
а - Зя ^max 1,496 1,556 4 1,2856 1,3856 8
Направляющий блок, расположенный между приводными блоками
уравнительного привода, может быть использован в качестве натяжного
блока, так как его перемещение не вызывает проскальзывания каната
по приводным блокам; однако чувствительность натяжного груза будет
зависеть от сопротивлений в дифференциале, которые должны быть по-
этому невелики. В подобном случае натяжной груз определяется по на-
тяжению между блоками tc = Zmine’xCt», причем по схеме рис. 11. 11
о.у —1,5л.
При симметричном дифференциале можно повысить использование
сцепления путем устройства различных передаточных чисел в передачах
обоих приводных блоков. Так, например, если в двухжелобчатом приводе
(рис. И. 9) передаточные числа шестерен 12, 13 и 10, 11 будут равны
ii2_i3 и iio_ii, то распределение крутящих моментов может быть доведено
до оптимального значения
__ *12—13 .
ЛЯ2 Цо-11 ’
при этом, однако, дифференциал будет непрерывно работать, а следова-
тельно, изнашиваться.
Такой же результат достигается при устройстве несимметрич-
ного дифференциала, где путем подбора соответствующих
элементов возможно осуществить оптимальное распределение крутящих
моментов.
Используя внутреннее зацепление, можно получить компактное реше-
ние (рис. 11.12). Вращение от двигателя получает тормозной диск 6,
на котором укреплены оси сателлитов 5. Приводной блок 1 имеет цевоч-
ное внутреннее зацепление 3, а приводной блок 2 заклинен на общей
втулке с центральной шестерней 4. Так как окружные усилия шестерен 3
и 4, связанных сателлитом 5, одинаковы, то крутящие моменты на бло-
ках будут пропорциональны радиусам г3 и г4 шестерен 3 и 4. Следовательно,
Л11 г, ,
в данном случае отношение моментов = — может быть доведено до
желательной величины для полного использования силы сцепления.
233
Рис. 11. 11. Вертикальный уравнительный привод с симметричным дифференциалом:
1 — электродвигатель; 2 — редуктор: 3 — дифференциал; 4 — приводные блоки; 5 — направляю-
щие блоки; 6 — натяжной блок
Рис. И 12. Уравнительный привод с несимметричным дифференциалом и внутренним
зацеплением
ТГ 6
Противовес
Рис. 11. 13. Уравнительный привод с дифференциалом, участвующим в переда-
точном числе привода (система «Баум», ФРГ)
234
Если применить несимметричную дифференциальную передачу та-
ким образом, чтобы она участвовала в создании общего передаточного
числа привода, то можно получить весьма компактную конструкцию
привода. Однако при больших передаточных числах дифференциала не
всегда удовлетворяется условие полного использования сцепления.
Пример подобного устройства показан на рис. 11. 13. Блок 2 с зуб-
чатым венцом 3 получает вращение от ременного шкива 8 через централь-
ную шестерню 7 и замедляющую передачу 6—4; блок 1 с пальцем 5 яв-
ляется одновременно водилом дифференциала. Пользуясь обозначениями
кинематической схемы, для окружных усилий р0, р2 и давления на палец
водила можем написать:
Р2 = Ро ''' ; Pi = Ро 4- Р2 = Ро Г±~
'4 Г4
Отношение крутящих моментов, передаваемых блоками 1 и 2,
М, _ Pl (гв + Г7) (га + г6) (г6 + Г7) _ Г6 (Г6 ~Г Г1 ~Г и) + Г4Г7 _ | , >у7
/И» р2 Гз г3г6 Г31'в г3гв
Следовательно, для полного использования сцепления при равных
диаметрах блоков и одинаковых углах обхвата а0 каждого блока необ-
ходимо иметь
: --1. (а)
''з'о
Число оборотов п приводных блоков может быть найдено на основа-
нии того условия, что работа, сообщаемая ременному шкиву, равна сумме
работ, передаваемых блоками. Крутящий момент ременного шкива при
числе оборотов шкива п0 равен М = р0-г2, следовательно, при одина-
ковом диаметре блоков
Мп0 = п (ЛК 4- Л12) =- п [pt (г6 + г7) + р2г3 ].
Подставляя сюда найденные выше значения рг и р2, после преобра-
зования получим
(Ь)
Как видно, выражения (а) и (Ь) связаны между собой. Так, например,
при емА, = ео,1бл _ 105 113 уСлОВия полного использования сцепления
получим -44. ; о,65, чему отвечает значение — =sr4. Следовательно,
Г3ГБ П
при больших передаточных числах дифференциала сцепление не будет
использовано полностью, что является недостатком.
В канатных дорогах с маятниковым движением при
постоянном изменении направления вращения привода натяжение каната
па первом и последнем приводных блоках попеременно меняется от наи-
большей величины /гаах до наименьшей /mjn; распределение же крутя-
щего момента по приводным блокам в уравнительном приводе остается
неизменным при перемене направления его вращения. Поэтому для того
чтобы уравнительный привод при вращении в обоих направлениях пере-
давал одинаковое окружное усилие с равным запасом сцепления, диф-
ференциальные передачи должны передавать равные крутящие моменты
первому и последнему приводному блоку; этому соответствует симметрич-
ный дифференциал, при котором, однако, сцепление полностью не ис-
пользуется.
235
Уравнительные приводы обладают значительными преимуществами
в отношении полного предотвращения последствий неравенства диамет-
ров блоков. Они исключают возможность проскальзывания каната и пере-
напряжения промежуточных ветвей его; привод имеет плавное движение
и требует более редкой смены футеровки блоков. Кроме того, при совме-
щении натяжного устройства с приводом можно использовать промежу-
точный направляющий блок в качестве натяжного, благодаря чему умень-
шается число перегибов каната.
С другой стороны, уравнительные приводы по сравнению с простыми
имеют значительно более сложную конструкцию и не всегда позволяют
использовать полностью сцепления на приводных блоках, вследствие
чего приходится увеличивать натяжение каната.
Суммарная величина потерь на вредные сопротивления в передачах
и скольжение каната, как показывают исследования Хеймана1, примерно
одинакова в уравнительных и простых многожелобчатых приводах.
39. ПРИВОДЫ С ПОВЫШЕННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
Повышение сцепления в приводах этого типа достигается путем уве-
личения силы давления между канатом и блоком посредством зажимов
или прижимов, расположенных на ободе блока.
Приводные блоки с зажимами имеют зажимы рас-
порного или ножничного типа, в которых канат расклинивается под дей-
ствием радиального давления, вызывае-
мого натяжением каната. Распорные
зажимы (рис. 11. 14) состоят из двух не
связанных между собой распорных ку-
лачков, которые опираются на цен-
тральную пружину п передают рас-
пор Q, вызванный радиальным давле-
нием 7? каната на боковые поверхности
обода. Ножничные зажимы стоячего
типа (рис. 11. 15) представляют собой
два связанных между собой пружиной
двухплечих рычага, которые соединены
шарниром и опираются нижними кон-
цами на поверхность обода. При зажи-
мах висячего типа (рис. И. 16) удли-
ненные концы рычагов опираются на
боковые криволинейные поверхности
обода, а в полостях коротких плеч рас-
положена пружина. Во всех трех слу-
чаях пружина служит для раскрытия
щек зажима; она постепенно раскрывает
зажимы по мере уменьшения радиального давления и тем самым обеспе-
чивает свободный выход каната. Зажимы располагаются по ободу блока
на достаточно близких расстояниях. Щеки их имеют полукруглую форму
в месте сжатия каната для предотвращения повреждения проволок.
Схемы усилий, действующих в радиальной плоскости ножничного
зажима (рис. 11. 17), одинаковы для стоячего и висячего типов. Радиаль-
ное давление 7? от перегиба каната раскладывается на две составляющие
давления в щеках Q и уравновешивается в точках а опорными реак-
циями N рычагов; реакции N направлены нормально к опорным поверх-
Heumann Н., Mehrscheibenseilgetriebe, 1926.
236
Рис. 11. 15. Блок с ножнич-
ным зажимом стоячего типа
для тягового усилия 9,6 те
(96 кн) (Гипроуглемаш)
Рис. 11. 16. Обод блока с ножничным зажимом висячего
типа (система «Карлик», Чехословакия) в раскрытом (а)
и закрытом (б) состоянии; в — боковой вид
237
ностям, которые имеют переменный угол наклона у. Давлением пру-
жины и силами трения на опорных поверхностях и в шарнире можно пре-
небречь вследствие их относительно малой величины. Тогда для равнове-
сия рычага необходимо, чтобы реакция N опорной поверхности, давле-
ние Q на щеку и распор Н в шарнире пересекались в одной точке т. Этим
определяется направление силы Q и угол давления 6. Следовательно,
радиальное давление R = 2Q sin 6 вызывает силу трения в зажиме
F' = 2Qp.u = р./?, (а)
Ио
где р = “suHs — приведен-
ный коэффициент трения
в щеках зажима.
Это выражение в оди-
наковой мере справедливо
как для обоих типов нож-
ничных зажимов, так и
для распорного зажима.
Если сравнить схемы сил
рис. 11.14 и 11. 17, а, б
с элементарной схемой
рис. 11. 17, в, то видно,
что работа распорных и
ножничных зажимов про-
текает так, как если бы
щеки их вращались вокруг
точек т и угол давления 6 имеет
такое же значение, как анало-
гичный угол наклона щек на
схеме рис. 11. 17, в. Путем над-
лежащего выбора плеч зажимов
и очертания опорных поверхно-
стей можно достигнуть пример-
ного постоянства угла давле-
ния 6 на всем протяжении ра-
диального хода зажима, что
обеспечивает почти одинаковую
силу давления Q независимо от
износа щек и сокращения номи-
Рис. 11. 18. Схема блока с зажимами: а — об-
щая схема; б — схема сил, действующих на
зажим 2
нального диаметра каната.1
Выполненные конструкции
свидетельствуют о возможности
осуществления такой величины полного радиального хода, которая
отвечает уменьшению расчетного диаметра каната примерно на 40% или
соответствующему этому значению износу щек.
Сравнительное исследование зажимов указанных трех типов пока-
зывает2, что наиболее благоприятные общие показатели дают ножничные
зажимы стоячего типа.
Определим тяговую способность блока (рис. 11. 18, а), имеющего г
360°
зажимов с угловым шагом их р = —-- , из которых одновременно рабо-
тает п зажимов соответственно углу обхвата блока а = пр.
1 Определение силового передаточного числа зажимов разного типа см. Гобер-
ман Л. А. «Труды Московского лесотехнического института», 1961, вып. 11.
2 По данным Спиваковского А. О. «Механизация строительства», 1948, № 3.
238
Рассмотрим зажим 2 (рис. 11. 18, б). На него действуют натяжения
каната и t2, которые могут быть разложены на краевые радиальные Rlt
R2 и тангенциальные Тг, Т2 составляющие. Кроме того, в пределах длины
зажима s, соответствующей углу обхвата его 6, на зажим будет действо-
вать распределенная нагрузка — радиальное давление q.
Разность тангенциальных составляющих будет равна полной силе
трения F каната в зажиме
Р--7’2- 7',--(/2-Л)со5р , (Ь)
которая, в свою очередь, будет слагаться из силы трения F', вызванной
радиальными составляющими R2, R± и силы трения F", вызванной ра-
диальными давлениями q в пределах угла обхвата зажима 0. Используя
выражение (а), можем записать
F = F+F' = p(7?2 + /?1) + (e'19- 1)7\
= р(/2 + ^)sin -р (с|1В — 1)cos . (с)
Приравнивая выражения (Ь) и (с) и решая нх относительно искомого
значения tjti, получим 1 * * * *
„ А HtgO,5(P-6) + A
И ’ 1 - и tg0,5 (Р-6)
(11. 13)
• я ₽ —6 I \
причем при sin о = р0 tg —%— возникает защемление каната (с — со),
что недопустимо.
Полагая с достаточной для практических расчетов точностью угол 6
одинаковым для всех работающих зажимов блока, получаем на каждом
из них одинаковую величину соотношений натяжений каната при входе
и выходе с зажима
т- = с;
‘О
— = с-
f2 bi- I

или окончательно при числе работающих
коэффициент блока с зажимами 1
q___ ^тах
^min
зажимов п -- имеем тяговый
(П- И)
_ гп
который равнозначен величине желобчатого блока.
С изменением угла 0 (длины зажима) тяговая способность блока будет
несколько меняться. В пределе при 0тах = |3 тяговый коэффициент
С = с1 = е,фп = еца (11.15)
и блок с зажимами становится идентичным одножелобчатому блоку
с клиновидной канавкой и углом обхвата а = |3/г.
1 Имеется предложение (Энтин Г. Я- Труды ВНИИПТмаша, 1959, Сб. № 29,
стр. 85) считать натяжение каната у краев зажима (Zj и t2) направленными по касательной,
а не по хорде. В этом случае (R2 = Ri = 0) получается с” = что соответствует блоку
с клиновидной канавкой и углом обхвата 0 п и дает резкое уменьшение тяговой способности
блока. С таким методом расчета нельзя согласиться. Экспериментальные данные (Труды
ВНИИПТмаша, 1961, вып. 7 (18), стр. 3) являются недостаточно исчерпывающими.
239
Если пренебречь влиянием длины зажима, считая 6 = 0, то получим
1- Е Р |
с =
(11.16)
Таблица 11. 4
Тяговый коэффициенте = с” блока
с зажимами
при Цо = °.1 и Н = а -= я)
6° Z С при 6°
8 10 12 15
в min 0 24 10,0 6.19 4,83 3,37
Omin — 0 48 8,81 5,56 4,33 3,19
©max ~ Р — 9,54 5,93 4,52 3,28
П р и м с ч а н и е. При 6 = С= е-иа
1 — И tg -|-
что соответствует формуле Марека1.
360°
С увеличением угла |3 = —-— тяговый коэффициент С = сп не-
сколько возрастает; однако увеличение перегиба каната в зажиме вредно
отражается на долговечности каната. Поэтому следует принимать z —
= 36^-48, придерживаясь по возможности высшего значения, в особен-
ности для блоков тяжелого типа
с окружным усилием более
3000 кгс (дан). Шаг зажимов мо-
жет быть доведен до 150 мм,
чему соответствует минималь-
ный диаметр блока D 50г мм.
Коэффициент трения каната
в щеках зажима можно прини-
мать равным р,0 = 0,10.
Величина угла 6 зависит от
конструкции зажима и состав-
ляет обычно 8—15 ; она в основ-
ном определяет тяговую способ-
ность блока, так как суммарное
влияние величины углов р и 0
лежит в пределах 10%, как это
видно из табл. 11. 4. С умень-
шением угла 6 возрастает тяго-
вая способность блока, но уве-
личиваются также удельное давление каната в зажиме; поэтому следует
рекомендовать ограничиться значением 6 = 10°, при котором тяговый
коэффициент достаточно высок (С = 5,5).
В блоках с зажимами помимо неизбежного упругого скольжения
появляется дополнительное скольжение, возникающее от неравномерной
осадки зажимов вследствие различной величины радиального давления
на них, которое зависит от переменного значения натяжения каната.
В результате расчетные радиусы блока и окружные скорости каната
в пунктах сбегания и набегания с блока становятся различными; поэтому
желательно, чтобы радиальный ход зажима в пределах угла обхвата был
по возможности малым.
Существенным недостатком блоков с зажимами является повышенный
износ каната вследствие высокого удельного давления, дополнительного
скольжения и перегиба в щеках зажима. Поэтому применение этих бло-
ков можно полагать рациональным только для приводов тяжелого тина
[при окружном усилии свыше 3000 кгс (дан)\ в тех случаях, когда требуется
особо большой тяговый коэффициент, превосходящий возможности двух-
желобчатого блока или одножелобчатого с резиновой футеровкой. Эта
задача может быть также решена применением более громоздкого сдвоен-
ного одножелобчатого привода, в котором имеются значительно лучшие
условия для долговечности каната.
Повышенную силу сцепления возможно кроме того достигнуть путем
устройства блоков с прижимами, которые создают дополнн-
1 М а г i к F. — «Forde rtechnik», 1926, № 17—19.
240
тельное боковое поджатие каната. ВНИИПТмаш разработал ряд вариантов
подобных блоков с различными типами прижимов в том числе с пружин-
ными прижимами (рис. 11. 19), которые отжимаются для освобождения
каната посредством рычажной системы с роликами, катящимися по на-
правляющим. Сцепление каната с блоком возникает здесь в результате
действия радиального давления q, вызванного натяжением каната t,
бокового давления р от действия пружин и реактивного бокового усилия
(р — pg). В этих условиях, рассматривая случай непрерывного распо-
ложения прижимов 2 (без промежутков), можем записать для бесконечно
малого отрезка каната ds, соответствующего центральному углу da,
dt p[?d—р) 4- 2р| ds =- р (1—рИ 4 29я| da,
Рис. 11. 19. Блок с прижимами (проект ВНИИПТмаша):
I — прижим с пружиной 2, рычажной системой 3 и роликом 4\
5 — направляющая ши и а для отвода прижима
откуда получаем, интегрируя в пределах угла обхвата а, от /П1ах до /min,
N
(1 —р) /max 4-
---------= ем “ , (И-17)
(1 - - р) Zmin 4 “
где N — суммарное давление прижимов по всему периметру блока.
Из выражения (11. 17) можно найти величину тягового коэффициента
С = биах =eMI-M)a+^NQ (П18)
/min Л (1 р) /mjn
ИЛИ
д/ (Г —(1~11 2> а)
4 = 3,14 (1 — р)(С — 1) ,t(1ltt)K > (11. 19)
где U = tmi„ (С — 1) — окружное усилие.
1 Теоретические и экспериментальные исследования (опыты проводились с блоком
с пружинными прижимами) см. Э н т и н Г. М. — Труды ВНИИПТмаша, 1959, Сб. № 29,
с. 98; Барат И. Е. и Энтин Г. И. — Труды ВНИИПТмаша, 1961, вып. 7 (18).
2 В расчетах ВНИИПТмаша реактивное боковое усилие принимается равным р.
16 А. И. Дукельский 241
Коэффициент трения каната, имея в виду плоскую поверхность обода
блока и прижима, следует принимать равным р = р0 = 0,1.
Пользуясь выражением (11. 19) при угле обхвата а = л и р — 0,1,
получим следующие результаты:
С............. 2.5 3.0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
А ............. 15 29 47 70 95 127 163
Из этих данных видно, что затруднительно получить большие зна-
чения С >3,5, так как для этого требуется чрезмерная сила поджатия,
в особенности при больших окружных усилиях. Условия работы каната,
вероятно, несколько лучше, чем в блоках с зажимами, но значительно
хуже, чем при полукруглой канавке.
ГЛАВА 12
*
КОНЕЧНЫЕ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СТАНЦИИ
ДВУХКАНАТНЫХ ДОРОГ
40. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО СТАНЦИЙ
Станции канатных дорог выполняются из металла, железобетона и из
дерева. Конструкции станций и общее их устройство весьма разнообразны
и всецело зависят от местных условии, требуемого расположения рельсовых
путей п способа погрузки и разгрузки вагонеток. С помощью стрелок
и крестовин можно любым образом разветвлять на станциях сеть подвес-
ных путей, а в случае необходимости располагать их на разных уровнях,
включая для этой цели лифты пли наклонные участки с канатной или
цепной тягой.
Работу станций следует полностью механизировать. Для механиза-
ции передвижения вагонеток по станционным путям пользуются вспомо-
гательной механической тягой (преимущественно подвесным толкающим
конвейером) или самокатом, создавая небольшой уклон рельсового пути.
Погрузка вагонеток производится автоматически с использованием ве-
совых или объемных дозаторов, а разгрузка — также автоматически
во время движения вагонеток по станционному пути. Для возвращения
опрокинутых кузовов в исходное положение на станции устанавливается
направляющая шина (спираль). Взвешивание вагонеток производится
посредством автоматических весов, включаемых в отрезок подвесного
пути, а количество выпускаемых или принимаемых вагонеток автомати-
чески регистрируется счетными приборами. Регулирование выпуска ва-
гонеток на линию выполняется автоматически специальными приборами.
При использовании всех этих устройств осуществляются автоматически
работающие станции или станции с диспетчерским управлением.
Конечные станции могут быть погрузочными, разгрузочными и обвод-
ными; в последнем случае разгрузка вагонеток происходит на линии,
п они обходят кольцевой путь станции без погрузо-разгрузочных операций.
Промежуточные станции, в свою очередь, могут быть погрузочными,
разгрузочными и проходными. На проходных станциях отсутствуют
перегрузочные операции, и эти станции возникают на стыке приводных
участков дороги или в узлах скрещивания нескольких участков сети дорог.
Конечные разгрузочные и обводные станции можно выполнять без
расцепления с тяговым канатом, аналогично угловым автоматическим
станциям.
Как погрузочные, так и разгрузочные станции могут быть распо-
ложены на любой высоте, наиболее удобной для непосредственной по-
грузки п разгрузки. Так, например, канатная дорога может быть введена
в ствол шахты; погрузочная станция может быть устроена в склоне горы
16* 243
или под землей. С другой стороны, разгрузочные станции, примыкая
к производственным зданиям, имеют нередко высоту в несколько десятков
метров, а при дорогах, обслуживающих отвалы, располагаются на мачтах
высотой свыше 100 м.
В случае устройства при станциях крытых складов подвесные пути
могут проходить внутри склада вдоль загрузочных или выпускных отвер-
стий бункеров. Открытые склады сыпучих материалов могут обслужи-
ваться примыкающей к станции подвесной рельсовой дорогой с канатной
тягой и передвижным мостом.
При выборе схемы станционных путей и расположения привода и
натяжного устройства следует, с одной стороны, создавать условия для
максимальной механизации станционных операций и, с другой, — сво-
дить к минимуму количество направляющих блоков (в особенности с пере-
крестным изгибом) тягового каната, увеличивающих его износ.
Привод устанавливается в изолированном помещении внутри стан-
ции или за пределами ее; последнее удобнее для ремонта и обслуживания
привода, но влечет за собой установку дополнительных направляющих
блоков. Натяжной груз тягового каната при низких станциях приходится
помещать в специальной башне, которая устанавливается во входной
части или вне станции.
В случае подачи сыпучих грузов на погрузочную станцию по желез-
ной дороге верх приемных бункеров можно расположить на уровне земли
и загружать их непосредственно из железнодорожных вагонов. Такое
устройство особенно удобно при расположении погрузочной станции
у склона горы (рис. 12. 1, а).
При устройстве бункерной железнодорожной эстакады высота послед-
ней может быть снижена, если расположить кольцо подвесных путей
ниже уровня земли (рис. 12. 1, б); такое решение позволяет сократить
длину наклонной части эстакады. В случае примыкания канатной дороги
к складу, обслуживаемому мостовым перегружателем или мостовым кра-
ном, может быть использовано решение по рис. 12. 1, в; здесь правая
ветвь канатной дороги подает груз в приемную канаву, а левая ветвь
служит для отпуска со склада, причем вагонетки грузятся из бункеров,
которые обслуживаются грейферной тележкой.
Канатная дорога может полностью обслуживать полубункерные и
силосные склады промышленных предприятий (рис. 12. 1, г). Заполнение
силосом производится верхней дорогой, а для выдачи со склада служит
нижняя дорога.
Погрузочные станции канатных дорог имеют устрой-
ства для погрузки вагонеток. Погрузка из бункеров может производиться
с помощью затворов, дозаторов (рис. 12. 1,6) и питателей (рис. 12. 1, е);
последние могут располагаться горизонтально или наклонно. Затворы
следует брать с механическим приводом. Ширина затворов и лотков должна
соответствовать длине кузова вагонетки.
При автоматической погрузке вагонеток с помощью дозаторов доста-
точно одновременно грузить одну вагонетку, так как пропускная способ-
ность погрузочного пункта, определяемая длительностью цикла погрузки,
доходит до 180—200 ваг/ч. Длительность цикла погрузки слагается из
времени на заполнение кузова, времени на подход и отвод вагонетки и вре-
мени на срабатывание автоматических устройств. Кроме того, следует
иметь в виду возможность некоторой неравномерности интервалов следо-
вания вагонеток, вызванными, например, различием скоростей движения
самокатом, потерей времени при захвате вагонеток толкателями конвейе-
ров. Практически длительность цикла погрузки при существующем обо-
рудовании может быть доведена до 20—18 сек.
244
На автоматизированных станциях для упрощения сети механической
тяги (подвесной толкающий конвейер) вагонеток следует по возможности
иметь все погрузочные точки на одном пути любой длины, т. е. одноряд-
ный фронт бункеров с выпуском на одну сторону. Необходимо, кроме
того, предусматривать установку резервного дозатора на случай ремонта
основного. При разветвленных путях следует иметь в виду, что для про-
хода вагонеткой стрелки требуется не менее 15 сек.
На станции все операции автоматизированы как, например, пред-
ставлено на рис. 12. 2, а. Вагонетка пройдя выключатель 1 и снизив
скорость на тормозной горке, подхватывается подвесным толкающим
конвейером 9 и проводится им до разгонной горки перед выключателем 2,
где, набрав скорость, автоматически проходит включатель и выходит
на линию. По пути следования вагонетка проходит спираль 3 для вос-
становления опрокинутого кузова и грузится автоматически у одного
из дозаторов 4.
Посредством установки нескольких толкающих конвейеров возможно
полностью механизировать передвижение вагонеток и в случае сложной
станционной сети со стрелочными переводами 16 (рис. 12. 2, б) в местах
стыка путей, обслуживаемых разными конвейерами 12. 13. Вагонетки,
отключившись от конвейера, самоходом проходят стрелку и автоматически
подхватываются следующим конвейером.
245
246
3000
Рис. 12.2. Погрузочные станции (Союзпроммеханизации): а — дорога магнезитового завода; б — отвальная дорога:
/ — выключатель; 2 — включатель; <3—спираль для восстановления кузовов; 4 — погрузочные дозаторы; 5, 6 — привод и натяжное устройство тягового
каната с натяжным грузом 7; 8 — привод и натяжное устройство толкающего подвесного конвейера 9 с роликовыми батареями 10', // — запасный путь;
12,' 13 — толкающие конвейеры с приводами 14, 15\ 16 — стрелочные переводы в стыковых участках конвейеров
247
Электрофицированные стрелки могут переводиться самими вагонет-
ками с помощью адресующего устройства.
В некоторых случаях управление работой механизированной погру-
зочной станции производится оператором с кнопочного пульта. Пример
такой станции3 показан на рис. 12. 3, где рельсовые пути огибают петлей
три погрузочных бункера. Перемещение вагонеток по станционным путям
производится с помощью подвесного толкающего конвейера, восстановле-
ние кузовов — посредством спиральной шины, а загрузка их — сектор-
ным затвором с механическим приводом, управляемым оператором.
В местах загрузки установлены аншлаги для отключения вагонетки от
толкающего конвейера и остановы, фиксирующие положение вагонетки
Рис. 12. 3. Погрузочная станция канатной дороги Череповецкого комбината (Союз-
проммеханизация):
1 — отклоняющие башмаки несущих канатов; 2, 3—роликовые батареи; 4—выключатель:
5 — включатель; 6 — привод; 7 — натяжное устройство тягового каната; 8 — толкающий
конвейер; 9 — приводная звездочка конвейера; 10 —аншлаг; 11 — останов; 12—спираль для
восстановления кузовов
под бункером; аншлаги и остановы управляются электромагнитами. Ваго-
нетка автоматически останавливается под бункером, после чего оператор
нажимает кнопку, открывает затвор и закрывает его после окончания
погрузки. Для удобства управления на пульте оператора имеется световая
сигнализация заполнения вагонетки и положения аншлагов и затворов.
Интервал выпуска вагонеток регулируется реле времени, которое по-
дает звуковой сигнал оператору. После этого оператор нажатием кнопки
выключает аншлаг и останов, в результате чего вагонетка подхватывается
конвейером и покидает место погрузки.
На станции установлен электроимпульсный счетчик вагонеток. Опе-
ратор осуществляет также пуск и остановку дороги и назначаете помощью
избирателя управления программу разгрузки бункеров.
В неавтоматизированных станциях при большой длине погрузочного
пути с одновременной погрузкой в нескольких пунктах устраивают обгон-
ные пути (рис. 12. 4, а), а при большой интенсивности погрузочных опе-
раций — ряд поперечных колец, обслуживающих общий фронт бункеров
(рис. 12. 4, б). Количество одновременных пунктов погрузки опреде-
1 К У й б и д а Г. Г. — «Механизация и автоматизация производства», 1959, № 12.
248
ляется из условия пропускной способности их, которая зависит от дли-
тельности погрузочного цикла. Длительность цикла слагается из времени
на погрузку вагонетки (15—30 сек при затворах) и на ручной подвод —
отвод ее (10—15 сек), чему соответствует при затворах пропускная способ-
ность 90—120 ваг!ч в зависимости от рода груза и емкости кузова.
При поступлении груза с места его добычи (карьер, торфоразработки
и т. и.) в узкоколейных вагонетках возможно осуществлять пересадку
кузовов с узкоколейных платформ на подвесные вагонетки и тем самым
избегать перегрузки материала и устройства бункеров. Узкоколейный
путь 1 в этом случае вводится на погрузочную станцию и располагается
кольцом под подвесным путем 2 (рис. 12. 5, а).
Рис. 12. 4. Схемы погрузочных путей неавтоматизированных станций:
I — включатель; 2 — выключатель; 3 — натяжное устройство тягового каната;
4 — привод; 5 —бункера; 6 — обгонный путь
Пересадка кузовов с платформ на вагонетку и обратно может про-
изводиться простейшим способом — путем одновременного передвижения
платформы и вагонетки на участках 3 и 4, где узкоколейным путем в этом
случае дается небольшой уклон (участок 3) или подъем (участок 4).
Более рационально использовать для пересадки кузовов подъемный
стол для узкоколейных платформ (или подъемный участок подвесного пути),
что уменьшает трудоемкость операции и позволяет применить механизи-
рованное перемещение вагонеток. При подъемном столе 5 возможно узко-
колейный путь расположить перпендикулярно подвесному (рис. 12. 5, б)
и сократить тем самым габариты станции, так как для узкоколейного пути
требуется значительно больший радиус кривизны, чем для подвесного
пути. Для тех же целей может быть использован электрифицированный
поворотный круг 6 (рис. 12. 5, в) с отрезками подвесного 2 и узкоколей-
ного 1 пути и двумя подъемными столами 5. После каждой пересадки
кузовов (с обеих сторон) круг поворачивается на 180
Во всех случаях для увеличения пропускной способности пересадка
кузовов производится одновременно у двух вагонеток (на каждом пути).
При узкоколейных путях с уклоном и при поворотном круге можно
249
получить 40—50 циклов в час (80—100 ваг!ч), а при подъемных столах
с механизацией передвижения вагонеток и устройством автоматики —
в 1,5—2,0 раза больше. Для пересадки кузовов могут быть также исполь-
зованы электротали со специальными грузовыми подвесками.
Рис. 12. 5. Схемы путей при пересадке кузовов: а — с кольцевым и б — с попереч-
ным узкоколейным путем; б — с поворотным кругом; г — с конвейерной погрузкой
кузовов
В особых случаях при конвейерной подаче липких грузов, не допу-
скающих хранения в бункерах, может быть использована система, пока-
занная на рис. 12. 5, г. Здесь кузова пересаживаются в пункте / с под-
250
весных вагонеток на цепной конвейер 1, где они грузятся на ходу через
стационарную воронку 2 с подвижным лотком; после этого груженые ку-
зова пересаживаются обратно на вагонетку в пункте II. Для пересадки
используются подъемные столы; вагонетки после отцепки кузовов пере-
даются на подвесную линию 3 с помощью подвесной поперечной тележки 4,
а груженые кузова подаются с конвейера 1 к пункту перецепки II с по-
мощью наземной поперечной тележки 5. Пересадка кузовов в каждом
из пунктов I и II производится одновременно у двух вагонеток. Подобное
устройство1 с полной механизацией всех операций применено фирмой
«Брего» (Англия) для канатной дороги для боксита и рассчитано на про-
изводительность 300 тс/ч (3000 кн/ч) при выпуске 180 ваг/ч.
Устройства, аналогичные пересадке кузовов, могут быть использо-
ваны и для подачи —съема штучных грузов и леса (рис. 12. 6).
Рис. 12. 6. Схемы погрузки (а) и разгрузки (б) вагонеток с бревнами
при помощи подъемных платформ
Подвесные пути можно также вывести за пределы погрузочной стан-
ции дороги и выполнить их переносными.
В случае необходимости можно устраивать катучие погрузочные
и разгрузочные станции, которые устанавливаются на рельсовом пути
и передвигаются по мере необходимости, соединяясь с продольным под-
весным рельсовым путем посредством стрелок со скользящим остряком.
Разгрузочные станции канатных дорог для сыпучих
грузов имеют бункера, в которые разгружаются подвесные вагонетки.
Емкость бункеров определяется технологическими требованиями обслужи-
ваемого предприятия; рекомендуется брать ее с учетом обеспечения про-
изводства не менее чем на 1-2 ч, имея в виду возможность случайных
задержек в работе дороги. Бункера для погрузки железнодорожных
составов должны иметь емкость, обеспечивающую работу канатной дороги
на период времени между подачей составов, и кроме того — достаточную
длину погрузочного фронта, позволяющую произвести погрузку состава
в заданное (нормативное) время.
Различные способы загрузки бункеров показаны на рис. 12. 7 и 12. 9.
Разгрузка материала может производиться в штабеля с подземным отпуск-
ным конвейером (рис. 12. 8).
При подходе линии под углом к длинному фронту бункеров помимо
устройства автоматической станции (по типу рис. 12. 10), возможно
решение (рис. 12. 9), не требующее пониженной скорости движения
«Mechanical Handling», 1958, N 5, р. 445. (Дорога для Ямайки).
251
дороги. В этом случае вагонетки во входной части станции отключаются
от основного тягового каната и, пройдя самокатом закругление, вновь
включаются в кольцо вспомогательного тягового каната, имеющего пони-
женную скорость движения. Вместе с последним вагонетки автоматически
обходят концевой блок и, разгрузившись по пути, возвращаются обратно
к входной части станции.
сквозь стену здания
Вместо вспомогательной канатной тяги может быть применен подвес-
ной толкающий конвейер, который перемещает вагонетки на всем протя-
жении от выключателя до включателя.
Конечные автоматические станции могут иметь
в плане разнообразную конфигурацию подвесного пути (рис. 12. 10),
Л-4
Рис. 12. 8. Разгрузочная
автоматическая станция
сдвоенной канатной доро-
ги строительства гидро-
станции (Союзы роммеха-
низация):
1 —-штабеля песка и гравия;
2—подземные конвейеры для
подачи на бетонный завод
у
определяемую различным расположением блоков и батарей для обвода
тягового каната. Если колея линии а меньше диаметра блока D, то при
центральном подходе линии приходится прибегать к дополнительной
односторонней (рис. 12. 10, а) или двусторонней (рис. 12. 10, б) блочной
батарее; последнее целесообразно только в случае необходимости сократить
длину станций. Схемы по типу рис. 12. 10, д, е возникают в случае необ-
ходимости иметь большое расстояние между путями: схема д при b > 2D
и схема е при b <С 2D.
252
17
Рис. 12. 9. Разгрузочная станция сдвоенной канатной дороги для рудников (Союзпроммеханизация):
1 — включатель-выключатель основного тягового каната; 2 — то же вспомогательного каната; 3,4 — концевой и натяжной блоки*, 5 — натяжной груз
основного тягового каната; 6' — привод вспомогательного каната; 7 — крепление несущих канатов
Разгрузка вагонеток может происходить как на прямолинейных
участках, так и во время обхода блоков; последние можно располагать
также на наклонных участках пути.
Проходные промежуточные станции имеют про-
стейшую схему пути (рис. 12. 11), где правый участок дороги снабжен
приводом, вынесенным в отдельное машинное помещение, а левый — натяж-
ным устройством для тягового каната. Натяжной груз тягового каната
размещен вне станции на отдельной вышке. Благодаря наклонному рас-
положению блоков 1, отводящих тяговый канат внутрь колеи, рельсовые
пути сохраняют прямолинейное направление. Это сокращает расстояние
между включателем и выключателем и упрощает устройство самоката
Рис. 12. 10. Схемы автоматических конечных станций с централь-
ным (а, б, в) и косым (г, д, е) подходом линий
вагонеток на этом участке. Путевая схема узловых промежуточных станций,
где скрещивается сеть дорог, зависит от взаимного направления грузо-
потоков и получается весьма сложной. В примере, представленном на
рис. 12. 12, груженные мелом вагонетки, прибывающие с карьера, распре-
деляются на два участка дорог, идущих к заводам Б и В. В обратном направ-
лении на узловую станцию поступают с заводов БиВис отдельной до-
роги для золоудаления вагонетки с отходами и золой, которые сливаются
в общий поток и направляются на карьер для подачи в отвал. Приводы
всех четырех сходящихся на станции участков дорог, а также натяжное
устройство одной из них размещены в общем машинном помещении.
В некоторых случаях узловые станции делают двухэтажными, как это
представлено на рис. 12. 13, где уголь, поступающий с шахт по канатным
дорогам / и II, транспортируется на обогатительную фабрику сдвоен-
ной дорогой III. Рельсовые пути груженых вагонеток всех дорог распо-
ложены во втором этапе, а порожних вагонеток — в первом этапе; это
дает возможность переключить грузопотоки дорог I и II на любую линию
сдвоенной дороги III. Подход к станции грузовых и порожняковых линий
всех дорог происходит на различной высоте, что осуществляется в пре-
делах примыкающих к станции пролетов.
Канатные дороги, получающие или подающие штучные грузы к же-
лезной дороге, имеют обычно низкие станции, пол которых расположен
на одном уровне с полом вагона, т. е. на высоте 1,2 м от головки рельса.
254
Рис. 12. 11 Промежуточная проходная станция (Союзпроммехапизация):
1 — наклонные, 2 — горизонтальные, 3 — вертикальные направляющие блоки; 4 — натяжной блок тягового каната (на каретке); 5 — включатели; 6 — выклю-
чатели
nd
СП
Погрузочные и разгрузочные станции лесных канатных дорог имеют
вытянутую форму для создания достаточного фронта погрузки и разгрузки
вагонеток; вдоль станции обыкновенно располагается склад лесных ма-
териалов.
Своеобразные формы имеют станции канатных дорог, обслуживаю-
щих погрузку и разгрузку судов; они снабжаются кранами для разгрузки
Рис. 12- 12. Узловая промежуточная станция канатных дорог славянских заводов (Союз-
проммеханизация):
1 — включатели, 2 — выключатели; 3 — натяжные грузы несущих канатов; 4 — машинное поме-
щение с приводами четырех участков
судов и для подачи в бункера погрузочной станции канатной дороги,
или же бункерами, которые загружаются вагонетками подвесной дороги
и с помощью лотков, труб или транспортеров подают груз в трюм
судна.
В примере, показанном на рис. 12. 14, вагонетки сдвоенной канатной
дороги на подвесных путях 4 разгружаются в бункера 1, из которых груз
подается в трюм морского судна через промежуточные конвейеры 2 и пово-
ротные консольные конвейеры 3, снабженные подъемным механизмом.
Разгрузочные станции канатных дорог, служащие для погрузки
морских пароходов, довольно часто выносят на значительное расстояние
256
II. Дукелм:кий 257

от берега и сооружают их в месте достаточной глубины для подхода судов,
избегая таким образом расходов на землечерпание и устройство береговых
причалов. При небольшом расстоянии станцию канатной дороги можно
соединить с берегом с помощью моста, на котором устраивается подвес-
ной рельсовый путь, а несущие канаты заканчиваются на берегу у обреза
воды.
41. РЕЛЬСОВЫЕ ПУТИ И МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ВАГОНЕТОК
При проектировании сети станционных путей необходимо иметь
в виду следующие общие положения.
Перемещение вагонеток вручную, в особенности груженых, следует
избегать; длина пробега вагонеток должна быть минимальной, что имеет
особое значение для участков с ручным передвижением.
Погрузочные станции должны иметь запасные пути для отстоя ваго-
неток на период времени, требуемого для полной остановки дороги (по-
рядка 2—3 мин), причем отвод запасных путей от основного пути следует
располагать по возможности сразу за выключателем. Для отвода неисправ-
ных вагонеток на станциях, где вагонетки отключаются от тягового ка-
ната, предусматриваются тупики путей (не менее чем на две вагонетки).
Станционные пути дороги и площади станций должны давать возмож-
ность снять подвижной состав для ремонта линии.
Габариты прохода вагонеток должны проверяться
с учетом поперечного (при отсутствии направляющих) и продольного (14%)
раскачивания около канатов, механизмов и строительных конструкций,
в особенности при длинномерных грузах. При проверке габаритов следует
обращать особое внимание на возможность соприкосновения кузова
вагонетки с несущим канатом около входной фермы, запорного рычага
258
кузова с выпуклыми батареями на крутых уклонах, тягового каната
с рельсом и башмаками на подходах к включателю. Расстояние от габарита
(при поперечном раскачивании) вагонетки до стены при проходе человека
должно составлять 0,6 м (до выступающих частей колонны 0,2 м\, при
отсутствии прохода людей это расстояние может быть уменьшено до
0,25 м с установкой оградительных надписей. Расстояние от габарита
вращения кузова до пола должно быть не менее 80 мм с учетом продоль-
ного раскачивания вагонетки, а над решетками разгрузочных отверстий —
не менее размера максимального куска материала.
Блоки и движущиеся канаты, расположенные ниже
двух метров над полом, должны быть ограждены. Наклон пола на уча-
стках ручного передвижения вагонеток должен быть не более 1 : 10.
Для надежной работы механизированных станций весьма важно обеспе-
чить достаточную жесткость рельсовых путей (это достигается соответ-
ствующим устройством надрельсовых балок), а также устранить попереч-
ное раскачивание вагонеток посредством установки в необходимых местах
направляющих шин.
Выпускные отверстия бункеров следует распола-
гать по возможности с той стороны, где нет подвески вагонетки; для
лучшего заполнения кузова край погрузочного лотка должен находиться
на 100—150 мм выше борта кузова на расстоянии 50—125 мм от его края.
Приемные отверстия бункеров при разгрузке вагонетки во время ее дви-
жения должны быть расположены так, чтобы высыпающийся груз с учетом
перемещения и качания кузова попал в габариты люка. Согласно данным
Союзпроммеханизации, длина люка L > Зо I (v — скорость движения
в м/сек, al — длина кузова); ширина люка В > 1,8 м при кузовах ем-
костью V = 0,3 м9 и В > 2,2 м при V = 0,5ч-1,25 л<3. Ось вращения
опрокидного кузова должна находиться на расстоянии 2/3В от края люка
со стороны опрокидывания.
Высота расположения рельса над полом составляет
2—3 м; для удобства обращения с вагонеткой желательно, чтобы верхняя
кромка кузова находилась на расстоянии около 1,0—1,3 м от пола.
При размещении башмаков и стрелок следует иметь в виду, что
одна сторона рельса должна постоянно оставаться свободной для прохода
подвески вагонетки при движении ее по всей сети подвесных путей на
станции. Расстояние между башмаками ограничивается условиями проч-
ности и устойчивости (и. 9) рельса и назначается с учетом удобства креп-
ления их к несущей конструкции станции.
Минимальный радиус горизонтальных кривых под-
весных путей определяется условиями прохождения ходовых частей ваго-
нетки и зависит от расстояния между колесами; с уменьшением радиуса
кривых сокращаются габариты станции, но возрастает сопротивление
передвижению вагонеток. В нормальных условиях рекомендуется при-
нимать радиус кривых не менее 3,0 м; в особо стесненных условиях до-
пускают уменьшение радиуса до 2,5 м. Для плавности движения следует
между обратными кривыми делать прямые вставки длиной примерно
1—1,5 м.
Перед выходом на линию на неавтоматических станциях имеется
входная часть (рис. 12. 15), где располагаются отклоняющие
башмаки несущего каната, включатель и выключатель вагонеток, роли-
ковые батареи для направления тягового каната и участки аЬ (разгонный)
и cd (тормозной) для разгона включаемых и торможения выключаемых
вагонеток. В пределах входной части расстояние между подвесными пу-
тями обеих линий равно колее дороги, а профиль рельсов приобретает
криволинейную форму, которая диктуется условиями направления
17* 259-
тягового каната на включатель и выключатель. За концом входной части
подвесные пути отводятся от направления тягового каната, который про-
должает идти с наклоном по прямой линии и должен подняться выше
надрельсовых конструкций. Следует, однако, по возможности избегать
закруглений рельсовых путей у включателя и выключателя и взамен этого
отклонять тяговый канат внутрь колеи наклонными блоками, как это
показано на рис. 12. 2, 12. 3 и 12. 11. Такое решение создает более плавное
движение вагонеток при подходе к включателю и после выключателя,
так как устраняет поперечное раскачивание вагонеток, вызванное про-
ходом близко расположенных горизонтальных кривых; некоторым недо-
статком является усложнение схемы обводки тягового каната.
Рис. 12. 15. Схема входной части неавтоматической станции
За выключателем радиус кривизны пути 7? (рис. 12. 15) выби-
рается обычно от 5 до 10 м в зависимости от скорости движения, так как
после выключения вагонетка продолжает двигаться по инерции со значи-
тельной скоростью. Перед включателем, где вагонетка перемещается
медленно, радиус кривизны обычно составляет 5 м.
По данным Союзпроммеханизации, рекомендуется в зависимости от
скорости движения вагонетки v принимать:
м/сек............................ 1,25 1,6 2,0 2,5 3,0
R, м..................................... 3,0 3,5 5,0 7,0 10,0
Наклон разгонного и тормозного участков не должен превышать 10%,
а требуемая разность высот их определяется по уравнению самоката, при
этом задаются начальная и конечная скорости вагонеток.
Расчет самокатных путей производится исходя из
закона изменения кинетической энергии. Для участка пути длиной 2s-
по которому движется вагонетка весом Q, можем записать
Q ± Q (^s + = °’
(12.1)
260
где vK и vH — конечная и начальная скорости вагонетки в лг;
Aft — разность высот участка пути в м (знак плюс при подъеме,
знак минус — при спуске);
f — коэффициент сопротивления вагонетки движению;
г — приведенный (к высоте) коэффициент местных сопротив-
лений в м.
При движении по прямолинейному пути f = f0\ на криволинейном
пути f = f0 -ф fK, где fK — коэффициент дополнительных сопротивлений
движению от поперечного скольжения колес, который зависит от радиуса
кривой 7? и жесткой базы I тележки и может приниматься равным 1
Л- 1‘4 0.17^. (12.2)
где р = 0,17 — коэффициент трения скольжения металлического обода
по рельсу.
Величина местных сопротивлений определяется экспериментально.
По данным Союзпроммеханизации, можно считать: для разгрузочного
аншлага г = 0,01 л/; для спирали, восстанавливающей опрокинутые
кузова вагонеток, г = 0,1 м; для стрелки с накладным остряком г =
= 0,07 м.
Изменение скорости вагонетки при проходе включателя и выключа-
теля (самокатного участка их) можно определить по уравнению (13. 1),
принимая для упрощения, что вес вагонетки целиком воспринимается
выключающими роликами, имеющими коэффициент сопротивления f =
= fp; разность высот Aft в этом случае относится к выключающей шине.
Скорость вагонетки при входе во включатель следует назначать из
условия, чтобы к моменту начала включения (закрытия губок зажима)
она была равна скорости каната vK, а с учетом возможных колебаний
значений f0 отличалась от vK не более чем на ±20%. С возрастанием раз-
ности скоростей увеличивается проскальзывание каната в зажиме и про-
дольное раскачивание подвески вагонетки. Расчетная скорость вагонетки
в конце тормозного участка зависит от способа ее дальнейшего переме-
щения.
На подходах к толкающему конвейеру скорость вагонетки должна
лежать в пределах ve = (1,1 ±1,5) vK0H, где vK0H— скорость конвейера.
Скорость движения самокатом на прямолинейных путях целесообразно
выдерживать в границах 1,0—1,5 м/сек, а при проходе кривых 0,8—
1,2 м/сек для уменьшения поперечного раскачивания; соответственно с этим
необходимо раздельно определять величину Aft для отдельных участков
пути. Для ограничения продольного раскачивания величину уклонов
следует назначать не более 10%, а в местах изменения уклонов преду-
сматривать закругления радиусом не менее 5,0 м. Проход самокатом стре-
лок с накладным остряком ввиду наличия уступа не допускается. При
движении самокатом можно останавливать вагонетку с помощью останова
(аншлага), причем скорость движения для уменьшения раскачивания
должна быть при этом минимальной (0,5—0,7 м/сек). Местный уклон пути
в этом пункте на протяжении 1 м для обеспечения разгона вагонетки
после выключения стопора должен быть, по данным Союзпроммеханиза-
ции, не менее 1,5% при прямолинейном участке и не менее3,5% на кривой
радиусом 3,0 м.
Скорость передвижения вагонеток вручную составляет в среднем
0,6 м/сек. Вагонетка перемещается одним рабочим, тяговое усилие
1 Ду ке л ьс ни й А. И. Подвесные рельсовые дороги, Техника и производ-
ство, 1928.
261
которого можно считать равным до 20 кгс (дан) при установившемся движе-
нии и до 40 кгс (дан) при трогании с места. При весе вагонетки свыше
1500 кгс (дан) требуются дополнительные рабочие для помощи при трога-
нии с места, прохода кривых и т. п. Для облегчения передвижения вруч-
ную, в особенности при вагонетках весом свыше 1000 кгс (дан), полезно
иметь небольшой уклон путей в размере О,5/о”1П.
Продольный профиль рельса во входной части
станции должен обеспечить правильное направление тягового каната для
надежности сцепления и расцепления вагонеток и плавность их хода.
При соблюдении этих условий следует стремиться уменьшить длину
входной части для сокращения габаритов и стоимости станции. Продоль-
ный профиль рельса зависит от типа сцепного прибора, но общие прин-
ципы его построения остаются одинаковыми; рассмотрим в дальнейшем
их применительно к нормализованным вагонеткам Союзпроммеханиза-
ции — с грузовым сцепным прибором и нижней тягой.
В зависимости от направления подхода линии могут быть два случая:
подход сверху (рис. 12. 16, схема I) и подход снизу (рис. 12. 16). Для
надежности сцепления—расцепления необходимо, чтобы тяговый канат
на участке между роликовой батареей 2 и направляющим роликом 3 во
включателе — выключателе был направлен всегда под углом у, который
определяется конструкцией включателя (или выключателя). Если возни-
кает опасность, что тяговый канат при отсутствии вагонетки может сняться
с батареи, необходимо на входной ферме поставить поддерживающий ро-
лик 4 (рис. 12. 16), расположение которого должно обеспечить прилегание
каната не менее чем к двум роликам батареи. Размер т, определяющий
расположение этого ролика под отклоняющим башмаком, зависит от кон-
струкции вагонетки, так как зажим ее должен пройти над роликом 4.
Тому же условию подчиняется и расположение рельса над выпуклой
батареей; при вогнутой батарее расстояние от рельса п <Z т, так как
зажим вагонетки проходит ниже роликов. Углы |3, у и взаимное положение
точек ей f определяются устройством включателя и выключателя; размеры
I и h разгонного (тормозного) участка определяются расчетом по уравнению
самоката.
При малых углах подхода каната, когда требуется установка ролика 4,
приходится прибегать к устройству обратной кривой по схемам II и Па
для того, чтобы получить достаточный размер т.
При крутом подходе линии снизу возникает опасность выхода со
станции случайно не включившейся вагонетки; это может создать тя-
желую аварию, в особенности если вагонетка по характеру профиля спо-
собна самокатом выйти за пределы примыкающего к станции пролета.
В последнем случае поэтому вместо схемы III переходят часто на схему
с обратной кривой (так называемая горка); форма кривой определяется
из условия остановки невключившейся вагонетки с учетом возможности
появления тягового усилия от трения тягового каната о верхнюю часть
зажима. Взамен горки может иногда оказаться выгоднее устройство
выхода кверху с установкой вблизи от станции выпуклого рельсового
перехода.
Для плавности хода вагонеток следует между обратными кривыми
делать прямые вставки alt а2, а3, равные длине ходовой части вагонетки,
и достаточные радиусы 7?0 и г > 5,0 м основной и вспомогательной кривых.
Величина /?0 связана с радиусом R роликовой батареи и существенно
влияет на длину входной части станции, в особенности при больших
углах подхода. Из условия плавности хода вагонеток Союзпроммехани-
зацией рекомендуется 7? > 7,5->10 м при скорости движения v 0,75-н
-н1,8 м/сек м R 20ч-30 м при v = 2,04-3,3 м/сек.
262
Рис. 12. 16. Профиль рельса входной части станции при большом (/) и малом (II) угле
подхода линии сверху, малом (Па) и большом (III) угле подхода снизу:
I — опорный башмак; 2 — роликовая батарея; 3 — ролик включателя или выключателя; 4 — опор-
ный ролик на входной ферме
Радиус R батареи выбирается в зависимости от натяжения тягового
каната из условия ограничения давления А на вагонетку от перегиба
тягового каната (см. рис. 9. 30), которое определяется по уравнению (9. 13).
При выпуклой батарее это давление будет перегружать колеса вагонетки
и должно лежать в границах, определяемых прочностью оси и подшип-
ников колеса (см. табл. 9. 2, стр. 167).
В случае вогнутой батареи давление А будет направлено вверх и
будет стремиться вырвать канат из зажима; поэтому с учетом запаса
необходимо1
N > 1,1 Л,
где /V — сила, удерживающая канат от вырывания, определяемая по
уравнению (9. 2).
Кроме того, если при весе вагонетки Q величина A >0,75Q, то
необходима установка контррельса для предотвращения сбрасывания
вагонетки. Следует, однако, по возможности избегать устройства контр-
рельса, который, как показывает практика, вызывает эксплуатационные
помехи.
Количество и шаг роликов в батарее определяется углом обхвата
и давлением на ролик, которое также зависит от натяжения каната
(см. п. 10). При установке батареи необходимо тщательно следить за тем,
чтобы на крайних роликах перегиб каната был не больше, чем на средних.
При винтовых сцепных приборах входная часть станции (рис. 12. 17)
получается значительно короче, чем при сцепных приборах грузового
действия. Тяговый канат здесь также требует определенного направления;
однако точная фиксация его положения в момент включения производится
самим сцепным прибором, который садится на канат своими направляю-
щими роликами.
При перестановке кузовов вагонеток подвесной путь
удобнее делать горизонтальным, давая уклон в сторону движения узко-
колейному пути. Величина этого уклона определяется из условия огра-
ничения силы тяги Р. Рассматривая крайние положения, когда вес кузова
полностью передается на узкоколейную тележку, можем написать в слу-
чае перестановки порожнего кузова одним рабочим (рис. 12. 18, а), счи-
тая cos 1 и sin а i:
Р = Ц71 + г 2 = (G + Q2) (i + /2) + /0Q1 < 25 кгс (дан),
для перестановки груженого кузова (рис. 12. 18, б) двумя рабочими
Р = W'2 — = (G Q2 + Qo) (i — fi) —foQi < 40 кгс (дан),
где Q2, Qo — веса ходовой тележки и подвески (<2г), кузова (Q,)
и груза (Qo);
G — вес узкоколейной! вагонетки;
fa и /2 — коэффициенты сопротивления передвижению подвесной
и узкоколейной вагонеток.
Высота подъема h пути определяется требуемой разностью высот
цапф кузова при пересадке (рис. 12. 18, б). Радиусы закруглений узко-
колейных путей в зависимости от жесткой базы I тележки рекомендуется
принимать R 10/ при скатах и R 61— при свободных колесах, но не
менее шестикратной ширины колеи.
План рельсов в автоматических станциях
зависит от расположения блоков и горизонтальных батарей. При обходе
1 Устройство верхних направляющих шин для выключающих роликов грузового
сцепного прибора вследствие износа роликов является недостаточно надежным.
264
Рис. 12. 17. Профиль рельса входной части для винтового сцепного прибора (Союзпроммеханизация)
единичных блоков щека зажима (или выступ рамы тележки) прилегает
к ободу блока; при обходе батарей ходовая тележка отжимается направ-
ляющей шиной, не соприкасаясь с ободами блоков. Радиус кривых рельса
7?0 в этих местах (рис. 12. 19) связан с радиусом Z? батареи (или единич-
ного блока), а также с некоторыми конструктивными размерами ходовой
тележки; из треугольников ОаЬ и ОЬс можем написать эту зависимость:
9 9 /2 + <0
(R + B)- = R~0----
причем величина В будет различной при внешнем и внутреннем положе-
нии рамы тележки относительно обода блока. При обходе единичного
блока R = 0,5D (D —диаметр блока).
Рис. 12. 18. Профиль путей при перестановке порожнего (а)
и груженого (б) кузова:
/, 1’ — крайние положения цапфы кузова
Общий принцип построения плана рельса ясен из рис. 12. 20, где
сохранены обозначения рис. 12. 19; между батареей и блоком необходима
по возможности большая прямая вставка, вмещающая по крайней мере
полную длину ходовых частей тележки. На прямолинейных участках
канат поддерживается вертикальными роликами 1 с широким ободом;
рельс над ними приподнимается для прохода зажима вагонетки.
Входная часть не имеет особенностей и снабжена при малых углах
подхода роликами на входной ферме, а при больших углах подхода —
вогнутыми или выпуклыми вертикальными батареями, направляющими
тяговый канат горизонтально на поддерживающие ролики 1. Поддержи-
вающие ролики ставятся также на возможно близком расстоянии от гори-
зонтальных блоков и батарей для предотвращения спадания с них тяго-
вого каната; величина этого расстояния ограничивается условием, чтобы
канат не сошел с обода вверх во время поднятия его зажимом над роликом.
Для устранения раскачивания вагонетки прямолинейные вставки между
обратными горизонтальными кривыми и участки около направляющих
роликов 1 снабжаются двусторонними направляющими. Расположение
направляющих на криволинейных участках-обхода блоков и батарей
и давления на них N рассмотрено в п. 30. Величина N зависит от радиуса
батареи R и натяжения каната и может достигать больших значений, что
в некоторых случаях может диктовать минимальное значение R. Для
нормализованных вагонеток N < 400-?-700 кгс (дан). Все сказанное выше
относительно устройства пути действительно также и для угловых авто-
матических станций.
В автоматических станциях возможно устройство ответвления пути
с отключением на этом участке вагонеток от тягового каната. Подобный
участок снабжается особой конструкцией включателя и выключателя,
266
Рис. 12. 20. Схема пути автоматической конечной станции
267
которые имеют подвижные шины и могут вводиться в действие по мере
необходимости х. Когда не требуется отключения вагонеток, включатель
и выключатель выводятся из действия, и вагонетки проходят данный уча-
сток без разъединения с тяговым канатом.
Механизация передвижения вагонеток по
станционным путям может быть осуществлена как путем применения
вспомогательной механической тяги, так и посредством устройства са-
моката.
Самокат является дешевым и простым решением, однако рациональным
лишь при ограниченной длине перемещения и наличии неразветвленной
сети путей. Непременное условие правильной работы самоката — это
Рис. 12. 21. Толкающий конвейер (Союзпроммеханизации):
1 — толкатель с выключательным пальцем 2; 3 — упор на раме ходовой тележки
однотипность ходовых частей вагонеток и тщательное наблюдение за со-
стоянием ходовых частей и рельсовых путей с тем, чтобы обеспечить по-
стоянство коэффициента сопротивления движению и, следовательно, оди-
наковую скорость всех вагонеток. При большой длине перемещения воз-
растает влияние колебания коэффициента сопротивления и, кроме того,
получается чрезмерно большая разница отметок рельса входной части
станции.
Для механической тяги вагонеток существуют различные способы:
подвесные цепные конвейеры, вспомогательная канатная тяга, движу-
щийся (цепной) рельс* 2. В настоящее время, как правило, применяются
подвесные толкающие конвейеры (ПТК), которые являются наиболее
универсальным средством механической тяги вагонеток, позволяющим
осуществить полную автоматизацию работы станции. Аналогичные тол-
кающие конвейеры с автоматическим адресованием грузов широко при-
меняются для внутрицехового транспорта при поточных и автоматических
линиях 3.
Толкающий конвейер для тяги вагонеток выполняется горизонтально
замкнутым и состоит из разборной цепи с прикрепленными к ней опор-
х См. фиг. 234, 3-е издание настоящей книги.
2 См. 3-е издание настоящей книги, § 39.
3 Подробнее о ПТК см. Дьячков В. К-> Толкающие конвейеры, Машгиз, 1963;
Труды ВНИИПТмаша, 1963, вып. 2 (34).
268
ными каретками, несущими шарнирные крюки (толкатели), которые
упираются в прикрепленные к ходовой тележке упоры (рис. 12. 21).
Конвейер (и соответственно упоры) может располагаться по обеим сторо-
нам рельсового пути. Захват вагонетки происходит автоматически, так как
толкатель отклоняется по ходу движения набегающей на него вагонеткой.
Отключение вагонетки от конвейера может происходить автоматически
как на прямолинейном, так и на криволинейном участке пути; в этом
месте толкатели, имеющие боковые пальцы, отклоняются вверх выклю-
чающей шиной, которая может по мере надобности вводиться и выводиться
нз работы.
Остановка движущейся вагонетки производится посредством пружин-
ного или фрикционного аншлага (останова); при этом выключающий ролик
вагонетки упирается в пружинный буфер или подторможенный рычаг
аншлага. Аншлаг управляется электромагнитом или гидротолкателем
и может быть объединен с выключающей шиной толкающего конвейера
(рис. 12. 22), на которой установлен также буфер для вагонетки. Если
не требуется остановки вагонетки, то выключающая шина отводится
в сторону электромагнитом.
Толкающий конвейер может обходить горизонтальные и вертикаль-
ные кривые. Вертикальные кривые осуществляются посредством изгиба
конвейерного (ездового) пути; на горизонтальных кривых ставятся направ-
ляющие роликовые батареи для тяговой цепи с радиусом 2,5 и 3,0 м
соответственно радиусу кривой подвесного пути.
Нормализованный толкающий конвейер Союзпроммеханизации имеет
скорость движения 0,3 и 0,4 м/сек, разборную цепь (ГОСТ 589—54) с ша-
гом 100 мм, каретки с шагом 600 мм и ездовой двутавровой балкой № 12.
Типовой привод к этому конвейеру весом около 800 кгс (дан) имеет
электродвигатель мощностью 3—4 кет и развивает тяговое усилие до
750 кгс (дан) при диаметре ведущей звездочки 640 мм.
Для соединения отдельных ветвей подвесного пути служат стрелки,
которые могут быть с поворотными, подъемными и выдвижными остряками,
имеющими прямолинейную или криволинейную форму. В зависимости
от направления движения вагонеток различают сходящиеся (слияние
грузопотоков) и расходящиеся стрелки. Простейшим типом являются
накидные стрелки (рис. 12. 23) с одним остряком (поворотным или подъем-
ным), который утолщенным концом ложится на головку рельса подвес-
ного пути. Утолщение остряка должно иметь высоту, позволяющую ре-
борде колеса пройти над рельсом основного пути. Недостатком накидной
стрелки является входной уступ высотой порядка 3 мм, который вызывает
удар колеса; кроме того, вагонетка во время подъема на остряк должна
двигаться по наклону. Поэтому накидные стрелки следует применять
только на ответвленных запасных путях, причем в этом случае они пере-
водятся вручную.
На основных путях применяются стрелки с поворотными или выдвиж-
ными остряками, концы которых подходят впритык к рельсу подвесного
пути и создают плавный проход вагонетки. Стрелки с поворотными остря-
ками (боковые стрелки, рис. 12. 24) имеют два связанных между собой
остряка, которые попеременно замыкают пути на разветвлении. Стрелка
с выдвижными остряками (тележечная стрелка, рис. 12. 25) имеет два
или три остряка, прикрепленных к тележке, которая опирается колесами
на рельсы; при перемещении тележки происходит замыкание подвесных
путей тем или иным остряком. Тележка имеет упоры, перекрывающие
разомкнутые концы путей. Толкающий конвейер обходит стрелку сверху,
а отключенные от него вагонетки проходят стрелку самокатом (уклон
прямого участка 1 % и кривого 2%) и вновь включаются в цепь конвейера.
269
270
Рис. 12. 22. Аншлаг с выключающим устройством (Союзпроммеханизация):
1 — толкатели конвейера с пальцами 2; 3 — упор на раме ходовой тележки; 4 — рама стопора с выключающей шиной 5 и буфером 6\
7 — электромагнит
Рис. 12. 24. Схемы (а) и кон-
струкция (6) боковой стрелки
с электроприводом (Союз-
проммеханизация):
Д 2—поворотные остряки с ося-
ми вращения 3, 4\ 5 — проме-
жуточные звенья, соединяющие
остряки с выдвижной тележ-
кой 7 — электродвигатель
2Ю
271
В случае необходимости сквозь боковую стрелку может быть пропу-
щена одна или две ветви толкающего конвейера (рис. 12. 26); в этом
случае вагонетка проводится по стрелке конвейером, причем при переводе
остряков одновременно вводится или выводится из действия соответствую-
щая выключающая шина, отводящая толкатели конвейера.
Боковые и тележечные стрелки имеют, как правило, механический
привод с электродвигателем мощностью около 1 кет (рис. 12. 24 и 12. 25)
Рис. 12. 25. Тележечная стрелка (Союзпроммеханизация):
1.2 - остряки на катучей тележке 3‘, 4 — электродвигатель; 5—редуктор; 6— криво-
шипная передача
или с толкателем (рис. 12. 26), причем часто используются винтовые
и рычажные передачи. Время перевода стрелки составляет около 5 сек.
Управление стрелками может быть автоматизировано и производиться
самими вагонетками с помощью прикрепленного к вагонетке рычага
(адресатора), имеющего переменное положение и воздействующего на
электрический переключатель.
В пересечениях путей ставятся крестовины с двумя подъем-
ными или поворотными (рис. 12. 27) остряками, концы которых опираются
на сферическую головку, прикрепленную к подходящим путям. При
проходе пересечения вагонетка отводит поворотный остряк, который
возвращается пружиной в исходное положение. Подобные крестовины
272
Рис. 12. 26. Боковая стрелка с пропуском
толкающего конвейера (Союзпроммехапи-
зация):
1 — привод (винтовой толкатель) связан ры-
чажной системой 7 с прямым 2 и кривым 3
остряками стрелки; 4, 5 — прямая и криволи-
нейная ветви конвейера; 6 — роликовая ба-
тарея
18 А. И. Дукельский
273
могут быть выполнены для разных углов пересечения; при проходе через
них вагонетка сопровождается рабочим.
Применять поворотные круги на основных путях не рекомендуется,
так как они задерживают движение и требуют большого тягового усилия.
При расположении подвесных путей в разных уровнях, для подъема
и спуска вагонеток обычно пользуются лифтами, в кабинах которых
имеются отрезки подвесных путей. В случае большой интенсивности могут
Рис. 12. 28. Схемы люлечного элеватора (а)
и винтового подъема (6) для подвесных
вагонеток:
1 — вращающаяся рама с рычагами 2 и роли-
ками 3‘, 4 — неподвижные вертикальные цепи
на роликах; 5 — кузов вагонетки; 7 — цепь
элеватора с отрезками подвесного рельса 6
быть применены подъемники
с прерывистым кольцевым движением
(рис. 12. 28, а), к тяговым цепям ко-
торых прикреплены на кронштейнах
отрезки подвесного рельса.
Взамен лифтов были предложены
автоматически работающие винтовые
подъемы (рис. 12. 28, б), где вагонет-
ки прогоняются по спиральному под-
весному пути посредством вращаю-
щейся рамы 1 с вертикальными це-
пями 4, которые упираются в кузов
вагонетки. Обладая большой про-
пускной способностью, винтовые
подъемы, требующие парной установ-
ки, являются весьма дорогим соору-
жением. В случае наличия достаточ-
ного места можно перемещать ваго-
нетки между двумя уровнями по
наклонному участку подвесного пути
с помощью вспомогательной цепной
или канатной тяги.
42. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОГРУЗКА
И РАЗГРУЗКА ВАГОНЕТОК
Автоматическая по-
грузка вагонеток из бункеров
может производиться с отключением
и без отключения вагонеток от тя-
гового каната.
Погрузка без отключения от ка-
ната (на ходу) может выполняться
двумя способами: а) посредством
плужка (косого щита), прикреплен-
ного к вагонетке и сгребающего материал с горизонтальной полки щелевого
бункера; б) с помощью катучего мерного бункера, увлекаемого движу-
щейся вагонеткой в течение короткого времени, за которое происходит
пересыпание груза в кузов вагонетки. Погрузка на ходу была осуще-
ствлена в отдельных случаях уже давно, но практического распростране-
ния не получила ввиду ограниченных возможностей и существенных
недостатков (ударное воздействие на вагонетку, малые скорости движения
дороги, неравномерная загрузка кузовов плужком). Поэтому в настоящее
время применяется преимущественно автоматическая погрузка с отклю-
чением вагонеток от каната, которая является универсальным реше-
нием и в сочетании с толкающими конвейерами позволяет в любых
условиях осуществить полную автоматизацию работы погрузочной стан-
ции.
274
Погрузка вагонеток в этом случае производится объемным или весо-
вым дозатором в сочетании с устройством выдержки интервала, которое
обеспечивает поступление вагонеток через равные промежутки времени,
соответствующие производитель-
ности дороги.
Устройство выдержки интер-
вала состоит из командоаппарата
с приводом от одной из звездочек
конвейера или направляющего
блока тягового каната и участка
выдержки интервала. На этом
участке (рис. 12.29) расположены
управляемые аншлаги (остановы)
I, II, III с выключающими ши-
нами для толкателей конвейера и
электрическими переключателями
(управляющими устройствами) 1,
2, 3 и 4.
Аншлаг I нормально закрыт
и управляется командоаппаратом,
который периодически открывает
его на 5 сек для пропуска ваго-
нетки. Аншлаги II и III нор-
мально открыты и управляются
соответственно переключателями
1 и 2. Вагонетка, остановленная
аншлагом /, переводит переключа-
тель 1, который закрывает ан-
шлаг //; аналогичным образом
вторая вагонетка, остановившись
у аншлага II, закрывает аншлаг
III. Третья вагонетка, останов-
ленная аншлагом III, воздействуя
на переключатель 3, замыкает
электрическую цепь переключате-
ля 4, который переводится корпу-
сом вагонетки; переключатель 4
в этом случае (когда все аншлаги
заняты вагонетками) при переходе
четвертой вагонетки останавливает
толкающий конвейер в канатную
дорогу. Таким образом, на участке
интервала может находиться до
трех резервных вагонеток. После
открытия командоаппаратом ан-
шлага I и ухода передней (первой)
вагонетки аншлаги II и III после-
довательно открываются, пропус-
кая вперед каждый по одной ва-
гонетке; нормализованное обо-
рудование Союзпроммеханизации
рассчитано на выдержку интер-
валов в границах 15—60 сек при
Объемный дозатор (рис. 12. 30)
скорости конвейера 0,3—0,4 м/сек.
представляет собой поворотный ковш 2
емкостью на одну вагонетку с секторным затвором 5; затвор осью 7 связан
18*
275
с ковшом, а тягой 10 — со станиной дозатора 1. При повороте ковша
затвор 3 скользит по тяге 10 и начинает открываться только после того,
как конец тяги упрется в цапфу 8 затвора; этому моменту соответствует
полное перекрытие отверстия бункера хвостовой частью ковша
(рис. 12. 31). Около дозатора расположен нормально открытый аншлаг 12
с выключающей шиной и переключатель 11, который переводится ваго-
неткой и тем самым закрывает аншлаг и пускает в ход привод дозатора.
А-А
Рис. 12 30. Объемный дозатор (Союзпроммеханизация):
1 — станина; 2 — ковш; 3 — секторный затвор с осью 7 и цапфой 8‘, 4 —привод; 5 — кри-
вошипный механизм; 6 — цепной отражатель с резиновым полотном; 9 — вибратор;
10—тяга, проходящая сквозь цапфу 11 — переключатель; 12 — выключающий аншлаг
К моменту остановки вагонетки аншлагом (через 5 сек после прохода
переключателя) ковш поворачивается на 30° и начинается открытие
затвора 3 и высыпание материала. После окончания насыпания (закрытия
затвора 3) командоаппарат, связанный с дозатором, открывает аншлаг
и вагонетка увлекается подвесным конвейером, в то время как продол-
жается опускание ковша.
Дозаторы Союзпроммеханизации емкостью 0,65—1,6 м3 для мате-
риалов с кусками до 250 мм имеют привод мощностью 5 кет (при кусках
до 180 мм) и 10,5 кет (при кусках 180—250 мм). Цикл работы дозатора
276
Рис. 12. 31. Схема работы дозатора
по рис. 12. 30:
I — исходное положение (до включе-
ния привода); II — начало открытия
секторного затвора 3 (начало высыпа-
ния материала); III—конец открытия
сектора; IV — конец закрытия сектора
Рис. 12. 32. Поворотный
дозатор отвальной дороги
в Горловке:
1 — рама Поворотной части
с зубчатым венцом 2; 3 — сек-
торные затворы; 4 — толка-
тель вагонетки 5; 6 — при-
водная шестерня
277
(один оборот вала кривошипа) равен 15 сек. Значительная доля (около
половины) этого времени в период подъема и опускания ковша с закрытым
затвором может быть совмещена с проходом вагонеткой блокировочного
участка и уходом ее от дозатора; поэтому длительность цикла погрузки
может быть доведена до 18 сек.
В случае движения вагонеток на станции самокатом объемный дозатор
снабжается особой выталкивающей кареткой, которая связана с ковшом
дозатора и при возврате ковша в исходное положение выталкивает ваго-
нетку на линию1.
Рис. 12. 33. Весовой дозатор (Союзпроммехаиизация)
Особое устройство представляет собой поворотный дозатор2
(рис. 12. 32), который устанавливается на обводной конечной петле рель-
сового пути. Дозатор имеет механизм вращения и две пары секторных
затворов, через которые поочередно производится погрузка вагонеток.
Вагонетка подводится толкающим конвейером и подхватывается вращаю-
щимся дозатором, обходя вместе с ним рельсовую петлю. Во время сов-
местного движения (поворот на 180°) материал из мерного секторного
затвора пересыпается в кузов вагонетки. Заполнение дозатора происходит
непрерывно через его центральное отверстие.
Весовой дозатор (рис. 12. 33) работает в сочетании с пластинчатым
питателем (рис. 12. 34) и представляет собой рычажно-пружинные весы,
1 Третьяков В. И. —«Механизация и автоматизация производства», 1961, № 11.
2 «Internationale Ropeway Review», 1964, N 4, p. 123.
278
имеющие коромысло 2. На малом плече коромысла посажен отрезок под-
весного рельса 3, на котором располагается погружаемая вагонетка 1;
рычаг и рельс посажены на подвижную ось 4. Большое плечо коромысла
опирается на тарированную пружинную подвеску и связано с демпфером,
который гасит удары от падения в кузов кусков груза. При достижении
вагонеткой заданного веса рычаг поворачивается (осадка рельса около
12 мм) и штифтом переводит выключатель, останавливающий привод
питателя. Исходное положение рельса весов 3 регулируется таким образом,
Рис. 12. 34. Установка пластинчатого питателя для погрузки вагонеток
чтобы обеспечить плавный съезд груженой вагонетки. Для плавного про-
хода порожних вагонеток через резервный (неработающий) дозатор
к рельсу весов прикрепляются съемные боковые шины, на которые набе-
гают реборды ходовых колес.
Вагонетка останавливается закрытым аншлагом 5 и включает пита-
тель, воздействуя на переключатель 6; после погрузки вагонетка продол-
жает стоять у аншлага, ожидая подхода следующей вагонетки, которая
последовательно переводит переключатели 7 и 8. Переключатель 7 откры-
вает аншлаг и выпускает на линию груженую вагонетку, а переключа-
тель 8 вновь закрывает аншлаг для идущей порожней вагонетки. Дли-
тельность погрузочного цикла складывается из трех частей: времени
движения вагонетки по заблокированному участку, времени загрузки
кузова вагонетки питателем и времени срабатывания приборов управле-
ния. По данным Союзпроммеханизации, продолжительность погрузоч-
ного цикла с весовым дозатором составляет 18—22 сек при производитель-
ности питателя 640 м2!'ч и вагонетках емкостью 0,8—1,25 м3.
Объемные дозаторы более удобны в эксплуатации, чем весовые; по-
следние применяют главным образом при материалах с крупными ку-
сками — размером свыше 250 мм.
В случае необходимости производить на одном погрузочном пути
погрузку вагонеток последовательно из ряда выпускных отверстий
279
бункеров, можно осуществить это также вполне автоматически. В этом слу-
чае помимо указанной ранее аппаратуры, расположенной в каждом месте
погрузки, на подходе к погрузочному фронту помещается дополнительно
распределительный переключатель барабанного типа. Этот переключа-
тель, переводимый вагонеткой, последовательно включает в общую сеть

Рис. 12. 35. Схема весов для подвесных ваго-
неток:
1 — участок рельса: 2 — башмак; 3 — рама весов;
4 — рычаги, вращающиеся на призмах; 5 — рычаг;
6 — тяга; 7 — штанга с подвижным грузом; 8—раз-
гружающее приспособление; 9 — автоматический
штемпельный аппарат
ту или иную пару путевых пе-
реключателей, обслуживающих
отдельные точки погрузки.
При сложной схеме путей
или переменном режиме по-
грузочных операций можно осу-
ществить централизованное
диспетчерское управление по-
грузочными точками. Это даст
возможность полностью или час-
тично исключить путевые пере-
ключатели, переводимые авто-
матически вагонетками, и пере-
дать их функции диспетчеру.
Для взвешивания вагоне-
ток пользуются подвесными
весами (рис. 12. 35), которые
включаются в подвесной путь
аналогично весовому дозатору.
Вырезанный из подвесного пути
участок рельса, достаточный
для помещения на нем вагонетки, подвешен с помощью башмаков к пря-
моугольной раме весов. Последняя покоится на четырех рычагах, пере-
дающих давление на штангу с подвижным грузом. В большинстве случаев
Рис. 12. 36. Схема автоматической разгрузки вагонеток на несущем канате с передвижным
опрокидывателем (Союзпроммехапизация)
устраивается еще автоматический штемпельный аппарат, который отме-
чает на бумаге результат каждого взвешивания и может производить также
суммирование. Разрыв пути может быть устранен, если к раме весов
вместо отрезка подвесного рельса подвесить шину; по ней колеса вагонетки
проходят на ребордах.
Подсчет числа выпускаемых на линию вагонеток может произво-
диться с помощью счетчика, на который воздействует храповой рычаг,
нажимаемый выключающим роликом вагонетки.
280
1500
W5
Рис. 12. 37. Передвижной опрокидыватель для автоматической разгрузки вагонеток на канате (Союз-
проммеханизация):
1 — хомут, охватывающий несущий канат; 2 — упор; 3 — направляющие для вагонетки; 4 — поддерживающие
ролики тягового каната; 5 — контршииа
Крутые выходы на линию могут ограждаться на станции ловителями
вагонеток, которые должны остановить случайно отключающуюся ваго-
нетку. На выходе с подъемом линии такой ловитель представляет собой
простой рычаг, допускающий проход вагонетки только в одну сторону.
На выходе со спуском устройство ловителя чрезвычайно усложняется.
Автоматическая разгрузка кузовов с сыпучим
грузом может производиться во время движения вагонетки по несущему
канату (рис. 12. 36) или рельсу без расцепления вагонетки с тяговым
канатом. Для этого в соответствующих местах устанавливаются непо-
движные и передвижные упоры. При ударе рычага об упор задвижка
открывается и кузов опрокидывается. Это же устройство применяют
и при кузовах с раскрывающимся днищем. Упоры могут быть выполнены
управляемыми с помощью электромагнитов.
В случае необходимости одновременной разгрузки вагонеток в не-
скольких пунктах рычаги на кузовах вагонеток и упоры делаются различ-
ной длины, и, таким образом, каждая вагонетка разгружается только
в том месте, где установлен соответствующий ей по длине опрокидной
упор. Рычаг задвижки кузова вагонетки может быть сделан переставным
по высоте; следовательно, любую вагонетку при выпуске с погрузочной
станции можно заставить разгрузиться в том или ином пункте дороги.
При разгрузке на несущем канате на нем посредством хомутов на-
вешивается металлическая рама с упором (рис. 12. 37), причем хомуты
не препятствуют проходу колес вагонетки, а тяговый канат поддержи-
вается роликами, прикрепленными к раме опрокидывателя. Вследствие
резкого опорожнения вагонетки возникают вертикальные колебания не-
сущего каната, при чрезмерной величине которых может произойти сход
вагонетки с несущего каната. Величина этих колебаний зависит от ряда
факторов, в том числе от соотношения массы сбрасываемого груза к массе
вагонеток и несущего каната в пролете. Установка в опрокидывателе
контршины над ходовыми колесами ограждает их от схода с несущего
каната. Для ограничения колебаний иногда ставят оттяжки, удерживаю-
щие опрокидыватель; однако они далеко не всегда дают положительный
результат и, кроме того, затрудняют передвижку опрокидывателя.
Автоматический возврат (восстановление)
опрокинутых кузовов в исходное состояние может осуществляться грави-
тационным или принудительным путем. В первом случае центр тяжести
порожнего кузова должен лежать значительно ниже центра его вращения.
Во втором случае к днищу кузова прикрепляется палец, который скользит
по расположенной на станции спиральной направляющей шине. В обоих
случаях задвижка кузова снабжается пружиной или противовесом для
автоматического западания в прорезь повернутого кузова. Выравнивание
кузова спиральной шиной является наиболее надежным способом и произ-
водится на погрузочной станции при медленном перемещении вагонетки
(по данным Союзпроммеханизации, до 0,8 лг/сек) толкающим конвейером.
С помощью направляющей шины можно осуществлять также закрытие
кузовов с раскрывающимся днищем.
ГЛАВА 13
ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Основным назначением защитных устройств — предохранительных
мостов и сетей — является ограждение расположенного под ними прост-
ранства от возможного падения кусков груза из вагонеток. Однако обычно
ставится условие, чтобы они служили также защитой на случай аварий-
ного падения всей вагонетки.
При большом протяжении ограждаемой поверхности, и в особенности
при большой высоте несущего каната, сети получаются дешевле мостов;
однако следует учитывать также увеличение высоты опор из-за провеса
сетей.
Во время падения вагонетки кузов, подвеска и ходовая тележка
теряют взаимную связь и падают с одинаковой скоростью, не оказывая
давления друг на друга. Сначала происходит удар наиболее тяжелой
массы — кузова, а подвеска и тележка достигнут моста (сети) несколько
позже, когда действие удара кузова будет уже закончено; кроме того,
во время падения часть содержимого кузова высыпается. Поэтому при
расчете предохранительных мостов и сетей за расчетную величину падаю-
щего груза Q принимают вес кузова вагонетки плюс 75% веса его содер-
жимого. При расчете на удар следует учитывать возможность наличия
на мосту или сети снега или гололеда.
43. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ МОСТЫ
Предохранительные мосты выполняются металлическими или дере-
вянными и имеют различные форму и размеры в зависимости от условий
пересечения (рис. 13. 1). В тех случаях, когда они служат ограждением
от падения только отдельных кусков груза, падение небольших масс
не будет оказывать существенного влияния на прочность моста, который
может быть сделан невысоким даже при высоком расположении несущих
канатов.
При расчете предохранительного моста на возможность падения ва-
гонетки высота падения будет играть значительную роль для прочности
сооружения. Поэтому необходимо по возможности приблизить огради-
тельную платформу моста к габариту вагонетки (на канате), сохраняя
минимальный зазор между ними в размере 0,3 м1. С этой целью по краям
моста ставят одну или две опоры для несущего каната, а пролетное строе-
ние часто делают наклонным. При длине моста свыше 20 м целесообразно
устройство промежуточных опор (рис. 13. 2, б).
1 Союзпроммеханизации для мостов по типу рис. 13. 1, а, б принимает расчетную
высоту падения вагонетки равной 0,8 м.
283
284
Предохранительные мосты большой длины иногда снабжаются под-
весным рельсовым путем, по которому происходит движение вагонеток.
Они могут быть выполнены также в виде висячих мостов. Для смягчения
удара в зоне падения ставится двойной или тройной деревянный настил
с зазорами между слоями. Кроме того, пролетное металлическое строение
полезно выполнять на пружинных опорах (рис. 13. 1, а, б), частично
поглощающих энергию удара. Ширина моста назначается из условия,
чтобы вагонетка с учетом поперечного отклонения ее на 14% не выходила
за пределы мостового настила. Данные о весах мостов по типу рис. 13. 1, а, б
Рис. 13. 2. Расчетные схемы предохранительного моста
приведены в табл. 13. 1. При большой высоте несущего каната над зем-
лей применяют мосты с остроугольным верхом (рис. 13. 1, в); секция такого
моста длиной 6,0требует затраты 7,0 тс (70 кн) металла и 18 м3 дерева.
Таблица 13. 1
Веса нормализованных металлических предохранительных мостов
(Союзпроммеханизация)
Мост Длина моста м Вес в тс
пролетного строения полный прн высоте Н—$ jw/15 м
10 2,4 8,5/10,5
Одпопролетный (рис. 13. 1 ,а) 15 4.5 10'12,5
20 7 13/15,5
Двухпролетный (рис. 13. 1,6) 30 40 9 14 24/28 29/32
Примечание. Вес вагонетки до 2 тс, высота падения до 0,8 м, пролеты порта-
лов Z=6-5-11,5 м. Мосты с двойным деревянным настилом; пролетное строение на пружин-
ных опорах.
Расчет настила и пролетного строения моста на удар от расчетного
веса падающего груза Q может производиться по статической нагрузке
Qp = kQ, где k — ударный коэффициент. Значение k различно для от-
дельных элементов моста и определяется с учетом совместной работы их
как упругой системы.
285
Для определения величины k (в предположении неупругого удара
и наличии пружинных опор пролетного строения) В. С. Ковальским1
даны следующие выражения.
Ударный коэффициент для настила (без влияния пружинных опор)
^i = n-i/i+4^> (13.1)
г Уст
где уст — прогиб настила от статической нагрузки Q, действующей на
участке настила шириной /, соответствующем длине кузова
вагонетки (рис. 13. 2, а);
h — высота падения вагонетки (от низа кузова до верха настила);
Pi — коэффициент, учитывающий частичное поглощение кинети-
ческой энергии падающего груза массой настила.
Значение р, при расчетном весе груза Q и весе настила Ge на участке
шириной I под кузовом вагонетки
(13.2)
1 + 0,8 £
Ударный коэффициент для опорной пружины
k2 1 + 1Л1+2^, (13.3)
К Ус,п
где уст — прогиб под грузом Q, вызванный осадкой пружинных опор
Ул. и Уъ (рис. 13. 2, б) от статического действия составляющих
веса груза Qx и Qa.
Значение ц2 при полном весе настила и пролетного строения G со-
ставляет
, х «Р £. *
' 3 ’ Q
Iх2 / ар G у (13-
\ ' 2 '~Q)
Коэффициенты аир учитывают положение груза в пролете и при
обозначениях рис. 13. 2, в равны
(а + Ь)2 „ (и + и)2
2 (tz2b2) ’ Р 2(и2-{-о2)’ ЩО.О/
Суммарный ударный коэффициент для расчета настила (с учетом
влияния пружинных опор)
kH = kx .....1 - = < klt (13. 6)
причем расчетным случаем будет падение вагонетки над опорой (о =
= 0 И Pmir) = 0,5). ПрИ ОТСУТСТВИИ ПруЖИННЫХ ОПОр /г2 = ОО (Уст = 0)
и kH —
Ударный коэффициент для пролета
1 1 + 2-^ , (13.7)
V Уст
где Уст ~ прогиб балки пролетного строения, вызванный статическим
действием нагрузки Qx от веса падающего груза (рис. 13. 2).
1 Ковальский Б. С. — «Науково-технически висник», 1929, № 10—12; см.
также Loschner S. — «Fordertechnik und Frachtverkehr», 1928, N 14—16.
286
Значение р3, имея в виду, что на каждую балку приходится половина
веса настила и пролетного строения (Gx = 0,5G)
р3 =----!—g-. (13.8)
1+0,8-^
Суммарный ударный коэффициент для расчета несущих балок про-’
летного строения (с учетом работы настила и пружинных опор)
(13. 9)
причем расчетным случаем будет падение вагонетки посередине пролета
(и — v и р = 2,0).
При расчетах на ударную нагрузку от падения вагонетки можно
принимать запас прочности п = 1,1.
44. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
Общее устройство сети показано на рис. 13. 3. Сеть
представляет собой металлическую проволочную сетку (табл. 13. 2)
с ячейками такой величины, чтобы они не пропускали кусков перевози-
мого дорогой груза за исключением небольших частиц, падение которых
Рис. 13. 3. Предохранительные сети (Союзпроммеханизация): а — схемы сетей;
б — общий вид; в — поперечный разрез
I — сетевой канат; 2 — бортовой канат или стержень; 3 — поперечина; 4 — сетевой опорный
башмак
не может нанести никакого вреда. При мелких материалах для увеличе-
ния прочности ставят также двойную сетку, в этом случае рекомендуется
поверх сетки 100X100 мм укладывать сетку с ячейками от 20 до 40 мм.
В особых случаях, когда требуется полная непроницаемость, поверх
сетки (или взамен ее) может быть уложено волнистое железо.
Сеть поддерживается сетевыми канатами, которые через 3—4 м со-
единяются между собой поперечинами из уголков или швеллеров. Сети
287
Таблица 13. 2
Предохранительные сети
(Союзпроммеханизация)
Размер кусков груза мм Размер ячейки сетки мм Толщина проволоки мм Вес сеткн кгс/мм2 (дан/см2)
25 20<20 2,0 2,95
40 35x35 2,3—2,6 2,0—2,3
60 45x45 2,6—3,0 2,62—3,1
80 60x60 3,0—3,5 2,37—2,36
100 и выше 80x80 3,5—4,0 2,04—2,75
следует делать корытообразной формы, так как при более дешевых плоских
сетях существует опасность скатывания вагонетки на землю. Ширина
сети В, согласно данным Союзпроммеханизации, должна превышать ко-
лею дороги не менее чем на 4,0 м\ кроме того, в больших пролетах (более
250 м) следует проверить, чтобы вагонетки не выходили за границу сети
при отклонении их под действием ветра рабочего состояния (см. рис. 7. 6).
Расстояние между средними канатами (рис. 13. 3, а) назначается е >
> 1300 мм при металлических и е > 350 мм при деревянных опорах.
В качестве сетевых канатов применяются спиральные канаты откры-
того типа (желательно оцинкованные) диаметром 25—45 мм с толщиной
проволоки не менее 3 мм. Загнутые края корытообразной сети окайм-
ляются бортовыми канатами
конструкции 6x7 + 1 диамет-
ром около 10 мм или круглой
сталью. Количество сетевых
канатов — четыре или три в за-
висимости от нагрузки и колеи
дороги; сети с двумя канатами
применяются только при колее
менее 2,5 м и вагонетках малого
веса; кроме того, в деревянных
опорах центральная стойка пре-
пятствует расположению сред-
него каната. При трех канатах
средний канат испытывает боль-
шую нагрузку (от равномерно
распределенной нагрузки), чем
крайние. Расстояние между канатами при четырехканатной сети зависит
от конструкции опоры и выбирается таким образом, чтобы собственный
вес сети распределялся между ними поровну, а удар от вагонетки при-
ходился посередине между двумя канатами.
Для уменьшения ударной нагрузки расстояние между сетью и габа-
ритом вагонетки должно быть минимальным с учетом необходимого зазора
между ними в размере 0,5 м.
При больших пролетах дороги с целью уменьшить провес сети при-
бегают иногда к установке дополнительных промежуточных опор, кото-
рые служат только для поддержки сетевых канатов.
Если расстояние между опорами дороги значительно превышает длину
ограждаемого пересечения, сетку можно расположить только в части
пролета.
Сетевые канаты поддерживаются на опорах сетевыми башмаками
(см. рис. 3. 10). Концы канатов обычно отводятся к поверхности земли
и анкеруются в отдельных фундаментах. Встречающееся изредка уст-
ройство сетевого каната с противовесом значительно усложняет опору,
не давая существенного смягчения действия удара.
Сетевые канаты должны быть рассчитаны с учетом нагрузки
от снега или гололеда; нагрузка от снега берется пониженной, с учетом
просыпания через ячейки сетки. По данным Союзпроммеханизации, ре-
комендуется принимать: для одинарной сетки 100X100 снеговую
нагрузку 15% от нормативной, гололед— 15 кгс/м2 (дан/м2) сети; для
двойной сетки (нижней 100X100 и верхней 20 x 20)
нагрузку 35% от нормативной, гололед — 30 кгс/м2 (дан/м2).
Подбор сетевого каната производится из условия ограничения его
провеса /,па):, который, если позволяют габариты, назначается =
= (0,05^-0,06) /, где /— пролет сети. На основании уравнения (6. 15),
288
20 X 20) снеговую
полагая в нем Q = 0, h = 0, ас = ав = 0 (без учета сил трения), полу-
чаем потребное разрывное усилие каната
Т
J раз
(gi +
8frnax e Rp
I п
на сетевой канат от веса сетки, поперечин,
gO /
COS2 Р — /
(13. 10)
где £, — погонная нагрузка
настила и т. п.;
g., — то же от снега или гололеда (при температуре —5°).
Запас прочности, по данным Союзпроммеханизации, можно принимать
п 2,5 без учета сил трения.
При изменении нагрузки и температуры натяжение каната с закреп-
ленными концами будет изменяться и может быть определено (в том
числе и монтажное натяжение) по уравнению (5. 15); при этом натяжение
исходного состояния без учета сил трения берется равным 1\ =
- ''"а при нагрузке qx щ + gaiax- При загрузке снегом (д,) темпе-
ратура принимается Л - ЛПш, а при гололеде (g2) —5°; если g-> >
g-2, то следует проверить оба случая нагрузок.
Рассмотрим динамический расчет сетевых канатов при падении на
сеть вагонетки.
Обозначим Q — расчетный вес падающего груза, приходящийся на
один сетевой канат; h — свободную высоту падения кузова до момента
соприкосновения с сетью; A/mas — увеличение провеса сети под грузом
вследствие удара; будем считать, что вагонетка падает на середину про-
лета сети.
Работа, производимая падающим грузом, которая должна быть погло-
щена сетевым канатом, складывается из двух составляющих: кинетиче-
ской энергии падающего груза в момент удара о сеть и работы вертикаль-
ного перемещения груза после удара на величину увеличения провеса
сети
= Q (h р п, (а)
где 1] — поправочный коэффициент, определяемый экспериментальным пу-
тем; он учитывает частичное погашение массой сети работы, раз-
виваемой падающим грузом, а также неполное соответствие рас-
четной схемы действительным физическим явлениям при ударе.
Работа внутренних сил упругости каната при увеличении провеса
его на А/,лах будет равна
IV2 f Pc/(A/)^4-PmaxA/max, (b)
о
где Р|11ах — наибольшее давление от падающего груза на канат, соответ-
ствующее максимальному провесу сети под ударом ’.
1 Точное значение величины Uz, можно получить, если представить Р и -Х[ в виде фуик-
Гс
min от ф , где Тс — статическое, а Гр—динамическое натяжение каната. Решение
1 д
это дано А. А. Ананьевым; точная величина 1Р2 при этом получается на 20—30% меньше
приближенной. Однако, как показывают проведенные им же эксперименты, это уточнение,
вызывающее усложнение расчета, не имеет существенного практического значения; путем
надлежащего выбора величины коэффициента Т|, имеющего в известной степени условный
характер, возможно и при приближенном значении ttz2 получить конечные результаты,
совпадающие с данными эксперимента.
19 А. И. Дукельскнй
289
Работа, производимая падающим грузом, должна быть поглощена рабо-
той внутренних сил упругости каната; следовательно, W v = Ц7а, откуда
Q (h + Д/гаах) Т] - 4 Лпах ЛАпах; Л - 1 ) А/тах- (13.11)
Перед падением вагонетки на сеть провес каната посередине пролета
под действием равномерной нагрузки q при статическом натяжении Тс
каната будет равен
8ТС cos2 рх ’
где 1Х — длина пролета, в котором происходит падение груза.
После падения вагонетки на середину сети провес ее возрастает до
величины
/n,ax ~ 87max cos2 рх г 47-тах cos ₽.v ’ * °'
где Т1Пах- — наибольшее динамическое натяжение каната, соответствую-
щее наибольшему давлению Ртах падающего на сеть груза Q.
Обозначим через отношение динамического натяжения каната
к статическому
ф —
Ч'Ш 'р
Вводя это обозначение в выражения (с) и (d), можем найти увели-
чение провеса каната
д/тах -- /шах — f - 8ттах cos р;’ [2^тах~4гр; ("Ф"1 — 4 • (13-12)
Величину Ртах определим по методу допускаемых нагрузок (см.
стр. 119), а именно Ртах — _
«о
Запас надежности п0 предполагает в данном случае, что при постоян-
стве распределенной нагрузки q и температуры сосредоточенная дина-
мическая сила Ртах возрастает до предельной величины Рпр, силе Рпр
соответствует появлению в канате предельного натяжения Ts, отвечающего
разрывному усилию с учетом возможного с течением времени ослабления
сечения от действия коррозии.
Для определения величины Рпр воспользуемся уравнением (5. 14)
общего состояния многопролетного каната с двумя закрепленными кон-
т
нами. Подставляя в него значения Т = Ts; Т. = Тс = -Д-; АД = О,
Vs
перепишем его в следующем виде
-> / Е F ч 5 4 Т \ 5 d s
----^-) : ~ (13.13,
Грузовые факторы для каната, загруженного распределенной нагруз-
кой (Дс) и дополнительно силой Рпр посередине пролета (Д5), найдем
по уравнению (5. 17), полагая в нем g0 = q, Gv= > Q = p>w
и считая х = 0 (для Дс) и х = 0,5/х (для Дч),
t - X + ~4г~ cos2 ( рпг ~ \ (13. 14)
L 24 L 24 ’ gV1 i г \ 1 cos рх/
2 /3
где /с | ----приведенная длина пролета;
Р — средний угол наклона сетевого участка.
290
Подставляя значения 11 —jAs в уравнение (13. 13) и решая его
относительно искомой величины Рпр, получаем окончательно
п/ / 1 \ V. I f) У Iя
р-~-----Рпт,= Ь — -г-) -с- г -V “ I - <72 , - • (13. 15)
Р COS рд; пр \ “Фи/ ^K^COS2p lx 3COS“P 1 lx v 7
р
Найдя значение Ртах = —— , можно определить величину Ттах из
Ло
уравнения общего состояния (5. 14), которое для данного случая (Т,
-= Ттах, Т, = Тс) будет иметь вид
— Тс
(13. 16)
причем грузовой фактор определяется по уравнению (13. 14) для
4 Л5, если подставить в него вместо Рпр величину Рт.п.
Уравнения (13. 12)—(13. 16) позволяют определить допустимую вы-
соту падения /г, соответствующую силе давления РП1ах. Наибольшее на-
тяжение канатов будет в случае падения вагонетки на сеть, покрытую
снегом (при температуре /min) или при гололеде (t - —5°); при этом запас
надежности может быть принят п„ ~= 1,1. Величину Ts можно принимать
равной Ts = 0,957pfi3 для оцинкованных и Ts 0,9Триз для неоцинко-
ванных канатов.
В случае расчета каната по методу допускаемых напряжений вели-
т
чина Ттах -^-3 (п — запас прочности на растяжение). Соответственно
величина Ртах может быть найдена из уравнения (13. 15), если в нем
заменить значения Рпр на Ргаах, Ts па Т,тх и ф, па ф,„. По данным Союз-
проммеханизации, предлагается принимать п 1.1 при учете снега или
гололеда.
Величина поправочного коэффициента при высоте падения до 10%
от пролета каната может быть принята равной ц 0,65 на основании
данных экспериментального исследования А. А. Ананьева.
Опыты проводились в лаборатории подъемно-транспортных машин
Ленинградского политехнического института на модели с однопролетным
канатом диаметром 3 мм (6x7 1) при следующих относительных дан-
ных: высота падения груза 4—10% от пролета каната; вес груза 8—20%
от полной распределенной нагрузки пролета; статическое натяжение ка-
ната 25—35% от разрывного усилия его; динамическое натяжение при
этом лежало в границах 45—73% от разрывного усилия. Обработка
результатов испытаний по уравнениям (13. 11)—(13. 15) дала значения
поправочного коэффициента для всей серии (18 комбинаций удара) в гра-
ницах q — 0,46-^0,64, причем значения т] возрастают с увеличением вы-
соты падения; приращение провеса А/тах составляет 75—90 % от расчет-
ной величины, а дополнительное давление на опоры на 50—60% выше
расчетного (/J,ml:). Физическая картина явлений, происходящих при ударе,
весьма сложна и отличается от принятой расчетной схемы: а) в момент
соприкосновения с канатом груз не испытывает резкого изменения ско-
рости; б) в начальный момент удара канат под грузом образует клин,
затупляющийся по мере движения груза вниз; в) в конце падения груза
канат не занимает какого-либо предельного положения п находится в дви-
жении.
В отношении распределения динамического давления от падающего
груза между отдельными сетевыми канатами с учетом результатов тех же
19* 291
опытов можно считать1 при двух (рис. 13. 4, а) и четырех (рис. 13. 4, в)
канатах
Qi-Q-^-; QZ = Q~, (13.17а)
а при трех (рис. 13. 4, б) канатах
Qlnax 1.2Q — ; Q'rx = 0,8 — Q,
s<i $о
(13. 176)
где Q — расчетный вес падающего груза, который, как указывалось ранее,
равен собственному весу кузова плюс 75% веса его содержимого.
Распределение равномерной нагрузки (вес сети, снега или гололеда)
между сетевыми канатами будет зависеть от степени жесткости поперечин.
Рис. 13. 4. Распределение динами-
ческого давления от падающего
груза между сетевыми канатами
Если считать, что поперечина абсолют-
но жестка и лежит на упругих опорах
с равной податливостью, то давление на
все канаты будет одинаковым.
Другим крайним случаем будет рас-
пределение давлений по закону балки на
жестких опорах. Величина действитель-
ного давления лежит между этими край-
ними величинами.
Пример. Определить допустимую вы-
соту падения вагонетки на предохрани-
тельную сеть с горизонтальным пролетом
1Г - 100 м.
Вес кузова вагонетки Q, -= 300 кгс
(дан), вес груза в кузове Qo = 1500 кгс (дан)
руды. Сеть имеет четыре поддерживающих
каната спиральной конструкции диамет-
ром 31,5 мм с разрывным усилием Траз =
62,6 тс (626 кн), металлическим сече-
нием F 5,9 см2 и погонным весом g0 -
- 4,9 кгс/м (дан/м). При загрузке сети
снегом и при минимальной температуре
натяжение каждого каната равно Тс =
21 тс (210 кн).
Суммарный погонный вес всей сети
с поперечинами и сетевыми канатами ра-
вен 100 кгс/м (дан/м); дополнительная нагрузка от снега составляет
260 кгс/м (дан/м). Предполагая одинаковую загрузку всех канатов, по-
лучим величину погонной нагрузки одного каната
100-,-260 пп / ,, , .
q --=---------— 90 кгс/м (дан/м)
п
qlx 0,9-100 9 тс (90 кн).
Расчет ведем по методу допускаемых нагрузок. Предполагая оцинко-
ванные канаты, получаем предельные усилия Ts = 0,95 Триз = 0,95 X
X 62,6 = 59,5 тс (595 кн); тогда
TJL
Т<
= 2,85.

1 Опытные данные соответствуют этим значениям при b = 0,25so; 0.5so и 0,75so—для
двух канатов и при b — 0,5s0 — для трех канатов. Для трех канатов при иных значе-
ниях Ь и для четырех канатов величины Q, и Q2 даны ориентировочно.
292
Предельная сосредоточенная нагрузка Рпр определится по уравне-
нию (13. 15), которое для данного случая принимает вид (V/ — /Л; ₽ = 0)
/ 1 \ 8?4 (4’s —О
Рпр ' qlxPnp = ( 1 ) ркр 1 3 9 Р
Все веса выражаем в тоннах и принимаем Ек — 1600 тс/см?
(16000 кн/слг2), тогда
Рпр ’ 9Рпр--у 1 9gg
8-59.53 * * * * *
ГббЩ5,9
(2,852- ° 92 = 306;
Рпр = 13.5 тс (135 кн).
Допускаемая величина динамического давления от груза, принимая
запас надежности п0 = 1,1, составит
Ртах = = -*тт- = 12,2 тс (122 кн).
n,dX п„ 1,1 '
Соответствующее ему динамическое натяжение каната определится
из уравнения (13. 16) при L' = 1Х
о п / г р У, Аг \ У. Ат
। 'г’ I пкг —J L т \ F F
1 max "7 1 max I ^2 * 1 с j — Lzк1 [
Грузовые факторы ^4С и находим по уравнению (13. 14),
подставляя в него вместо Рпр величину Рщах,
2 ДГ = + 4Q = 3,4 - (12,2 + 9) = 36.
Подставляя эти значения, получаем
T3max + T2max (^f’9 3,4-21) 1600.5,9.36;
Т3тах 547’?|1я;. - 340 000;
Гтах =- 57 тс (570 кн); ф,„ - 2,7.
Увеличение провеса по уравнению (13. 12)
[2-12,2-9(2,7-1)] 1,95 лк
Предположим, что поддерживающие канаты сети расположены таким
образом, что удар падающей вагонетки будет воспринят поровну только
двумя канатами из четырех; тогда вес падающего груза, приходящегося
на один канат, составит
Q = 0,5 (Qj 4- 0,75Qo) = 0,5 (0,3 t- 0,75-1,5) 0,7 тс (7 кн)
Допустимая
г) = 0,65 равна
высота падения вагонетки по уравнению (13. 11) при
2-0,7-0,65
1,95 = 24 м,
293
Для сравнения выполним в тех же условиях расчет по методу допус-
каемых напряжений, сохраняя для сопоставимости величину запаса
прочности п = 1,1. Допустимое динамическое натяжение каната в этом
случае составит
Тт„ = -- 57 тс (570 кн);
. _ Т шах г 7 q у
~ Тс 21 “ ’
Величину Ртах определяем из уравнения (13. 15), заменяя в нем
^пр ^шах» s ^max И ^а
Р2 । al Р (1 1 \ 8Гп13Х ; д2/2-
max , qtx max (J £KF 1” 3 q lx,
P2 + 9P = ( 1_________— 'l 8-573 к (2,72 ~ Q2 265’
max 0 У^тах ( I 2,7 ) 1600-5,9 ' 3 У ’
Pmax = 12,2 me (122 кн).
Значения Tmax и Ртах, а следовательно, и высота падения h, при
обоих методах расчета получились одинаковыми, что и следовало ожидать,
так как запас прочности в данном случае близок к единице.
ГЛАВА 14
ОСОБЫЕ ТИПЫ ДВУХКАНАТНЫХ ДОРОГ
45. ПОДВЕСНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ ДОРОГИ С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ
В дорогах этого типа несущий канат не только на станциях, но и на
линии дороги заменен подвесным рельсом. Возможно комбинированное
решение — выполнение одного участка линии дороги с рельсами, а дру-
гого — с несущими канатами.
При рельсовом пути часто пользуются вагонетками с верхней тягой,
которые имеют небольшую высоту и позволяют поднять тяговый канат,
что особенно важно при ограниченном габарите под дорогой.
Рис. 14. I. Рельсовый путь канатной дороги для угольных шахт (Союзпроммеханизация)
Если подвесной путь имеет уклоны, не превышающие 10%, то вместо
обычных сцепных приборов можно воспользоваться простейшим захватом
в виде изогнутой поворотной вилки.
Помимо двухголовочного рельса для линии дороги, может быть также
использован узкоколейный рельс. Простейший тип подвесного пути пред-
ставляет собой многопролетную балку с небольшими расстояниями между
опорами; с увеличением высоты опор стоимость их возрастает, и нужно
переходить на большие пролеты с решетчатыми фермами (рис. 14. 1)
или эстакадами на вантах (рис. 14 2), которые вместе с опорами имеют
вес примерно 0,5 тс/м (5 кн/м).
Замена несущих канатов рельсом весьма упрощает устройство угло-
вых станций, которые воспринимают только усилия от тяговых канатов.
Так же просто решается вопрос об оградительных сооружениях, потому что
к рельсовой эстакаде может быть подвешен сравнительно легкий огради-
тельный помост. Подвесной рельсовый путь позволяет выполнять крутые
кривые в вертикальной плоскости с радиусом до 8—10 м, что важно
в стесненных условиях производственных площадок
295
Рис. 14. 3. Схемы обслуживания складов подвесной рельсовой дорогой с по-
мощью передвижного моста (а, б) катучей фермы (в) и сети стационарных
путей (г):
1 — передвижной мост (ферма); 2 — стационарная линия; 3,4 — передвижные и
стационарные блоки; о — вспомогательный канат; 6 — уравнительная тележка
Наличие жесткого подвесного пути позволяет устраивать передвижные
погрузочные и разгрузочные станции, а также передвижные перегрузоч-
ные мосты (рис. 14. 3, а и б), обслуживающие обширные площади складов
сыпучих грузов. Все подобные устройства для входа на них вагонеток
снабжаются стрелками с накладными кривыми остряками, которые поса-
жены шарнирно и скользят по основному стационарному пути во время
передвижения станции или моста, не нарушая движения вагонеток. Для
устранения удара колес о край остряка возможно устройство наклонных
скользящих боковых шин, на которые колесо сначала набегает ребордами,
а затем уже плавно переходит бандажом на утолщенную часть остряка.
Вагонетки, не разъединяясь с тяговым канатом, автоматически пере-
ходят с основного пути на мост, огибают его и вновь возвращаются на ли-
нию дороги. Разгрузка вагонеток происходит во время движения по мосту
с помощью переставного упора. Для отгрузки материала со склада на
верхнем поясе моста имеется поворотный катучий кран, который запол-
няет бункер с выпускными отверстиями, расположенными посередине
моста с одной стороны его. Около бункера помещаются включатель и вы-
ключатель для тягового каната, которые вводят в работу по мере надоб-
ности и могут быть отключены в случае отсутствия отгрузки со склада.
При наличии на складе нескольких сортов материала, расположенных
в виде продольных штабелей поперек пролета моста, на одной стороне его
может происходить разгрузка материала на склад и одновременно на дру-
гой стороне — погрузка порожних вагонеток другим сортом груза со
склада. Взамен перегрузочного моста может быть использована схема
с катучей фермой 1 на эстакаде (рис. 14. 3, в); ферма связана вспомога-
тельным канатом 5 с уравнительной тележкой 6, которая перемещается
при движении фермы и компенсирует изменение длины тягового каната
па линии.
Обслуживание крытых складов возможно также с помощью сети путей
(рис. 14. 3, г), прикрепленных к перекрытиям.
Подвижные погрузочные станции могут быть выполнены в виде бере-
говых перегружателей, снабженных крановым устройством для подачи
груза из судов в бункера станции. Подвесные рельсовые дороги приме-
няются главным образом для перемещения сыпучих грузов и обслужива-
ния складов на территории промышленных предприятий, где требуется
устройство оградительных сооружений на всем протяжении дороги.
46. ДОРОГИ С МАЯТНИКО15ЫМ ДВИЖЕНИЕМ
При сравнительно небольшом протяжении канатной дороги и в осо-
бенности при малой производительности часто оказывается возможным
ограничиться одной или двумя вагонетками, имеющими маятниковое
движение между конечными станциями. В этом случае вагонетки обычно
присоединяются наглухо к тяговому канату, что позволяет значительно
повысить скорость движения.
Маятниковые дороги бывают однопутные и двухпутные. В двухпутных
дорогах на каждой линии имеется по одной вагонетке; обе вагонетки при-
соединены к общему тяговому канату, который имеет обычно на одной стан-
ции привод, а на другой — грузовое натяжное устройство. Привод может
быть с приводным блоком и барабаном; в последнем случае на барабане
закрепляются два конца каната — набегающий и сбегающий. Благодаря
этому натяжение тягового каната может быть уменьшено, так как отпа-
дает условие обеспечения силы сцепления на приводных блоках; однако
с увеличением длины дороги возрастают размеры барабана, что значи-
тельно утяжеляет привод.
297
Производительность дороги G зависит от ее длины
и скорости движения v; при полезной грузоподъемности вагонетки Qo
и длительности одного цикла Тц в 1 сек она будет равна
Для однопутной дороги при расстоянии L от погрузочной станции
до пункта разгрузки
ог
\ G Ь4, (14.2)
где f0 — потери времени на торможении и пуск в ход при каждом
цикле;
/1 и z2 — время на погрузку и разгрузку вагонеток, причем в слу-
чае разгрузки на ходу /2 = 0.
Величина L в случае переменного пункта разгрузки на линии будет
колебаться в границах от Lmin до £тах. Для двухпутной дороги, когда ваго-
нетки связаны между собой, величина хода их всегда будет равна Lmax
и, следовательно,
= + (14.3)
Если разгрузка происходит на конечной станции, то L = Етак и при-
менение двухпутной системы почти удваивает производительность дороги.
Длина маятниковых дорог, как правило, не превышает 500—750 м,
однако в отдельных случаях доходит до 1,5 км и выше. Скорость движения
при глухом присоединении вагонетки к канату и отсутствии обхода кривых
составляет обычно v = З-г-5 м/сек, а в однопролетных дорогах доходит
до 8—10 м/сек. При подходе к станциям скорость должна плавно сни-
жаться. Грузоподъемность вагонеток практически неогранпчена; при
сыпучих грузах она достигает 5—8 тс (50—80 кн), а при тяжелых штучных
грузах доходит до 20 тс (200 кн).
Производительность дорог колеблется в очень широких границах.
В большинстве случаев при протяжении до 500 м она не превышает 50—
100 тс/ч (500—1000 кн/ч), однако при более коротком пути достигает при
сыпучих грузах 150 тс/ч (1500 кн/ч) и более.
Маятниковые дороги часто применяются для образования отвалов,
а также подачи в горных местностях руды, леса, камней, угля и т. п. с места
разработок вниз к железнодорожным или безрельсовым путям сообщении.
При постройке в горах различного рода сооружений маятниковыми
дорогами пользуются для подачи наверх строительных материалов, труб,
отдельных частей конструкции и т. п.
Маятниковые дороги используются также для транспортировки штуч-
ных грузов между фабричными корпусами, причем двери входных проемов
могут быть снабжены автоматическими механизмами открытия и закры-
тия.1
В вагонетках для сыпучих грузов, кроме опро-
кидных кузовов, применяют'кузова с раскрывающимся днищем (рис. 14. 4)
и с откидной торцовой стенкой (рис. 14. 5). Такие кузова позволяют осу-
ществить замедленное опорожнение (в особенности при устройстве демпфе-
ров) и тем самым значительно уменьшить опасные для устойчивости ваго-
нетки вертикальные колебания несущего каната (см. п. 17). Закрытие ку-
зовов производится автоматически на погрузочной станции с помощью
1 Панфилов Б. II. — «Механизация и автоматизация производства», 1960, № 6.
298
шины (рис. 14. 4), воздействующей на ролик днища 11 или посредством
упора 7 (рис. 14. 5 и 14. 6), который поворачивает рычаг 6, поднимающий
задвижку 8, благодаря чему торцовая стенка возвращается в вертикальное
положение.
Рис. 14. 4. Вагонетка для породы с раскрывающимся днищем кузова емкостью 2.5 лг*
с собственным весом 2,0 тс (20 кн) (Союзпроммеханизация): а—общий вид; б — механизм
открытия защелки кузова
1 — зубчатое колесо, связанное валом с диском 7; 2 — фрикционное кольцо с пальцем 3 и роликом 4',
5 — рычаг на стационарной оси, связанной канатом 6 с рычагом защелки 9 кузова; 8 — стационар-
ный упор для пальца 3\ 10 — демпфер днища кузова; 11 — ролик для закрывания днища с помощью
направляющей шины 12
В однопутных дорогах опорожнение кузова вагонетки в любом пункте
может производиться автоматически при перемене направления движения
вагонетки. Подобные устройства основаны на использовании вращения
ходового колеса вагонетки для приведения в действие системы рычагов,
удерживающих защелку кузова.
В системе, показанной на рис. 14. 4, зубчатое колесо 1, соединенное
с диском 7, вращается от ходовых колес и поворачивает фрикцнбнно
299
300
Рис. 14. 5. Вагонетка с откидной торцовой стенкой кузова
емкостью 1,2 м3 с собственным весом 620 кгс (дан) (славян-
ские заводы):
1 — зубчатое приводное колесо; 2 — рычаг, поворачиваемый паль-
цем 3, сидящим на стационарной оси и прижатым фрикционом
к колесу /; 4 — стационарный диск, ограничивающий ход пальца 3;
5— канат к рычагам задвижки 8 кузова; 5— ось вращения торцовой
стенки; 6 — рычаг для закрытия кузова, ударяющийся об упор 7;
9 — прижимные ролики
Рис. 14. 6. Погрузочная станция двух однопутных
маятниковых дорог для отвалов славянских заво-
дов (Союзпроммеханизация)
Обозначения по рис. 14. 5
посаженное кольцо 2 с роликом 4 и пальцем 3, ход которого ограничивается
в обе стороны упором 8.
При вращении кольца 2 по часовой стрелке рычаг 5 поворачивается
роликом 4 в крайнее положение II, вызывая открытие защелки 9, а затем
Рис. 14. 7. Способы открытия
защелки кузовов: опрокиднььх
(а, б, в,) и с раскрывающимся
днищем (г) (Ч и ату р мар ганец):
/ — рычаг» связанный канатом 5
с защелкой кузова; 2 — муфта на
несущем канате; 3 — опорный баш-
мак; 4 — канат управления защел-
кой, присоединен к тяговому кана-
ту; 6 — рычаг с канатными подвес-
ками 7 затворов днища; 8 — рычаг
защелки; 9 —- переставной упор
возвращается в исходное положение I. Угол поворота рычага 5 при об-
ратном проходе ролика 4 весьма невелик и практически не влияет на поло-
жение защелки.
В механизме, изображенном на рис. 14. 5, зубчатое колесо 1 вра-
щается от ходовых колес и поворачивает прижатый к нему палец 3 в край-
нее положение I или II. При переходе в положение II палец поворачивает
рычаг 2 и с помощью каната 5 открывает защелку 8 кузова; при движении
в положение I палец 3 не соприкасается с рычагом 2.
301
Для поворота рычага, связанного с защелкой кузова, могут быть также
применены простейшие устройства1 (рис. 14. 7) —муфта на несущем ка-
нате, нижняя поверхность опорного башмака (при небольших переломах
профиля), вспомогательный канат 4 (рис. 14. 7, б), который натягивается
вследствие толчка при остановке вагонетки, а также переставной катучпй
упор на несущем канате (рис. 14. 7, г).
В двухпутных дорогах с переменным местом разгрузки ход вагонеток
определяется расстоянием между точками крепления их к тяговому ка-
нату. В этом случае необходимо устройство наподобие счетного механизма,
В)
zW
Рис. 14. 8. Двухпутная маятниковая дорога производительно-
стью 400 тсч (Чиатурмарганец): а — профиль; б — погрузоч-
ная станция; в — разгрузочная станция с качающимся натяжным
грузом несущего каната
которое размещается на вагонетке и после определенного числа оборотов
колеса включает в действие рычажную систему, открывающую задвижку;
такой механизм должен позволять установку его действия на различные
расстояния.
При однопролетной линии рама вагонетки может охватывать несущий
канат; нижние прижимные ролики исключают сход с пути ходовых колес
в случае сильных колебаний несущего каната во время разгрузки.
Для создания поперечной устойчивости вагонетки и сокращения ее
высоты линия дороги может быть выполнена с двумя параллельными несу-
щими канатами, расставленными на значительном расстоянии друг от
друга; подобное устройство применимо и в случае многопролетной дороги.
Вагонетка этой дороги 2 (рис. 14. 8) опоражнивается при ударе рычага за-
1 Панцулая Г. И. — «Горный журнал», 1952, № 10.
- П а н ц у л а я Г. И. — «Механизация строительства», 1958, № 10.
302
движки кузова о станционный упор; закрытие днища происходит автома-
тически посредством направляющей шины.
Перемена направления движения и остановка могут происходить
автоматически с помощью конечных выключателей, на которые воздей-
ствует вагонетка, входя на станцию. Возможно также полностью автомати-
зировать маятниковую дорогу, создавая автоматическую погрузку ваго-
неток наподобие описанной ранее, причем суммарное время на вспомога-
тельные операции (/0 + /.,) в уравнении (14. 2) и (14. 3) может быть
сокращено до 20—30 сек.
Погрузка вагонеток производится на несущем канате (рис. 14. 6)
вблизи от места крепления его; осадка каната (достаточно 10—15 мм)
может быть использована как датчик весового дозатора, однако в этих
условиях надежнее работа объемного дозатора.
Расчет несущего каната не имеет особенностей. Сле-
дует лишь иметь в виду, что при определении давления от тягового каната
на вагонетку необходимо учитывать влияние натяжения тягового каната
(см. и. 31), что приобретает существенное значение при больших пролетах.
Канат выбирается из условия ограничения максимального провеса
/шах = (0,04-^0,06) I (I—длина пролета), а долговечность обеспечивается
надлежащим количеством ходовых колес, которые при отсутствии соеди-
нительных муфт следует делать с резиновым ободом.
Тяговые расчеты следует вести с учетом переменного зна-
чения угла подъема вагонеток при движении их в отдельных пролетах.
Окружное усилие на приводе при установившемся движении будет склады-
ваться из составляющей веса двух вагонеток Ур„, потерь на трение
в ходовых частях вагонеток У^рт и сопротивлений на блоках и батареях.
В двухпутной маятниковой дороге длиной L на одной линии будет дви-
гаться порожняя вагонетка весом Q„, а на другой линии в обратном на-
правлении — груженая вагонетка весом Qe. Если обозначить через у'
и у" углы подъема пути груженой и порожней вагонеток, а через /0 — коэф-
фициент сопротивления движению вагонетки, то можно написать
= ± (Qe sin у' — Qn Sin у"); (14. 4)
У^Рт = Qafo cos у' + QJo cos у" - 2Lg1f1, (14. 5)
считая, что тяговый канат с погонным весом gr опирается полностью на
ролики опор. С достаточной точностью можно принимать cos у' cos у" як
cos Рср, где Рс;, — средний угол наклона профиля.
При движении вагонетки в пролете угол подъема у определяется
уравнением (4. 31), из которого видно, что tg у изменяется по закону пря-
мой линии. Кривая движения вагонетки очень полога, поэтому можно счи-
тать, что и sin у в пределах пролета изменяется по тому же закону. В край-
них положениях при нахождении вагонетки у одной из опор пролета угол
подъема уо„ находится по уравнению (4. 32). Таким образом, для опреде-
ления наибольшей величины окружного усилия нужно найти такое поло-
жение вагонеток на линии, при котором переменная величина 'Ур,, до-
стигнет своего максимального значения.
Задача эта наиболее просто разрешается графическим способом
(рис. 14. 9).
Сначала определяют значения sin у0„ и sin у0Г1 для всех пролетов до-
роги при положениях груженой и порожней вагонетки справа и слева
у каждой опоры; зная их, можно построить ломаные линии, изображающие
изменение составляющих веса груженой вагонетки Qe sin у' и порожней
вагонетки Q„ sin у". Так как вагонетки двигаются с противоположных
303
Б
Груженая

- -6— — ег---н—е,
Диаграммы натяжений
Рис. 14. 9 Графический метод определения окружного усилия
п натяжений каната маятниковой дороги
304
сторон навстречу друг другу, то обе ломаные линии наносятся в обратных
направлениях, как это показано на рис. 14. 9; здесь груженая вагонетка
движется от станции А к станции Б, а порожняя обратно — от станции Б
к станции А. Полученная в результате вычитания ординат новая ломаная
линия является диаграммой суммарной составляющей веса обеих вагоне-
ток добавляя постоянное значение трения в ходовых частях
и суммарные потери на блоках и батареях, можно получить диаграмму
окружного усилия Р на приводе. Наибольшее натяжение тягового каната
будет при положении вагонетки на максимальном уклоне, т. е. при sin ymax
(груженая вагонетка слева от опоры /); этот случай может не совпадать
с положением вагонеток, создающим Ртах (груженая вагонетка в пункте В).
Для проверки сцепления необходимо выявить худшее положение ва-
гонеток, при котором соотношение максимального /тах и минималь-
ного /n,iri натяжений каната у привода достигнет наибольшей величины,
т. е. случай, когда /щах/^тш будет наибольшим. Этот случай также может
не отвечать положению вагонеток, при котором окружное усилие Р =
= Ртах. Поэтому, вообще говоря, следует построить диаграммы натяже-
ний обеих ветвей каната и по ним найти наиболее неблагоприятное для
сцепления значение /,пах//т1Г1 с учетом сил инерции.
В дорогах, где направление грузового потока меняется или возможен
холостой ход порожних вагонеток, следует для каждого случая построить
аналогичные диаграммы.
Тяговый канат состоит из двух частей: передней — головной части,
проходящей через привод, и задней хвостовой части, имеющей натяжное
устройство. Так как натяжение в обеих частях каната различно, то в до-
рогах с большим уклоном, где эта разница становится ощутимой, целесооб-
разно делать хвостовой канат меньшего диаметра.
47. ОТВАЛЬНЫЕ КАНАТНЫЕ ДОРОГИ
Производительность отвальных канатных дорог достигает 100—
150 м3/ч и более, а емкость отвалов доходит до 15—25 млн. м3 при высоте
100 м и протяжении свыше 2—3 км. Такие отвалы встречаются, например,
на химических заводах и газосланцевых предприятиях1.
При емкости отвала примерно до 3 млн. м3 и использовании для него
площади небольшой протяженности простое решение могут дать лучевые
отвалы с маятниковыми дорогами со свободными (рис. 14. 10, а) или
засыпаемыми (рис. 14. 10, б) конечными мачтами. При свободных мачтах
высотой 100—150 м и пролете 400—600 м емкость отвала составляет
0,7—2,0 млн. м3, а при засыпаемых опорах примерно в два раза больше.
Для дальнейшего увеличения емкости отвала можно создать ряд радиально
расположенных отвалов, обслуживаемых последовательно или одновре-
менно одной погрузочной станцией. Свободные мачты могут по мере за-
полнения отвала переноситься, что, однако, сопряжено с перерывами
в работе.
Несущие канаты делаются с натяжным грузом и с закрепленными
концами. В последнем случае канат сильно ослабевает при подходе ваго-
нетки к станциям и опорам, но зато устраняется повышенный износ на-
тяжного каната и резко уменьшаются амплитуды колебаний каната при
быстрой разгрузке вагона (см. п. 17).
1 Об отвальных дорогах см. ВНИИПТмаш, сб. Ns 22, 1958 (ОНТИ); Б а б я ц -
к и й А. Я-, сб. «Канатные дороги», 1961. Изд. Собчота Сакартвело, Тбилиси; К У й б и -
да Г. Г.,—«Механизация и автоматизация производства», 1959, № 12; «International
Ropeway Review», 1961, р. 87; «Fordern und Heben», 1956, S. 1034; 1958, S. 582.
20 А. И. Дукельскнй 305
Рис. 14. 10. Маятниковые отвальные дороги со свободными (а) и засыпаемыми (б) мачтами
для славянских и днепропетровских заводов (Союзпроммеханпзацпя):
1 — натяжной груз несущего каната
Рис. 14. И. Отвальная дорога для Белоголовского карьера (Союзпроммеханизации)
306
При емкости отвала свыше 3 млн. ж3 и большой производительности,
а также в случае необходимости создать отвал удлиненной формы требуется
дорога с кольцевым движением. Здесь возможны три решения. Первым
из них является хребтовый отвал, образуемый засыпкой пространства
между опорами дороги; пролет 500 м с опорами 70 и 100 м вмещает отвал
емкостью 2,5 млн. м3.
Для увеличения емкости отвала несущие канаты могут идти по рас-
ходящимся в плане направлениям (рис. 14. 11). Сооружение такой дороги
возможно осуществлять в несколько очередей, если предусмотреть пере-
устройство конечных автоматических станций в проходные якорно-на-
тяжные станции. Иногда для удобства обслуживания конечную станцию
располагают за пределами отвала на уровне земли. Профиль при этом
приобретает выпуклую форму, что увеличивает силы трения несущего
каната на опорах. При большой длине отвала может возникнуть необхо-
димость устройства двух натяжных участков несущего каната, т. е. рас-
положения на мачте двойной якорной или якорно-натяжной станции.
Опоры и конечные станции подобных отвальных дорог имеют большую
высоту, достигающую 100—150 At; они выполняются мачтового типа с от-
тяжками. Погонный вес металлоконструкций таких мачтовых сооружений
составляет для опор 300—600 кг/м (дан/м), а для конечных и промежуточ-
ных станций 600—1200 кгс/м (дан/м) высоты.
Так как погонный вес мачтовых опор с одним и двумя несущими ка-
натами примерно одинаков, то устройство расходящейся колеи (по типу
рис. 14. 11) может дать экономию лишь при большой длине отвала.
Вторым решением является отвал с одной или двумя катучими стан-
циями. При секторной форме отвала (рис. 14. 12) конечная станция до-
роги выполняется в виде катучей башни, перемещающейся по круговому
пути. Промежуточная угловая станция является автоматической и имеет
поворотную консоль со входной частью и блоками 2 и 3; при положении
консоли III добавляется блок 4, а при положении I — блоки снимаются.
Перестановка консоли с корректировкой рельс входной части произво-
дится примерно раз в 2—3 годаг. Емкость секторных отвалов при проле-
тах 500 At достигается 8 млн. ж3. При прямоугольной форме отвала он
образуется между двумя перемещающимися по параллельным путям стан-
циями — конечной и угловой, выполненным в виде катучих башен высо-
той 60—70 м по типу рис. 14. 4, б (но без промежуточных опор). Емкость
прямоугольного отвала зависит от возможной длины отвального участка
и может достигать примерно 13 млн. м3.
Если транспортируемый материал по своим свойствам допускает уста-
новку сооружений непосредственно на гребне отвала, целесообразно при-
менять третье решение: устройство наиболее дешевого типа отвальной
дороги — с рельсовым путем и конечной станцией, перемещаемыми по
гребню отвала (рис. 14. 13). В этом случае у подножия отвала распола-
гается проходная автоматическая станция, к которой примыкают рельсо-
вые пути конечной разгрузочной станции, представляющей собой ко-
роткую ферму на салазках, несущую конечный блок. Во время обхода блока
происходит автоматическая разгрузка вагонеток и постепенно образуется
первичный отвал, доходящий до низа фермы разгрузочной станции. После
этого разгрузочная станция выдвигается, опираясь на отвал, а сзади нее
устанавливаются звенья рельсовой эстакады, смыкающиеся с рельсами
проходной станции. После ряда таких передвижек разгрузочная станция
1 Первоначальное устройство с поворотными блоками и стрелками со скользящими
остряками (см. фиг. 269 3-го издания данной книги), не требующее корректировки рельс,
в эксплуатации оказалось недостаточно надежным.
20* 307
308
Рис. 14. 12. Схема швальной дороги с секторным отвалом (Союзпроммеханизации):
А — автоматическая угловая станция с поворотной консолью / в грех положениях — I. II. IIГ. Б — передвижная конечная станция
309
Рис. 14. 13. Отвальная канатная дорога металлургического завода (Союзпроммеханизация): а — проходная станция с передвижной
разгрузочной станцией (фермой) /; б — общая схема
целиком переходит на отвал и постепенно поднимается по нему, пока не
дойдет до проектной высоты гребня отвала. В дальнейшем станция пере-
двигается аналогичным путем, но уже горизонтально. Перемещение стан-
ции, установленной на салазках, производится лебедками.
На передвижку фермы станции с наращиванием звена эстакады тре-
буется около 4 —8 ч при наличии бригады из 8 чел. Компенсация длины
тягового каната происходит за счет хода натяжного устройства. Когда
Рис. 14. 14. Принципиальные схемы дорог с передвижными опорами при треугольной (а)
и прямоугольной (6) формах отвала
последний исчерпан, длина тягового каната увеличивается вплетением
соответствующего отрезка каната. Интервал между передвижками стан-
ции зависит от длины консольной части ее, которая определяет количество
отсыпанного каждый раз материала. Это количество постепенно возрастает
по мере роста высоты отвала; поэтому во избежание чрезмерно частых
передвижек в первый период эксплуатации нужно иметь первичный
отвал достаточной высоты. Величина консольной части фермы лимити-
руется ее общим весом, который не должен затруднять перемещения
фермы по отвалу. Погонный вес подобной эстакады составляет около
300 кгс/м. (дан/м).
310
Радиус вогнутой батареи проходной станции составляет около 100 м
и выбирается по расчету на сбрасывание порожней вагонетки тяговым
канатом без учета контррельса, который работает ненадежно.
Дороги рассматриваемого типа при большой высоте отвала (порядка
50—100 м) дают экономию в металле по сравнению с отвальными дорогами
с несущим канатом. Кроме того, затраты на эстакаду производятся по-
степенно по мере увеличения длины отвала, что приобретает особое зна-
чение при отвалах большой емкости.
Для расширения и планировки отвала, образованного канатной доро-
гой, может быть использован канатный скрепер; такой способ возможно
также применить при развитии уже существующих отвалов. Иногда необ-
ходима равномерная засыпка отваливаемым материалом значительной
площади на сравнительно небольшую высоту — 10—15 м. Это может быть
достигнуто посредством постепенного перемещения всей линии отвальной
дороги (рис. 14. 14), состоящей из катучих опор 1—4 и катучих станций
I и II.
При прямоугольной форме отвала требуется весьма сложное решение
катучей угловой станции II, рельсовые пути которой должны примыкать
в любом пункте к несущему канату основной стационарной линии А—В.
Станция II имеет по краям качающиеся башмаки для несущего каната
и специальной формы полый рельс (сечение А—Д), сквозь который прохо-
дит несущий канат стационарного участка.
Подобные дороги с катучими опорами и станциями менее удобны
в эксплуатации, чем обычные системы, и поэтому их следует рассматривать
как особые устройства, предназначенные специально для создания сплани-
рованного отвала.
Указанные выше различные приемы образования отвалов могут быть
также использованы для целей обслуживания канатными дорогами скла-
дов сыпучих грузов. В этих случаях подача со склада производится на-
земными погрузочными машинами, например железнодорожными или гу-
сеничными кранами.
ГЛАВА 15
ОДНОКАНАТНЫЕ ДОРОГИ. ПЕРЕНОСНЫЕ ДОРОГИ
48. ОДНОКАНАТНЫЕ ПОДВЕСНЫЕ ДОРОГИ
В одноканатных дорогах имеется только непрерывно движущийся
тягово-несущий канат, на котором вагонетки переносятся между конеч-
ными пунктами дороги. Для передвижения на станциях вагонетки снаб-
жены ходовыми колесами и после автоматического отключения от тягового
каната перемещаются по подвесным рельсовым путям точно так же, как
и в двухканатных дорогах. После погрузки или разгрузки вагонетка под-
водится к месту выхода со станции и, переходя с подвесного рельса на дви-
жущийся тяговый канат, одновременно автоматически сцепляется с ним.
На опорах тяговый канат поддерживается опорными блоками, на кото-
рые также опирается зажим вагонетки при проходе опоры.
Так как сечение и натяжение каната ограничено, то поперечная на-
грузка его от веса вагонетки может быть допущена значительно меньшей,
чем для несущих канатов. Полезная грузоподъемность вагонетки обычно
колеблется от 100 до 500 кгс (дан) и в отдельных случаях доходит до
1000 кгс (дан).
Интенсивность выпуска вагонеток на линию достигает 120—150 ваг/ч.
Соответственно с этим производительность дорог составляет обычно до
30—50 тс/ч (300—500 кн/ч), а в отдельных случаях до 100—150 тс/ч'
(1000—1500 кн/ч). При устройстве сдвоенной дороги в виде двух парал-
лельных дорог с независимыми приводами может быть получена суммар-
ная производительность до 300 тс/ч (3000 кн/ч). Скорость движения при
отсутствии автоматического обхода кривых составляет 2,0—2,5 м/сек.
Длина приводного участка зависит от производительности и профиля до-
роги и не превышает 5—8 км, однако при небольших производительностях
достигает 15 км. Путем последовательного расположения приводных
участков может быть обеспечена любая длина дороги; существуют дороги
длиной свыше 70 км1 2. Современные конструкции сцепных приборов позво-
ляют иметь подъемы пути до 25—30°. Пролеты между опорами в горных
условиях достигают в особых случаях до 1000 м при малой производитель-
ности дороги. Возможно также устройство одноканатной дороги с ваго-
нетками, допускающими автоматический переход на движение по несу-
щему канату в отдельных больших пролетах дороги 3. В этом случае ваго-
1 Имеются указания («Technik Modern», 1960, N 2) о возможности осуществления
дорог с производительностью до 180—200 тс/ч (1800—2000 кн.ч), однако без приведения
примеров.
2 Описание дорог см «Mechanical Handling», 1954, N 4; «Internationale Ropeway
Review», 1960, N 4, 1961, N 1, 1962, N 4.
3 В i t t пег K- — «Wasserwirtschaft und Technik», 1957, N 119.
312
нетка должна быть снабжена грузовым сцепным прибором особого типа,
который не прекращает своего действия при переходе колес на несущий
канат и включается и отключается на станциях с помощью направляющих
шин. Автоматический переход на несущий канат происходит на опорах,
оборудованных специальными башмаками. Такое устройство, утяжеляю-
щее и удорожающее вагонетки, может иметь смысл только в особых слу-
чаях при необходимости перекрывать большие пролеты в одноканатных
дорогах с большой производительностью.
В части надежности эксплуатации обе системы дорог — одноканат-
ная и двухканатная — равноценны.
Стоимость сооружения одноканатных дорог благодаря отсутствию
несущего каната и связанных с ним устройств, а также уменьшению на-
грузок на опоры и станции меньше, чем стоимость двухканатных дорог;
разница в стоимости возрастает с уменьшением производительности до-
роги. С другой стороны, следует иметь в виду, что на расходах по экс-
плуатации одноканатных дорог отражается повышенный износ каната,
который поставлен в весьма тяжелые условия работы, так как помимо
перегиба на блоках испытывает также изгиб от поперечной нагрузки под
действием веса вагонетки; последнее сказывается особо сильно в условиях
неровного профиля.
В отношении грузоподъемности вагонеток, предельного уклона, про-
' летов между опорами, возможности автоматического обхода горизонталь-
ных блоков и разгрузки на линии одноканатные дороги значительно
уступают двухканатным. Поэтому их следует рассматривать как облег-
ченный тип подвесных канатных дорог, предназначенный преимущест-
венно для производительностей примерно до 30—50 тс!ч (300—500 кн!ч).
Вагонетки одноканатной дороги (рис. 15. 1)
состоят из двухколесной ходовой тележки с зажимом, подвески и кузова.
Кузова могут быть разнообразной формы в зависимости от характера груза
и благодаря наличию горизонтального шарнира сохраняют постоянно
вертикальное положение. Ходовые колеса, используемые только при дви-
жении по станционным путям, для облегчения веса вагонетки и сокраще-
ния жесткой базы делаются сравнительно небольшого диаметра, что поз-
воляет ограничиться для станционных путей радиусом порядка 2,0 м.
Сцепление вагонетки с канатом может быть достигнуто путем сжатия
его в щеках зажима под действием веса вагонетки аналогично тому, как
это происходит в грузовых сцепных приборах двухканатных дорог; дру-
гим способом является защемление каната в зажиме при посадке ваго-
нетки на канат.
Примером первого решения является ходовая тележка с грузовым
сцепным прибором, показанная на рис. 15. 2. Когда вагонетка сходит
с рельса и садится на канат, рычаги 1 и 2 поворачиваются вокруг осей 3
и сжимают канат; одновременно пружина 4 опускает запорный рычаг 5,
фиксирующий положение зажима. При входе на станцию (рис. 15. 3)
колеса ходовой тележки набегают на станционный рельс, и зажим разгру-
жается от действия веса вагонетки; конец запорного рычага отжимается
при этом шиной 2, и рычаги зажима опускаются под действием собствен-
ного веса, освобождая тяговый канат. В случае наклонного подхода линии
к станции все устройство устанавливается наклонно. Вагонетки указан-
ного типа 1 при грузоподъемности 250 кгс (дан) имеют вес ходовой тележки
9 кгс (дан) и могут преодолевать подъем линии до 28°.
Для возможности автоматического обхода горизонтального и верх-
него вертикального блоков зажим может быть расположен сбоку от
1 Зел иченок Г. Г. — «Механизация трудоемких и тяжелых работ», 1949, № 7
313
Рис. 15. 1. Вагонетки одноканатной дороги:
а — для сыпучих (Союзпроммеханизации);
б — для леса («Строймехмонтаж»)
Рис. 15. 2. Ходовая тележка одноканатной дороги с грузовым сцепным при-
бором («Строймехмонтаж»):
1, 2 — рычаги зажима с осями вращения 3', 5—запорный рычаг, удерживаемый пружиной 4
314
Рис. 15. 3. Входная часть станции одноканатной дороги («Строймехмонтаж»):
/ _ остряк рельса; 2 — шина для отжима запорного рычага; 3 — входной ролик тягового каната;
4,5 — направляющие блоки
Рис. 15. 4. Грузовой сцепной прибор одноканатной дороги («ФЕБ Швер-
машиненбау», ГДР):
/, 3 — щеки зажима; 2 — шарнир рычага 1 в корпусе тележки; 4 — шарнир,
соединяющий щеки зажима; 5 -— ролик; 6—горизонтальный блок; 7 — направ-
ляющий блок; 8 — пружина, связанная с рычагом 1
315
ходовых колес (рис. 15.4). Канат здесь также зажимается под действием веса
вагонетки в щеках зажима 1 и 3, которые представляют собой два рычага,
соединенных между собой шарниром 4. Рычаг 1 соединен, кроме того,
шарниром 2 с корпусом ходовой тележки; второй рычаг 3 заканчивается
роликом 5, который может двигаться вверх и вниз по направляющей,
прикрепленной к корпусу тележки. Когда вагонетка опирается колесами
на рельс, щеки зажима остаются открытыми под действием их собствен-
ного веса. В таком положении вагонетка подводится к месту включения,
где наклонный тяговый канат входит в зажим и, постепенно поднимая его,
зажимается между щеками, увлекая за собой вагонетку, которая покидает
Рис. 15. 5. Сцепные приборы с защемлением каната: а — шипом (фирма «Брего»,
Англия) и б — роликами (фирма «Полиг», ФРГ)
подвесной рельс. В месте выключения колеса вагонетки приходят в сопри-
косновение с рельсом, причем для большей надежности раскрытие зажима
производится с помощью направляющей шины, которая отжимает его
в низшее положение. Сила сцепления пропорциональна весу вагонетки и
достаточна для движения вагонетки при угле наклона каната в 30°. Воз-
можность применения верхних направляющих блоков позволяет умень-
шить угол входа тягового каната на станцию и благодаря этому произво-
дить включение вагонетки на горизонтальном участке рельса независимо
от угла подхода линии.
Сцепные приборы, действующие по принципу защемления тягового
каната, представляют собой два башмака (рис. 15. 5, с), прикрепленных
шарнирно к корпусу ходовой тележки, и служат опорой вагонетки на ка-
нате. Внутренняя поверхность башмаков снабжена спиральными высту-
пами или шипами, которые проникают между прядями каната и защем-
ляются там под действием кручения каната и веса вагонетки. Благодаря
этому сцепление повышается настолько, что вагонетка может свободно
преодолевать наклоны до 24°.
В другой конструкции (рис. 15. 5, б) канат защемляется между двумя
роликами, снабженными спиральными канавками по форме прядей ка-
ната. При этом канат имеет возможность вращаться вокруг своей оси,
что разгружает его от дополнительных напряжений.
316
2300
Рис. 15. 6. Металлическая (а) и деревянная (б) опоры одноканатных дорог («Строймехмонтаж» и Союзпроммеханизация)
Ходовые колеса располагаются наклонно с таким расчетом, чтобы
при переходе с каната на рельс они принимали вертикальное положение.
Включение и выключение вагонетки происходит так же, как при сцепных
приборах грузового действия. Защемление каната в башмаке больше сни-
жает долговечность каната, чем сжатие его в губках зажима сцепного при-
бора грузового действия. С другой стороны, поперечная нагрузка на ка-
нат, вызывающая изгибание напряжения его при грузовых сцепных при-
борах, в два раза больше, чем при защемляющих, где она распределяется
пополам между башмаками.
Опоры одно канатных дорог (рис. 15. 6) выполняются
из металла, дерева и железобетона и имеют обычно пирамидальную форму
с консолями для крепления опорных блоков.
При нагрузке на каждую сторону консоли до 1 000 кгс (дан) вес метал-
лической пирамидальной опоры высотой 8—20 м составляет примерно
100 кгс (дан) на 1 м высоты. Деревянные опоры для облегчения могут быть
выполнены треугольного типа.
Канат поддерживается на опорах блоками диаметром 300—700 мм,
число которых в зависимости от нагрузки колеблется от одного до восьми
с каждой стороны опоры; блоки следует делать с футерованным ободом.
Угол перегиба каната на блоке вследствие малого диаметра блока следует
допускать а < 24-3°, а давление на блок назначать из условия ограниче-
ния величины р = (см. стр. 28). Давление на блок составляет 300—
600 кгс (дан) и соответственно этому по линии порожних вагонеток соста-
вится от 1 до 4 блоков, а по линии груженых вагонеток — от 2 до 8 блоков.
Секции из блоков прикрепляются шарнирно к опоре и, кроме того, поса-
жены попарно на балансирах; благодаря этому давление распределяется
равномерно между всеми блоками, которые автоматически устанавли-
ваются соответственно углу подхода каната и смягчают толчки при про-
ходе вагонетки.
Для большей подвижности рамы с блоками подвешивают к опоре
на шарнирах, допускающих отклонение как в вертикальной, так и в гори-
зонтальной плоскостях.
Станции одно канатных дорог могут иметь разно-
образную форму в зависимости от условий погрузки и разгрузки мате-
риала. Благодаря простоте включающего устройства входная часть стан-
ции занимает небольшую длину. Для сокращения длины станции и умень-
шения числа перегибов каната приводные и натяжные блоки можно
устанавливать наклонно (рис. 15. 7 и 15. 8). Погрузка вагонеток и пере-
мещение их по станционным путям могут быть механизированы теми же
способами, что и в двухканатных дорогах, — с помощью дозаторов и под-
весных толкающих конвейеров.
Погрузочные и разгрузочные станции могут быть выполнены пере-
движными, причем передвижение их не нарушает работу дороги. Тяговый
канат в этом случае проходит через станцию, опираясь на поддерживаю-
щие ролики, укрепленные по краям передвижной станции; вагонетки
отключаются автоматически от каната, обводятся по рельсовому пути
и после погрузки вновь выпускаются на линию дороги.
Имеется возможность1 кратковременной остановки вагона для по-
грузки—разгрузки без расцепления его с движущимся тяговым канатом.
В этом устройстве (рис. 15. 9) при подходе к месту остановки направляю-
щие блоки 4 и 5 перемещаются по направляющим один вверх, а другой
1 «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, N 2, «Fordern und Heben», 1961,
S. 362.
318
Рис. 15. 7. Разгрузочная станция одноканатной дороги («Строймехмонтаж»):
1 — приводной блок; 2 — направляющий блок; 3 — электродвигатель; 4 — ролики
входной фермы станции; 5 — опорная рама; 6 — стояк рамы
Рис. 15. 8. Проходная станция одноканатной дороги (фирма «Брего», Англия):
1 — приводной блок; 2 — направляющий блок; 3 — натяжной блок
Рис. 15. 9. Устройство для остановки вагона (фирма «Вульшлегер», Швейцария):
1 — тяговый канат; 2— вагон; 3 — стационарные блоки; 4, 5 — подвижные блоки в направляю-
щих 6; 7 — цепь с приводом 8 для перемещения блоков 4, 5
319
вниз со скоростью 0,5у, где v — скорость движения каната. В резуль-
тате участок каната между блоками 3—3, а вместе с ним и вагон 2,
остаются неподвижным в течение времени t = 2 — (.$ — ход блока).
Автоматическая разгрузка вагонеток на линии дороги затруднена,
так как отсутствует несущий канат, к которому можно прикрепить раму
а)

Опрокидной Иередёиюш рама
, упор с упором для опрокиды-
> ~~ X—— бания ну зоба
Канат для передвижения
К тележки
Подбижная тележка с упором для
опрокидывания кузоба
Несущий канат для передби-
лкения тележки супором
£ Ручная лебедка для передвижения тележки с упором
ОснобноИ-
тяговый
канат
Рис. 15. 10. Схемы автоматической разгрузки вагонеток: а — с подвижной рамой на отвале;
б — с вспомогательным канатом; в — с передвижной опорой

с упором для открытия задвижки кузова вагонетки. Для постепенного
образования отвала пользуются устройством, изображенным на
рис. 15. 10, а. Первоначально вагонетки разгружаются у опоры, к которой
прикрепляется упор, а затем — с помощью устанавливаемой на куче ма-
териала передвижной рамы с поддерживающими роликами для каната
и разгрузочным упором. При необходимости производить разгрузку в лю-
Конечная станция
Погрузочные бункере
Рис. 15. 11. Промежуточная разгрузка вагонеток в бункера («Строймехмонтаж»)
бой точке пролета между опорами прибегают к устройству катучей опоры
(рис. 15. 10, в) или подвижной разгрузочной рамы на специальном канате
(рис. 15. 10, б). В последнем случае между опорами натягиваются допол-
нительные канаты, по которым может передвигаться на колесах рама,
снабженная разгрузочным упором и поддерживающим роликом для тя-
гового каната. Передвижение рамы производится с помощью прикреплен-
ного к ней каната и ручных лебедок.
При разгрузке вагонеток на ходу в бункера (рис. 15. 11) разгрузоч-
ный "упор делается передвижным совместно с рамой, несущей поддержи-
320
вающие ролики тягового каната. Поворот дороги в плайе достигается
устройством угловых станций, на которых вагонетки отключаются от тя-
гового каната и самокатом передвигаются по рельсовому пути. При сцеп-
ных приборах, допускающих односторонний обход горизонтального блока,
угловые станции могут быть выполнены полуавтоматически, т. е. с отклю-
чением вагонеток на одной линии дороги.
Расчет тягов о-н есущего каната и определение мощ-
ности привода производится так же, как и в двухканатиых дорогах, но
потери на трение в колесах вагонеток необходимо заменить потерями тя-
гового усилия на поддерживающих опорных блоках, которые, как известно,
складываются из двух частей: потерь на жесткость каната и потерь на
трение в подшипниках.
Угол обхвата каждого опорного блока не
превышает нескольких градусов, поэтому коэф-
фициент жесткости каната следует определять
по методу, который используется для блочных
батарей. Потери тягового усилия на блочной
батарее при натяжении каната t и угле обхвата
у батареи по уравнению (10. 10) составляют
Рбт "^бт Ч- jy sin —g— . (а)
Подставляя значение коэффициента жест-
кости каната на батарее — [урав-
некие (2. 11)] и имея в виду, что давление от
каната на батарею N = 2t sin -Ч-, можем пере-
писать выражение (а) в следующем виде
Рбт = U + Ц 4 ) N = A)7V- (b>
Таким образом, в уравнениях (10. 4) и
(10. 5), определяющих потери на трение в ко-
лесах вагонеток и дополнительные потери на
выпуклом профиле, в случае одноканатных до-
Рпс. 15. 12. Величина коэф-
фициента <?0 в зависимости
от отношения диаметра бло-
ка D к диаметру каната dK
(с)
рог достаточно вместо коэффициента сопротивления вагонеток движе-
нию f0 подставить коэффициент сопротивления ‘опорных блоков
/о = В + V 4 = ^с° + и 4 ’
^кр
где d/D — отношение диаметра цапфы к диаметру блока;
ц — коэффициент трения в подшипниках;
В — коэффициент жесткости каната при больших углах обхвата;
акР — критический угол обхвата блока;
k — поправочный коэффициент, который в данном случае можно
считать k = 0,6 (стр. 34).
Значение £ и акр указаны в и. 7 и на рис. 10. 6. Для облегчения рас-
четов величина с0 дана в виде графика на рис. 15. 12. При расчете тормоз-
ного привода вследствие колебания коэффициента жесткости g его вели-
чину, определяемую по существующим эмпирическим формулам, следует
уменьшить на 5О°о. Коэффициенты трения в подшипниках опорных блоков
можно принимать для подшипников качения р = 0,02-н0,01 в зависимости
от того, ведется ли расчет на силовой или тормозной режим работы при-
вода. В этих условиях расчетные значения /0 составляют: при силовом
режиме f0 = 0,015 и при тормозном режиме f0 = 0,007.
21 А. И. Дукельский 321
Сопротивление вращению блока с упругой футеровкой больше, чем
при металлическом ободе, причем опытные данные весьма малочисленны 1,
для расчетов можно принимать при силовом режиме /о = 0,025 и при тор-
мозном f0 = 0,015.
Помимо изгиба на приводных и направляющих блоках, тяговый ка-
нат под действием висящих на нем вагонеток испытывает сосредоточенную
поперечную нагрузку, которая вызывает в нем местные напряжения из-
гиба, аналогичные напряжениям в несущем канате под колесом вагонетки
двухканатных дорог. Эти напряжения остаются постоянными, пока ваго-
нетка висит на канате; однако при проходе каждого опорного блока вели-
чина и знак напряжений меняются, что при большом количестве опорных
блоков существенно влияет на выносливость каната. Подобные условия
работы каната создают противоречивые требования к степени его натяже-
ния. Из условия работы на блоках желательно уменьшить натяжение ка-
ната, а для уменьшения изгиба от поперечной нагрузки, наоборот, увели-
чить натяжение. Наиболее правильным решением является назначение
умеренных запасов прочности при одновременном сокращении числа стан-
ционных блоков и максимальном увеличении их диаметра.
Поэтому можно рекомендовать принимать п' = 5,0 при максимальном
статическом натяжении каната на линии в условиях нормальной равномер-
ной загрузки дороги; выбранный канат следует проверить на худший слу-
чай частичной загрузки дороги с учетом сил инерции при значении
п" 4,0. Кроме того, для ограничения изгибных напряжений от попе-
речной нагрузки следует ограничивать относительную поперечную на-
грузку каната
7'^- > 10,
где Q — вес груженой вагонетки;
Tmin — минимальное натяжение каната.
Диаметр каната колеблется от 16 до 36 мм; учитывая условия работы
каната в зажиме, рекомендуется иметь наружные проволоки толщиной
не менее 1,5 мм. Наиболее рациональной конструкцией каната следует
считать 6 X 19 + 1 о. с, ЛК-0 (ГОСТ 3077—55), а при малых диаметрах
также 6 X 7 + 1 о. с. (ГОСТ 3069—55).
Определение провесов тягового каната производится так же, как и для
несущего каната. Расстояние между опорами на ровной местности состав-
ляет в среднем около 100 м; отдельные пролеты при наличии достаточной
глубины местности довольно часто доходят до 500—600 м, а в исключи-
тельных случаях достигают 1000 м, правда, при сравнительно небольшой
производительности дороги, так как соотношение между натяжением ка-
ната и весом вагонетки, определяющее величину провеса, в одноканатных
дорогах значительно меньше, чем в двухканатных.
Величина хода У As натяжного блока определяется также, как и в слу-
чае тягового каната двухканатных дорог. Однако в данном случае при от-
сутствии вагонеток на линии длина кривой каната в пролетах уменьшается,
что частично компенсируется упругим сокращением длины каната. По-
этому для одноканатной дороги уравнение (10. 26) должно быть написано
в следующей форме
У, As = As. — As^ + As, + As0. (15. 1)
Величина температурного As„ упругого As^ и остаточного As0 удли-
нений каната определяется по уравнениям (10. 28)—(10. 30). Изменение
1 N о b i 1 е U. — «Trasport. pubblici», 1958, N 4.
322
длины каната на линии As, в данном случае, если считать линию загружен-
ной распределенной нагрузкой от собственного веса каната g± и веса
вагонеток Q на интервалах w, составит
д _ 1 (gl W ) ________gl yi Р
24 Z2 cosp ’ (15.2)
‘ср ‘ н J 1
где tH — монтажное натяжение каната;
tcp — среднее натяжение каната при загруженной дороге, которое
определяется согласно указаниям на стр. 202.
В случае большой длины приводного участка иногда прибегают к уста-
новке на обоих концах его независимых приводов.
При построении продольного профиля дороги необходимо с особой
тщательностью проверять надежность прилегания каната к опорным бло-
кам на вогнутых участках профиля, причем для этих целей можно исполь-
зовать выражение (8. 1), относящееся к аналогичному случаю проверки
прилегания несущих канатов. В данных условиях следует рассматривать
случай максимального натяжения каната при временном отсутствии ваго-
неток в пролетах, прилегающих к рассматриваемой опоре. Что касается
натяжения каната, то следует иметь в виду, что оно может в значительной
мере изменяться в зависимости от характера загрузки дороги вагонетками
и под действием сил инерции. Эти обстоятельства должны быть приняты
во внимание и при определении величины провесов. На выпуклых участках
профиля при переходе горных вершин требуется иногда на сравнительно
коротком расстоянии осуществить значительный перегиб каната; для этой
цели приходится устанавливать большую батарею из блоков на ряде опор.
49. ПЕРЕНОСНЫЕ ПОДВЕСНЫЕ ДОРОГИ
Переносные дороги применяются как временный вид транспорта,
позволяющий быструю установку, разборку и переброску с места на место
после сравнительно короткого срока эксплуатации.
Они широко используются для перемещения различного рода грузов
в горных местностях, в условиях отсутствия дорог, при пересечении рек
и других препятствий, затрудняющих применение наземного транспорта.
Кроме того, ими пользуются на предприятиях, имеющих переменный
фронт работы, а также сезонный или кратковременный характер транс-
порта. Подобные условия особенно характерны для карьерных разработок,
строительной и лесной промышленности1 и для сельскохозяйственных
работ2. Переносные дороги используются также для военных нужд3.
Соответственно с назначением конструкция и устройство переносных
дорог подчинены в первую очередь требованию удобства монтажа и де-
монтажа, облегчения перевозки и простоты обслуживания.
Переносные дороги выполняются одноканатными и двухканатными
с маятниковым, кольцевым (рис. 15. 13) и с прерывисто-кольцевым дви-
жением. В последнем случае дорога останавливается каждый раз при
прибытии вагонетки на станцию для ручного расцепления ее с тяговым
канатом; одновременно на противоположном конце станции производится
сцепление другой вагонетки с канатом, после чего дорога вновь приводится
в движение.
1 ЕрохтинЯ- Д. и Белозерцев В. Е. — «Лесная промышленность», 1959,
№ 10; «International Ropeway Review», 1961, N 2.
2 Гул исашвил и Б. Г. — «Механизация строительства», 1958, Kg 10.
3 «International Ropeway Review», 1960, N 4.
21
323
7 5
Рис. 15. 13. Схема переносной двухканатной дороги (Союзпроммеха-
низация):
I — приводной; 2 — затяжной блок; 3—включатели и выключатели; 4 — рель-
совые пути; 5 — балласт; 6 — привод с двигателем
Рис. 15. 14. Ходовая тележка переносных дорог: а — с кольцевым зажимом
(типа «Валтелина»), б — с грузовым сцепным прибором (Союзпроммеханиза-
ция)
Рис. 15. 15. Схема двухканатпой лесовозной переносной
дороги (Кавказ, филиал ЦНИИМЭ):
1 — погрузочная; 2 — разгрузочная станции; 3 — вагонетки; 4 — привод; 5 — грузовое
натяжное устройство; 6 — полиспаст для выбора вытяжки каната
324
Для уменьшения веса дороги приходится ограничивать грузоподъем-
ность вагонетки, длину приводного участка и мощность привода. Мощ-
ность обычно не превышает 20 кет. Длина приводного участка при маят-
никовом движении принимается не более 1,0 км, а при кольцевом движе-
нии — не более 1,5—2,0 км.
Грузоподъемность вагонеток (нагрузка на ходовую тележку) колеб-
лется в границах 50—300 кгс (дан}, на саперных вагонетках можно пере-
возить грузы двойного веса. Скорость движения в маятниковых дорогах
составляет 2—3 м/сек, в кольцевых дорогах со сцепными приборами 1,5—
1,75 м/сек при одноканатной и 2,0 м/сек при двухканатной системе. В слу-
чае ручной погрузки и разгрузки вагонеток на ходу скорость движения
уменьшается до 0,5—1,0 м/сек, а вес перемещаемого груза не превышает
50 кгс (дан}.
В этих условиях производительность маятниковой дороги достигает
5—7 тс/ч (50—70 кн/ч}, а в дорогах с кольцевым движением 15—25 тс/ч
(150—250 кн/ч). В зависимости от расстояния между конечными пунктами
и разности их высот производительность дороги может лимитироваться
имеющейся в распоряжении мощностью двигателя. Общий вес переносной
дороги при вагонетках грузоподъемностью 200 кгс (дан) составляет при-
мерно 9—11 тс/км (90—110 кн/км), что позволяет перевозить дорогу
длиной 1—2 км на 3—7 трехтонных грузовых автомашинах. При равной
грузоподъемности вагонеток маятниковые дороги имеют меньший вес,
чем дороги с кольцевым движением. Кроме того, они проще в монтаже
и не ограничивают угла подъема линии. Одноканатная система дает неко-
торое преимущество в весе по сравнению с двухканатной.
Для облегчения монтажа все конструкции и оборудование делаются
разборными, причем вес единичных узлов (за исключением двигателя,
коробки скоростей и редуктора) не превышают 80—100 кгс (дан). Длитель-
ность монтажа дороги может быть при этом сокращена до 12—15 ч, если
работа производится квалифицированным персоналом. Трудоемкость мон-
тажных работ зависит от типа дороги и характера местности и составляет
примерно 1000—1500 чел-ч на 1 км дороги. Демонтаж дороги произво-
дится значительно скорее, чем монтаж.
Вагонетки переносных дорог имеют самые разнообразные формы кузо-
вов и подвесок для перевозки разнохарактерных грузов. При погрузке
и разгрузке вручную на ходу грузов весом до 50 кгс (дан) и устройстве
одножелобчатых приводных блоков при одноканатной системе возможно
глухое крепление вагонетки к тяговому канату посредством простейшего
зажима или вилки, входящей между прядями каната и допускающей уста-
новку верхних направляющих блоков. В случае прерывисто-кольцевого
движения можно использовать простейшее зажимное устройство в виде
разрезного кольца (рис. 15. 14, а), сила сцепления которого при весе
груза Q будет равна F = 2Мр. = ^а. Допустимый угол подъема пути у
определится из условия F xpQ (sin у + f0 cos у), где ф— коэффициент
запаса и f0 — коэффициент сопротивления движению.
При кольцевом движении в двухканатных дорогах пользуются гру-
зовыми сцепными приборами облегченного типа (рис. 15. 14, б); боковой
ввод каната в зажим позволяет упростить устройство включателя—вы-
ключателя и сократить длину входной части станции.
Перевозка пачек бревен весом до 1,5—2,0 тс (15—20 кн) производится
двухканатными дорогами (рис. 15. 15) с помощью двух ходовых тележек
по типу рис. 15. 14, а (прерывисто-кольцевое движение с интервалами вы-
пуска 4—6 мин) или по типу рис. 15. 16 (кольцевое движение с интер-
валами выпуска 2—2,5 мин). Грузовой зажим тележки (рис. 15. 16) имеет
325
ползун 5, который управляется эксцентриком 6, сидящим на рычаге 7. Рычаг
имеет три положения: при нижнем — зажим открыт и ползун застопорен
(период погрузки и перемещения тележки по станции), при левом — пол-
зун освобожден и зажим затянут висящим грузом, а при правом — зажим
принудительно затянут эксцентриком и застопорен (перемещение порож-
них тележек). Разгрузка пачки происходит при повороте грузового
крюка 8 с рычагом 9, расположенном различно на передней и задней те-
лежках. Тележки работают при скоростях до 2 м/сек и уклонах пути до 30°.
Рис. 15. 16. Ходовая тележка лесовозной переносной дороги (Кавказ,
филиал ЦНИИМЭ):
1 — корпус тележки; 2 — неподвижная; 3 — подвижная щека зажима;
4 — корпус ползуна 5; 6 — эксцентрик с рычагом 7; 8 — грузовой крюк
с рычагом 9 сброса груза; 10 — грузовые стропы
В переносных одноканатных дорогах применяются те же сцепные при-
боры, что и в дорогах стационарного типа. Для сокращения габарита стан-
ций радиус кривых подвесного рельса доводят до 1,5 ж при двухколесных
(с базой до 250—300 мм) и до 0,5 м — при одноколесных вагонетках.
Опоры переносных дорог в условиях частого перемещения дороги
рациональнее делать разборными металлическими, причем следует стре-
миться свести к минимуму число монтажных болтов. Колея переносных
дорог в зависимости от габаритов вагонетки составляет 1,0—2,0 м. Для
облегчения веса опоры обычно снабжаются оттяжками и могут выполняться
в виде мачт (рис. 15. 17, а), плоских порталов (рис. 15. 17, б) или двуног
(рис. 15. 17, в) с применением труб. Опорные башмаки несущего каната
(рис. 15. 17, в, узел Д) для упрощения монтажа подвешиваются гибко —
с двумя взаимно перпендикулярными шарнирами в подвеске.
Пролеты между опорами обычно составляют около 100 м, однако в гор-
ных условиях достигают 300—500 м.
Несущие канаты имеют диаметр 12—28 мм, причем из условия
удобства монтажа и перевозки преимущественно применяются канаты
двойной свивки. Целесообразно применять конструкцию 6 X 19 ЛК-О
326

по ГОСТу 3081—55 (металлический сердечник) или ГОСТу 3077—55 (пень-
ковый сердечник) с толщиной наружных проволок не менее 1,0—1,3 мм.
Если не требуется особой гибкости, то целесообразнее иметь металлический
сердечник, увеличивающий сопротивление каната поперечному сжатию
п повышающий разрывное усилие. Наибольшую долговечность можно ожи-
дать прп односторонней, но обязательно при этом нераскручивающейся
свивке (с предварительной деформацией).
Натяжение несущего каната создается полиспастом (рис. 15. 18);
при этом монтаже зажимы сохраняются на время эксплуатации и остаток
каната навивается на катушку, что позволяет регулировать длину каната
в разных условиях установки дороги. Тяговый канат (обычно диамет-
ром 10—14 мм) ставят с простейшей винтовой натяжкой.
Приводные и натяжные станции имеют металлический каркас, загру-
жаемый балластом. В качестве подвесного рельса пользуются полосовой
сталью сечением примерно 50 X 10 мм с закруглением кромок.
В простейших случаях в качестве приводного устройства можно при-
менять трактор и автомобиль. Как правило, предусматривают вспомога-
тельный ручной привод, который позволяет осуществлять транспортиро-
вание тяжелых частей дороги (двигатель, редуктор и т. и.) по предвари-
тельно смонтированному канату.
С целью максимального облегчения веса дороги могут быть применены
легкие металлы и качественные стали. Из тех же соображений уменьшают
запасы прочности и повышают допускаемые нагрузки, несмотря на повы-
шенный износ деталей. Для несущих канатов запас прочности на растяже-
ние уменьшают до 2,5—2,75, а для тяговых канатов — до 4,0—4,5 по от-
ношению к разрывному усилию каната в целом.
ГЛАВА 16
ПАССАЖИРСКИЕ КАНАТНЫЕ ДОРОГИ
50. ТИПЫ ДОРОГ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Типы дорог
В настоящее время существует большое разнообразие систем пасса-
жирских дорог. В равной степени применяются двухканатные и однока-
натные дороги, которые могут иметь маятниковое и кольцевое движение
вагонов (маятниковые и кольцевые дороги). Кольцевые дороги могут быть
с непрерывным и прерывистым движением; в последнем случае дорога
останавливается по прибытии на станцию каждого вагона, для посадки —
высадки пассажиров или для включения—выключения вагона.
В кольцевых дорогах вагоны либо наглухо крепятся к тяговому ка-
нату, либо связываются с ним посредством отключаемых на станциях сцеп-
ных приборов. Была также предложена (фирма «Гирак», Австрия) комби-
нированная система1, в которой подвеска вагона состоит из двух частей,
сцепляющихся и расцепляющихся на станции. Верхняя часть наглухо
соединена с непрерывно движущимся канатом, а нижняя имеет ходовые
части, опирающиеся на рельсовые пути станции. При такой системе одни
участки дороги могут быть осуществлены одноканатными, а другие — двух-
канатными. Целью этой системы было удешевление дороги за счет упро-
щения процесса включения—выключения; практически, однако, она не
получила распространения.
Особым типом являются дороги с несущим канатом и самоходными
вагонами с тепловой тягой; предлагались вагоны с клинчатыми гусенич-
ными тележками 2, с пропеллером и с фрикционным приводом, перематы-
вающим неподвижный канат, протянутый параллельно несущему. Однако
практически осуществлена только одна маятниковая дорога с пропеллер-
ной вагонеткой 3 на два пассажира, построенная во Франции для особых
целей -— связи маяка с берегом на расстоянии около 1 км; в этой дороге
парные несущие канаты с колеей 1 м изолированы от опор и служат также
для передачи электроэнергии на маяк.
Встречаются также грузопассажирские дороги (маятниковые двухка-
натные) для смешанных перевозок грузов и людей. В таких случаях воз-
можны три решения: перевозка грузов в пассажирских вагонах; устрой-
ство одного из вагонов грузовым, а другого пассажирским; устройство
вагонов со съемными кузовами (грузовыми и пассажирскими), которые
сменяются по мере надобности. Осуществлено также комбинированное
1 Bittner К. — «Wirtschaft und Technik im Transport», 1957, N 4—6.
2 «Wasserwirtschaft», 1933, N 11/12.
8 «Genie Civil», 1934, N 17.
329
устройство пассажирской дороги с кабельным краном, где к тележке
крана временно подвешивался пассажирский вагон вместимостью 10 че-
ловек. 1
Двух канатные пассажирские дороги применяются в основном
двух типов: маятниковые дороги (обычно двухпутные) с вагонами вмести-
мостью до 80—100 чел. и дороги кольцевые легкого типа с отключаемыми
вагонами (вместимостью на 4 чел.)—-так называемые гондольные дороги.
Кольцевые двухканатные дороги тяжелого типа с отключаемыми ва-
гонами вместимостью до 40 чел. и прерывистым движением имеют пока
единичное применение (две дороги). Существует также одна кольцевая
дорога с жестким групповым креплением вагонов малой вместимости
(группы по три вагона вместимостью по 4 чел.) и прерывистым движением.
Одноканатные маятниковые дороги применяются редко; преимущест-
венно применяются кольцевые одноканатные дороги двух типов: а) кре-
сельные дороги с жестко закрепленными открытыми вагонами — креслами
(одноместными и двухместными) с посадкой и высадкой пассажиров на
ходу; б) гондольные дороги с отключаемыми закрытыми или открытыми
вагонами малой вместимости (обычно 2—4 чел.).
К одноканатным дорогам можно условно отнести буксировочные до-
роги для лыжников, которые перемещаются стоя на лыжах и опираясь
на одно- или двухместные пружинящие подвески, наглухо прикреплен-
ные к непрерывно движущемуся кольцевому тяговому канату. На летнее
время имеется возможность переоборудования этих дорог в кресельные.
Сводные данные количества пассажирских дорог по странам приведены
в табл. 16. 1.
Таблица 16. 1
Количество и длина (км) подвесных канатных пассажирских дорог
в некоторых странах
(без буксировочных и подземных дорог)
Страна Год сведения Дороги
двух канатные одноканатные Всего
Число Длина Число Длина Число) Длина
СССР 1964 17 10 4 3 21 13
Болгария 1964 1 2 1 2 2 4
Польша 1961 2 6 7 11 9 17
Чехословакия 1965 4 10 15 22 19 32
ГДР 1965 2 2 4 2 6 1
ФРГ 1959 17 34 48 50 65 84
Австрия 1959 47 86 99 124 146 210
Франция 1955 28 58 32 36 60 94
Швейцария 1958 49 91 80 117 129 208
Италия 1959 52 105 137 184 189 289
Норвегия 1959 4 4 7 8 11 12
Испания 1958 3 з 8 12 11 15
Англия 1965 — — — — 15 9
Япония 1960 52 42 139 64 191 106
1 Стационарный кабельный кран пролетом около 770 м грузоподъемностью 12 тс
(120 кн) для строительства напорного трубопровода плотины Трамецейгуэс (Франция).
330
Влияние климатических и геологических условий
Пассажирские дороги могут работать в самых суровых климатических
условиях. Они проходят через горные перевалы и достигают отметок до
4000—5000 м над уровнем моря (дороги Эгюй дю Миди, Франция и Ме-
рида, Венесуэла). В связи с этим возникает вопрос об устранении вредного
влияния на пассажиров резкого изменения атмосферного давления, так
как разность уровней 1000 м преодолевается в течение 2—3 мин. Для этой
цели, начиная с отметок примерно 3000—3500 м, кабины вагонов иногда
снабжают устройствами для поддержания внутреннего давления, исполь-
зуя для этой цели цилиндры со сжатым воздухом или заряжая им трубча-
тый каркас вагона. В таких случаях на верхней станции пассажиры выхо-
дят из вагона через воздушные шлюзы, где происходит постепенный пере-
пад давления.
Разность отметок конечных станций дороги достигает 2—3 км; в этих
условиях колебания температуры по длине дороги доходят иногда
до 50°.
Пассажирские дороги, так же как и грузовые, чувствительны к дей-
ствию ветра (особенно поперечного), вызывающего отклонение и раскачи-
вание вагона. По правилам ППКД—64, движение дороги разрешается при
скорости ветра до 15 м/сек (20 кгс/м2, дан/м2). Поэтому следует по воз-
можности выбирать для трассы дороги наиболее защищенные от господ-
ствующих ветров места и тем самым сократить длительность простоев
дороги.
Кроме того, необходимо избегать местностей, подверженных стихий-
ным бедствиям, как-то: лавинам, оползням, обвалам, ураганам, затопле-
нию и т. п. Особенно тщательно в этом отношении следует проверять места
установки опор и станций. В особых условиях находятся буксировочные
дороги на ледниках, где форма поверхности и высота снежного покрова
сильно изменяются и возможно неожиданное образование трещин; все это
вызывает необходимость частой корректировки положения опор и станций,
опирающихся на непрерывно движущийся ледник, и применение снего-
очистителей.
Требования безопасности и способы эвакуации пассажиров
К пассажирским канатным дорогам предъявляются повышенные тре-
бования в отношении безопасности и надежности эксплуатации. Наиболее
существенными из них, отражающимися на общём устройстве дороги,
являются эвакуация пассажиров в случае неисправности дороги и автома-
тическое торможение вагона при обрыве тягового каната. Последнее тре-
бование относится только к маятниковым двухканатным дорогам с одним
тяговым канатом.
Остановка дороги может быть вызвана разными причинами: переры-
вом в подаче электроэнергии, порчей привода, неисправностью ходовых
частей вагона и, наконец, порчей тягового каната или его направляющих
роликов и блоков.
На случай отключения электроэнергии работа дороги обеспечи-
вается устройством резервного ввода или от самостоятельного источника
энергии — аккумуляторной батареи, бензинового двигателя и т. п.
В случае неисправности основного двигателя необходимо возвратить
вагоны с линии на станцию в течение небольшого времени (не свыше часа
согласно ППКД—64) в зависимости от климатических условий. Это вы-
полняется на малой скорости с помощью резервного двигателя; при корот-
ких маломощных дорогах допускается для этой цели также ручной привод
с безопасной рукояткой.
331
При неисправности вагона или тягового каната движение становится
невозможным и требуется эвакуация пассажиров из вагонов —на землю
(непосредственно или через опору) или на конечные станции. Для осу-
ществления этой операции имеется ряд способов, возможность применения
которых зависит от типа дороги, характера местности, климатических
условий, высоты вагона над землей и, наконец, от местных эксплуатацион-
ных требований.
Если характер местности допускает пешеходное движение, то воз-
можна эвакуация пассажиров из вагонов на землю. При малых высотах
(по правилам ППКД—64 до 5 м) — с помощью лестниц, подаваемых на
веревке с земли, а при более значительных высотах — посредством спа-
сательных поясов (мешков) и установленных в кабине лебедок (грузо-
подъемностью 100 кгс, дан), производящих равномерный гравитационный
спуск через люк вагона. Для устранения холостого хода (обратный подъем
каната) применяют две спаренные лебедки. В случае необходимости (при
вагонах без проводника) помощи пассажирам в вагон, используя эти сред-
ства, может подняться с земли спасатель. Известна практика применения
спасательных поясов с лебедками при высотах 50 м1.
В дорогах легкого типа возможно для уменьшения высоты над землей
несущего каната опускание его с помощью полиспаста.
Эвакуация на землю может производиться также через линейные
опоры с помощью легкого переносного спасательного вагона и ручной ле-
бедки. Такой вагон спускается от ближайшей верхней опоры самоходом
по канату (несущему, а в одноканатных дорогах — тяговому) и возвра-
щается обратно к опоре с помощью лебедки. Для подобной операции тре-
буется уклон каната, достаточный для самоходного движения (по-
рядка Vi0).
Эвакуация пассажиров из вагонов на станцию дороги может произво-
диться с помощью вспомогательного (спасательного) вагона вместимостью
обычно 4—6 чел. В двухканатных маятниковых дорогах спасательный ва-
гон перемещается по несущему канату с помощью самостоятельного тя-
гового каната с независимым приводом. Аналогичное устройство встре-
чается иногда и в гондольных двухканатных дорогах.
В последние годы начали применяться также самоходные спасатель-
ные вагоны с двигателем внутреннего сгорания.
Скорость движения и вместительность спасательных вагонов назна-
чаются из условия требуемой длительности эвакуации пассажиров всех
вагонов, которая зависит от климатических условий. Предпочтительнее
производить эвакуацию на нижнюю станцию, в особенности если на верх-
ней станции нет условий для длительного пребывания пассажиров.
Переход пассажиров из основного вагона в спасательный происходит
через торцовый проем (дверь, окно). Спасательный вагон делается обычно
открытого типа в виде огражденной перилами площадки и снабжается
верхними и нижними откидными направляющими для отвода провисаю-
щего основного тягового каната. Подвеска спасательного вагона должна
быть такой длины, чтобы имелась возможность перехода пассажиров в лю-
бом пункте дороги — при наименьшем и наибольшем уклоне пути.
В некоторых случаях для той же цели делают пол спасательного вагона
подъемным.
1 На маятниковой двухканатной дороге Сильвретабан (Австрия) с вагонами вмести-
мостью по 50 чел. в пролете 2000 м с высотой каната над землей 250 м применены (после
проведения опытов) в качестве спасательных средств мешки с лебедками. См. «Internatio-
nale Seilbahn—Rundschau», 1964, N 1.
332
Профилирование
Минимальное расстояние от низа вагона и от тягового каната до земли
или другого возможного препятствия (снежный покров, деревья и т. п.)
ограничивается требуемыми свободными габаритами. При этом следует
учитывать продольное качание вагона (до 20°), возможность отсутствия
отключаемых вагонов в пролете (опирание тягового каната на опорные
ролики) и увеличение провесов канатов вследствие их колебаний при
пуске в ход и торможении (на 10% для несущих и на 20% для тяговых
канатов).
Величина габаритов по правилам ППКД—64 должна составлять: Нг =
= 3,0 м для непроезжей территории, с уменьшением до 1,5 м, если тер-
ритория под трассой непроходима или ограждена; Нг = 3,0 м — в случае
пешеходной дорожки, Иг = 3,5 м — в случае вьючной тропы и Нг =
4,3 м — в случае проезда; при пересечении судоходных рек и шос-
сейных дорог hs = 0,5 м до габарита приближения, а в случае устройства
защитных сооружений (сети, мосты) Нг = 0,5 м от верха их.
Защитные сооружения требуются над железными дорогами и интен-
сивно работающими шоссейными дорогами; их назначение — исключить
перерыв в наземном движении при навеске или обрыве каната. Пересе-
чения с линиями электропередач и контактными линиями электротранс-
порта нежелательны; они должны подчиняться требованиям, регламен-
тированным специальными инструкциями. Кроме того, расстояние между
проводами и канатами должно исключать возможность индукционных
помех телефонной связи дороги при использовании для этой цели несу-
щих и тяговых канатов.
Максимальное расстояние от низа вагонов (кресел) до земли 1гв огра-
ничивается только для кресельных и гондольных дорог по соображениям
возможности применения простейших средств эвакуации (лестниц и спа-
сательных мешков с лебедками), а при перевозке пассажиров на откры-
тых сидениях — также для устранения боязни высоты. Величина he
регламентирована правилами ППКД—64:
а) при перевозке на открытых сидениях he — 8 м, причем на неболь-
ших участках трассы разрешается увеличивать величину /ц до 15 м\
б) при перевозке в кабинах кольцевых дорог Ив — 20 м.
По рекомендациям OITAF для кольцевых одноканатных дорог при
открытых и полузакрытых креслах и вагонах hn = 8 м с возможностью
увеличения на коротких участках (общим протяжением до 10 % длины
трассы) до 15 м для кресел и 25 м для полузакрытых вагонов; при закры-
тых вагонах he = 25 л с возможностью увеличения на коротких участ-
ках до 40 ж в благоприятных климатических условиях.
Лимитирование высоты линии над землей налагает существенные
ограничения на характер профиля и расстояние между опорами. Вопрос
о необходимости ограничения высоты для двухканатных гондольных дорог
является дискуссионным; по нашему мнению, можно отказаться от этого
ограничения при соблюдении требований о надежной эвакуации пассажи-
ров, которая при наличии несущего каната может быть произведена также
путем опускания его или применения спасательного вагона. Имеются
дороги такого типа, где высота линии над землей достигает 80 м \
Длина дорог практически неограничена, если делать их из ряда по-
следовательно расположенных приводных участков. В маятниковых до-
рогах и кольцевых с неотключаемыми вагонами это связано с пересадкой
пассажиров, что является для них неудобством; поэтому следует избегать
1 Дорога Гмунден—Грюнберг, пролет 1300 м, см., WallmannsbergerG. —
«Transport! pubblici», 1963, N 8/9.
333
устройства таких дорог более чем из двух участков. В кольцевых дорогах
с отключаемыми вагонами не требуется пересадки пассажиров, так как
вагоны вместе с людьми перемещаются по станционным путям.
Во всех случаях для сокращения времени пребывания пассажиров
на промежуточных станциях следует иметь одинаковые интервалы по
времени между вагонами на смежных участках и согласованный ритм
прибытия и отправления вагонов. В маятниковых дорогах для этого необ-
ходима одинаковая длительность рейсов вагонов смежных участков; при
различной длине их это достигается соответствующей пропорцией скоро-
стей движения. Если требуется различная производительность смежных
участков дороги, то из тех же соображений для удобства пассажиров
желательно сохранить равные интервалы по времени, применяя вагоны
разной вместимости.
Длина приводного участка дороги лимитируется прочностью тягового
каната, которая зависит от его диаметра и предела прочности стали. Для
принятых на практике наибольших диаметрах тягового каната 30—32 мм
и пределе прочности 200 кгс/мм? (дан/мм2) максимальное натяжение ка-
ната может доходить до 11—14 тс (ПО—140 кн). В двухканатных дорогах
при устройстве сдвоенных тяговых канатов суммарное натяжение их
может достигать 20—23 тс (200—230 кн).
С другой сторонь!, основное влияние на усилие в тяговом канате
оказывают: в кольцевых дорогах — погонный вес движущихся частей
(вагонов) и разность высот конечных станций, а в маятниковых дорогах —
вес груженого вагона и наибольший угол подъема его.
Практически длина приводного участка достигает в двухканатных
дорогах 3—4,5 км и в одноканатных дорогах 2—2,5 км.
Скорости движения
Скорость движения дороги существенно отражается на ее стоимости.
Повышение скорости при маятниковом движении позволяет уменьшить
вместимость и вес вагона, а при кольцевом движении — сократить число
вагонов на линии, т. е. нагрузку несущего и тягового канатов.
В маятниковых двухканатных дорогах скорость движения за послед-
ние годы по мере накопления опыта постепенно росла и в настоящее
время достигла 10—12 м!сек (36—43 км/ч). Однако при этом из соображе-
ний плавности движения ограничивается скорость прохода вагонами
опор 6—8 м/сек, что надежнее всего достигается устройством автоматиче-
ского (программного) управления. Кроме того, из условия возможности
развить требуемую скорость v на дороге длиной L при среднем значении
ускорения (замедления) / необходимо (предельная треугольная цикло-
грамма) иметь v
В маятниковых одноканатных дорогах скорость движения не рекомен-
дуется делать более 4 м/сек.
В кольцевых дорогах с отключаемыми вагонами скорость движения
ограничивается требованиями надежности включения — выключения
сцепных приборов и составляет 2,5—3,5 м/сек для двух- и одноканатных
дорог. В связи с этим применение прерывистого движения вместо непре-
рывного позволяет при достаточно большом интервале по времени между
вагонами получить более высокую среднюю скорость движения.
В кольцевых кресельных дорогах из условия удобства посадки — вы-
садки пассажиров на ходу скорость движения ограничивают 2,0/2,5 м/сек,
причем более высокие значения (знаменатель) относятся к случаю пере-
возки спортсменов-лыжников.
В буксировочных дорогах скорость движения составляет 2,0—4,5 м/сек
в зависимости от упругости подвеса захвата.
334
Производительность
Производительность (пропускная способность) пассажирской дороги
определяется числом пассажиров, перевозимых в течение часа в одном
направлении G при полном использовании вместимости вагона п0.
В маятниковых дорогах производительность зависит от
длины пути вагона и скорости движения; она составляет
G = п0 — чел/ч, (16. 1)
где Тр — длительность одного рейса в сек-,
п0 — вместимость вагона (число пассажиров, без учета проводника).
Для двухпутной дороги при движении по всей линии с постоянной
скоростью V
Л> = П + *2 = (-4- + -Д-)+ (16.2)
где
И — время движения вагона на длине пути его L';
V
—.---потеря времени в период разгона и торможения при
средней величине ускорения (замедления) /, которая
в практике Союзпроммеханизации при нормальных
режимах принимается в маятниковых дорогах рав-
ной 0,5—0,7 м/сек2-,
/2 = Д + h — стояночное время вагона на станции, затрачиваемое
на вход и выход пассажиров (£?) и на открытие —
закрытие дверей, а также подачу сигнала о начале
движения (^2).
Величина /2 = ап0, причем в среднем при однодверных ваго-
можно принимать значение а = 2-ьЗ (две-три секунды на пассажира);
уменьшается в летнее и увеличивается в зимнее время. Значение 1/,
_ Ю сек.
В случае сложного характера движения (снижения скорости при
проходе опор или промежуточных станций) длительность рейса следует
определять путем построения циклограммы. Для однопутных маятнико-
вых дорог при тех же условиях длительность рейса Тр = 2ТР.
Длина пути вагона L' = 2 s, гДе s—длина кривой траектории дви-
нах
оно
по опыту эксплуатации Тбилисской дороги можно принимать /2 =
жения вагона по несущему канату; величина s определяется по уравне-
нию (4. 29а). Для расчета производительности можно определять вели-
чину L' по хордам пролетов.
Подставляя в выражение (16. 1) значение Тр согласно (16. 2), счи-
и 6
тая Z2 = aho+10 сек и полагая -у = = 8 сек, можно определить
величину
где коэффициент А, учитывающий потери времени на стоянку вагона
и замедление — ускорение дороги, равен
aG aG
”3600 3600
(16.4)
полагая для дорог средней длины L’ = 1000 м и v = 6 м/сек.
335
Величина aG представляет затрату времени в течение часа на по-
садку—высадку пассажиров. Она оказывает существенное влияние на по-
требную вместимость вагона п0- поэтому для создания эффективных
высокопроизводительных дорог необходимо не только применение боль-
ших скоростей движения, но и существенное снижение посадочного вре-
мени. Последнее может быть достигнуто путем надлежащей формы вагона,
размеров и расположения дверей и организации насадочных операций.
Значения А — ф (a, G) даны в табл. 16. 2.
Таблица 16. 2
Величина коэффициента А
[по уравнению (16. 4)]
Посадочное время сек-чел А при G (в чел/ч)
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
1,5 1,15 1,2 1,25 1,3 1,4 1,45 1,5 1,65 1,8 1,9
2,0 1,2 1,25 1,3 1,4 1,5 1,65 1,8 2,0 2,2 2,5
3,0 1,2 1,3 1,45 1,65 1,9 2,2 2,6 3,3 4,4 7,3
4.0 1.25 1.4 1.65 2,0 2,5 з,з 5,0 100 СО —
Из выражений (16. 3) и (16. 4) видно также, что производительность
дороги возрастает почти прямо пропорционально увеличению скорости
движения, но не в прямой пропорции с увеличением вместимости вагона.
L, км
Рис. 16. 1. Величина производительности G двухпутной двух-
канатной маятниковой дороги в зависимости от вместимости
вагона п0 и длины дороги L при скорости движения V =
= 7 м/сек
На рис. 16. 1 изображена диаграмма G = ф (L, п0) для двухпутной
дороги при j = 0,7 м/сек2, 1.л = 2п0 + 10 и v = 10 м/сек.
В кольцевых дорогах производительность зависит от интер-
вала по времени выпуска вагонов со станции t0 сек и составляет
„ 3600 , /1С сх
G =-• —-— чел/ч\ (16.5)
'о
расстояние между вагонами на линии при этом равно
W = tov.
366
Интервал по времени t0 зависит от условий посадки—высадки пас-
сажиров, а в дорогах с отключаемыми вагонами кроме того — от способа
их включения—выключения.
Для дорог с отключаемыми вагонами по правилам ППКД — 64 вели-
чина t0 15 сек (240 еог/ч). Практически в двух- и одноканатных гон-
дольных дорогах с вагонами вместимостью 4—2 пассажира и ручной
обгонкой на станциях t0 = 36-г-24 сек (100—150 ваг/ч), чему соответст-
вует G = 400 -4-600 чел/ч при четырех местных и G - 200-^300 ваг/ч при
двухместных вагонах1. Для дальнейшего уменьшения интервала ^необ-
ходимо устройство механического перемещения вагонов на станциях.
Для кресельных дорог с посадкой и высадкой пассажиров на ходу,
которые затрудняются с увеличением скорости движения и, по рекомен-
дациям OITAF требуется при одноместных креслах t0 4v, а при двух-
местных креслах, где посадка менее удобна, t0 > 7ц. При среднем зна-
чении v — 2,0 м/сек этому соответствует производительность G = 450
-4 500 чел/ч. При пониженной скорости 1 м/сек, что значительно утяжеляет
дорогу, значения G удваиваются. Примеры осуществленных дорог показы-
вают, однако, что возможно иметь интервал £0 — 8 сек при двухместных
креслах и скоростях до 2,5 м/сек, т. е. производительность G = 900 чел/ч
независимо от скорости движения.
Для дальнейшего сокращения времени tv требуется изыскание уст-
ройств, облегчающих посадку—высадку, как, например: движущихся
тротуаров, кратковременного замедления или остановки кресла при дви-
жущемся канате и т. п.
В буксировочных дорогах для лыжников интервал Д при двухме-
стных подвесках может быть доведен до /0 = 7-нб сек, а при одноместных
подвесках до t0 — 4+3 сек, чему в обоих случаях соответствует произ-
водительность G -= 1000-^1200 чел/ч.
При прерывистом движении кольцевая дорога с произ-
водительностью G п0- , - чел/ч будет периодически, через интер-
*0
валы t0, останавливаться на время t3, необходимое для включения (вы-
ключения) вагона и подачи сигнала о начале движения.
В этом случае интервал выпуска вагонов
= G Ь'з = (-^- + -у) Из. (16.6)
где Н — время движения вагона по канату на длине расстояния между
вагонами w;
v — скорость движения;
/ — ускорение (замедление) при разгоне (остановке) дороги, кото-
рое, согласно правилам ППКД — 64, не должно в кольцевых
дорогах превышать значения j < 0,5 м/сек.
В течение времени С должны быть произведены с отключенным ва-
гоном следующие станционные операции: высадка и посадка пассажиров
с открытием и закрытием дверей, длительностью и обгон вагона по
станционным путям, длительностью /4. Следовательно,
откуда определяется значение ie>mii
1 На одноканатной дороге Стрелапасс (Швейцария) с отключаемыми двухместными
вагонами t = 12 сек (300 ваг/ч) и G = 600 чел/ч. На двухканатной дороге Рейн-пере-
права — с четырехместными отключаемыми вагонами t0 = 12 сек и G = 1200 чел/ч.
22 А. И. Дукельский
337
Определение величины /2 было указано ранее, величину t3 с учетом
неравномерной работы по одновременному включению—выключению
четырех вагонов на обеих конечных станциях можно принимать1 ts =
= 10-н20 сек.
Средняя скорость движения дороги будет равна
W W V
или
для получения достаточно больших значений vcp и а необходимо иметь
большие интервалы между вагонами при сравнительно малой частоте
выпуска вагонов со станции.
Целесообразность применения прерывистого движения ограничи-
вается условием vcp > v', где v'—максимальная скорость движения
при включении—выключении вагонов на ходу дороги (и' =& 0,4=0,5и).
Если принять t3 —15 сек, j = 0,5 м/сек2, птях = 6 = 8 м/сек, то из выра-
жения (16. 7) можно получить
W = (160 =250) т~,
причем для а }> 0,5 имеем w 160 = 250 м.
Для значения а = 0,75 или соответственно vcp = 0,75umax =
= 4,5 = 6 м/сек получим w = 500=750 лг, в этих условиях длительность
интервала выпуска составляет t0 = 110= 125 сек, а производительность
дороги G = (330 = 290) п0, что при вагонах вместительностью п0 = 30 = 50
пассажиров позволяет получить G 1000= 1500 чел/ч.
При прерывистом движении кольцевой дороги с неотключаемыми
вагонами (или группами вагонов) интервал между выпуском вагонов t0 —
= Ц + Ц + ^4> где Ц и t2 имеют прежние значения, a t4 — время на об-
гон вагона по стационарным путям, происходящий при движении дороги
с пониженной скоростью (порядка 1,0 м/сек) с учетом обхода концевых
блоков.
Тяговые усилия
Методика определения тяговых усилий была рассмотрена ранее
в пи. 33 и 46. Для сопоставления существующих типов маятниковых
и кольцевых пассажирских дорог представляет интерес выяснить вели-
чину составляющей веса вагонов груженой ветви U как функцию произ-
водительности дороги G, ее длины L, разности высот Н и скорости дви-
жения V.
Для маятниковой дороги при весе груженого вагона Q и угле подъ-
ема пути утах
Ум = Q sin утах = (70 + kM) По sin утах,
где п0 — вместимость вагона при относительном собственном весе его kM
(кгс/пас) и весе пассажира 70 кгс (дан).
Подставляя значение п0 из уравнения (16. 3), получаем
= 3600 •^^SinYmax- (16.8)
1 По данным дороги в Венесуэле, «Fordern und Heben», 1958, S. 166.
338
Для кольцевых дорог при среднем угле наклона линии имеем
UK^q/J (16.9)
так как погонный вес вагонов
G
9 ~ 3600ё)к'
Сравнивая значения С/м и UK при средних значениях входящих в них
величин (для маятниковых дорог kM = 50 кгс/чел, sin ymax = 1,5 sin рс,
а = 3 сек/чел), можно прийти к выводу, что при равных производитель-
ностях и разностях высот усилие в тяговом канате маятниковой дороги
будет не больше, чем у кольцевой гондольной и кресельной дороги.
Действительно, из выражений (16. 8) и (16. 9) и табл. 16. 2 получим,
что Uм >> UK при следующих значениях G: двухканатные гондольные
(kK = 90 кгс/чел, vK = 0,5иЛ) — при G > 500 чел/ч-, одноканатные гон-
дольные (kK = 60 кгс/чел, vK = 0,5иЛ,) — при G>-300 чел/ч\ одноканатные
кресельные (feK = 30 кгс/чел, vK = 0,ЗЗиЛ) — при G > 400 чел/ч.
Эти значения G соответствуют наивысшим для данного типа дорог
(см. табл. 16. 3); при а < 3 сек/чел они еще возрастут.
Сравнение типов дорог
Технические показатели основных дорог приведены в табл. 16. 3, где
представлены наивысшие достигнутые величины. Более подробные тех-
нические характеристики отдельных типов дорог приведены в табл. 16. 4 —
16. 8 (пп. 51—53).
Маятниковые двухканатные дороги являются дорогами универсаль-
ного типа, пригодными для любых климатических условий и характеров
местности, с самыми тяжелыми горными рельефами. При скоростях дви-
жения 10—12 м/сек и вагонах вместимостью 80—100 чел. их производи-
тельность может достигать 500—1000 чел/ч для дорог длиной 3,0—1,0 км.
Персонал дороги при устройстве дистанционного управления проводни-
ками из вагонов может быть сведен к двум человекам в смену. Степень
надежности работы их является относительно наиболее высокой, так как
отпадают сложные станционные предохранительно-контрольные устрой-
ства, свойственные кольцевым дорогам с отключаемыми вагонами.
Кольцевые дороги с отключаемыми вагонами
при достаточно большой длине и производительности, несмотря на меньшую
скорость движения, имеют вагоны меньшей вместимости, чем маятнико-
вые дороги, что позволяет применять более легкие несущие канаты.
Однако это справедливо до известных границ, так как с сокращением
длины и производительности разница во вместимости вагонов убывает.
Вместе с тем величина тягового усилия и мощности привода, как было
показано ранее, при равных производительностях и разностях высот
остаются примерно одинаковыми для кольцевых и маятниковых дорог.
Влияние длины дороги на ее стоимость сказывается значительно
сильнее в маятниковых дорогах, чем в кольцевых, где вместимость вагона
и диаметр несущего каната не зависит от ее длины; в маятниковых до-
рогах при заданной производительности с увеличением длины возрастает
диаметр несущего каната вследствие увеличения веса вагона.
При большой длине дороги, когда возникает необходимость иметь
ряд приводных участков, кольцевые дороги позволяют осуществлять бес-
пересадочное движение. Число обслуживающего персонала в кольцевых
дорогах больше, чем в маятниковых, вследствие большей интенсивности
движения и составляет 4—6 чел. в смену.
22* 339
Таблица 16.3
Технические показатели (наивысшие достигнутые;
основных типов пассажирских дорог
Показатели Двухканатные Одно канатные кольцевые
маятниковые кольцевые кресельные (глухие) гондольные (отключае- мые)
тяжелые * гондольные
Длина привод- ного участка, км 3,0—4,5 4,3 2,5—3,5 2,0—2,7 2,0—3,0
Разность уров- ней участка, км 1,5—2,0 1,1 0,5—0,9 0,5—0,7 0,5—0,95
Максимальный наклон пути, % Любой — 80 80 80
Вместимость ва- гона (число пасса- жиров) 6—100 28 4 1—2 2—4
Скорость движе- ния, м/сек 8—12 7,5 2,5—3,5 2,0—2,4 2,5—3,1
Производитель- ность, чел/ч 300—700 2 800 400—600 3 400—900 300—700
Высота над зем- лей, м Любая Любая 25 (80) 8 (15) 25 (40)
Наибольший про- лет, м 3000 1100 1400 200 500
Удельный вес ва- гона, кгс/чел 30—60 4 — 90—100 20—40 40—80
Наивысшая от- метка, м 1 Дорога Каракг 2 При длине 4—2 4800 с (Венесуэла) км. 2100 2300 2700 3000
3 Дорога — переправа через Рейн (ФРГ) длиной 700 м— имеет производительность 1200 чел/ч. 4 Вагон 40—20 чел.
Кольцевые двухканатные дороги тяжелого типа
(с пульсирующим движением) могут работать в тяжелых горных условиях
и при вагонах вместимостью 30—50 чел. иметь производительность до
1000—1500 чел/ч независимо от длины приводного участка, который мо-
жет иметь значительное протяжение — свыше 4 км.
Кольцевые гондольные дороги — это дороги облег-
ченного типа и при вагонах вместимостью 4 чел. могут развивать произ-
водительность до 600—700 чел/ч-, длина приводного участка достигает
3,0—3,5 км. Они пригодны для весьма крутых подъемов пути (до 40°),
но мало приспособлены к перекрытию больших пролетов, вследствие
ограничения (по условиям эвакуации пассажиров) высоты линии над
землей. Двухканатные гондольные дороги тяжелее и дороже одноканат-
ных, но позволяют перекрывать значительно большие пролеты, т. е.
менее связаны с рельефом местности.
Кресельные одноканатные дороги имеют почти
те же основные показатели, что и гондольные дороги, в отношении про-
изводительности наклона пути, длины и разности уровней приводного
участка, а также высотных отметок. Однако они приспособлены только
340
к плавному рельефу местности, так как высота линии над землей весьма
ограничена по условиям безопасности перевозки людей на открытых
креслах.
Выбор того или иного типа дороги зависит от ряда факторов, из ко-
торых главнейшими являются: назначение дороги, ее производительность
и длина, характер и рельеф местности и климатические условия.
В условиях тяжелого горного рельефа и суровых климатических
условий наиболее подходящими являются двухканатные маятниковые до-
роги. При большой длина дороги (примерно свыше 3 км) и в особенности
при нескольких приводных участках конкурентоспособными являются
кольцевые двухканатные дороги тяжелого типа; однако опыт эксплуата-
ции их еще очень мал и отсутствуют достаточные данные для возможности
провести объективное сравнение их.
Если рельеф местности и климатические условия допускают приме-
нение гондольных дорог, то в большинстве случаев они будут требовать
меньших капиталовложений, чем маятниковые дороги. В отношении про-
стоты эксплуатации преимущество имеют маятниковые дороги.
В случае малой производительности и длины, когда маятниковая
дорога имеет вагоны небольшой вместимости (примерно до 10—12 чел.),
она может быть, наоборот, дешевле гондольной. При вместимости вагона
маятниковой дороги 4—2 чел. рационально делать ее для облегчения
одноканатной.
Наиболее дешевыми и простыми являются кресельные дороги, кото-
рые представляют собой типичные дороги спортивного типа. Им следует
отдавать предпочтение всюду, где по составу пассажиров возможна их
перевозка на открытых креслах с посадкой и высадкой на ходу.
В связи со значительным развитием строительства пассажирских
канатных дорог и стремлением к уменьшению стоимости их за последнее
десятилетие имеется определенная тенденция к широкому применению
наиболее дешевых типов дорог — гондольных (главным образом — одно-
канатных) и кресельных. За маятниковыми дорогами сохраняются специ-
фические области использования их — преимущественно в тяжелых гор-
ных условиях, а также при малых производительностях и длинах.
Области применения дорог
Области применения пассажирских дорог чрезвычайно разнообразны.
Наибольшее распространение имеют они для обслуживания ку-
рортов и спортивных баз. Канатные дороги позволяют ос-
воить многие горные районы и организовать там курорты, лыжные и ту-
ристские базы. В крупных горных районах сооружаются целые сети
связанных между собой дорог, причем весьма часто практикуется совме-
стная работа маятниковых и кольцевых дорог.
Двухканатные маятниковые дороги служат для транспорта через
ущелья и глубокие долины и доходят до самых высоких и труднодоступ-
ных вершин; пологие склоны обслуживаются гондольными и кресель-
ными, а также буксировочными дорогами. Иногда маятниковая дорога
является магистралью, от которой в районах промежуточных и конечных
станций ответвляются на ближайшие склоны кресельные и буксировоч-
ные дороги. Кресельные дороги в зимнее время служат только для пере-
мещения лыжников; в летнее время их обычно используют для перевозки
туристов, снижая в случае надобности скорость движения. Буксировоч-
ные дороги в некоторых случаях можно также переоборудовать на летнее
время в кресельные дороги.
В приморских курортах, расположенных у подножия гор, что ха-
рактерно, например, для Черноморского побережья, канатные дороги
341
используются для связи санаториев с береговой полосой. Такие дороги
(обычно маятниковые, легкого типа), значительно улучшают условия
отдыха, так как время проезда составляет не более 2—3 мин; подоб-
ные дороги имеются в некоторых крымских (например, Ливадия)1 и кав-
казских (Зеленый мыс) курортах. Применение подобных дорог позволяет
использовать для размещения курортных помещений не только береговую
полосу, но и прибрежные возвышенности, которые в южных районах
имеют более благоприятные климатические условия.
В горных районах канатные дороги служат иногда транспорт-
ными магистралями: они проходят через горные перевалы,
сокращая тем самым длительность проезда. Подобного рода дороги
имеют значительную длину и состоят из ряда приводных участков, при-
чем они в значительной мере служат для туристских целей. Примерами
таких дорог являются: двухканатные дороги в Венесуэле — Мерида2
(маятниковая, 12 км, 4 участка) и Каракас (кольцевая, 11 км, 5 участ-
ков — см. п. 52), цепь маятниковых двухканатных дорог протяжением
15 км, пересекающая Альпийский горный хребет в районе Монблана на
франко-итальянской границе 3, гондольная одноканатная дорога Чопок4
в Чехословакии (длина 4,7 км, 4 участка).
В отдельных случаях канатные дороги служат в качестве пассажирс-
ких или грузопассажирских переправ через реки или глубокие впадины,
как, например, грузопассажирская дорога Тигрис в Иране (см. п. 51)
и дорога в США для переброски автобусов5 *.
Пассажирские дороги успешно применяются для обслуживания гор-
ных предприятий и целых горных бассейнов, примером чего является
сеть пассажирских дорог в Чиатурском марганцевом районе, дороги
в Тырны-Аузе и Абастумани (табл. 16. 4 и 16. 5). Они позволяют пере-
нести жилье горняков в крупные благоустроенные поселки (города),
расположенные в долинах, а также осуществить связь между отдельными
рудниками, горными селениями и сельскохозяйственными участками.
На строительствах высокогорных гидростанций неоднократно при-
менялись грузопассажирские дороги, иногда в сочетании с кабельными
кранами.
Во многих случаях канатные дороги применяются для городского
транспорта и служат в качестве связи между низменной и возвышенной
частями города. Подобные дороги (табл. 16. 4 и 15.5) имеются в ряде
кавказских городов — в Тбилиси, Чиатаура, Кутаиси, Кварели, Бор-
жоми, Ереване (в постройке), а также в городах Сан-Ремо® и Брешиа,
Кельне, Берлине, Алжире7. В большинстве случаев это сравнительно
короткие дороги (200—900 ж); однако встречаются и дороги большой
длины (Сан-Ремо, 7,7 км, три расходящиеся участка).
Особо следует упомянуть о многократном использовании канатных
дорог для обслуживания территорий выставок, ярмарок
и крупных парков8. Так, например, на Международной выставке в Брюс-
селе работала сеть одноканатных гондольных дорог, каждая линия ко-
торых имела производительность 800 чел!ч в каждом направлении. До-
1 Куй би да Г., Сб. «Подъемно-транспортное оборудование», ЦИНТИАМ, 1964,
№ 2.
2 «International Ropeway Review», 1963, N 3 (см. табл. 16. 4)
3 «Internationale Seilbahn — Rundschau», 1961, N 4.
4 Там же, 1959, № 1.
5 «Wirtschaft und Technik im Transport», 1952, N 4—6.
* Там же, 1953, № 7—9.
7 «Review Aluminium», 1961, N 290.
8 «International Ropeway Review», 1963, N 2.
342
роги в парках служат для развлекательных целей, как, например, в ска-
зочной «Стране Диснея» (США) в зоопарке Дудли 1 и т. п.
Существуют также предложения об устройстве в крупных городах
(Милан, Лондон) больших кольцевых дорог для внутригородского транс-
порта 2, расположенных в виде кольца над центром города. Они должны
проходить над городскими зданиями (на высоте примерно 70 м) с проле-
тами не менее 500 м, причем в качестве опор предлагается использовать
специальные высотные здания гостиниц и автогаражей.
51. ДВУХКАНАТНЫЕ МАЯТНИКОВЫЕ ДОРОГИ
Общее устройство и типы дорог
Маятниковые дороги имеют обычно одинарные, реже парные н е-
сущие канаты, расположенные на расстоянии 500—700 мм друг
от друга. Канаты закрытого типа (диаметром до 55 мм) изготовляются
из одного куска, так как применение соединительных муфт запрещается
по соображениям безопасности и плавности движения. Это вызывает зна-
чительные трудности при монтаже дороги в горных условиях [вес бухты
каната достигает 30 тс (300 кн) и более ] и может лимитировать длину
участка дороги. В дорогах тяжелого типа и при наличии больших пролетов
целесообразно в связи с этим применение канатов с высоким пределом
прочности 160—200 кгс!мм? (дан/мм2).
Применение парных несущих канатов нерационально в отношении
долговечности их (см. стр. 112). Оно может быть оправдано лишь: а) стрем-
лением уменьшить вес мотка каната; б) необходимостью устройства в боль-
ших пролетах промежуточных поддержек для тягового каната, прикреп-
ленных к несущему канату и в) конструктивными трудностями устройства
ходовой части вагона с расположением большого числа колес на одном
канате.
Рассматривать устройство парных канатов как способ повышения
безопасности следует считать неоправданным, так как обрыв несущего
каната в современных условиях является столь же исключительным слу-
чаем, как, например, разрушение фермы моста.
Несущие канаты, как правило, имеют натяжные грузы, причем ши-
роко применяется устройство с роликовой цепью и непосредственным
креплением конца каната с грузом; исключение натяжного каната с пере-
ходной муфтой повышает надежность дороги в условиях непрерывного
перемещения натяжного груза, что свойственно маятниковому движению.
При малой длине дороги и небольших пролетах, когда ход груза невелик,
рационально применять простейшее натяжное устройство в виде качаю-
щейся треугольной рамы (рис. 16. 31). Анкерное устройство выпол-
няется, как правило, барабанным с резервным запасом каната (согласно
ППКД — 64, не менее удвоенной длины опорного башмака) для возмож-
ности периодического перетягивания его. При парных несущих канатах
они натягиваются независимыми грузами.
В случае большой величины хода натяжного груза появляются труд-
ности с устройством глубоких колодцев, изолированных от скопления
воды. В таких случаях (а также по другим причинам) возникает стремле-
ние применять несущие канаты с двумя закрепленными концами, что за
последние годы осуществлено на нескольких дорогах. 3
1 «Mechanical Handling», 1958, N 11.
2 «Werkehr and Technik», 1956, N 6; «International Ropeway Review», 1960, N 4.
3 Дорога Рофан (Австрия, 1958), Зонненальмбан (Австрия, 1957), Китцбюэль (Австрия,
1958). Давос (Швейцария, 1958). Этот вопрос рассматривался также (в дискуссионной форме)
в докладе Д. Кресселя (Франция) на 2-м Международном конгрессе по канатному транс-
порту (1963).
343
Сравнительная оценка канатов с закрепленными концами и с натяж-
ным грузом рассматривалась ранее (п. 16). Применение в пассажирских
дорогах канатов с закрепленными концами следует считать вполне до-
пустимым при соблюдении требуемого по условиям долговечности вели-
чины соотношения натяжения каната к давлению колеса, а также обеспе-
чения регулярного контроля за величиной монтажного натяжения, что
может быть осуществлено достаточно простым путем. Вместе с тем не сле-
дует забывать, что натяжной груз создает лучшие условия для долговеч-
ности канатов и меньшие углы подъема пути; поэтому не следует отказы
ваться от него без особых причин. По правилам ППКД—64 и OITAF, при-
менение каната с закрепленными концами допускается как исключение.
Расчет несущих канатов рассмотрен в гл. 6.
Тяговые канаты по конструкции не отличаются от канатов
грузовых дорог и имеют диаметр до 32 мм. При больших нагрузках и
значительных пролетах применяют канаты с высоким пределом прочности,
до 200—220 кгс/мм2 (дан/мм2).
Маятниковые дороги в зависимости от системы имеют один или два
совместно работающих тяговых каната. При одном канате он состоит из
двух ветвей — головной (между приводным блоком и вагонами) и хвосто-
вой, каждая из которых представляет собой один кусок (сращивание за-
прещается), концы которого крепятся к обоим вагонам.
Определение натяжений в канате и тяговые расчеты рассмотрены
в п. 46. Канат рассчитывается по наибольшему натяжению с учетом сил
инерции, возникающих в нормальных рабочих условиях.
За расчетную величину следует принимать наибольшее из двух случаев
значение: вагоны на линии (максимальный уклон пути) при установив-
шемся движении и вагоны на станциях в условиях разгона (торможения);
последний случай может быть определяющим только при малом наклоне
линии. Запас прочности п по правилам ППКД—64 принимается равным
5,0 при одном тяговом канате и 6,0 при нескольких тяговых канатах (для
суммарного сечения их). По рекомендациям OITAF п = 4,5.
По существующим правилам всех стран из соображений безопасности
требуется автоматическое торможение вагона в случае обрыва тягового
каната. Это требование относится только к двухканатным маятниковым
дорогам с одним тяговым канатом. Автоматическое торможение вагона
осуществляется посредством ловителей и может производиться с помощью
пружинных колодок, прижимающихся к несущему канату или посредст-
вом зажатия особого — тормозного каната (движущегося или неподвиж-
ного), проходящего сквозь губки дополнительного зажима вагона. При на-
личии двух тяговых канатов, имеющих достаточные запасы прочности,
это требование отпадает, считая, что при обрыве одного из канатов вагон
может быть удержан (и доставлен на станцию) вторым канатом.
В связи с этим обращает на себя внимание разноречивость требования
о ловителях для маятниковых дорог с условиями работы двухканатных
гондольных дорог, имеющих один тяговый канат, и одноканатных
дорог, где обрыв тягового каната вызовет тяжелую катастрофу. Между
тем условия работы тягового каната в двухканатных маятниковых доро-
гах не хуже, чем в кольцевых, п особенно — в одноканатных. Динамиче-
ские усилия, зависящие от скорости движения, могут быть учтены расчет-
ным путем, а для контроля внутреннего состояния каната могут быть ис-
пользованы дефектоскопы.
Следует также напомнить, что требование устройства ловителей по-
явилось в первый период строительства пассажирских дорог, когда из
соображений безопасности строились исключительно маятниковые двух-
канатные дороги. В настоящее время, когда одноканатные пассажирские
344
дороги получили самое широкое развитие, по нашему мнению, возникает
вопрос о возможности пересмотра требования устройства автоматических
ловителей вагонов. Для этого необходимо в международном масштабе
собрать и проанализировать статистические данные об использовании ло-
вителей на существующих дорогах.
При наличии ловителей с торможением о несущий канат не имеется
возможности устройства промежуточных натяжных станций, так как
существующие конструкции тормозных колодок не могут охватить откло-
няющий башмак. Это обстоятельство ограничивает длину участка дороги.
На дорогах с малым уклоном устройство ловителя (согласно
ППКД—64) необязательно, если вагон при обрыве тягового каната не
доходит самокатом до нижней станции и проходит опоры с допустимыми
скоростями, соответствующими радиусу кривизны опорных башмаков.
В этом случае достаточно вместо ловителя иметь управляемый из вагона
тормоз. Нередко при двух тяговых канатах вагоны снабжают упра-
вляемыми тормозами на несущий канат. Это, однако, правильнее рассма
тривать не как дополнительный элемент безопасности на случай обрыва
обоих канатов, а как стопорное устройство для создания повышенных
эксплуатационных удобств, позволяющее закрепить вагон на линии,
отключив его от тяговых канатов.
Подобным путем, например, можно использовать отключенный тя-
говый канат для перемещения между станцией и пассажирским вагоном
вспомогательного (спасательного или ремонтно ревизионного вагона). На-
личие таких управляемых тормозов (поскольку они не являются ловите-
лями) не должно препятствовать возможности устройства промежуточной
натяжной станции несущего каната.
Таким образом, управляемые вагонные тормоза являются стопорным
устройством и независимо от скорости движения рассчитываются на удер-
жание на весу груженого вагона на максимальном уклоне.
Мощность ловителей с захватом движущегося тормозного каната почти
не зависит от скорости движения, так как кинетическая энергия движу-
щейся системы погашается в данном случае тормозами привода.
Ловители с торможением о несущий канат или о неподвижный тор-
мозной должны погасить кинетическую энергию вагона и их мощность,
следовательно, возрастает пропорционально квадрату скорости дви-
жения.
Немаловажное значение имеет способ крепления тягового каната с ва-
гонами. Существуют два вида таких креплений. Простейшим из них яв-
ляется крепление с помощью шарнирных концевых муфт, в которых за-
крепляется конец каната с помощью заливки. Однако возникающие при
движении вагона поперечные колебания 1 тягового каната (из-за измене-
ния пролета) вызывают дополнительные изгибные напряжения его у входа
в муфту и в результате преждевременное разрушение. За этим местом сле-
дует иметь тщательное наблюдение и производить периодическую смену
муфты.
Другой способ крепления состоит в зажатии каната специальными
разъемными или гидропружинными зажимами, причем в этом случае тя-
говый канат представляет замкнутое кольцо со сплетенными концами.
Зажимы могут быть сделаны управляемыми и автоматически отключаться
при обрыве каната (сброс каната). Наличие зажимов упрощает регулиро-
вание расстояния между вагонами при вытяжке каната. Пружинные за-
жимы ограничивают силу зажатия и исключают опасность обрыва каната
в случае аварийного стопорения вагона.
1 Czitary Е. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1963, N 2.
345
В настоящее время в основном применяются три системы дорог, прин-
ципиальные схемы которых представлены на рис. 16. 2: 1) система со вспо-
могательным канатом; 2) система с двумя тяговыми канатами; 3) система
с тягово-тормозным канатом.
Система со вспомогательным канатом («Блейхерт-Цуэгг»), по схеме
рис. 16. 2 (сх. 1) имеет одинарный тяговый канат, которым осуществляется
передвижение вагонов; при разрыве тягового каната автоматически
срабатывают ловители вагонов, прижимая к несущему канату тормозные
колодки. Особенностью этой системы является наличие вспомогательного
каната в виде замкнутого тягового кольца с самостоятельным приводом.
Во время работы дороги вспомогательный канат неподвижен и имеет в это
время повышенное натяжение, проходя над несущим и тяговым канатом
и не соприкасаясь с вагонами. В случае обрыва тягового каната натяжение
вспомогательного каната ослабляется посредством подъема части натяж-
ного груза станционной лебедкой. При этом возрастают провесы каната,
он опускается до крыши вагона и может быть присоединен проводником
вагона к специальному зажиму; порожний вагон после эвакуации пасса-
жиров с замедленной скоростью доставляется вспомогательным канатом
на станцию. Вспомогательный канат служит также для передвижения по
несущему канату спасательных вагонов, находящихся в резерве на стан-
циях дороги. Таким образом, вспомогательный канат представляет собой
совершенно самостоятельный тяговый орган с независимым приводом,
который при нормальной работе дороги находится в полном покое, не
соприкасаясь ни с какими ее движущимися частями. Так как аварии на
пассажирских дорогах являются исключительным явлением, то связанная
с ними некоторая задержка в доставке пассажиров на станцию, свойствен-
ная этой системе, не имеет практического значения.
В системе с двумя тяговыми канатами канаты скреплены с вагонами
и работают совместно, огибая двухжелобчатый блок с симметричным
уравнительным приводом для равномерного распределения нагрузки
между канатами.
Канатная схема может быть при этом осуществлена в двух вариантах.
В одном случае канаты представляют два независимых параллельных
кольца с раздельными натяжными грузами (рис. 16. 2, сх. 2а). В другом
случае (рис. 16. 2, сх. 26) оба каната образуют одно замкнутое двойное
кольцо, к которому зажимами присоединены оба вагона.
Если вагон имеет управляемый тормоз, которым он может быть за-
стопорен на несущем канате, то в случае обрыва одного каната второй
канат может быть отъединен от вагона и использован как вспомогательный
для доставки к пассажирскому вагону спасательного вагона со станции.
В системе с тягово-тормозным канатом (рис. 16. 2, сх. 3 — система
Ребюфель) имеется по существу один тяговый канат, состоящий из двух
частей — головного каната 1 и хвостового каната 2, концы которых при-
крепляются к обоим вагонам. Головной канат обычным путем огибает
приводной блок 3. Хвостовой канат имеет особую схему обводки, благодаря
чему выполняет функцию тормозного каната. Он образует двойную петлю,
проходя сквозь раскрытые зажимы ловителей 6 обоих вагонов и огибая
собственный приводной блок 4 и два натяжных блока 5. При работе до-
роги оба каната движутся синхронно, причем натяжение всех ветвей хво-
стового каната будет одинаково и равно половине веса натяжного груза G,
и, следовательно, приводной блок 4 будет вращаться вхолостую. В случае
обрыва хвостового или головного каната ловители вагонов автоматически
зажимают две ветви хвостового каната и тем самым вновь образуется зам-
кнутое тяговое кольцо; одновременно включается двигатель и затормажи-
вается привод, на рабочем валу которого посажены приводные блоки 3 и 4.
346
Рис. 16. 2. Схемы канатов маятниковых дорог:
Сх. t ~ система со вспомогательным канатом; сх. 2 а, б— система с парными тяговыми канатами, сх. 3—система с тягово-тормозным
канатом
Использование тягово-тормозных канатов для перемещения спасательных
вагонов является невозможным.
При умеренных скоростях движения (до 6— 8 м1сек) система со вспо-
могательным канатом дает наиболее простое решение и рациональна
в условиях, когда не требуется устройство промежуточных натяжных
станций и когда возможно по величине нагрузки обойтись одним тяговым
канатом. Неподвижный вспомогательный канат менее подвержен износу,
чем непрерывно движущиеся резервные канаты — тормозной или второй
тяговый. Кроме того, вспомогательный канат позволяет достаточно просто
пользоваться спасательными вагонами.
При высоких скоростях движения и вагонах большой емкости (при-
мерно свыше 40 чел.) ловитель с торможением о несущий канат становится
Рис. 16. 3. Схема тяговых канатов при переходе от однопутного (а) к двухпут-
ному (б) движению:
1, 2, 3 — тяговые канаты; 4 — несущие канаты первой очереди (однопутное движение);
5 — несущие канаты второй очереди; 6 — приводные блоки
чрезмерно тяжелым, а при крутых наклонах пути большая величина тя-
гового усилия вызывает необходимость в парных канатах. В этом случае
целесообразно применение системы с двумя тяговыми канатами.
Система с тягово-тормозным канатом менее универсальна: она при-
годна только при одном тяговом канате, не позволяет стопорить вагоны
на несущем канате и использовать канаты для перемещения спасательных
вагонов. По сравнению с системой с двумя тяговыми канатами она'имеет
более простой привод (не требуется выравнивания нагрузок) и несколько
меньший износ канатов (при верхнем расположении привода), но более
сложное устройство вагонов (ловители).
Наибольшее распространение имеют системы со вспомогательным ка-
натом и с двумя тяговыми канатами. Система с неподвижным тормозным
канатом в настоящее время практически перестала применяться при строи-
тельстве дорог, так как захват ловителем вагона за относительно слабо
натянутый неподвижный канат сопровождается нежелательным толчком
(вагон продолжает падать, натягивая канат).
В случае небольшой производительности дороги и малой длины ее
можно делать однопутной с одним несущим канатом и одним вагоном.
Иногда пассажиропоток в начальный период работы дороги предпола-
гается меньшим, чем в последующее время. В этом случае можно сначала
обойтись одним несущим канатом и одним вагоном. В дорогах, со-
стоящих из двух участков с общим приводом на промежуточной (переса-
дочной) станции, также возможно осуществить переход от однопутного дви-
жения к двухпутному, используя схему канатов по рис. 16. 3. При одно-
путном движении оба участка имеют общий тяговый канат, приводящий
в движение по одному вагону на каждом участке; в дальнейшем при пере-
ходе на двухпутное движение каждый участок снабжается независимыми
канатами. Возможно осуществлять промежуточную посадку — высадку
пассажиров на опоре.
348
Технические характеристики ряда маятниковых дорог приведены
в табл. 16. 4.
При выборе трассы дороги, помимо указанных ранее (стр. 333) общих
требований, необходимо стремиться к минимальной длине дороги, так
как при маятниковом движении от нее будет зависеть потребная вмести-
мость вагона для получения заданной производительности. Величина
уклона при глухом креплении вагонов к тяговому канату не имеет особого
значения и доходит нередко до 45° в ряде действующих дорог. С уменьше-
нием длины дороги (по горизонтали) при постоянной величине разности
высот конечных пунктов будет увеличиваться угол подъема. Однако уси-
лие в тяговом канате и мощность привода практически не возрастут, так
как соответственно уменьшится вместимость и вес вагона, о чем можно
судить по уравнениям (16. 3) и (16. 4).
Наиболее рациональным будет вогнутый профиль, при котором давле-
ния на опоры будут минимальными и имеется возможность осуществлять
большие пролеты. Число опор желательно иметь возможно малым, так
как переход через опору независимо от величины угла перегиба несущего
каната связан с неприятными ощущениями для пассажиров (толчок, шум,
нарушение плавности хода). Кроме того, при больших скоростях движения
приходится снижать скорость при переходе через каждую опору, что,
естественно, желательно делать возможно реже. Из тех же соображений
при наличии на участке выпуклой части, нередко встречающейся на под-
ходе к верхним станциям, желательно вместо группы опор ставить один
жесткий переход.
Осуществление больших пролетов не вызывает особых трудностей, за
исключением габаритов под тяговым канатом; в практике строительства
горных дорог пролеты 1,0—1,5 км не являются теперь редкостью и в ряде
случаев доходят до 2,0—3,0 км. Благодаря этому, при благоприятном ха-
рактере местности удается на приводных участках большой длины огра-
ничиться весьма малым (от одной до трех) числом опор. Так, например,
на строящейся дороге Эльбрус, состоящей из трех участков общим протя-
жением 6 км, должно иметься всего 6 опор. Примеры профилей тяжелых
горных дорог представлены на рис. 16. 4. Опоры (рис. 16. 5) делаются
стальными и железобетонными; высота их достигает 70—100 м. При боль-
ших углах наклона линии опоры часто выполняются наклонными и снаб-
жаются иногда подкосом. Как правило, опоры выполняются консольного
типа пирамидальной формы без оттяжек, применение которых из сообра-
жений надежности не разрешается. Железобетонные опоры выполняются
в виде полой колонны, реже в виде решетчатой рамной конструкции.
В тех случаях, когда на опоре предусматривается промежуточная по-
садка — высадка пассажиров, опора снабжается посадочной плат-
формой.
Опоры снабжаются направляющими для вагона, которые должны
ограничить боковое отклонение вагона в пределах 8—10° (согласно
ППКД — 64), причем вагон в этом случае не должен касаться ни опорного
башмака, ни какой-либо другой части опоры. Если конструкция опоры
позволяет свободное прохождение вагона при максимальном давлении
ветра рабочего состояния, направляющие могут не ставиться.
При отсутствии возможности сооружения наземной опоры из-за осо-
бого характера местности прибегают к устройству подвесной опоры на
поперечных канатах.
Ширина колеи дороги в зависимости от длины пролета и размеров ва-
гона колеблется в широких границах; она зависит от величины углов от-
клонения вагонов и канатов под действием ветра и определяется согласно
расчетным положениям и нормативным требованиям, изложенным в п. 21.
349
Характеристики двухканатных маятниковых пассажирских двухпутных дорог
Таблица 16. 4
СССР Венесуэла ФРГ Австрия Швейцария Франция Италия Япония
Показатели Ч натура—Мухадзе, 1963 г. Тбилнси-Мтац- мннда, 1958 г. Эльбрус, I, (в постройке) Тырны-Ауз, 1959 г. Ливадия, 1963 г. Мерида, 1960 г. Эйбзее—Цугшпит- це. 1963 г. Шатберг, 1960 г. Зальцбург— Унтерберг, 1961 г. Сон дер да х, II, 1960 г. Китцбюелер— Хорн, III, 1959 г. Па рсен хютте— Вейерфлюох, 1961 г. , Ароза—Вейсхорн, II, 1957 г. Хуш—Бельвю (реконструирована) Монт Доре—Пуй, II, 1962 г. Гранд—Монте, II, 1964 г. Шамони—Эгюй дю Миди I, 1954 г. Шамони—Эгюй дю Миди, II, 1955 г- Брешиа, 1955 г. План Мезон— Роза. I, 1961 г. План Мезон— Роза, II, 1961 г. Хаконе-Парк, 1963 г.
Система дороги ‘ вк вк вк вк вк ДТ ДТ вк вк — вк ДТ ДТ ДТ ДТ ДТ ТТ ТТ вк вк вк ДТ
Длина по наклону, м 430 900 1830 1900 205 4X3000 |4450|2 2700 2800 840 1640 2390 1970 1880 1100 2900 2500 2870 2360 2560 1680 1780
Разность уровней, м 100 280 580 700 85 2X1000 2X600 |19501 1020 1300 400 380 470 630 800 440 1300 1280 1470 650 350 570 590
Наибольшая высота над уровнем моря, м 300 730 3000 2000 90 |4760 2970 2020 1780 1570 1670 2680 2650 1800 1750 3270 2320 3780 850 2950 3500 1330
Наибольший пролет, м — 660 930 660 110 I3000J 2630 — 1400 — — 760 1400 — 1100 — 1630 2870 980 — — 805
Количество опор — 3 2 3 1 3X4+0 2 2 2 2 2 4 3 1 0 2 4 0 2 3 0 2
Вместимость (число пассажиров) и количе- ство колес 25/8 25/8 30/8 40/12 8/4 39/12 45/16 40 50 6 12/8 50 75 36 60 57 80 46 34 50 35/12 Г1001/24
Собственный вес ва- гона, кгс (дан) 1250 1250 2025 2550 1300 3200 3 — 1320 — 360 1000 2850 3100 — — — 1100 1000 1200 2100 1800 —
Скорость движения максимальная, м(сек 2,5 6,0 6,0 5,7 2,7 5,0 10,0 10,0 7,0 4,0 10,0 9,0 9,0 |12.0| 9,0 11,0 7,2 10,5 7,5 8,0 10,0 8,0
Производительность (каждое направление), чел/ч 360 360 180 280 200 150 300 360 350 85 270 420 700 300 |9б0| — 680 500 280 450 500 640
Диаметр несущего ка- ната, мм 45 45 45 48 40,5 50 2X46 54 65 25 42 2X30 2X42 2X45 48 2X39 51 50 48 55 46 2X52
Диаметр тягового ка- ната, мм 21 21 25 29 17,5 2X30 2X28 27 30 13,5 22 2X26 2X25 2X25 2X29 2X28 3X20 3X22 23 — — 2X30
1 В К — вспомогательный канат; ДТ — два тяговых каната: ТТ- 2 Наиболее высокие показатели. 8 В том числе 500 кгс (дан) — кислородная установка. - три тяговых каната.
Рис. 16. 4. Профили двухканатных маятниковых дорог: а — дорога Эльбрус, вагон на
30 чел. (1-й участок, в постройке); б-—дорога Эйбзее—Цугшпитце вагон на 45 чел.
(ФРГ); в — дорога Шамони—Эгюй дюМиди (Франция), вагон на 80 чел. нижний и 45 чел.
верхний участок
351
Ширина колеи на станциях составляет обычно 4—5 м и возрастает на линии
до 8—10 м в случае больших пролетов.
Опорные башмаки изготавливаются из стального литья и могут быть
неподвижными и качающимися. Предпочтительнее устанавливать не-
подвижные башмаки, так как при больших скоростях движения проход
Рис. 16. 5. Опора двухканатной маятниковой
дороги высотой 44 м (Союзпроммеханизация)
батарея значительно разгружает вагон
вагона по качающемуся башма-
ку вызывает более сильные
толчки, чем по неподвижному.
При больших углах перегиба
башмаки выполняются сектор-
ными. Для уменьшения силы
трения рекомендуется снабжать
башмаки футеровкой (см. п. 8).
При наличии вагонных ловите-
лей ложе башмака должно быть
уже диаметра каната с тем,
чтобы тормозные колодки не за-
девали за башмак.
Опорные ролики тягового
каната имеют обычно диаметр
500—700 мм\ они располагают-
ся в головной части опоры и
связываются с корпусом башма-
ка (рис. 16. 6): при больших
углах перегиба несущего каната
на опоре устанавливается роли-
ковая батарея. Бандажи опор-
ных роликов следует снабжать
упругой футеровкой, которая
не только увеличивает срок
службы каната, но и устраняет
также шум. Кроме того, футе-
ровка является изоляцией от
земли, что необходимо при ис-
пользовании тягового каната
для связи вагонов со станция-
ми.
Опорные ролики должны
быть установлены возможно
ближе к несущему канату (с уче-
том габарита муфты тягового
каната) для того, чтобы умень-
шить высоту оттягивания каната
и надежность обратного опуска-
ния его на ролик. Роликовая
от давления, вызванного натя-
жением тягового каната, для чего необходимо иметь достаточно большие
радиусы батарей.
Выбор размеров опорных башмаков, роликов и батарей приведен
в п. 8 и 10.
Вагоны
Вагоны маятниковых дорог (рис. 16. 7) имеют обычно вместимость
15—40 чел., а в отдельных случаях — до 80—100 чел. В коротких дорогах
с небольшой производительностью применяются вагоны на 4—8 чел.
352

. Дукельский
Весьма существенным является уменьшение собственного веса ва-
гона, который в значительной мере влияет на стоимость дороги, в особен-
ности при больших пролетах. Поэтому для вагонов следует возможно
шире применять легкие металлы, высокопрочные стали и пластмассы.
Не менее важным является уменьшение величины поперечного давления
ветра на вагон для ограничения угла его поперечного отклонения; в связи
Рис. 16. 7. Вагон на 30 чел. (Союзпроммеханизация)
с этим желательно иметь минимальную площадь пола кабины и придавать
ей обтекаемые формы. Кроме того, устройство кабины должно создавать
условия для быстрого входа и выхода пассажиров, что отражается на про-
изводительности дороги.
Кабина жестко крепится к подвеске, которая висит на шарнире
ходовой тележки и сохраняет постоянно вертикальное положение. Длина
подвески должна быть достаточной, чтобы исключить возможность заде-
вания кабиной опорных башмаков и роликовых батарей при наибольшем
угле наклона несущего каната и отклонении подвески от вертикали вслед-
354
ствие килевого качания; последнее, по правилам ППКД — 64, принимается
равным 35%. Для уменьшения килевого качания вагона при проходе опор
и торможении его снабжают амортизатором колебаний в виде воздушного
или масляного буфера, который шарнирно прикреплен к подвеске и опи-
рается на тяговый канат. Однако далеко не всегда эти устройства работают
безупречно и иногда создают даже нежелательные помехи.
Как правило, кабины делаются закрытыми, со стенами и крышей.
При малой вместимости и благоприятных климатических условиях иногда
выполняют кабину в виде открытой площадки с ограждением высотой
1,3 м. Площадь пола кабины принимается из расчета 0,2 м2 на одного пас-
сажира, причем ввиду кратковременности рейса пассажиры перевозятся
стоя; иногда предусматривается несколько откидных сидений. При боль-
шой длине дороги иногда все места делают сидячими.
Кабина имеет круговое остекление (из небьющегося стекла), начиная
с высоты 1,1 м от пола, которое должно обеспечить хорошую панорамную
видимость. Окна обычно делают съемными или опускными. В полу и крыше
кабины делаются люки размером не менее 400 X 500 мм. Верхний люк
служит для выхода персонала на крышу вагона, нижний (открывается
во внутрь) — для эвакуации людей на землю. Низ кузова окантовывается
направляющими, которые соприкасаются с направляющими опор и стан-
ционных площадок. Входные боковые двери делаются выдвижными или
открывающимися во внутрь; они запираются снаружи на станциях. Ши-
рина дверей в зависимости от вместимости кабины составляет 1,0—1,6 м.
Для высокогорных дорог с большой разностью высот возможно устройство
герметических кабин. В случае необходимости подачи воды на верхнюю
станцию дороги в днище вагона возможно устройство плоского резервуара
для воды. Освещение кабины производится' от аккумуляторной батареи.
Минимальную боковую подветренную площадь имеют шарообразные
или многогранные кабины, которые дают также наилучший панорамный
обзор; однако при этом возрастает ширина кабины. При прямоугольной
форме кузова существенное влияние имеют закругления в плане; по ис-
следованиям У. Нобиле они уменьшают на 30 % сопротивление ветру.
Расчетный вес пассажира при вместимости вагона до 15 чел. прини-
мается (рекомендации OITAF) 70 кгс (дан), а при большем числе мест —
65 кгс (дан); для дорог, имеющих спортивное назначение, добавляется
10 кгс (дан) на пассажира для учета снаряжения. Нагрузка от пола вос-
принимается каркасом, имеющим ряд вертикальных стоек. Если стойки
проходят внутри вагона, то уменьшается пролет половых балок, но за-
трудняется вход и выход пассажиров, что особенно ощутимо для вагонов
большой вместимости. Каркас снабжается одинарной или двойной обшив-
кой. Вес кузова распределяется по элементам следующим образом; кар-
кас 35—40%; обшивка 15—20%; пол 10%; вспомогательное оборудование
и окраска 30—35%. При применении легких металлов вес кузова вмести-
мостью свыше 20 чел. может быть доведен до 15—10 кгс! чел, а полный
вес вагона до 40—30 кгс!чел.
Ходовые тележки при одинарном несущем канате имеют
4, 8 или 12 ходовых колес, а при парных несущих канатах — 8, 16 и 24 ко-
леса; примерно на одно колесо приходится 2—4 пассажира вагона. Наи-
более часто применяют восьмиколесные тележки — при вместимости ва-
гонов 15—35 чел.; вагоны малой вместимости до 12 чел. имеют четырех-
колесные тележки.
Колеса делаются диаметром 250 мм с упругой футеровкой обода (см.
рис. 9. II) для повышения долговечности несущего каната и устранения
шума при проходе опор; последнее особенно важно при больших скоростях
движения. Одно и оба крайних колеса оставляют с металлическим
23* 355.
(бронзовым) ободом для обеспечения электрического контакта, необхо-
димого для устройства связи вагона со станцией.
Колеса сидят попарно на траверсах, которые выполняются в виде
отбортованных полос; траверсы опираются на систему балансиров, обес-
печивающую равномерную нагрузку всех колес (рис. 16. 8). На крайних
балансирах укрепляют сменные предохранительные щеки из мягкого ме-
талла для ограждения тележки от схода с каната; это необходимо при ко-
лесах с неглубоким ободом, что свойственно, в частности, вагонам дорог
Рис. 16. 8 Схемы ходовых тележек: а — восьмиколесная двухряд-
ная; б — то же, однорядная; в — двенадцатиколесная однорядная;
г — шестнадцатиколесная двухрядная:
/2— несущие канаты; 2 — тяговые канаты
системы со вспомогательным канатом. Главный балансир обычно делают
в виде односторонней коробчатой балки, в которой крепится неподвижная
ось (шарнир) подвески. Для устранения неравномерности нагрузки колес,
вызванных действием тягового усилия, следует тяговый канат прикреп-
лять на уровне шарнира подвески, а сам шарнир располагать возможно
ближе к несущему канату.
При наличии ловителя он размещается в центре ходовой те-
лежки; если имеются два ловителя, то они размещаются по концам глав-
ного балансира. Ловитель (рис. 16. 9) состоит из одной неподвижной 12
и второй подвижной 13 тормозных колодок, которые сжимают несущий
канат под действием двух пружин 14, работающих на сжатие и располо-
женных одна внутри другой. Тормоз в открытом состоянии удерживается
с помощью собачки 15, упирающейся в выступ рамы ходовой тележки,
и может быть приведен в действие вручную из кабины вагона или автома-
тически — при обрыве тягового каната; в последнем случае освобождение
собачки тормоза производится через систему рычага посредством пружин 9,
356
357
Рис. 16. 9. Ходовая тележка с ловителем (к вагону по рис. 16. 7):
/ — малый; 2 —большой балансир: 3 — рама тележки; 4 — тормоз; 5 — ось подвески кабины; б — автоматическая масленка
для смазки несущего каната; 7 — муфта крепления каната; 8—скользящий патрон с заделкой конца каната и пальцем /0;
S — пружина концевой муфты; 11 — защелка тормоза; 12 — неподвижная щека; 13—подвижная щека тормоза; 14 — пру-
жина ловителя; 15 —запорная собачка, блокирующая тормоз; 16 — масляный буфер со штоком 17\ 18 — ось вращения
щеки 13', 19 — зажим для вспомогательного каната
расположенных в муфтах 7 закрепления тягового каната и начинающих
работать при ослаблении его натяжения. Пружины 9 отжимают патрон 8,
в котором закреплен конец каната, и палец 10 поворачивает защелку 11,
которая связана системой рычагов с запорной собачкой 15, удерживающей
пружины 14 тормоза. Тормозные колодки имеют сменную мягкую футе-
ровку; для ослабления удара колодок о несущий канат тормоз снабжен
буферным масляным цилиндром 16. Открытие тормозных колодок произ-
водится с помощью гаечного ключа вращением гайки, посаженной на
снабженный резьбовой конец шпинделя тормозной пружины. Торможение
Рис. 16. 10. Схема сил, действующих на ходовую тележку
возможно также при положении вагонетки на опоре, так как опорные
башмаки охватывают несущий канат только до середины его и имеют су-
живающуюся книзу форму.
Давление пружины Р определяется необходимой силой трения тор-
мозных колодок F = 2p7V, где N — давление колодки, р — коэффициент
трения, который при бронзовых вкладышах может быть принят р = 0,1;
при обозначениях рис. 16. 9 (разрез А— Д) имеем
= и F -2-" pF. (16.10)
При аварийном торможении в момент обрыва тягового каната возни-
кает опасность опрокидывания ходовой тележки в результате поворота
ее вокруг оси О главного балансира (рис. 16. 10). Помимо силы трения F
тормозных колодок о несущий канат и вредных сопротивлений в ходовых
частях вагона W = /0Q cos Т, на спускающийся вагон будет действовать
также натяжение Тх хвостовой ветви тягового каната, находящейся под
действием собственного веса его и веса опускающегося натяжного груза.
Из условия равновесия можем записать
F = J + Q sin у — W + Тх = J + Q (sin у — /0 cos у) + Тх, (16. 11)
где J - + J2 — сила инерции вагона весом Q = Q, -ф Q2, который
складывается из веса подвески с кабиной Q1 и веса
ходовой тележки Q2.
Заменим действующие на тележку (рис. 16. 10, а) силы веса Qlt Q2 и
силы инерции J { и J2 их равнодействующими '(рис. 16, 10, б) — нормаль-
ной силой Q cos у и касательной силой J -ф Q sin у = F — Тх + W,
приложенными в точке А. Так как силы инерции кабины с подвеской J х
358
и ходовой тележки J2 пропорциональны весам их Q, и Q2, то положение
точки А, определяемое размером d, найдется из условия Qd Qtb — Q4a
, , Qi Q2
или d = b ----a-^- '
Тогда значения опрокидывающего Л4ОП и удерживающего Муд мо-
ментов могут быть выражены в следующем виде
MO„ = (F-TX+ W)(c-b + d) + Txc-F (c — b) -
— W (c — b — f) = Fd + Tx(b — d)-~ W (d + /); (16. 12)
Myd = 0,5Q/cosy.
В этих условиях можно принимать Муд > 1,2Моп, считая величину F
при максимальном значении коэффициента трения тормозных колодок
о канат (р = 0,12) и полагая, что в начальный момент торможения при
обрыве каната продолжает действовать полная величина натяжения хво-
стового каната Тх. В дальнейшем натяжение хвостового каната будет
ослабевать и при прекращении действия натяжного груза снизится до
величины составляющей собственного веса каната. Порожний вагон будет
обладать меньшей устойчивостью, чем груженый.
Сила инерции вагона J и соответствующая ей величина ускорения j
будут переменными во время процесса торможения. Считая cos у 1 и
выражая силу торможения F = kQs sin ym через составляющую веса
груженого вагона Qs на максимальном уклоне уга с коэффициентом k >> 1,
можем записать для случая торможения вагона весом Q при обрыве голов-
ного каната
J = F -+- Q (sin у — /0) -+- Тх,
(16. 13)
= q + sin Y ± fo + = k sin у,„+ sin у ± f0 +
где g — ускорение силы тяжести, причем верхние знаки относятся к спу-
скающемуся (Jc, jc), а нижние — к поднимающемуся (Jn, jn) ва-
гону.
При торможении спускающегося вагона его ускорение (замедление)
будет возрастать по мере движения вниз, так как при этом убывают зна-
чения угла у и натяжения Тх, наибольшее ускорение будет иметь место
при порожнем вагоне весом Qn на горизонтальном пути (у = 0) и отсутст-
вии натяжения в хвостовом канате (Тх = 0), когда
/'"ах F О
^“ = 4+^ = ^^sinym + ^o. (16.14)
& Чп Чп
При торможении поднимающегося вагона его ускорение по мере дви-
жения может возрастать (за счет увеличения угла у) или убывать (за счет
уменьшения натяжения Тх). Наибольшее ускорение будет возникать в на-
чальный момент торможения порожнего вагона на максимальном подъеме
с углом у,„ при полном натяжении хвостового каната Тх; в этом случае
:гпах
"р -: о 1 sin Ym —/о + -^= 1) Sin ym — fo + ~ (16. 15)
£> Чп Чп \ Чп / Чп
и, следовательно,
!п = ]с 4-g^sin уш—2/о -г-^}- (16.16)
Обрыв менее нагруженного хвостового каната не так опасен, и этот слу-
чай поэтому не рассматривается.
359
Процесс торможения вагона протекает весьма сложно и поддается
лишь приблизительному расчету; этот вопрос рассматривается в работах
Барамидзе Е Сцитари [21], Леханера 1 2 и Азароли3. Основной трудностью
является неопределенность изменения натяжения хвостового каната в этот
период.
К началу торможения за время выбора зазора в тормозных колодках
(/0 = 0,1 -^0,2 сек) после обрыва каната скорость спускающегося вагона
весом Q' возрастает, а поднимающегося вагона весом Q" — уменьшится
Рис. 16. 11. Расчетные схемы движения вагона при торможении его ловителем
по сравнению с номинальной скоростью »0. Если не учитывать инерции
натяжного груза, которая частично поглощается демпфером, то при обо-
значениях рис. 16. 11, а, считая W = ftlQ и Тхо = 0,5Р \ gji* (gihx—
составляющая веса хвостового каната) можем получить значения ускоре-
ний и скоростей вагонов к моменту начала торможения
и
h
g
Тх +Q sin у0 — W
Q'
Tx
~q° + sin y0 —
I
I
/. T
- = + sin yo + /о;
(16. 17)
14 = Pq Л /'i^o и — v0 — hto',
1 Cm. [2], а также Труды Грузинского политехнического ин-та, 1957, № 7 (55); I960;
Ин-т научно-техн, информации. Бюллетень № 11, Тбилиси, 1962.
2 Lehanneur М. «Annales des Ponts et Chausses», 1947, S. 655.
3 Azzar о 1 i G. «Transport! pubblici», 1962, N 9; «International Ropeway Review»,
1964, N 1.
360
где у — углы наклона пути, которые ввиду небольшого перемещения
вагонов можно считать постоянными и равными начальным углам
То и То-
За это время вагоны пройдут пути s[ = voto 4-0,5/2/ и s" =
— voto — 0,5///", и натяжНой груз опустится на величину
Л] = 0,5 (si — si) = 0,25<о (h Ь б)-
Дальнейший процесс торможения можно разбить, в свою очередь,
на два периода — до и после посадки натяжного груза на землю. Во
время первого — начального — периода (рис. 16. 11, б), груз, постепенно
опускаясь, будет поддерживать постоянным натяжение каната Тхо. Здесь
также ход вагонов сравнительно невелик и можно считать углы наклона
пути постоянными и равными углам у' и у", соответствующим положениям
вагонов в начале данного периода; ускорения, скорости и пути вагонов
будут равны
и
/9 Т — F г
у- = —V~ + sin
— q« + s'n Yi + /о’
у2 = -j i'it и ^2 = ^1—М’
s2 = 4- и S‘2 = V\t — 0,5/2^ .
(16. 18)
Поднимающийся вагон остановится, когда скорость его п" = 0, т. е.
через промежуток времени (от начала торможения)
vi #о
h h
(16. 19)
Натяжной груз сядет на землю через промежуток времени /2, когда
его ход Д2 (после начала торможения) достигнет значения h0 = h — Av
Если при этом оба вагона будут продолжать движение (/2 > 6), то ве-
личина /2 найдется из условия
А2 = Ло = 0,5 (s2 — s2) = 0,5/2 [(^ — + 0,5/2 (/2 + Л)] • (16. 20)
В случае, когда поднимающийся вагон остановится раньше посадки
груза, последний будет продолжать опускаться дальше в течение времени /'
за счет движения опускающегося вагона. Ход груза при этом слагается
из двух частей
а2 = 0,5/,[(^; _ v'') + о,5/! (/2+/D] + 0,5/; (о; 4- о,5/;/;), <16.21)
откуда можно определить величину /' и полное время опускания гру-
за /9 = / 4- ('>• {Подставляя значения /2 в уравнение [(16. 18), можно
найти скорости и пройденные вагонами пути s0 = Sj 4~ s2 к моменту по-
садки на землю натяжного груза и определить соответствующие углы подъ-
ема пути у9 и у"- В случае необходимости можно внести уточнение, сделав
пересчет по среднему значению углов у = 0,5 (yj 4- у2)-
361
Во время второго периода торможения (рис. 16. 11, в) происходит
движение только опускающегося вагона весом Q = Q', которое описы-
вается дифференциальным уравнением
d2s (F 4- W— О sin V — Тх) / F г . ТУ\
1— dt^— q S = + /о — sin у (16.22)
причем величины у и Тх являются переменными, зависящими от положе-
ния вагона, т. е. от его пути s. Следует заметить, что натяжение Тх на-
правлено под несколько иным углом а, чем угол наклона пути у; поэтому
следовало бы вводить не полное значение Тх, а его проекцию Тх cos (а — у).
Рис. 16- 12. Расчетные схемы натяжения хвостового
каната при обрыве головного каната
Значение sin у определяется из уравнения (4. 31), которое, считая
cos у =& cos р, при обозначениях согласно рис. 16. 11, в, примет вид
siiiy = sin р+ (4- —4’)^^'’ (16.23)
где Тн — натяжение несущего каната при весе его GH = 6- в пролете I,
где находится вагон;
х’ = х 4- х0.
В пределах пролета sin у будет изменяться по линейному закону; при
переходе вагона в следующий пролет величина х0 = 0.
Натяжение хвостового каната Тх можно определить рассматривая его
при исчерпании хода натяжного блока как канат с двумя закрепленными
концами (рис. 16. 12, а). Сопоставим два состояния каната: при положении
вагона в точке 1 (момент посадки натяжного груза), когда натяжение Тхп %
0,5Р g1hx, и при положении вагона в точке 2 (после прохода пути s),
когда натяжение Тх < 7\0. Приравнивая геометрические длины канатов
без учета упругих изменений, можно на основании уравнения (4. 30),
принимая cos р = const, написать
S (б> | __ g2 [(/0 —х)3 — Z3] X
2474 cos Р ~ 247’; cos Р c°sp’
отсюда получим
где
Gx = ---вес хвостового каната в пролете /0;
/0 = / — х0 — пролет хвостового каната, причем х0 — s0 cos Р;
s0 — путь, пройденный вагоном от момента обрыва каната
при положении вагона у опоры О и до момента посадки
натяжного груза на землю;
~£13 — сумма кубов длин пролетов между опорами, на ко-
торых лежит хвостовой канат, исключая пролет, где
находится движущийся вагон.
Уравнение (16. 24) определяет значение Тх при движении вагона
в пределах одного пролета (х = 0 до х = /0). При переходе вагона В сле-
дующий пролет значения /0, У/3 и Gx изменяются, причем величина х0
станет равной нулю, а величина /0 будет равна величине пролета между
опорами, в котором находится вагон. Пользуясь уравнением (16. 24),
можно построить диаграмму изменения Тх на всем пути движения вагона;
характер такой диаграммы представлен на рис. 16. 12, б. Закон измене-
ния Тх будет нарушен, когда канат сядет на землю; начиная с этого мо-
мента, можно считать Тх = gihx.
Решение в общем виде уравнения движения вагона (16. 22) крайне
затруднительно ввиду сложной зависимости Тх = <р (х). Поэтому для прак-
тических целей предлагается нижеследующее приближенное решение, при
котором криволинейная траектория движения вагона в пролете заменяется
ломаной линией (рис. 16. 11, г), состоящей из ряда равных прямолинейных
участков eg, а2, ая, . . с постоянными углами наклона пути уъ у2, у3, ... и
постоянным значением натяжения хвостового каната Тх„ TXs, TXs, . . ..
Углы у определяются по уравнению (16. 23) как средние значения — по
величинам х' посередине участка; аналогично определяются и натяже-
ния Тх по уравнению (16. 24).
В пределах каждого участка движение вагона будет происходить
с постоянным ускорением j = const по уравнению (16. 22) и соответственно
можно найти значение конечной скорости vK и пройденного пути s
vK = vH + jt и s = —— = v t + 0.5/72;
Л. П 3 COS Y И 1 3 '
по заданной величине а можно определить соответствующее время t и
значение ик, которое будет начальным для последующего участка. Ана-
логично, переходя от одного пролета дороги к другому, можно найти ве-
личины промежуточных скоростей и полный путь вагона при торможении,
в конце которого v = 0. Степень точности расчета зависит от числа рас-
четных участков, на которые разбит пролет (не менее трех).
Характер изменения скорости вагона может быть различным. Если
при начале торможения спускающегося вагона F + W < Q sin у + Тх, то
вагон вначале будет двигаться ускоренно с возрастающей скоростью до
тех пор, пока за счет выполаживания профиля (уменьшения у) и ослабле-
ния хвостового каната не наступит положение, когда F + IE > Q sin у +
+ Тх. Так как угол у меняется в пределах пролета, то такое явление может
также возникать при переходе вагоном 'опоры на стыке двух больших
пролетов. Аналогичное явление будет происходить и в части величины
ускорения (замедления) вагона.
363
Ускорение вагона вызовет отклонение подвески от вертикали на
угол ср, равный
tgq>= (1 + jcos у. (16.25)
Коэффициент kH — О 4-1,0 учитывает быстроту нарастания нагрузки; его
величина зависит от времени tH развития нагрузки (тормозной силы F)
и периода собственных колебаний т подвески при торможении движуще-
гося вагона 1
= прИ Zh>°’5t;
kH = -^r- sin л— при /н<0,5т.
(16.26)
При tH = 0 kH — 1,0; при tH = 0,5т kH = 0,6, а при tH = (1,5 4-3,0) т
kH = 0,2 4-0,1.
Период собственных колебаний в условиях движения вагона
- т = 2л-|/-------1, (16.27)
Г 1+^ s
тт
где h — высота подвеса качающегося груза, которую можно счи-
тать равной расстоянию от шарнира подвески до центра
тяжести кабины с подвеской;
тк, тТ — массы кабины с подвеской и ходовой тележки.
Величина т при значении h 3,0 м и тк/тт = 2 <-8 (порожний —
груженый вагон) составит т = 2 4-1,2 сек. Ввиду сравнительно большого
значения т нельзя рассчитывать на существенное влияние тормозного демп-
фера, так как с увеличением времени tH происходит нежелательный разгон
вагона. Поэтому для снижения угла раскачивания вагона при торможении
ловителем главную роль будет играть демпфер килевого качания кабины.
В начальный период торможения до посадки натяжного груза могут воз-
никать толчки и удары, вызванные временным разрывом связи между
грузом и вагонами. Для смягчения этих явлений большое значение имеет
устройство демпфера натяжного груза (см. рис. 3. 12, в); этот вопрос осве-
щен в работах К- Барамидзе2.
Величина тормозного усилия F должна назначаться с учетом ряда
обстоятельств, а именно ограничения величины ускорения, скорости дви-
жения и пути торможения.
Величина ускорения вагона ограничивается вредным влиянием его
на организм пассажиров: по аналогии с нормативами для пассажирских
лифтов3 * следует полагать jmax < g для груженого вагона. От величины
ускорения зависит также угол отклонения кабины от вертикали, который
при длительном действии j — g достигает 45°; в связи с этим желательно
также ограничить среднее значение jcp в пределах наиболее крутого про-
лета (у = ртах) — величиной jcp < 0,5g.
Скорость движения в процессе торможения не должна чрезмерно воз-
растать в особенности при проходе опор, где появляются центробежные
силы, вызывающие опасность схода колес с пути; величина этих центро-
бежных сил зависит также от радиуса кривизны башмака. Можно реко-
1 См., например, «Справочник по кранам», т. 1, Машгиз, 1961.
2 См. сноску 1 на стр. 360.
3 По Правилам Госгортехнадзора 1961 г. j < 25 м/сек? при посадке кабины лифта
на ловители или буфер
364
мендовать ограничить максимальную скорость вагона при его торможе-
нии итах < 1,5и, где v— номинальная скорость движения.
Путь торможения при условии соблюдения ограничений величины
ускорения и скорости движения может быть допущен достаточно большим
при условии, что вагон остановится во всех случаях до входа на нижнюю
станцию. .Однако следует учитывать и психологический фактор, а также
возможность таких случайных явлений, как скидывание тягового каната
с опорных батарей. Поэтому желательно стремиться к остановке вагона
в пределах ближайшего большого пролета.
Можно рекомендовать принимать F = kQ sin ymax, где Q sin ymax —
составляющая веса груженого вагона на максимальном уклоне пути утах,
а коэффициент k = 1,3 <-1,8 в зависимости от скорости движения и раз-
ности высот конечных пунктов дороги. Выбранная величина F должна
быть проверена на соблюдение указанных выше требований.
По правилам ППКД—64 предлагается назначать F = k (Q sin уср +
+ где Q sin уср — составляющая веса груженого вагона при сред-
нем наклоне пути в наиболее крутом пролете с углом хорды пролета ртах,
т. е. уср = Ртах; величина gxhx является составляющей веса хвостового
каната от вагона до нижней станции. Коэффициент k в данном случае
предлагается принимать k= 1,5 <-2,5.
При больших вагонах и высоких скоростях необходимо иметь лови-
тели с переменной силой торможения (в зависимости от степени загрузки
вагона) для устранения чрезмерно резкой остановки мало загруженного
вагона. Это полезно не только при автоматическом включении ловителя
в случае обрыва каната, но также и при торможении вагона провод-
ником.
В большинстве случаев для этого бывает достаточным устройство
двухступенчатого торможения, что проще всего можно осуществить при
установке на ходовой тележке двух одинаковых ловителей, каждый из
которых развивает половину полной расчетной силы торможения, необхо-
димой для полностью загруженного вагона. Оба ловителя вступают в дей-
ствие не одновременно, а с некоторой выдержкой времени, причем первым
тормозит ловитель, расположенный в верхней стороне вагона. При мало
загруженном вагоне достаточно иметь срабатывание только одного верх-
него ловителя. В качестве датчика веса вагона можно использовать верти-
кальное перемещение подвески кабины, если опереть ее на шарнир ходовой
тележки не жестко, а через сжатую пружину; сила этой пружины назна-
чается таким образом, чтобы ввод в действие второго ловителя происходил
только при определенной степени загрузки вагона. В случае двухрядной
ходовой тележки со ступенчатым торможением на ней устанавливаются
четыре ловителя — по два на каждом несущем канате.
Примером такого устройства может служить ходовая двухрядная
тележка вагона на 45 чел. дороги Эйбзее—Цугшпитце1, имеющей скорость
10 м/сек и наклон пути до 45° (профиль дороги см. рис. 16. 4, б). Здесь
имеется два тяговых каната и, кроме того, еще тормоза-ловители с нало-
жением колодок на несущий канат; эти тормоза имеют ручное управление
и автоматически действуют только в случае обрыва обоих канатов.
Кроме того, тяговые канаты не прерываются в ходовой тележке,
а закрепляются в ней с помощью зажимных щек, которые затягиваются
пружинно-гидравлическим устройством с регулируемой силой давления.
Благодаря этому исключается опасность вырывания конца тягового ка-
ната из концевой муфты, а также обрыва каната в случае стопорения ва-
гона из-за неисправности его ходовых частей.
1 См. [23], 1962, стр. 18.
365
Тормозное устройство имеет оригинальную электрогидравлическую
систему, с помощью которой сила торможения автоматически регулируется
в зависимости от величины тягового усилия вагона. Наклоны пути данной
дороги резко меняются от 14% у нижней станции до 106% у верхней стан-
ции; соответственно с этим ускорение вагона (1 м/сек2 у верхней стан-
ции) изменялось бы в 30 раз, если бы величина силы торможения была
неизменной.
При подобном устройстве ходовой тележки выполняются следующие
условия. В случае обрыва тягового каната соответствующие зажимы его
автоматически раскрываются и оборванный канат сбрасывается. При этом
запас прочности второго каната с учетом динамической нагрузки, возни-
кающей при передаче на него полного усилия вагона, составляет не ме-
нее трех. Если по каким-либо причинам зажимы оборванного тягового
каната не раскроются, то и в этом случае (при коэффициенте трения в ще-
ках зажима 0,16) запас прочности второго каната будет не менее 2,5 и ло-
витель не срабатывает. Весьма важным является быстрота срабатывания
всех устройств при одновременном обрыве обоих канатов. В этом случае
в течение 1—2 сек должны быть выброшены оборванные канаты и наложены
тормозные колодки. Если обрыв второго каната произойдет позже, чем
через 2 сек после обрыва первого каната, то за это время автоматическое
торможение привода успеет значительно снизить скорость движения.
Каждый тяговый канат имеет по два зажима (рис. 16. 13), которые
одновременно затягиваются с помощью гидроцилиндров через пружинный
компенсатор 5. При этом между роликами тормозных рычагов вдавливается
распорный клин 4; когда сжатие пружин '5 достигнет заданного значения,
происходит стопорение рычажной системы защелкой 9 и гидроцилиндр
разгружается от давления. Автоматическое раскрытие зажима и выбрасы-
вание оборванного каната происходит благодаря тому, что рамы зажимов
имеют подвижность, ограниченную пружинными упорами 8. Когда зажим
затянут, его рама, надавливая на упор, перемещается примерно на 30 мм.
При обрыве каната пружинный упор сдвигает раму в обратном направле-
нии, освобождая защелку и раскрывая зажим; при этом одновременно
вступает в действие механизм выбрасывания, отводящий в сторону под-
держивающие ролики 10, благодаря чему канат имеет возможность сво-
бодно падать.
Зажимы могут быть также открыты проводником из кабины путем
ручной тяги, воздействующей на защелки 9; при этом механизм выбрасы-
вания не срабатывает и поддерживающие ролики 10 остаются на прежней
высоте. Подвижность рам зажимов позволяет также ограничить перегрузку
второго каната во время передачи на него тягового усилия оборвавшегося
первого каната.
Ходовая тележка имеет всего 16 ходовых колес, по 8 колес на каждом
несущем канате, сгруппированных в балансирные четырехколесные те-
лежки, на каждой из которых установлено по тормозному ловителю, со-
стоящему из двух пар тормозных колодок (рис. 16. 14). Всего, таким обра-
зом, на ходовой тележке установлено четыре таких ловителя, которые
действуют одновременно. Тормозная сила создается гидроцилиндрами 6
через пружинные компенсаторы 5 (путем вдавливания распорных клиньев 4
между рычагами тормозных щек) и фиксируется распорным стопором 7.
Автоматическое включение ловителя происходит только при обрыве обоих
канатов в результате сдвига рамы зажима тягового каната. Для того чтобы
при обрыве одного каната тормозные рычаги не вступали в действие, ме-
ханизм открытия стопорного устройства 7 имеет достаточный холостой
ход. Автоматическое включение ловителя происходит также в случае
ручного освобождения обоих зажимов тягового каната. Ручное включение
366
6)
Рис. 16. 13. Гидропружинные зажимы тягового каната на ходовой тележке (фирма «Геккель», ФРГ): а — общий вид; б — сечение
по зажиму:
1 — балка ходовой тележки; 2 — тяговый канат; 3 — зажимы; 4 — распорные клинья; 5 — пружинные пакеты; 6 — рабочий гидроцилиндр для включения
зажима; 7 — гидроцилиндр для перемещения рамы зажима; 8 — пружинный упор, к которому прижата рама зажима; 9 — защелки; 10 — поддерживающие
ролики
6 7 5 6 R
367
Рис. 16. 14. Ловитель с гидропру-
жииным тормозом (фирма «Геккель»,
ФРГ):
1 — несущий канат; 2, 8—тормозные колод-
ки с балансирами 3; 4 — распорные кли-
нья; 5 — пружинные пакеты; 6 — рабочие
гидроцилиидры; 7 — распорные стопоры
1 в 2
ловителя из кабины может производиться как при двух, так и при одном
тяговом канате, и в этом случае зажимы канатов остаются затянутыми.
Для регулирования силы торможения к одному из ходовых колес
присоединен тахогенератор переменного тока. Величины напряжения его
дифференцируются по времени электрическим путем и передаются на спе-
циальное устройство, в котором проходят токи, пропорциональные вели-
чине ускорения или замедления; направление тока указывает на наличие
ускорения или замедления. Эти токи воздействуют на электровентиль,
который регулирует истечение масла из силового аккумулятора в масло-
сборник, находящийся под давлением пружины. Оба давления направлены
противоположно и дают
в итоге переменную силу
торможения, которая зави-
сит от хода пружины. Сила
торможения возрастает
сначала во время тормо-
жения, а затем при оста-
новке вагона при открытии
электровентиля. Рычаги
тормозных колодок имеют
упругую податливость
в направлении, перпенди-
кулярном пути, для про-
хода через опорные баш-
маки. Действие всех опи-
санных выше устройств
проверено путем натур
ных испытаний с запися-
ми переменных величин
ускорений и силы тормо-
жения.
Рис. 16. 15. Ходовая тележка с тремя тяговыми кана-
тами вагона дороги Эгюй дю Миди (Франция) на 80 чел.
При двухрядной ходовой тележке (парные несущие канаты) и двух
тяговых канатах они располагаются в одной плоскости между несущими
канатами; к последним при больших пролетах могут прикрепляться под-
держки с роликами для тяговых канатов (по типу неподвижных поддержек
кабельных кранов — см. рис. 1. 19, раздел второй). В случае однорядной
тележки без тормозных устройств канаты могут крепиться на разной вы-
соте, как это показано на рис. 16. 15 для вагона с тремя тяговыми кана-
тами Ч
Для эвакуации пассажиров из вагонов на станции (п. 50) применяются
спасательные вагоны — самоходные и с канатной тягой. Спа-
сательные вагоны с канатной тягой обычно имеют вместимость на 4—6 чел.
и состоят из двухколесной ходовой тележки с глухим креплением к тяго-
вому канату и подвески с огражденной перилами пассажирской площадкой
(рис. 16. 16). Площадка ограждается сверху и снизу откидными направляю-
щими, которые служат для отвода провисающего тягового каната. Спаса-
тельный вагон для удобства перехода пассажиров скрепляется шнуром
с пассажирским вагоном. Длина подвески вспомогательного вагона выби-
рается так, чтобы была возможность перехода пассажиров при всех
углах наклона пути. Иногда в связи с этим приходится делать площадку
спасательного вагона с переменным положением по высоте (телескопи-
ческой или подъемной).
1 По прежним французским нормам при отсутствии ловителя требовалось три тяговых
каната; по новым нормам достаточно в этих случаях два каната.
368
Самоходный спасательный вагон 1 имеет двигатель внутреннего сго-
рания с передачей на приводные ходовые колеса. Для увеличения силы
сцепления кабина весом Q подвешивается на конце двухплечего рычага.
ролик которого опирается снизу на не-
сущий канат (рис. 16. 17). Вагон имеет
коробку скоростей и снабжается тремя
тормозами: педальным двухколодочным
в системе привода и двумя пружинными
Рис. 16. 16. Схема подхода спасательного
вагона к пассажирскому
Рис. 16. 17. Схема подвески кабины само-
ходного спасательного вагона
с колодками, нажимающими
того типа, который должен
в течение всего времени).
на несущий канат (из них один — замкну-
принудительно размыкаться машинистом
Рис. 16. 18- Устройства для аварийного спуска пассажиров на землю через
люк в полу (а) или через торцовый мешок (б)
Для эвакуации пассажиров на землю на крыше кузова устанавли-
вается спускная лебедка 7 (рис. 16. 18) весом 8—-10 кгс (дан) грузоподъем-
1 Bethge К- — «Verkehr und Technik», 1962, N 1;G. Wallmansberger. —
«International Ropeway Review», 1962, N 2.
24 А. И. Дукельский 369
370
Рис. 16. 19. Вагон (а) и схема тягового каната (б) грузо-пассажирской дороги через реку Тигр, Ирак (фирма «Бритиш Ропуэй
Энжиниринг», Англия)
иостыо 100 кгс (дан) с центробежным тормозом для скорости спуска
не более 0,7—1,0 м/сек.
Вагоны грузо-пассажирских дорог1 имеют разно-
образную форму, приспособленную к местным требованиям. На рис. 16. 19
показан подобный вагон особого типа грузо-пассажирской дороги, слу-
жащей в качестве переправы. Дорога длиной около 500 м с горизонталь-
ным профилем и средним пролетом 250 м имеет четыре несущих каната
диаметром по 50 мм, расположенных попарно с колеей около 3,0 м. Вагон
(рис. 16. 19, а) грузоподъемностью 20 тс (200 кн) имеет алюминиевую гру-
зовую платформу больших размеров, допускающую размещение на ней
автомашин; подвеска платформы имеет гидравлические демпферы и про-
ходит между несущими канатами, которые опираются (опоры порталь-
ного типа) на башмаки с роликовыми цепями. Все устройство подчинено
стремлению устранить раскачивание вагона. Ходовая тележка имеет че-
тыре парных балансира с восемью колесами каждый (всего 32 колеса на
четырех канатах) при полном весе груженого вагона 36 тс (360 кн). Для
фиксации положения вагона при погрузке и разгрузке по краям ходовой
тележки поставлены дополнительные парные ролики, которые входят
в направляющие на конечных станциях дороги. Перемещение вагона про-
изводится тяговыми канатами диаметром 25 мм с особой схемой запасовкп
его (рис. 16. 19, б).
При этой схеме канат огибает два расположенных на ходовой части
вагона направляющих блока и закрепляется обоими концами на конечных
станциях. Таким образом, скорость тележки (1,5 м/сек) равна половине
скорости каната, а головная и хвостовая части его имеют по две ветки
с половинной нагрузкой каждая. В отношении надежности такая схема
уступает схеме с парными тяговыми канатами, но дает экономию в длине
каната (три нитки вместо четырех). Привод выполнен в виде двух верти-
кальных блоков с зажимами, которые получают независимое вращение
от гидродвигателей; вследствие отсутствия жесткой связи оказалось воз-
можным расположить натяжное устройство между приводными блоками.
Силовым агрегатом являются три дизеля мощностью по 100 л. с. (75 кет),
непосредственно соединенные с гидронасосами; один из них является ре-
зервной единицей, что необходимо ввиду круглосуточной работы дороги.
Приводные устройства и способы управления
Приводное устройство дороги должно обеспечить возможность регу-
лирования скорости в широких пределах с учетом медленного въезда
на станции и при подходе к промежуточным пунктам, а также в случае
необходимости снижения скорости при проходе опор. Кроме того, необ-
ходимо иметь возможность длительного снижения скорости до 0,3—
0,5 м/сек для ревизионного осмотра канатов. Регулирование скорости
можно осуществить как механическим (планетарные редукторы, гидро-
передачи), так и электрическим путем; в последнем случае весьма глубокое
и устойчивое регулирование дает система ГД (генератор—двигатель)
с приводным двигателем постоянного тока.
Приводное устройство в общем случае может состоять из трех приво-
дов: главного привода, приводящего в движение приводные блоки тягового
каната, вспомогательного привода, связанного с приводным блоком вспо-
могательного каната, и разервного привода с тепловым двигателем (обычно
дизелем). В большинстве случаев оказывается возможным объединить
1 «Mechanical Handling», 1952, N 3 (Tigris Ropeway);«Internationale Seilbahn—Rund-
schau», 1959, N 4 (Seilbahnen im Kraftwerkbau); «Schweiz. Verkehr. und Ind.-Rev.», 1959,
N 12.
24*
371
вспомогательный и резервный приводы в один резервно-вспомогательный
привод (с электрическим или тепловым двигателем), который по мере
необходимости приключается к передаточным механизмам приводных бло-
ков для тягового или вспомогательного канатов. Если имеется надежный
резерв в электроснабжении, исключающий необходимость в тепловом при-
воде, и отсутствует вспомогательный канат, то приводное устройство до-
роги может состоять из одного главного привода в двухдвигательном
исполнении, где при порче одного из двигателей дорога продолжает
работу с половинной скоростью от второго двигателя.
Рис. 16. 20. Схема канатов нижнего (а) и верхнего (б) участ-
ков и привода (в) дороги Эгюй дю Миди (профиль дороги см.
рис. 16. 4, в): '
1—несущие канаты с натяжными грузами 2\ 3—тяговые канаты с на-
тяжными грузами 4; 5 — приводы
Привод дороги следует стремиться располагать на верхней
станции, а натяжное устройство — на противоположной нижней станции.
Расположение привода на нижней станции ухудшает условия сцепления
на приводном блоке и в условиях маятникового движения может потребо-
вать увеличения монтажного натяжения каната. Однако в высокогорных
дорогах приходится нередко отступать от этого правила ввиду трудности
подвода энергии и обслуживания привода и переносить его на нижнюю
станцию.
Другим мотивом может являться желание совместить приводы смеж-
ных участков на средней промежуточной станции; пример подобной схемы
показан на рис. 16. 20. В случае совмещения привода и натяжного уст-
ройства наиболее выгодным для сцепления на приводном блоке будет
являться расположение натяжного груза одновременно в обеих ветвях ка-
ната по схеме рис. 16. 20, в. Здесь натяжной груз весом Р подвешен на
четырех нитках каната, из которых две являются набегающими (/,i6)
и две сбегающими (/бС) с приводного блока ветвями. В этом случае сумма
натяжений /,/С + tc6 = 0,5Р при обоих направлениях вращения будет
одинаковой, что в условиях реверсивного движения позволяет получить
меньшие монтажные натяжения, чем при расположении натяжного груза
в одной ветви каната.
372
Каждый из канатов (тяговый, вспомогательный или тормозной) оги-
бает одножелобчатый футерованный приводной блок обычно с углом об-
хвата 180°, который в данном случае является достаточным для передачи
окружного усилия. Уравнительные двухжелобчатые приводы встречаются
главным образом при совмещении в нижней станции привода и натяжного
устройства, для которого в этом случае используется направляющий блок,
расположенный между приводными блоками. При системах дорог с двумя
тяговыми канатами приводные одножелобчатые блоки отдельных канатов
получают вращение от общего вала через симметричную дифференциаль-
ную передачу, обеспечивающую равномерную нагрузку канатов при обоих
направлениях вращения.
Пример такого устройства показан на рис. 16. 21, где приведен при-
вод дороги с двумя тяговыми канатами и вагонами с тормозными лови-
телями и отключаемыми тяговыми канатами (см. рис. 16. 13 и 16. 14).
Главный привод имеет двигатель постоянного тока и систему ГД. Резерв-
ный привод снабжен асинхронным двигателем. Оба привода присоеди-
няются к дифференциалу приводных блоков с помощью сцепных муфт.
В случае обрыва одного из тяговых канатов его приводной блок стопо-
рится аварийным тормозом, а возврат вагона на станцию производится
вторым канатом с помощью резервного привода, который дает пониженную
скорость. Главный привод имеет два рабочих тормоза; при силовом ре-
жиме действует один из них, а при генераторном режиме — оба вместе.
Резервный привод имеет также два тормоза, один автоматический и второй
с ручным управлением; последний позволяет в ограниченных пределах
регулировать скорость движения. Одновременное включение аварийных
и рабочих тормозов исключается.
При установке на промежуточной станции приводов двух участков
дороги можно исключить необходимость в резервных приводах, если дать
возможность переключения их с одного участка на другой. На рис. 16. 22
приведен подобный привод для дороги с тремя тяговыми канатами на каж-
дом участке. Все три приводных блока соединены дифференциалами;
для верхнего участка имеется, кроме того, независимый приводной блок
для вспомогательно каната спасательного вагона. Помимо аварийных
ленточных тормозов, расположенных на ободах каждого блока, преду-
смотрены тормоза на валах каждого двигателя и тормоз на выходном валу
редуктора. Каждый участок дороги имеет планетарный редуктор с двумя
двигателями с пропорцией мощностей 1 : 2, что позволяет получить три
ступени скоростей: номинальную v при совместной работе обоих двига-
телей и пониженные 2/3 v и 1/3 v при работе одного из двигателей. При-
воды обоих участков в случае необходимости (например, порчи редуктора)
могут соединяться с помощью сцепной муфты.
В дорогах со вспомогательным канатом оба каната (тяговый и вспо-
могательный) имеют отдельные приводы (главный и вспомогательный)
с самостоятельными двигателями; между обоими приводами предусматри-
вается механическая связь, позволяющая в случае неисправности главного
двигателя использовать вспомогательный для приведения в действие до-
роги с пониженной скоростью. Подобная связь приводов, учитывая ее
аварийный характер, может быть осуществлена в случае надобности по-
средством сменных зубчатых передач или сменных соединительных паль-
цев. Примеры подобных решений показаны на рис. 16. 23 и 16. 24.
В приводе по рис. 16. 23 имеются соединительные пальцы 8, 9 и 10;
с их помощью можно соединить приводные блоки 1 и 2 с дисками 7 и 7',
связанными через втулки 5, 5' имеющие зубчатые ободы 6, 6'. Нормально
включены соединительные пальцы 8 и 9, и главный двигатель вращает
блок 1, а вспомогательный двигатель — блок 2. Если вынуть палец 9,
373
Рис. 16. 21. Привод до-
роги Эйбзее—Цу гшп итце
(ФРГ) с двумя тяговыми
канатами (профиль дороги
см. рис. 16. 4, б):
1 — электродвигатель глав-
ного привода (265 кв); 2— ре-
дукторы; 3 — отключаемые
зубчатые муфты; 4—-рабочие
тормоза; 5— приводные бло-
ки с аварийными тормозами
и дифференциалом 12; 6 —
электродвигатель резервного
привода (100 кв); 7— копир-
аппарат для программного
управления; 8—ручной тор-
моз; 9 — таходинамо; 10 —
центробежный переключа-
тель; 11 — указатель поло-
жения вагонов
Рис. 16. 22. Схема привода двух участ-
ков дороги Эгюй дю Миди с тремя тя-
говыми канатами (схема канатов см.
рис. 16. 20): а—общая схема; б—раз-
рез по рабочему валу:
1 — приводные блоки тяговых канатов
с ленточными тормозами 2; 3 — приводной
блок вспомогательного каната для спаса-
тельного вагона с зубчатым венцом 4;
5 — зубчатые колеса вала приводных бло-
ков 1; 6 — рабочие тормоза; 7—планетар-
ные редукторы; 8, 9 — электродвигатели
мощностью по 100 кет (8) и 250 кет (9);
Ю — сцепная муфта; 11 — ручной тормоз
374
Рис. 16. 23. Схема привода
дороги со вспомогательным
канатом:
1, 2 —приводные блоки тягово-
го (/) и вспомогательного (2) ка-
натов с аварийными тормозами;
3 —неподвижная ось; 4 — под-
шипники втулок 5 и 5' с зубча-
тыми обода ми 6 и 6' и соедини-
тельными дисками 7 и 7'; 8, 9,
10 — соединительные пальцы
Рис. 16. 24. Привод дороги Эль-
брус со вспомогательным кана-
том (профиль дороги см. рис.
16. 4, а):
1, 2 —приводные блоки тягового (/)
и вспомогательного (2) канатов
с аварийными тормозами; 3—редук-
тор; 4,5 — двигатели главного (4)
и вспомогательного (5) приводов
мощностью 100 и 28 кет; 6 — рабо-
чие тормоза; 7 — сцепные муфты;
8 — тахогенераторы
Рис. 16. 25. Привод дороги Сильвертабан
(Австрия) с одинарным тяговым канатом:
1 — приводной блок с зубчатым венцом и ава-
рийным тормозом; 2 —• зубчатая муфта; 3—ре-
дуктор главного привода; 4 — рабочие тор-
моза с автоматическим и ножным управле-
нием; 5—электродвигатель; 6 — опоры сколь-
зящей шестерни; 7—редуктор резервного при-
вода с реверсом; 8 — дизель; 10—барабанный
копираппарат с промежуточным редуктором 9
375
отключить главный двигатель и поставить палец 10, то вспомогательный
двигатель может вращать блок 1 каната с пониженной скоростью;
если отключить вспомогательный двигатель, вынуть пальцы 9 и 10, то
главный двигатель можно использовать для вращения блока 2 вспомога-
тельного привода.
В приводе дороги Эльбрус, имеющей вагоны по 30 чел. и скорость
движения 6 м/сек (рис. 16. 24), вспомогательный привод с помощью сцеп-
ных муфт 7 может быть приключен по мере надобности или к приводному
1—приводной блок с аварийным тормозом 2\ 3—-двигатели; 4, 5—ра-
бочие тормоза; 6 — редукторы (агрегаты системы ГД на рисунке не
показаны)
блоку 2 вспомогательного каната (скорость 1,5 м/сек) или к приводному
блоку 1 тягового каната; в последнем случае скорость дороги уменьшается
до 0,65 м/сек и может служить для ревизионного осмотра линии.
В тех случаях, когда при одинарном тяговом канате отпадает необхо-
димость во вспомогательном канате (эвакуация пассажиров на землю на
всем протяжении трассы) привод значительно упрощается. На рис. 16. 25
показан подобный привод для дороги Сильвертабан (Австрия), имеющей
вагоны по 50 чел. и скорость движения 10 м/сек-, он состоит из главного
и резервного привода. Резервный привод получает вращение от дизеля
и присоединяется к приводному блоку с помощью шестерни на скользя-
щей шпонке; при этом дорога имеет малую скорость (0,75 м/сек), которая
позволяет также производить ревизионный осмотр линии.
При двухмоторных главных приводах (рис. 16. 26) дорога
может работать как с одним, так и с обоими двигателями с разными ско-
376
ростями движения. В схеме рис. 16. 26, а двигатели имеют одинаковую
мощность, равную половине потребной при движении с номинальной
скоростью и редукторы со сменной передачей 1 : 2. Каждый из двигателей
может приводить в движение дорогу со скоростью, равной половине но-
минальной, и таким образом здесь имеется резерв не только на случай
выхода из строя двигателя, но и при поломке редуктора. В схеме на
рис. 16. 26, б с планетарным редуктором двигатели могут быть взяты
как равной, так и разной мощности. При равных двигателях в случае
порчи одного из них дорога безостановочно переходит на половинную
скорость со вторым двигателем.
При разных двигателях с пропорцией мощностей их 1:2 можно
получить при включении одного из двигателей скорости, равные 2/3 и V3
номинальной.
С помощью многомоторного привода, пример которого
представлен на рис. 16. 27, можно получить столь большое число ступеней
скоростей, что возможно ограничиться двигателями переменного тока,
не прибегая к постоянному току с системой ГД. Изменение скорости до-
роги достигается, с одной стороны, за счет применения планетарного ре-
дуктора 7 и, с другой — за счет установки двигателей с разными числами
оборотов (различное число пар полюсов). При работе двигателей 1 скорость
дороги составляет = 7 м/сек, при работе одного двигателя 2 с учетом
передаточного числа планетарного редуктора in = 2,35 получаем п2 =
= -?L = 3 м/сек, а при работе двигателя 3 с числом оборотов п3 = 0,5п2
скорость уменьшается до величины v3 = 0,5 v2 = 1,5 м/сек. При работе
одного двигателя 4 с числом оборотов = 0,7п3 и встроенным редуктором
с передаточным числом ip = 3,33 скорость движения доходит до значения
щ = 0,7 = 0,3 м/сек. Скорости движений при совместной работе двига
1р
телей / и 2 (ц5). двигателей 1 и 3 (v6), двигателей 2 и 3 (п7) составят: v5 =
= 10 м/сек, v6 = 8,5 м/сек, v7 = 4,5 м/сек.
Таким образом, при пятимоторном приводе общей мощностью 360 кет
(против 300 кет, соответствующих скорости 10 м/сек) можно получить
семь ступеней скоростей, а именно: 10; 8,5; 7,0; 4,5; 3,0; 1,5; 0,3 м/сек,
что полностью обеспечивает все потребности дороги. Кроме того, с помощью
тормозов с переменной величиной тормозного момента можно дополни-
тельно регулировать число оборотов асинхронных двигателей и получить
в итоге скоростные характеристики, не уступающие таковым при постоян
ном токе с системой ГД.
Электрогидравлический привод с асинхронным
двигателем, приводящим в действие регулируемый гидронасос, позволяет
получить широкие диапазоны изменения скоростей (1 : 10 и более). Подоб-
ный привод1 показан на рис. 16. 28. Приводной блок 4 вращается гидро-
двигателем 3; в случае неисправности гидросистемы она отключается
с помощью сцепных муфт 7 и движение осуществляется непосредственно
от электродвигателя 1 обходным путем через клиноременные передачи 5
и промежуточный вал 15. При неисправности электродвигателя 1 его функ-
цию выполняет резервный привод с дизелем 8, который может приводить
в действие либо гидронасос, либо непосредственно приводной блок 4
через промежуточный вал 15. Лебедка вспомогательного каната может
приводиться в действие как от электродвигателя 1, так и от дизеля. Уп-
равление насосом производится дистанционно с помощью серводвига-
теля 11 и может происходить автоматически по заданной программе.
1 Bakke Е. — «International Ropeway Review», 1962, N 4.
377
В данном случае скорость изменяется от номинальной 5 м/сек до уста-
новочной 0,6 м/сек. В результате двухлетней успешной эксплуатации
выяснилась возможность в дальнейшем упростить схему.
Кинематическая связь между двигателями и приводными блоками
должна быть жесткой; допускается лишь применение клиноременных
передач для присоединения двигателей вспомогательного и резервного
приводов.
Главные приводы должны иметь аварийные тормоза, действующие
непосредственно на обод приводного блока, и рабочие тормоза, которые
Рис. 16. 27. Многомоторный привод с асин-
хронными двигателями переменного тока:
/, 2 — четырехполюсные двигатели с контакт-
ными кольцами; 3 восьмиполюсный двига-
тель с контактными кольцами; 4 — коротне-
замкнутый двенадцатиполюсяый двигатель со
встроенным редуктором (t =3.34); 5—привод-
ной блок с аварийным тормозом; 6 — рабочие
тормоза; 7—планетарный редуктор; ц—-число
оборотов двигателей; и2, с'з> &4—скорость
движения дороги при работе двигателей /,
2, 3, 4
Рис. 16. 28. Схема электрогидравлического
привода дороги Шторштейиен (Норвегия):
1 — электродвигатель; 2 — гидронасос (регули-
руемый); 3 — гидродвигатель; 4 — приводной блок
тягового каната; 5 — клиноременные передачи;
6 — редуктор; 7 — сцепная муфта; 8 — дизель;
9 — редуктор с реверсом; 10—генератор; 11—сер-
водвигатель для управления насосом; 12 — пре-
дохранительные клапаны; 13 — сигнализаторы
перегрузки; 14 — вспомогательный насос; 15 —
промежуточный вал
располагаются обычно на моторном валу. Во вспомогательных и резерв-
ных приводах можно ограничиться только одним тормозом на ободе при-
водного блока. Тормоза на ободах блоков делают ленточными или коло-
дочными с пружинным или грузовым замыканием; ленточные тормоза
в этих условиях более компактны, чем колодочные, но более чувствительны
к изменениям коэффициента трения. Если для спуска тормоза применяется
замок с защелкой (вместо гидротолкателя), то следует снабдить тормоз
демпфером. Тормоза на рабочем валу делаются колодочными; их следует
иметь с пружинным замыканием и гидротолкателем. Все тормоза автома-
тические и могут в случае надобности включаться персоналом станций
и проводниками вагонов.
378
Важным вопросом является распределение функций между аварий-
ными и рабочими тормозами главного привода. Помимо нормальной оста-
новки дороги рабочим тормозом при прибытии вагонов на станцию, су-
ществует еще ряд причин, требующих остановки в связи с различ-
ного рода неисправностями. Однако было бы неправильным во всех этих
случаях вводить в действие аварийный тормоз, который является по-
следним средством предотвращения аварии и должен поэтому вводиться
лишь в исключительных случаях, после того как предварительно ис-
пользованы рабочие тормоза или когда последние отказали в работе.
При решении этого вопроса, который продолжает быть дискуссионным,
должны быть, естественно, учтены характеристики рабочих и аварийных
тормозов, режимы работы и характеристики двигателя и характер бло-
кировочных устройств. Если нет особых обстоятельств, то введение ава-
рийного тормоза целесообразно ограничить случаями: а) разгона дороги,
который может быть вызван поломкой привода или отказом рабочего
тормоза, б) несрабатывания конечной защиты при переподъеме вагона
и в) нажатия кнопки экстренного торможения персоналом станции или
проводником вагона. Одновременное наложение рабочего и аварийного
тормозов должно быть исключено.
Величина тормозного момента каждого из тормозов должна быть
не менее 1,2-кратного максимального статического момента; она опреде-
ляется исходя из требуемого пути торможения и ограничивается вели-
чиной допустимого замедления, которое при нормальном режиме работы
дороги не следует допускать более 0,5—0,7 м/сек2. В случае аварийного
торможения следует по аналогии с лифтами ограничиться значением
3,0 м/сек2, но, с другой стороны, иметь его не менее 0,5 м/сек2 для быстроты
остановки.
При больших скоростях движения дороги и значительных колебаниях
статической нагрузки рабочие тормоза автоматического действия с посто-
янной величиной тормозного момента будут создавать резкое торможение
и затруднять точную остановку вагонов на станциях. Для улучшения
условий работы в таких случаях можно прибегнуть к установке двух
рабочих тормозов, одного — с автоматическим и второго — с ручным
гидро- пли пневмоуправлением. При этом за тормозом автоматического
действия сохраняются все функции остановки дороги, связанные с усло-
виями блокировки, а при помощи управляемого тормоза машинист произ-
водит подтормаживание и точную остановку. Возможно устройство спе-
циального тормоза с комбинированным управлением, как это применяется
иногда в механизмах передвижения мостовых кранов.
Однако этот способ не является совершенным и негоден для целей
автоматизации дороги. Поэтому наилучшим решением, отвечающим всем
требованиям, будет являться применение регулируемого тормоза с пере-
менной величиной тормозного момента, который может изменяться по
заданному закону, как функция статического усилия и скорости движения.
Примером такого тормоза может служить центробежно-регулируемый тор-
моз конструкции Грузинского политехнического института1, который
применен на Тбилисской канатной дороге. Принципиальная схема тор-
моза показана на рис. 16. 29. Замыкание тормоза производится пружи-
ной /, а размыкание — центробежным регулятором, подвижная муфта 5
которого перемещается по шпинделю 2 и связана тягой с рычажной систе-
мой тормоза. Шпиндель регулятора получает вращение от небольшого
(2 кет) двигателя постоянного тока 8, который питается от систе-
мы ГД, причем возбуждение генератора Г (а следовательно, и скорость
1 Барамидзе К- М. [7]; см. также [2].
379
двигателя 8) регулируется реостатом управления 9, с которым связана
рукоятка рабочего тормоза. При размыкании цепи защиты привода происхо-
дит быстрое (аварийное) включение тормоза (0,15 сек), так как якорь двига-
теля 8 отключается от генератора Г и присоединяется к реостату RA
(контакт К± размыкается, а контакт /\'2 замыкается); благодаря этому
двигатель 8 начинает работать в режиме динамического торможения и вра-
щение шпинделя 2 быстро замедляется.
В новейшей конструкции вместо двигателя постоянного тока с систе-
мой ГД применено более простое устройство — трехфазный асинхронный
/ — пружина замыкания тормоза; 2—приводной шпиндель центробеж-
ного регулятора с грузами 3, шарнирным параллелограммом 4
и скользящей муфтой 5, связанной тягой 6 с рычажной системой 7
тормоза; 8 — двигатель постоянного тока, вращает шпиндель 2;
9 — регулятор (реостат) возбуждения генератора системы ГД
двигатель, работающий в асимметричном режиме с фазовым ротором,
в цепь которого включено омическое сопротивление для исключения
неустойчивой ветви механической характеристики. Для регулирования
числа оборотов двигателя изменяется выходное напряжение автотранс-
форматора, включенного между двумя фазами сети питания.
Управление движением дороги может быть ручным,
дистанционным1 и автоматическим. Дистанционное управление произ-
водится проводником из вагона посредством размещенного там пульта
управления (клавишного, кнопочного), который передает импульсы на
станцию сервомотору, поворачивающему контроллер. Встречаются также
малые дороги ограниченного пользования, управляемые дистанционно
пассажирами2. При автоматическом управлении достаточно нажатия
кнопки, после чего движение вагонов происходит автоматически по
заданной программе с необходимыми изменениями скоростей. Включение
(нажатие кнопки) может производиться машинистом со станционного
пульта управления или проводниками из одного или обоих вагонов. Наибо-
лее целесообразным является автоматическое управление из вагона,
так как при этом отпадает надобность в постоянном машинисте, а контроль
1 Барамидзе К-М. [2]; его же, «Горный Журчал», МВО СССР, 1958. № 5;
Glauser G. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1961, № 1; Brown Boveri —
«International Ropeway Review», 1962, № 3; Ochsner A.— «Bull, schweiz. elektro-
techn.», 1956, N 4; Braun E. — «Fordern und Heben», 1964, N 1.
2 G 1 a u s e r G. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1963, N 2.
380
Рис. 16. 30. График скоростей движения маятнико-
вой дороги
за состоянием линии и посадкой — высадкой пассажиров надежнее всего
осуществляется проводником. При этом предусматривается также воз-
можность временного перехода на станционно-кнопочное и ручное управ-
ление на случай порчи автоматической системы.
Автоматическое управление должно удовлетворять
следующим основным требованиям: а) выполнение заданной тахограммы;
б) возможность перехода на пониженные скорости движения (это тре-
буется, например, при сильном ветре); в) остановка вагонов на станциях
с точностью в пределах ±0,5 м\ г) возможность пуска дороги только
при получении разрешающих сигналов с обеих станций (или вагонов);
г) остановка дороги в случае превышения заданных тахограммой скоро-
стей; д) возможность экстренной остановки дороги с обеих станций и ва-
гонов .
Осуществление авто-
матического управления
требует автоматического
регулирования скорости
движения в широких гра-
ницах и получение устой-
чивых значений ее незави-
симо от величины статиче-
ского сопротивления до-
роги; последнее особенно
важно для точной остановки вагонов на станциях при любых скоростях
и режимах дороги. Все это полностью решается при применении двига-
телей постоянного тока с системой ГД, которая позволяет сравнительно
просто автоматизировать процесс движения при сложных тахограммах.
С увеличением глубины регулирования скоростей могут потребоваться
усложняющие установку устройства; поэтому иногда встречается сочета-
ние системы ГД с двухмоторным планетарным приводом (рис. 16. 26).
Вместе с тем система ГД требует больших капиталовложений и, что весьма
важно, дополнительных площадей, удорожающих стоимость станции по
сравнению с приводом на переменном токе. Поэтому в последнее время
появляется тенденция к переходу на приводы с асинхронными двигате-
лями — одномоторные и многомоторные (см. рис. 16. 27), которые позво-
ляют получить необходимые скоростные характеристики при использо-
вании регулируемых тормозов.
Электрогидравлические приводы с асинхронным двигателем и регу-
лируемым насосом (рис. 16. 28) также пригодны для автоматического
управления дорогой и по опубликованным данным значительно (на 40°о)
дешевле системы ГД.
При автоматическом управлении тахограмма имеет в общем случае
следующий вид (рис. 16. 30). При пуске скорость возрастает до вели-
чины vlt при которой допускается прохождение опор, а затем в пределах
больших пролетов — до максимального значения ц2 = цтах. Во время
замедления дороги перед подходом к станции предусматривается сначала
снижение скорости до величины vs 1,5 м/сек (контрольная скорость),
а при входе на станцию — до ползучей скорости ц4 = 0,2ч-0,3 м/сек,
которая позволяет произвести точную остановку вагонов у места посадки —
высадки пассажиров. Во время сильных ветров скорость движения на
линии должна быть снижена.
Тахограмма контролируется приборами, и в случае ее нарушения
происходит автоматическая остановка дороги. Осуществление тахограммы
может производиться с помощью индикаторов положения вагонов, которые
связываются с одним из направляющих блоков тягового каната. Индика-
' 381
торы должны ежедневно проверяться и регулироваться для устранения
неизбежного искажения, возникающего от проскальзывания каната
и истирания блока. Более совершенными поэтому являются методы, осно-
ванные на непосредственном замере пути каната, например с помощью
радиоактивных изотопов \ которые помещаются внутри каната на опре-
деленных расстояниях; количество импульсов, регистрируемых лучечув-
ствительным счетчиком, позволяет определить местонахождение вагонов
и их скорость.
Аварийная защита от переподъема вагонов делается дублированной.
Один концевой выключатель ставится в проеме посадочной платформы
и обычно связывается с буферным устройством, второй — на указателе
положения вагонов; выключатели устанавливаются с таким расчетом,
чтобы переход вагона за нормальный пункт остановки не превышал
50—60 см. Помимо механических могут быть также использованы индук-
ционные концевые выключатели, которые имеют бесконтактный датчик
и срабатывают при проходе мимо вагона без соприкосновения с ним.
Для дистанционного управления, сигнализации и связи вагонов со
станциями часто пользуются тяговым канатом, который должен быть
в этом случае изолирован от земли (на опорах и станциях) и от вагона и
иметь электрическую связь с аппаратурой вагона и станций. В свою
очередь, несущий канат, который является землей, должен иметь контакт
с вагоном через металлическое ходовое колесо. Для защиты изолирован-
ных канатов от грозы необходимо устанавливать разрядники на несколь-
ких опорах, так как иначе от ударов молнии могут быть повреждены
канаты и станции1 2.
Сильный ветер угрожает безопасности движения, поэтому на дорогах
необходимо устанавливать анемометры, которые должны подавать сиг-
налы машинисту или отключать привод при появлении предельно допу-
стимой скорости ветра. При большой разности высот (примерно более
200 лг) анемометры ставят на обеих станциях, а иногда также на вагонах
и опорах (высокогорные дороги).
Для полной автоматизации дороги необходимо, кроме
автоматизации управления, автоматизировать все станционные операции,
а именно: 1) прием оплаты проезда; 2) учет числа пассажиров, пропускае-
мых на посадочную платформу и ограничение их нормой вместимости
вагона; 3) предотвращение выхода пассажиров на платформу до прибытия
вагона; 4) открытие выходных дверей вагона и контроль его полного
опорожнения; 5) закрытие выходных и открытие входных дверей вагона;
6) допуск пассажиров к посадке в вагон; 7) закрытие выходных дверей
вагона и пуск дороги. В итоге дорога работает автоматически без участия
обслуживающего персонала, который должен только следить за исправно-
стью оборудования дороги и устройств автоматики. Операции 1—3 легко
осуществляются простыми устройствами — кассовыми автоматами и тур-
никетами со счетными устройствами; они позволяют обходиться без по-
мощи дежурного по станции. Автоматизация остальных операций требует
более сложного и дорогого оборудования и устройства весовых автоматов.
Ее роль сводится к тому, чтобы устранить проводников вагонов, что
может дать экономический эффект главным образом при кабинах малой
вместимости, когда экономия на зарплате проводников будет составлять
относительно большой процент от общих расходов. Вместе с тем не следует
забывать, что наличие проводников в вагонах содействует повышению
1 К ал а н д а д з е В. А. [7]; «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, N 4.
2 О грозозащите см. Helsenbeck К. — «Elektrische Bahnen», 1938, N 12;
M Oller H. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, N 2.
382
безопасности движения (особенно в высокогорных дорогах), а в некоторых
случаях является необходимым по условиям эвакуации пассажиров.
Автоматические дороги неоднократно осуществлялись в последние
годы1 как при строительстве новых, так и при реконструкции старых
дорог, причем скорости движения не превышали 6,0 м/сек.
Станции
Станции пассажирских дорог имеют разнообразную компоновку
в зависимости от характера и назначения дороги. Помимо посадочных
платформ, машинных и служебных помещений имеется зал ожидания
пассажиров; иногда на верхних станциях располагают также панорам-
ные террасы, ресторан и комнаты для ночлега пассажиров. Если интен-
сивное движение вверх и вниз происходит одновременно, следует устранить
на станциях встречное направление пассажиропотоков.
Посадочные платформы могут быть общими для обеих линий дороги
с расположением внутри колеи при достаточной ее ширине, либо раздель-
ными для каждой линии с расположением вне колеи. При уклонах более
10?о посадочные платформы делаются ступенчатыми. Длина проема L,
куда входит вагон, назначается с учетом длины вагона I и возможного
разбега вагона в процессе его остановки, считая, что от края вагона до
конца проема должно оставаться не менее 1,5—2,0 м. Кроме того, необ-
ходимо исключить опасность удара вагона о платформу в случае неисп-
равности блокировочных устройств. В связи с этим по правилам ППКД—64
требуется иметь
L > (2,54-3,0) -|-0,5/ +0,16о2,
где величина 0,16 о2 — путь остановки вагона при полной скорости до-
роги v и замедлении 3 м/сек? под действием аварийного тормоза. Для огра-
ничения поперечных качаний вагонов на станциях на всем протяжении
проема ставятся направляющие с небольшим зазором (не более 5 см на
сторону). Положение направляющих должно обеспечить соприкосновение
с ними порожнего вагона. Посадочные платформы высокогорных станций
делаются закрытыми для защиты пассажиров от снега и ветра; при благо-
приятных климатических условиях бывает достаточным только наличие
навеса.
Машинные помещения, где размещаются приводные и натяжные
устройства, делаются закрытыми. В дорогах легкого типа электрическую
аппаратуру размещают в общем помещении с приводом. В дорогах тяже-
лого типа желательно для удобства обслуживания выделить для аппа-
ратуры отдельное помещение; пост управления следует размещать так,
чтобы обеспечить машинисту хорошую видимость посадочных платформ
и трассы дороги. Помещение, где висят натяжные грузы, должно быть
хорошо защищено от попадания влаги и ограждено от доступа посторон-
них людей; для определения положения грузов по высоте должны быть
установлены рейки с индикаторами.
Стоимость станций составляет значительную долю от общей стоимости
дороги. По данным Сена 2, стоимость строительной части пассажирских
дорог составляет50—60%, механической30—40% и электрической8—10%
стоимости дороги. Это обстоятельство следует учитывать при общей
1 Описания автоматических дорог см. «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959,
№ 1 (дорога Брузино); «Verkehr und Technik» 1960, № 6 (дорога Зеефельд—Иох, длина
900 м, вагоны на 12 чел., скорость 5,5 м/сек, на опорах 3,5 м/сек)-, S t о h г М. Доклады
1-го конгресса по канатным дорогам, 1957, Рим (дорога Грассек, ФРГ, длина 500 м, ско-
рость 4 м/сек, вагоны на 6 чел).
2 Senn Е., Доклады на 2-м (Парижском) конгрессе по канатным дорогам, 1963.
383
компоновке станции и размещении оборудования, в особенности приводных
и натяжных устройств. С другой стороны, нужно стремиться к сокраще-
нию количества направляющих блоков для тягового каната, так как лиш-
ние перегибы увеличивают его износ. Оба эти требования являются
иногда противоречивыми. Так, например, наклонное расположение при-
вода под углом входа каната на станцию сводит к минимуму число блоков,
но обычно увеличивает размеры и стоимость станции по сравнению с вер-
тикальным расположением привода.
Несущие канаты опираются на башмак, который обычно распола-
гается в заднем конце посадочной платформы, на стене, отделяющей ее
от машинного помещения. Желательно по возможности приблизить баш-
мак к вагону для ограничения вертикального перемещения его от дейст-
вия веса пассажиров. В особых случаях при примыкании к станции боль-
шого пролета и вагонах большой вместимости прибегают к устройству
длинных башмаков на всем протяжении посадочной платформы, что,
однако, вызывает удорожание станции. Иногда при соответствующем
расположении и типе натяжного устройства удается обойтись без стан-
ционного башмака (рис. 16. 31). На несущих канатах размещаются
буферные устройства (обычно пружинные) для ограничения хода вагона;
на буферах верхней станции обычно устанавливается также аварийный
конечный выключатель. Буферное устройство устанавливается таким об-
разом, чтобы тележка груженого вагона, находящегося на верхней стан-
ции, немного (на 10—15 см} не доходила до буфера во избежание слиш-
ком раннего срабатывания концевого выключателя. Во время посадки —
высадки пассажиров на нижней станции происходит смещение вагона
под действием изменения составляющей веса вагона. Если такое смеще-
ние велико, то для устранения его прибегают к посадке порожнего вагона
на буфер, соответствующим образом установленный на нижней станции.
Смещение вагона возрастает с увеличением угла наклона пути в месте
остановки вагона и наличием больших пролетов. Величина этого смещения
будет равна разности геометрических длин тягового каната при изменении
натяжения и составит на основании уравнения (4. 30)
9
As = iUJ____ByJL
£24^2 Z2jZjC0S₽’
где tx, t„ — натяжения тягового каната с погонным весом при гру-
женом и порожнем вагоне;
I — величина пролетов между опорами.
В случае необходимости буферные устройства на промежуточных
станциях могут быть сделаны подъемными (дорога План Мэзон, Италия).
При остановке дороги, имеющей большую скорость движения, на натяж-
ных станциях иногда возникают медленно затухающие продольные коле-
бания несущих канатов. Для гашения их можно использовать демпферы
в виде охватывающей канат пружины, один конец которой прикреплен
к канату, а другой конец связан с рычажной системой, имеющей доста-
точные внутренние сопротивления.
Примеры общего устройства станций с расположением оборудования
представлены на рис. 16. 31—16. 34. Простейшие схемы имеют станции
дорог легкого типа (рис. 16. 31). Вследствие небольшой длины дороги
(200 м) натяжное устройство несущего каната выполнено в виде качающейся
треугольной рамы, к нижнему углу которой подвешен натяжной груз.
Висячий натяжной блок тягового каната в массивном исполнении служит
одновременно натяжным грузом. Несущие канаты закреплены в конструк-
ции станции.
384
. Дукельский
оот
00
СИ
Рис. 16. 31. Нижняя (а) и верхняя (б) станции дороги Ливадия:
1 _ привод; 2 — висячий натяжной блок с демпфером 7; 3 — анкеровка несущих канатов, 4 — отклоняющие башмаки; а —качающаяся рама
с натяжным грузом 6 несущего каната; 8 — вагон на 8 пассажиров
Рис. 16. 32. Нижняя
станция дороги Эль-
брус (профиль дороги
см. рис. 16. 4, а):
1,2 — натяжные грузы
тягового (/) и вспомога-
тельного (2) канатов с
демпфером (3); 4—натяж-
ной груз несущего кана-
та с роликовой подклад-
ной цепью 5
Рис. 16. 33. Верхняя станция дороги
Эльбрус:
1,2 — приводы тягового (/) и вспомогатель-
ного (2) канатов; 3 — анкерные барабаны для
несущего каната
Рис. 16. 34. Нижняя станция дороги Силь-
верстабан (Австрия):
1 — натяжной блок тягового каната с натяжным
грузом 2; 3 —переходная муфта несущего каната;
4 — натяжной груз несущего каната
386
Более сложно устройство станций горных дорог, пример которых
показан на рис. 16. 32 и 16. 33 (Эльбрус, в постройке). Все натяжные
устройства помещены в глубоком колодце, а анкеровка несущих канатов
произведена на бетонных консольных барабанах, опирающихся на стены
станции. Несущий канат на натяжной станции (рис. 16. 32) опирается
на роликовую цепь 5 и соединен непосредственно с натяжным грузом;
это позволяет сократить длину станции, так как исключает соединитель-
ную муфту натяжного каната, ход которой равен ходу натяжного груза.
При невозможности устройства колодцев (высокий уровень грунтовых
вод) прибегают к сооружению башни для размещения натяжных грузов
(рис. 16. 34) не только тягового, но и несущего канатов.
Станции обычно размещаются по возможности на уровне земли.
В городских дорогах из-за габаритных условий приходится поднимать
посадочные платформы над землей. В дорогах обзорного назначения
главным образом для территорий выставок (например, Цюрих, Барсе-
лона, Льеж) концевые и промежуточные станции располагают на башнях
высотой до 100—130 м, имеющих значительный вес, примерно 1—2 тс
(10—20 кн) на 1 м. Подъем и спуск пассажиров в этих случаях произво-
дится с помощью лифтов.
К промежуточным станциям могут быть отнесены посадочные плат-
формы на опорах для промежуточной посадки—высадки пассажиров из
вагонов; они сооружаются на одной или обеих линиях дороги. Такие плат-
формы должны быть откидными для того, чтобы можно было не снижать
скорости движения в тех случаях, когда не требуется остановки вагона.
Наиболее надежным и безопасным является подъем и спуск платформы
с помощью электропривода, управляемого машинистом дороги. При этом
должен быть принят ряд мер безопасности, которые достигаются соответ-
ствующими автоматического действия блокировками 1: доступ на плат-
форму только при опущенном состоянии ее; подъем платформы только
при отсутствии на ней людей и закрытых дверях вагона; опускание плат-
формы только при правильном положении у нее вагона. Таким образом,
работа посадочного устройства полностью автоматизирована; она может
работать без обслуживающего персонала, что имеет особое значение в слу-
чаях нерегулярного пользования.
52. ДВУХКАНАТНЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ ДОРОГИ
Кольцевые гондольные дороги
Гондольные дороги имеют один несущий и один тяговый канат
и четырехместные вагоны без проводника с отключаемыми зажимами.
Технические характеристики ряда гондольных дорог приведены
в табл. 16. 5, где указаны также наиболее высокие показатели, достигнутые
к настоящему времени (обведены в рамке).
Диаметры несущих канатов из-за относительно небольших давлений
на колесо составляют 28—34 мм. Усилие в тяговых канатах сравнительно
велико, так как погонная нагрузка от груженых вагонов и собственного
веса каната составляет 8—10 кгс!м (дан/м)-, поэтому диаметр тяговых кана-
тов равен 21—28 мм.
При расчете несущего каната (см. гл. 4) следует учитывать, что
давление от перегиба тягового каната на опоре может существенно влиять
на нагрузку ходовых колес вследствие относительно малого веса вагона.
Общее устройство и правила профилирования гондольных
дорог аналогичны грузовым дорогам; основной особенностью являются
1 Gutmann Е. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1962, N 4.
25*
387
Показатели
Таблица 16. 5
Характеристики двухканатных гондольных дорог
с отключаемыми четырехместными вагонами
Длина по наклону, м 2480 680 |34001 * 2500 2100 1830 2160 2300 2300 1300 3070 1900 2560
Разность уровней, м 840 0 800 |87б|' 570 500 510 490 530 320 660 590 720
Наибольшая высота над уровнем моря, м 1460 50 1500 1960 1000 1280 1030 2010 |2280| 2260 — 1350 1050
Наибольший наклон пути, % 62 40 |76j 69 39 39 36 36 53 51 —- — 56
Наибольший пролет, м 1030 430 610 680 |1400| 410 450 450 640 340 — 450 500
Количество опор 6 2 13 7 2 4 10 10 10 8 12 8 10
Собственный вес ваго- на кгс (дан) 5302 — 380 420 355 390 350 350 350 350 — 300 350
Скорость движения, м/сек 3.0 2,8 3,1 2,8 вд 2,75 3,0 3,0 3,0 3,1 3,5 3,0 2,8
Производительность (каждое направление), чел/ч 300 1200 400 350 250 450 400 400 300 480 500 |600| 400
Диаметр несущего ка- ната, мм 40 — 32 32 30 34 30 30 32 29 — 34 34
Диаметр тягового ка- ната, мм 26 — 26 28 24 26 24 24 24 21 — 26 27
1 Наиболее высокие показатели.
2 Шесть ходовых колес.
сцепные приборы вагонов, которые будут рассмотрены особо. При выборе
трассы дороги, помимо общих положений, следует обращать особое вни-
мание на создание условий, позволяющих ограничиться простейшим спо-
собом эвакуации пассажиров на землю. В связи с этим нужно избегать
пересечений непроходимых местностей и устройства высоких опор, а боль-
шие пролеты применять в условиях, позволяющих посредством опускания
несущего каната уменьшить высоту низа кабин над землей до 5—10 м.
Пример характерного профиля гондольной дороги показан на
рис. 16. 35.
Величина пролетов обычно не превышает 500—700 м. В отдельных
случаях она достигает 1000—1300 м, а высота несущего каната над зем-
лей — 120 м; однако обычно это бывает связано с необходимостью иметь
сложные и дорогие спасательные устройства.
На выпуклых участках ставят рельсовые переходы с верхним рас-
положением роликовых батарей для тягового каната. На опорах с малыми
углами перегиба ролики предпочтительнее располагать ниже вагонов
(как в грузовых дорогах) для исключения опасности схода каната с роли-
ков. Колея дороги обычно составляет 4,0 ж; на участках линии, имеющих
большие пролеты, она возрастает до 6,0—7,0 м.
388
Вагоны гондольных дорог (рис. 16. 36) имеют, как правило, четы-
рехколесную ходовую тележку, на которой расположены сцепные при-
боры для тягового каната. Колеса делаются диаметром около 200 мм и
Рис. 16. 35. Профиль кольцевой двухканатной гондольной дороги Похорье
(Югославия) производительностью 400 чел!ч
Рис. 16. 36. Вагон гондольной двухканатной дороги с пружинными
сцепными приборами:
1 — ходовая тележка; 2 — подвеска; 3—четырехместная кабина; 4 — непо-
движная щека; 5 — подвижная щека с выключающим роликом б; 7 — пру-
жины с траверсой 8; 9, 10 — направляющие ролнки; 11 — выключающая
шина; 12, 13 — направляющие шины
сидят попарно на балансирах, имеющих аналогично тележкам грузовых
дорог горизонтальные и вертикальные шарниры. Колеса следует снабжать
упругой футеровкой, успешное применение которой проверено практикой
эксплуатации ряда гондольных дорог. Для ограждения тележки от схода
389
с пути ее рама снабжается оградительными щитками. На раме устанавли-
ваются также верхние и нижние направляющие ролики для станционных
направляющих шин.
Кабины подвешиваются к ходовой тележке на жестких подвесках
и имеют по четыре сидения, расположенные попарно друг против друга;
для удобства пассажиров сидения иногда делают перекидными, что,
однако, замедляет посадку и высадку. Двери делаются шарнирными или
выдвижными и располагаются по обеим сторонам кабины. Применяются
также пластмассовые кабины. Высота кабин делается не более 1,5 viz, пред-
полагая, что пассажиры входят согнувшись.
Сцепные приборы из соображений безопасности ставятся по два на
каждом вагоне (по правилам ППКД—64 — в случае уклонов пути свыше
40%). Каждый из приборов должен иметь двойной запас по сцеплению,
т. е. создавать силу трения, равную двухкратной величине составляющей
веса груженого вагона на максимальном подъеме пути. Таким образом,
суммарный запас по сцеплению равен четырем; столь высокие запасы
вызваны отсутствием ловителей у вагонов при одинарном тяговом канате.
Применяются пружинные и винтовые сцепные приборы. Широко
распространенные в грузовых дорогах сцепные грузовые приборы в пас-
сажирских дорогах не применяются ввиду их меньшей надежности, так
как при случайных сильных толчках появляется опасность ослабления
давления губок на канат.
Для безопасности работы необходимы следующие проверки процесса
включения—выключения:
а) проверка силы давления щеки зажима на канат или непосредст-
венно силы трения каната в щеках, причем в последнем случае считается
достаточным для смягчения толчков и исключения порчи каната ограни-
читься усилием (в каждом зажиме) в размере 130 % составляющей веса
вагона на самом крутом подъеме; проверка силы трения каната требует
приложения тормозного усилия к вагону и вызывает нежелательные
колебания каната, поэтому такой способ проверки следует считать нера-
циональным;
б) проверка положения каната в щеках зажима при включении вагона,
устраняющая опасность закрытия пустого зажима или защемления только
части каната;
в) проверка полного выхода каната из зажима при выключении
вагона.
Во всех трех случаях при наличии неисправностей дорога должна
автоматически останавливаться. Кроме того, рельсовый путь за включа-
телем должен иметь такую длину и форму (подъем), чтобы невключенный
или неправильно включенный вагон не успел выйти на линию за время
остановки дороги, которому соответствует определенный тормозной путь.
Величина этого пути должна тщательно периодически проверяться.
Из аналогичных соображений на случай невыключения вагона следует
иметь после выключателя прямолинейный участок рельсового пути
(с параллельным ему направлением каната) длиной не менее тормозного
пути дороги.
Пружинный сцепной прибор представлен на рис. 16. 36 и 16. 37 L.
Канат вводится в плоские горизонтальные щеки, в связи с чем рельсовые
пути в местах включения—выключения имеют не вертикальные (ввод
каната сверху или снизу), а горизонтальные кривые. Зажатие каната
производится батареей из четырех сжатых пружин, которая через тра-
1 Несколько иной пружинный сцепной прибор по патенту' В. Неврлы (Чехословакия)
показан на рис. 9. 21.
390
версу 8 воздействует на рычаг подвижной щеки 5. Пружины имеют зна-
чительное число витков (около 24); благодаря этому разница усилий при
открытом и закрытом зажиме невелика, а поломка одного витка весьма мало
ослабляет силу пружины. При обычной силе пружины 350—400 кгс (дан)
и передаточном числе 1 : 3 рычага подвижной щеки сила давления
губки зажима на канат составит (4 пружины) 4000—5000 кгс (дан). Отсюда
следует, что груженый вагон весом 700 кгс (дан) [собственный вес
400 кгс (дан) и вес пассажиров 300 кгс (дан) I может преодолевать подъемы
до 60—70°о, если считать коэффициент трения каната в губках р. =0,1
и двойной запас сцепления.
Рис. 16. 37. Пружинный сцепной прибор (система Вальмансбергера, Австрия):
а — общий вид прибора; б — контрольная вилка; в — схема расположения кон-
трольных устройств на станции
Позиции 1 —12 см. рис. 16. 36; 14 — контрольный рычаг с выключателем тока /5; 16 —ка-
чающаяся контрольная вилка; 17 — аппарат для контроля силы пружины; 18 — рычаг
контроля наличия каната в зажиме
Раскрытие зажима производится выключающей шиной, нажимающей
на ролик 6 рычага подвижной щеки. Сила давления на ролик N исполь-
зуется для проверки (до начала включения вагона) исправности зажима
контрольным пружинным весовым аппаратом, связанным с блокировоч-
ным механическим стопором. Если сила N окажется недостаточной
(меньше расчетной) для перемещения контрольной весовой шины, то рычаг
щеки опустится, воздействуя на выключатель тока, и вагонетка будет
остановлена стопором.
После закрытия зажима (включения вагона) следует проверка поло-
жения в нем тягового каната, что производится поворотным контрольным
рычагом 14, установленным на раме ходовой тележки между обоими за-
жимами. Если канат не вошел полностью в зажим, то рычаг остается не
отведенным из положения равновесия и воздействует на электрический
выключатель тока. Затем происходит последняя проверка — наличия
каната между губками зажима, которая основана на контроле положения
по высоте выключающего ролика 6. Если вагон движется от внешнего
соприкосновения с канатом, то при пустом закрытом зажиме ролик 6
391
находится выше, чем в случае зажатого каната, задевает за контрольный
рычаг 18, связанный с электрическим выключателем тока.
Для надежной работы контрольных устройств весьма важен доста-
точно большой ход ролика 6 и одинаковое положение роликов у всех
вагонов дороги; для проверки этого полезно иметь контрольное устрой-
ство для периодического освидетельствования всего подвижного состава
дороги. Проверка выхода каната из зажима при выключении вагона произ-
водится контрольной качающейся вилкой (рис. 16. 37, б), связанной
Рис. 16. 38. Винтовой сцепной прибор с поворотным рычагом (фирма «Гирак», Австрия):
Л — ось с винтовой нарезкой и гайками-зажимами 3 и 4', 2 — перекидной рычаг с включающим роли-
ком; 5 -— ролики, опирающиеся на канат; 6 — боковые ролики
с выключателем тока; если вагон при проходе горизонтальной кривой
участка выключения не освободит тягового каната, то последний получит
боковое отклонение и повернет контрольную вилку. Аналогичную качаю-
щуюся вилку полезно ставить также и перед включателем для контроля
положения тягового каната.
Разгон вагонов до скорости каната на участке включения произво-
дится либо самокатом по наклонному участку пути, либо с помощью
механического реверсивного цепного толкателя, который может быть
использован также для контроля силы трения каната в зажиме1.
После зажатия каната в губках переключатель переводит двигатель
толкателя на режим электрического торможения и канат должен при
этом тянуть вагон, преодолевая сопротивление толкателя. Если канат
1 Гондольная дорога Кампенванд (фирма «Хазен клевер», ФРГ), «Fordern und
НеЬеп», 1958, № 4; «Deutsche Seilbahnen» 1962, S. 46.
392
начинает проскальзывать в зажиме, то это вызывает опускание контроль-
ного рычага, установленного на раме тележки между сцепными прибо-
рами и воздействующего на выключатель тока; этот рычаг приходит
в действие также и при неправильном положении каната в зажимах.
В случае неисправности в цепи электрического торможения автоматически
вступает в действие механический тормоз.
Весь процесс включения вагона вместе с проверкой силы трения
в зажиме и возвращением в исходное положение цепного толкателя зани-
мает 12 сек. Разгон вагона толкателем должен происходить плавно (не ме-
нее пяти ступеней сопротивлений), а сила торможения на испытательном
участке — иметь постоянное значение, независимо от возможных колеба-
ний скорости каната. Величина тормозного момента автоматически кон-
тролируется точным амперметром, который выключает привод дороги,
если сила тока не достигает расчетного значения.
Торможение каната при проверке силы трения вызывает колебатель-
ный процесс со значительными периодическими колебаниями скоростей
каната, причем особо чувствительными являются большие пролеты.
Подобные явления происходили на дороге Кампенвандбан (пролеты 1000
и 600 м), вызывая существенные помехи в процессе автоматического
включения вагонов; чтобы их устранить, пришлось ввести специаль-
ную сложную аппаратуру для непрерывной записи скоростей, подаю-
щую в соответствующий момент команду начала процесса включения
вагона.
Винтовые сцепные приборы гондольных дорог выполняются двух
типов; они, так же как и пружинные приборы, устанавливаются попарно
на рамах ходовых тележек. В обоих типах аналогично винтовым приборам
грузовых дорог имеется винт, по которому поступательно перемещаются
две гайки с губками, зажимающими тяговый канат; разница заключается
в способе силового воздействия на винт. Винтовой прибор с поворотным
рычагом (рис. 16. 38) полностью идентичен по устройству и методу расчета
с аналогичного типа прибором грузовых дорог (п. 29) и не требует допол-
нительных пояснений. Для уменьшения чувствительности прибора к изме-
нению диаметра каната целесообразно подпружинивать одну из губок
(рис. 16. 39).
Особо существенно в данном случае обеспечить расчетную скорость
вагона во время его включения, так как сила зажатия пропорциональна
квадрату этой скорости. Для контроля силы зажатия ставится дожимаю-
щая рычажная шина, поднимаемая включающим роликом сцепного при-
бора (см. рис. 9. 25, б). -Кроме того, на участке выхода со станции устанав-
ливаются два контрольных рычага, связанных с выключателями тока;
на эти рычаги воздействует ролик и нижний (короткий) конец рычага
сцепного прибора в случае неправильного его положения, вызванного
неполным входом каната в зажим.
Винтовой прибор с реечным приводом в его последнем исполнении1
(рис. 16. 39) имеет на оси винта шестерню, которая вращается при сопри-
косновении со стационарными зубчатыми рейками, установленными на
участках включения (ниже каната) и выключения (выше каната). Одна
из губок плоская, а другая клиновидная, благодаря чему канат имеет
опору в трех точках, что обеспечивает стабильность его положения.
Щеки зажима подпружинены с помощью тарельчатых пружин, имеющих
мягкую характеристику, т. е. достаточную податливость без существен-
ного изменения силы сжатия.
1 «Deutsche Seilbahnen», 1962, S. 38 (дорога Вальбергбан, ФРГ); более ранняя
конструкция (дорога Рейнбан, ФРГ) — та же книга, 1957, стр. 40.
393
По мере качения шестерни по рейке сила сжатия постепенно возрас-
тает независимо от скорости вагона и достигает максимума в конце пути.
Соответственно увеличивается и давление на зуб рейки /V, которое может
быть использовано для контроля величины силы трения каната в зажиме.
С этой целью рейка опирается на ряд рычагов и имеет благодаря этому
возможность продольного перемещения. Рядом с рейкой располагается
контрольная пружина (тарированная на требуемую величину давления
Рис. 16. 39. Винтовой сцепной при-
бор с зубчатой рейкой (фирма «По-
лит— Геккель — Блейхерт», ФРГ):
а — общий вид ходовой тележки;
б — сцепной прибор
1— шестерня, сидящая на оси 2 и сцеп-
ляющаяся с рейками включения (5)
и выключения (6); 3, 4—гайки-зажимы
зуба) с демпфером в виде масляного цилиндра с двухсторонним поршнем
и дроссельным отверстием; пружина находится внутри масляного цилиндра
и регулируется извне. Рейка опирается через угловые рычаги на головку
штока цилиндра.
Как только давление на зуб достигнет заданной величины, шток,
преодолевая силу пружины, поддается и обратным концом воздействует
на переключатель, в цепи которого включено реле времени, управляющее
подходом вагонов к зубчатой рейке. Если через назначенное время пере-
ключатель не воздействует на реле, дорога останавливается.
Для исключения опасности чрезмерной перегрузки, которая может
возникнуть, например, при случайном защемлении каната между неподат-
ливыми корпусами губок, предусмотрен ограничитель давления на зуб.
394
Эту функцию исполняет пружинно-рычажная система, связанная с угло-
вым рычагом рейки, опирающимся на головку штока гидравлического
цилиндра. В рабочем состоянии (рис. 16. 40, а) пружина 9 поддерживает
угловой рычаг 4 в крайнем верхнем положении. Если давление на зуб
возрастет до предельной величины (вдвое против расчетной рабочей),
то угловой рычаг повернется и, пройдя мертвое положение, опустится вниз
(рис. 16. 40, б), выйдя из соприкосновения со штоком цилиндра; при этом
рейка опустится и выйдет из зацепления с шестерней сцепного прибора.
Рис. 16. 40. Ограничитель давления на зуб рейки винтового сцепного прибора
по рис. 16. 39: а — рабочее состояние; б — случай перегрузки:
1 — рейка, сцепляющаяся с шестерней 2 и опирающаяся на шарнирные рычаги 3; 4 — угловой ры-
чаг, соединенный с подпружиненным рычагом 9 и опирающийся на конец штока 7 гидроцилиндра 6’:
5 — пружина опирается на поршень 12 штока 7; 6 — клапан; 10, 11 — выключатели тока
Пружинные сцепные приборы обладают преимуществами по сравне-
нию с винтовыми, так как они значительно проще, исключают возникно-
вение ударов при включении—выключении, менее чувствительны к изме-
нению диаметра каната, а сила зажатия не зависит от скорости движения.
Станции гондольных дорог (рис. 16. 41) имеют простейшую путевую
схему с обычными стрелочными переводами. Длина путей должна пол-
ностью вмещать весь подвижной состав дороги, который па время оста-
новки дороги убирается целиком с линии на станции. В случае необхо-
димости перемещение вагонов на параллельный запасной путь может
производиться вместо стрелок более компактным катучим участком
рельса. Для ограничения угла отклонения вагонов ветром во входной
части станции ставят направляющие, а иногда прибегают к установке
в примыкающем пролете сильно натянутых отбойных канатов.
Перемещение вагонов на станции может быть полностью механизиро-
вано с помощью толкающих подвесных конвейеров, как в грузовых доро-
гах (см. п. 41).
Пример подобной станции1 показан на рис. 16.42. Здесь помимо
толкающего конвейера 1 с отключаемыми толкателями (скорость 0,5 м/сек)
1 Дорога Канцельванд, «Verkehr tind Technik», 1958, N 7; скорость 2,8 м/сек,
90 ваг/ч, пружинные сцепные приборы.
395
имеются также цепные конвейеры 2, которые проводят вагон со скоростью
каната на участках включения—выключения, погашая тем самым тормо-
зящее влияние сопротивлений, могущих вызвать раскачивание кузова.
Вагон после выхода из-под толкающего конвейера разгоняется самокатом
на наклонном участке до скорости каната и подхватывается затем кон-
вейером 2, который проводит его сквозь включатель. Наоборот, вагон
при входе на станцию проходит выключатель, будучи подхвачен конвейе-
ром 2, затем снижает скорость на тормозном участке подъема рельсового
пути, после чего захватывается толкающим конвейером.
Рис. 16. 41. Промежуточная станция двухканатной гондольной дороги
Криеис (Швейцария, фирма «Белл», по системе Валмансбергера):
1 — привод; 2—касса; 3—зал ожидания; 4—лебедки для аварийного спуска несущих
канатов; 5—вагоны на резервных путях; 6—барабанная анкеровка несущих канатов
Посадка—высадка пассажиров происходит на закруглении пути,
после чего вагон самокатом доходит до останова 3, который управляется
реле времени.
Приводное устройство, как правило, имеет горизонтальный одно-
желобчатый приводной блок диаметром около 3,0 м с зубчатым венцом,
с которым сцепляются две шестерни — одна от основного электрического
привода и другая от тихоходного резервного привода с двигателем внутрен-
него сгорания. Возможно устройство общего редуктора для обоих приво-
дов 5 и 6, исключающего полностью открытые передачи (рис. 16. 42)
с выходным консольным валом, на котором сидит приводной блок 4.
Для повышения надежности можно поставить два приводных агре-
гата (рис. 16. 43), а резервный двигатель внутреннего сгорания приклю-
чить к одному из них.
Тормозная система состоит из рабочих тормозов на валах двигателей
и аварийного тормоза непосредственно на приводном блоке. Аварийный
тормоз вступает в действие в случае превышения скорости на 20% против
номинальной (разнос дороги) или неисправностей в процессах включения—
выключения вагонов. Он может также включаться машинистом или от
аварийных кнопок на станциях.
В тех случаях, когда предусматривается опускание несущего каната
при эвакуации пассажиров на землю, второй конец натяжного каната
закрепляется на барабане ручной или электрической лебедки по схеме,
представленной на рис. 16. 44. При работе лебедки сначала натяжной
груз опускается на дно колодца, а затем начинается опускание несущего
396
Рис 16. 42. Конечная станция двухканатной гондольной дороги
Ка нцельвандбан:
1 —подвесной толкающий конвейер; 2—цепные конвейеры на участках
включения и выключения; 3 — останов; 4—приводной блок; .5 —элек-
тродвигатель; 6 — двигатель внутреннего сгорания
Рис. 16. 43. Привод гондольной двухканатной дороги (фирма «Гирак»,
Австрия):
/ — приводной блок с тормозным венцом; 2 — редуктор; 3 — электродвига-
тель; 4 — аварийный тормоз с тягой управления 5; 6 — рабочие тормоза;
7 — дизель с клиноременной передачей
397
Рис. 16. 44. Схемы опускания (я) и закрепления (6) несущего
каната гондольной дороги:
1 — несущий канат; 2 — полиспаст с лебедкой 4; 3 — натяжной груз
несущего каната
Рис. 16. 45. Спасательный самоходный вагон гондольной дороги
через Рейн (ФРГ):
/—вагон гондольной дороги на 4 чел.; 2—кабина спасательного вагона
на 8 чел.; 3—привод; 4—дополнительные несущие канаты; 5 — подъем-
ные канаты; 6 — приводной блок; 7 — опора дороги
398
каната. В этом случае опорные башмаки должны иметь соответственно
увеличенные углы обхвата.
, В гондольных дорогах применимы все указанные ранее средства
эвакуации пассажиров \ в том числе спасательные вагоны — самоходные
или с канатной тягой1 2. Эвакуация с помощью спасательного вагона,
движущегося по основному несущему канату, происходит достаточно
просто, если исправны ходовые части пассажирских вагонов. В этом слу-
чае спасательный вагон поочередно буксирует пассажирские вагоны на
станцию после предварительного отключения их от тягового каната, что
должно быть предусмотрено в устройстве сцепного прибора. При неис-
правности ходовых частей требуется, однако, исправление их на месте.
В связи с этими трудностями в особо ответственных случаях встре-
чается устройство спасательного вагона, который движется параллельно
основной линии на вспомогательных несущих канатах и позволяет произ-
водить быструю эвакуацию пассажиров из любого вагона. Пример подоб-
ного устройства, позволяющего подойти к любому вагону, показан на
рис. 16. 45, где приведен спасательный самоходный вагон с двигателем
внутреннего сгорания для гондольной дороги над Рейном, вместимостью
на 8 чел.3. Вагон перемещается по дополнительным несущим канатам,
проходя сквозь головки опор, и имеет подъемную кабину; передвижение
вагона производится посредством расположенного па вагоне приводного
блока, который огибает проложенный вдоль пути неподвижный гибкий
канат.
Кольцевые дороги особого типа
К дорогам особого типа можно отнести две уникальные дороги:
а) дорогу Валле Бланш (Франция) с неотключаемыми вагонами и б) до-
рогу Каркас (Венесуэла) с отключаемыми вагонами. Обе дороги имеют
пульсирующее движение и представляют большой интерес.
Дорога Валле Бланш4 имеет длину около 5 км и проходит
на всем своем протяжении на высоте свыше 3500 м над ледниками и веч-
ными снегами в горном районе Шамони. Характер местности вынуждал
иметь пролет около 2800 м над ледником (рис. 16. 46), вследствие чего
оказалось невозможным по условиям провеса несущего каната применить
дорогу маятникового типа. В результате был осуществлен особый тип
кольцевой дороги с неотключаемыми вагонами, которые движутся груп-
пами по три четырехместных вагона с общей вместимостью 3 х 4
= 12 пассажиров.
Всего на линии имеется 12 таких групп с промежутками около 800 м,
причем одновременно на обеих конечных и на промежуточной станциях
находятся по одной группе вагонов. Скорость движения составляет
5,5 м/сек-, по прибытии на станцию группы вагонов дорога останавливается
на время высадки и посадки пассажиров, после чего пускается в ход сна-
чала на пониженной скорости для замедленного обхода криволинейных
рельсовых путей на конечных и промежуточной станциях. Производи-
тельность дороги 140—200 чел/ч (в каждом направлении), чему соответ-
ствует интервал по времени между группами 300—200 сек или средняя
скорость движения 2,8—4,0 м/сек.
Несущие канаты имеют диаметр 30 мм, тяговый — 22 мм. Вследствие
невозможности установки опоры на леднике применена подвесная опора
1Wallmansberger G., «International Ropeway Review», 1962, N 2; «Trans-
porti pubblici», 1963, N 8'9.
2 «Fordern und Heben», 1958, S. 249.
3 «International Ropeway Review», 1961, p. 123.
4 «Genie Civile», 1958, N 3462; «International Ropeway Review», 1962, p. 7.
399
на трех поперечных канатах, концы которых укреплены в скалах двух
вершин; поперечные канаты испытывают нагрузку 12 тс (120 кн) от
несущих канатов и имеют пролет около 300 м с углом наклона при-
мерно 30°.
Другим оригинальным решением является угловая автоматическая
станция (опора) Грос Рогнон, где дорога имеет угол поворота в плане
около 9°, что явилось результатом необходимости использовать для опоры
единственную скалистую вершину среди ледникового поля. На этой опоре
несущие канаты прерываются, а тяговые направляются несколькими
наклонно расположенными роликами. Криволинейный участок рельса
имеет длину около 20 м и выполнен в виде переходной кривой с плавным
Рис. 16. 46. Профиль и план кольцевой дороги Валле БланшДФранция):
/, 2 — анкерные (/) и натяжные (2) устройства несущих канатов 5: 3 — подвесные башмаки
на поперечных канатах 4', 6 — тяговый канат; 7 —группы вагонов
изменением радиусов кривизны аналогично тому, как это делается в
железных дорогах1. Такая кривая строится из условия изменения
радиуса кривизны от R = оо до R = 7?min пропорционально длине кри-
вой s от ее начала, т. е. по закону 7?s = const.
Опыты, произведенные с угловой опорой2, показали возможность
прохода через нее вагонов со скоростью 7 м/сек.
В 1961 г. дорога потерпела аварию — реактивный самолет порвал
тяговой канат во время работы дороги, в результате чего одна группа
вагонов разбилась при падении на ледник3.
Дорога Каракас (Венесуэла) длиной около 11 км состоит из
пяти приводных участков А—Е и соединяет город Каракас с Карибским
морем, проходя через перевал на высоте 2100 м (рис. 16. 47). Дорога4
имеет отключаемые вагоны (с сидячими местами) вместимостью по 28 пас-
сажиров; по прибытии на станцию каждого вагона дорога кратковременно
останавливается для выполнениия операции по выключению (включению)
вагона.
При скорости движения 7,5 м/сек средняя скорость получается
равной 5,5 м/сек и вагоны следуют через интервалы времени 125 сек, чему
соответствует расстояние между ними на линии около 700 м и производи-
тельность 800 чел!ч (в каждом направлении).
1 Аналогичная кривая для автоматических угловых станций грузовых дорог была
предложена ранее группой инженеров Союзпроммеханизации, см. 3-е издание настоящей
книги (1951).
2 Creissel s D. — Trasporti pubblici», 1963, N 8—9.
3 Описание спасательных работ см. «International Ropeway Review», 1962. р. 11.
4 Краткое описание дороги см. «Fordern und Heben», 1958, S. 166; дорога построена
в 1955—1956 гг. фирмой «Геккель» (ФРГ).
400
Несущие канаты — одинарные диаметром 50 мм с разрывным уси-
лием 280 тс (2800 кн); на линии имеется промежуточная натяжная станция.
Тяговые канаты—двойные диаметром по 25 мм.
Приводы дороги мощностью примерно по 400 кет имеют двухжелоб-
чатые приводные блоки диаметром 5,5 м и червячные редукторы (для
устранения шума).
о юоо гооо зооо ыоо 5000 0000 7000 м
Рис. 16. 47. Профиль и план концевой дороги Каракас (Венесуэла)
Кабины имеют радиотелефонную связь со станциями и между собой;
сведений о сцепных приборах вагонов не опубликовано; следует отметить,
что прототипом дороги в Венесуэле является дорога Шаунсланд (ФРГ)
аналогичного типа Т
53. ОДНОКАНАТНЫЕ МАЯТНИКОВЫЕ И КОЛЬЦЕВЫЕ ДОРОГИ
Одноканатные дороги имеют тягово-несущий (тяговый) канат и вагоны
с глухим креплением или отключаемые от него.
Тяговый канат по конструкции не отличается от канатов грузовых
одноканатных дорог. Рекомендуемый тип — конструкция 6 >< 19 1 о. с.,
тип ЛК-О (ГОСТ 3077—55), параллельной свивки, нераскручивающейся,
с толщиной наружных проволок не менее 1,5 мм при отключаемых и не
менее 1,0 мм при глухих зажимах.
Предел прочности проволок рекомендуется 160—180 кгс!мм2 {дан! мм2),
а в случае особой необходимости (большие усилия, ограничение прове-
сов) — до 200—220 кгс!мм2 {дан!мм2).
1 Дорога построена в 1930 г. той же фирмой «Геккель». В практике эксплуатации ее
имели место две тяжелые аварии, после чего она была реконструирована. Кроме дороги
в Венесуэле (1955), других кольцевых дорог с вагонами большой вместимости не строилось.
26 А. И. Дукельский 401
Определение натяжений в канате и тяговые расчеты рассмотрены
вин. 48и46 (маятниковыедороги). Можно рекомендовать принимать ниже-
следующие запасы прочности п (относительно агрегатного разрывного
усилия): в маятниковых дорогах п = 5,0 при наибольшем натяжении
с учетом сил инерции, возникающих в нормальных рабочих условиях
эксплуатации; в дорогах с кольцевым движением п = 5,0 при максималь-
ном статическом натяжении каната на линии в условиях нормальной
равномерной загрузки дороги и, кроме того, с проверкой для случая тормо-
жения дороги при пониженном запасе п = 4,5; по правилам ППКД—64
требуется для одноканатных дорог п — 5,5; но рекомендациям OITAF
для кольцевых одноканатных дорог п = 5,0.
Для ограничения изгибных напряжений от поперечной нагрузки
следует ограничить относительную величину ее. В связи с этим по пра-
вилам ППКД—64 и OITAF требуется, чтобы минимальное натяжение
каната ТП]П1 > 20Q при вагонах весом Q с одним зажимом и Tmin > 15Q
при вагонах с двумя зажимами. Представляется, однако, более правиль-
ным независимо от числа зажимов принимать 7’min > 20/?, где R —
давление на один зажим.
В последние годы построен ряд дорог \ где при вагонах с двумя
зажимами существует отношение Tmin = (9-г-10) Q.
Условия работы каната в маятниковых и гондольных дорогах одно-
типны с таковыми для грузовых дорог и даже лучше, если учесть практику
широкого применения на пассажирских дорогах роликов и блоков с футе-
рованным ободом. В кресельных дорогах, однако, канаты находятся в худ-
ших условиях, так как испытывают дополнительный изгиб при обходе
зажимов по горизонтальным концевым блокам; этот изгиб будет повто-
ряться тем чаще, чем короче длина дороги и выше скорость движения ее.
Однако нет оснований по этой причине увеличивать запас прочности, что
принесет мало пользы Гораздо правильнее увеличить из этих соображе-
ний диаметр концевых горизонтальных блоков, желательно делать их
D 120d, но не менее 10(М, где d — диаметр каната. Кроме того, следует
периодически (примерно через 1—2 месяца) сдвигать все зажимы в одном
направлении, чтобы менять места перегиба каната. Опорные ролики и все
блоки должны, как правило, иметь упругую футеровку для увеличения
срока службы каната и устранения шума.
Расчетный вес пассажира по правилам ППКД—64 принимается при
одноместном вагоне 90 кгс (дан), при двухместном — 85 кгс (дан), а при
числе мест от 3 до 15 — 70 кгс (дан).
Маятниковые дороги
Одноканатные маятниковые дороги являются дорогами легкого типа;
они имеют обычно небольшую длину и малую емкость вагона; технические
характеристики ряда дорог приведены в табл. 16. 6.
При выборе трассы следует стремиться получить возможно малую
длину дороги и минимальное число опор, имея в виду, что высота линии
над землей не ограничена; желательно избегать устройства отжимных
опор для возможности использовать зажимы упрощенного типа, от кото-
рых не требуется прилегания к верхнему отжимному опорному ролику.
За этим исключением оборудование опор и зажимы вагонов такие же,
как и в кресельных дорогах. Выбор колеи дороги производится по общим
правилам, указанным ниже.
1 «International Ropeway Review», 1960, N 2, p. 61; 1961, N 2, p. 56.
402
Таблица 16. 6
Характеристики одноканатиых маятниковых пассажирских двухпутных дорог
Показатели СССР Польша Австрия Швейцария
Кверети, 1958 г. Лбасту- мани, 1960 г. Кьокиев, 1961 г. Хеймама- дгупф, 1949 г. Бристен, 1946 г.
Длина по наклону, м 430 300 240 220 900
Разность уровней, м 150 260 110 70 450
Наибольшая высота над уровнем моря, м 700 1200 1040 1680 —
Наибольший пролет, м 330 350 54 — —
Количество опор 1 3 6 1 1
Вместимость (число пассажиров) 4 4 1 2 4
Собственный вес вагона, кгс (дан) 120 120 30 60 —
Скорость движения, м/сек. 3 3 3,6 3,2 4
Производительность (каждое на- правление), чел/ч — 50 80 80 —
Диаметр каната, мм 21 21 16 16 —
Кольцевые кресельные дороги
В кресельных дорогах вагоны (кресла) имеют глухое крепление
с тягово-несущим канатом и обходят концевые горизонтальные блоки.
Технические характеристики ряда кресельных дорог приведены в табл.
16. 7.
Диаметр каната обычно составляет 20—28 мм и достигает 30—32 мм.
Диаметр каната зависит, с одной стороны, от величины тягового усилия
и, следовательно, от разности высот и длин дороги, а с другой, — от веса
вагона, определяющего величину поперечной нагрузки на канат и его
минимальное натяжение.
При выборе трассы дороги, помимо указанных ранее (п. 50) общих
положений, следует иметь в виду ограничение высоты линии над землей
(см.стр. 333), препятствующей осуществлению больших пролетов. Наиболее
благоприятными будут поэтому ровные склоны, позволяющие получить
профиль дороги, при котором она следует за рельефом местности. На во-
гнутых участках профиля, а также в местах вогнутого перелома его,
возникающего при необходимости приблизить канат к земле, ставят так
называемые отжимные опоры с отжимными роликами, к которым канат
прилегает снизу. Однако следует иметь возможно меньше отжимных опор,
так как проход через них вагона вследствие большой величины отжатия
получается менее плавным, чем при нормальных опорах с поддерживаю-
щими роликами. Совмещать на одной опоре поддерживающие и отжимные
ролики из соображений плавности хода вагона не следует.
Расставляя опоры, нужно стремиться к равномерному распределению
нагрузки на них; кроме того, рекомендуется ограничить давление на опору
с тем, чтобы число роликов на ней не превышало восьми. Практически
расстояние между опорами составляет в среднем около 100 м и не превы-
шает для отдельных пролетов 150 м. При построении профиля необходимо
особо тщательно проверять прилегание каната к опорам на вогнутом уча-
стке: на поддерживающих опорах — при максимальном натяжении ка-
ната и порожних вагонах в смежных пролетах, а на отжимных опорах —
26* 40Х
Таблица 16. 7
Характеристики одноканатных кресельных дорог с глухим креплением вагонов
СССР Польша Австрия Швейцария Италия
г- СП ф га Си
L959 о ш СП 'G X к 5 В. х х га X
Показатели 7 а-Копа, : [еникова, нц-Графс -II, 1955 о ф 'ф л ф о X кенлифт, Ь- ю % . аХ ф шбиль, 1 =х « (_ бах—Лох , 1956 г. дельн—С г. ч га О 1 X X ’ О 1 X X . га
ЭльС 1963 га £ Гази Шва наст о е Хюн 1960 К X ДГ Шне 1961 га" X Зон; 1956 Мар берг Фин 1957 Лей 1961 Сеге 1958
Длина по накло- ну, м 1520 2280 1180 1200 930 |2680| 1250 1250 1240 1580 1960 860 1180 1240
Разность уров- ней, м 610 530 340 490 350 530 480 310 400 |7П| 590 250 460 200
Наибольшая вы- сота над уровнем моря, м [2720]1 1320 1950 1340 1350 1300 1300 1070 1600 1480 1480 2290 1830 2057
Наибольший на- клон пути, % 60 40 43 78 70 45 77 — 79 |82| 79 76 55 —
Наибольший про- лет, м 140 170 130 — — — — — — — 1 2101 180 190 —
Количество опор 18 24 14 18 14 28 12 14 12 17 20 12 11 —
Число мест в ва- гоне 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1
Собствен н ы й вес ва гои а, кгс ( дан ) 35 35 32 30 32 36 36 40 37 43 30 20 30 —
Скорость движе- ния максимальная, м/сек 1.7 2.35 2,35 2,0 1.5 2,25 2,0 2,25 2,25 1,75 2,0 2,0 2,0 2,0
Производитель- ность (каждое на- правление), чел/ч 180 260 360 360 |485| 350 336 450 400 220 180 300 400 360
Диаметр каната, мм 1 Наиболее вьк 27 :окие пс 23 эказа 22 те л и 24 24 24 24 24 24 24 24 20 29 21
при минимальном натяжении и груженых вагонах в смежных пролетах.
В обоих случаях натяжение определяется с учетом сил инерции и наименее
благоприятной загрузке вагонов, причем запас надежности (отношение
удерживающей силы к отрывающей) должно быть не менее 1,3. По правилам
ППКД—64 и OITAF требуется, чтобы давление на каждый ролик было
не менее 35 кгс (дан), на роликовую батарею в целом не менее 140 кгс (дан),
а также не менее суммарной длины обоих смежных пролетов в м.
Пример профиля кресельной дороги представлен на рис. 16. 48.
Ширина колеи дороги определяется расчетным путем, аналогично двухка-
натным дорогам, с той лишь разницей, что, согласно правилам ППКД—64
и рекомендациям OITAF, расстояние между встречными вагонами
(см. стр. 126) должно при одноканатных дорогах составлять а = 1 + 0,002
(I — 200), где I — величина пролета в м. Ширина колеи может быть пере-
менной за счет бокового отклонения на опоре, которое не должно превы-
шать 0,9% (ППКД—64 и OITAF). Вследствие небольшой величины про-
летов ширина колеи составляет 2,2—3,25 м\ при колее менее 3,0 м необ-.
ходимо иметь опоры портального, а не обычного консольного типа. Углы,
наклона пути могут быть значительными (до 60—80%), так как можно
получить достаточную силу сцепления каната в зажиме.
404
Опоры (рис. 16. 49) имеют сравнительно небольшую высоту
8—12 м и делаются, как правило, консольного типа, обычно стальными,
реже железобетонными. Стальные опоры выполняются как решетчатыми
пирамидальной формы, так и коробчатыми преимущественно конической
формы. На голове опоры размещается шарнирное балансирное устройство,
состоящее из системы качающихся балансиров, на которых попарно поса-
жены опорные ролики, благодаря чему они самоустанавливаются и имеют
равномерную нагрузку. Всего на каждой стороне опоры ставится от 2 до 8 фу-
терованных роликов диаметром 300—500 мм с малыми углами перегиба
3—4°. В этом случае канат перестает облегать ролик и допустимое давле-
Рис. 16. 48. Продольный профиль одноканатной кресельной дороги Эльбрус (Союзпром-
механизация)
При резиновой футеровке можно рекомендовать принимать [р] =
= 4 кгс!см2 (дан/см2); для ролика диаметром D = 40 см при канате диа-
метром 25 мм получаем величину N = 400 кгс {дан).
Для предотвращения спадания каната с роликов на всех опорах
следует устанавливать блокировочное устройство, которое выключает
привод дороги, как только канат вышел из опорной канавки обода блока.
Пример такого устройства1 фирмы «Допельмейер» показан на рис. 16. 50;
подпружиненный диск 1, на который давит канат при правильном его
положении, связан с выключателем 2, воздействующим на двигатель
привода. При сползании каната с канавки поддерживающего ролика 3
диск 1 теряет контакт с канатом, поднимается и вводит в действие выклю-
чатель 2; благодаря этому дорога останавливается аварийным тормозом
раньше, чем канат спадет с опоры. При таком устройстве требуется не-
сколько увеличить ширину бандажа ролика. Полезно иметь также сигна-
лизацию, указывающую машинисту номер дефектной опоры.
Вагон кресельной дороги состоит из подвески с креслом и зажима
для соединения с канатом. Кресла могут быть одноместными и двух-
местными и располагаются обычно вдоль оси дороги (рис.' 16. 51, а),
что наиболее удобно для посадки и высадки на ходу. Кресла имеют откид-
ную подножку и перекладину, которые устанавливаются пассажиром
(после посадки) простым поворотом рычага перекладины. Для защиты
от холодных ветров, что особо чувствительно при большой длине дороги,
1 «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1962, N 3, p. 126.
405
возможно устройство откидных прозрачных колпаков (рис. 16. 51, б)
или цилиндрических оболочек Высоту подвески (от каната до сидения)
делают не менее 2,5 м для удобства посадки; она должна обеспечить сво-
бодный переход через опору на наиболее крутом наклоне пути с учетом
продольного качания вагона, а также исключить возможность пассажиру
Рис. 16. 49. Опора кресельной дороги
Рис. 16. 50. Блокировочное устройство для
предотвращения схода каната
Рис. 16. 51. Вагоны кресельных дорог
дотронуться рукой до головки опоры. Собственный вес одноместного вагона
составляет 20—40 кгс (дан). Для облегчения посадки пассажиров на одной
из дорог 2 с малой скоростью (1,1 м!сек) применены особые вагоны в виде
клетей из труб с полом и передними раскрывающимися дверями. На перед-
нем крае пола клети посажено небольшое колесо, которое тормозит п
'«Internationale Seilbahn — Rundschau», 1959, N 4.
2 «International Ropeway Review», 1962, N 2, p. 56 (дорога Кастельгондольфо,
Италия).
406
приостанавливает клеть на короткий момент, как только пассажир поста-
вит при входе одну ногу на пол клети.
Зажим должен иметь форму, позволяющую проходить верхние и
нижние опорные ролики и горизонтальные концевые блоки. Наиболее
рациональным является клещевой зажим (рис. 16. 52) с пружинным
поджатием, компенсирующим деформацию каната. По обеим сторонам
зажима имеются шарнирные щитки, направляющие канат при проходе
зажима под отжимными опорными роликами.
Для уменьшения угла перегиба каната при обходе зажима по гори-
зонтальному блоку (см. стр. 29) следует стремиться свести к минимуму
толщину прилегающей к блоку внешней стенки зажима, а также огра-
ничить ширину его Ь. Последняя должна быть проверена на величину
Рис. 16. 52. Клещевой зажим кресельной дороги (Бюро канатных
дорог в Закопане, Польша)
среднего (условного) удельного давления р = (N — давление на щеку
зажима, d — диаметр каната). Величину удельного давления можно
предложить принимать а < 150 кгс!см2 (дан/см2). Аналогичное явление
перегиба каната имеет место в грузовых двухканатных дорогах при авто-
матическом обходе горизонтальных блоков, причем угол перегиба каната,
который определяется по уравнению (9. 14), составляет здесь ~ = 18-^27°.
По рекомендациям OITAF допускается < 9°. Зажим по правилам
ППКД—64 должен иметь трехкратный запас по сцеплению, т. е. созда-
вать силу трения, равную трехкратной величине составляющей веса гру-
женого вагона на максимальном подъеме пути. Согласно OITAF, сила
трения в зажиме должна быть не менее 1,8-кратного веса груженого вагона,
что при предельном угле подъема 100% соответствует запасу сцепления 2,5.
Привод может быть выполнен в висячем исполнении (рис. 16. 53)
с опиранием на стены станции. При устройстве совмещенного катучего
привода-натяжки, представляющего собой катучую тележку на назем-
ном рельсовом пути, несущую также поддерживающие ролики для каната,
здание станции чрезвычайно упрощается и становится шатром над приво-
дом. В тех случаях, когда требуются две рабочие скорости движения
407
(летняя и зимняя), это можно осуществить с помощью редуктора со
сменной передачей при одномоторном приводе или посредством двухмо-
торного привода с планетарным редуктором.
Приводы должны иметь два тормоза: рабочий — на валу двигателя
и аварийный — на ободе приводного блока; одновременная работа обоих
тормозов должна быть исключена. Величина тормозного момента каждого
тормоза должна быть не менее 1,2-кратного максимального статического
Рис. 16. 53. Висячий привод кресельной дороги Карпач (Польша):
1 — электродвигатель; 2 — тепловой двигатель; 3 — червячный редуктор
усилия при наличии груженых вагонов на одной линии. Кроме того, тор-
моза должны обеспечить остановку дороги в течение заданного времени,
которое можно принимать для рабочего торможения 5—7 сек, а для ава-
рийного — 2—3 сек, имея в виду условия перевозки в открытых креслах.
Желательно также иметь возможность при посадке отдельных лиц вре-
менно снижать скорость путем нажатия кнопки дежурным по станции;
это можно достигнуть применяя электросхему с гидротолкателем для
регулирования скорости.
Для защиты от разгона дороги следует предусматривать устанавли-
ваемый на приводном блоке центробежный выключатель, аварийно оста-
навливающий дорогу при превышении номинальной скорости на 20%.
Номинальная скорость из условий удобства посадки пассажиров должна
быть постоянной независимо от степени загрузки дороги с отклонением
не свыше ± (4-4-5) %.
408
10,0
Рис. 16. 54. Верхняя станция кресельной дороги Эльбрус
(Союзпроммеханизация)
L
Рис. 16. 55. Нижняя станция кресельной дороги Эльбрус
(Союзпроммеханизация):
1 — катучий привод — натяжка на рельсовых путях 4\ 2 — натяжной
груз с натяжными канатами 5; 5 — отжимные ролики; 6 — поддер-
живающий ролик на раме привода или концевого блока
409
Станции дороги в связи с отсутствием несущих канатов имеют весьма
простую форму (рис. 16. 54). Площадки для посадки и высадки пассажи-
ров должны быть по возможности горизонтальны (наклон не более 10%),
что достигается установкой у входа на станцию роликовой батареи или
опоры, которые необходимы также для ограничения провеса каната.
Длина площадок I (рис. 16. 55) по рекомендациям OITAF при одноместных
и двухместных креслах при одновременной посадке — высадке обоих
пассажиров должна быть равна / > 5п, что соответствует пути вагона
за 5 сек при скорости движения v; если предусматривается поочередная
посадка—высадка обоих пассажиров, то длина площадки / > 7п. По пра-
вилам ППКД—64 длина площадок назначается менее дифференцированно,
а именно: для посадки / > 6 ж и для высадки / > 10 ж. Для большей
надежности полезно устранить возможность случайного обхода кресла
с пассажиром вокруг приводного и конечного блоков. Это достигается
достаточно просто путем подпружинения ролика 6 со стороны входа на
блок с таким расчетом, чтобы при груженом вагоне ролик опускался и
воздействовал на выключатель тока.
Кольцевые гондольные дороги
В гондольных дорогах вагоны отключаются от тягово-несущего
каната и перемещаются на ходовых колесах по станционным подвесным
путям аналогично грузовым одноканатным дорогам. Технические харак-
теристики ряда гондольных дорог приведены в табл. 16. 8.
Гондольные дороги отличаются от кресельных только подвижным
составом и устройством станций; канат, опоры с оборудованием и привод
такие же, как в кресельных дорогах, и поэтому рассматриваться не будут.
В отношении профилей гондольных дорог следует отметить, что при ваго-
нах с кабинами допустимая высота линии над землей может быть зна-
чительно увеличена, поэтому появляется возможность устройства боль-
ших пролетов размером 400—500 м, как это видно на примере дороги
Ишль1 (рис. 16. 56) длиной 2,2 км с двухместными вагонами.
При переходе через водные пространства возможна установка под-
держивающих канатов, к которым крепятся подвески с опорными роли-
ками; пример подобного устройства показан на рис. 16. 57 для дороги
Цюрихское озеро с четырехместными вагонами и интервалами 50 м.
Колея гондольных дорог определяется по тем же положениям, что и для
кресельных дорог, и составляет 3—4 м.
Вагоны (рис. 16. 58) имеют двух- или четырехместную кабину, под-
веску и ходовую тележку со сцепным прибором; встречаются также и
трехместные вагоны. Кабины (закрытого типа с сидениями) имеют обычно
обтекаемую форму и для облегчения, которое в этом типе дорог особенно
важно, изготовляются из алюминия и пластмасс. Опыт показывает, что
пластмассовые кузова обладают достаточной жесткостью. Примерные
размеры кабины: высота 1,5 м, длина 1,5 м, ширина 0,7 м при двух и 1,1 м
при четырех пассажирах. Собственный вес вагона 60 кгс (дан) на человека.
В некоторых случаях на летний сезон кабину заменяют двухместным
креслом, которое может располагаться вдоль пути, что уменьшает ширину
вагона. Ходовые тележки имеют колеса диаметром 150 мм и бывают одно-
рельсовыми (двухколесные) и двухрельсовыми (четырехколесные). В по-
следнем случае колеса располагаются симметрично по обеим сторонам
каната; соответственно и станционные подвесные пути выполняются
двухрельсовыми с колеей 150—200 мм; при двухрельсовых путях вагон
на станции сохраняет без направляющих вертикальное положение, что
1 «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1959, Sonderausgabe.
410
Таблица 16. 8
Характеристика однокаиатных гондольных дорог с отключаемыми вагонами
Швейцария Ита- лия Авст- рия Фран- ция
Показатели Цюрихзее, 1959 г. Стрелапасс—Давос, 1957 г. Портин—Коя, 1960 г. Вейзанац—Тион, 1961 г. М игл и жеа—Мон та- лей а, 1952 г. Цвейзимен—Рин- дерберг, I, 1957 г. | Твин г— Кезерштадт, 1960 г, Малина, I Бодишл-Катри- иальм, 1959 г. Тур-Бали, I

Длина по наклону, м 1360 1700 2360 2760 2690 129601 2380 1500 2500 1800
Разность уровней, м 0 470 700 770 850 510 660 500 |940| 320
Наибольшая высота 420 2360 (2750(2 2142 1550 1450 1835 —- — 1850
над уровнем моря, м
Наибольший наклон пути, м 21 50 65 43 |71| 61 56 — — —
Наибольший про- 10101 260 340 320 210 240 320 — |450| —
лет, м
Количество опор 2 17 18 19 27 25 20 12 17 9
Число мест в вагоне 4 2 4 4 2 2 4 2 2 2
Собственный вес ва- 350 135 240 240 120 160 180 140 — —
гона, кгс
Скорость движения максимальная, м/сек 3,0 3,0 3,1 3,1 2,5 3,0 2,3 13 5| 2,8 2,8
Производительность (каждое направление), Ч2Л1ч 670 | 600/720| 400 180 250 350 250 420 200 370
Диаметр каната, мм 30 29 29 29 27 30 29 30 30 25
1 Висячий мост. 2 Наиболее высокие показатели.
удобно для посадки пассажиров и при процессе включения вагона. Давле-
ние на ходовое колесо обычно не превышает 150 кгс (дан).
Двухместный вагон делается с одним-двумя, сцепными приборами
а, четырехместный вагон — с двумя, чему соответствует поперечная
сила около 300 кгс (дан) на один зажим. Суммарная сила сцепления зажи-
мов должна быть, так же как и в кресельных дорогах, рассчитана с трех-
кратным запасом. Сцепные приборы бывают пружинного и грузового
действия, причем они снабжаются запорными устройствами в виде соба-
чек или рычагов с мертвым положением; благодаря этому полученная
на станции сила зажатия каната не изменяется на наклонном пути и, кроме
того, устраняется опасность ослабления зажима под действием толчков
и вибраций. В процессе включения вагона производится, так же как и
в двухканатных дорогах, ряд контрольных проверок правильности зажа-
тия каната, а при выключении — правильности выхода каната из зажима.
Во время включения и при его проверке вагон продолжает опираться
колесами на рельсовый путь. Кроме устройств для контроля зажима перед
включателем и после выключателя, устанавливают вертикальные и гори-
зонтальные контрольные шарнирные вилки, сквозь которые проходит
канат; они контролируют правильное положение каната и при отклонении
его поворачиваются и выключают привод. На участке отключения вагона
боковой отвод рельсового пути от тягового каната следует начинать не
411
Рис. 16. 56. Профиль одноканатной гондольной дороги Ишль—Кат-
ринальм (Австрия)
Рис. 16. 57. Профиль одноканатной гондольной дороги над Цюрихским
озером (Швейцария):
1 — тягово-несущий канат (30 мм); 2 — поддерживающие канаты (40 мм, закры-
того типа); 3 — конечные станции дороги
1500 __________1500
Рис. 16. 58. Двухместный вагон
одноканатной гондольной дороги
Стрелапасс (Швейцария)
412
сразу после открытия зажима, а на расстоянии длины тормозного пути
дороги, имея в виду аварийный случай невыключения вагона.
Рассмотрим несколько наиболее распространенных типов сцепных
приборов.
Грузовой сцепной прибор системы «Джованола» для двухместных ваго-
нов (рис. 16. 59) имеет одну пару зажимов и располагается на четырех-
колесной двухрельсовой тележке. Подвески с кабиной опираются на пол-
зун 6, имеющий наклонный скос, который нажимает на толкатель 5,
Рис. 16. 59. Тележка двухместного вагона с грузовым сцепным прибором системы «Джова-
нола» для одноканатной дороги (см. рис. 16. 58):
/ — корпус; 2 — ходовые колеса; 3,4 — неподвижная (5) н подвижная (4) щеки зажима; 5 — тол-
катель щеки 4; 6 — ползун со щитком 7; 8 — выключающий ролик с пальцем 9\ 10 — крестовая
обойма ползуна; 11 — защелка с регулирующей подкладкой /5; 12 — регулирующая подкладка тол-
кателя; 14 — корпус; 15 — рельсовые пути; 16 — шина защелки; 17 — шина выключающего ролика
связанный с подвижной щекой 4 зажима. При вертикальном перемещении
ползуна толкатель и щека <3 получают горизонтальное движение, закры-
вая или открывая зажим. С ползуном связан выключающий ролик 8
и палец 9, к которому прижимается с помощью пружины защелка 11\
при нижнем положении ползуна защелка принимает вертикальное поло-
жение и препятствует его обратному подъему. Для раскрытия зажима сна-
чала шиной 16 отводится защелка 11, а затем с помощью выключающей
шины 17, воздействующей на ролик 8, производится подъем ползуна.
Включение и выключение вагона контролируется рядом шаблонов, кото-
рые проверяют правильность расположения отдельных элементов сцепного
прибора и связаны с конечными выключателями тока; если шаблон будет
413
задет вагоном, то произойдет остановка привода. Расположение шаблонов
при выключении вагона показано на рис. 16. 60, б. Шаблоны 1, 2, 3 кон-
тролируют положение защелки, а шаблон 4 — положение зажима.
Для четырехместных вагонов системы «Джованола» предусматривается
сдвоенный сцепной прибор аналогичного типа с двумя парами зажимов 1
Рис. 16. 60. Контролирующие шаблоны при выключении (а) и включении (б) вагона
Рис. 16. 61. Тележка четырехместного вагона с грузовым сцепным прибором и двойным
зажимом системы «Джованола»
Обозначения см. рис. 16. 59
(рис. 16. 61). Сила давления подвижной щеки на канат согласно обозна-
чениям рис. 16. 59 равна Н = Q't] ctg а, где Q' — вес подвески с груженой
кабиной, а величина т] — к. п. д. сцепного прибора, учитывающий трение
ползуна о направляющие, трение пальца толкателя о скос ползуна и пре-
ние в опорах толкателя; угол наклона пути достигает 80%.
1 «International Ropeway Review», 1960, N 2; 1961, N 2.
414

Рис. 16. 62. Тележка со
сцепным прибором систе-
мы «Ролл» для одноканат-
ной дороги:
1 — корпус, 2 — ходовые
колеса; 3, 4 — щеки зажима;
.5 —запорный рычаг с зубом;
6 — параллелограмм для под-
вески 7; 8 — ось щеки 3;
9—пружина; 10 — ось в вер-
тикальном положении; 11 —
серьга; 12 — пружина; 73-
ролик подвески 7; 14 — шина
поворота рычага 5; 15—ши-
на подъема ролика 13 с под-
веской 7; 16 — рельсы
Грузовой сцепной прибор системы «Ролл»1 имеет особое устройство
с поворотно-распорными щеками зажима (рис. 16. 62). Левая щека 3
сидит на оси 8, проходящей сквозь овальное отверстие в корпусе 1 те-
лежки,ги может перемещаться в поперечном направлении под действием
пружины 9, чем компенсируется износ губок зажима и изменение диа-
метра каната. Правая щека 4 посажена на оси 10, которая эксцентрично
закреплена в серьгах 1Г, она связана параллелограммом 6 с подвеской
кабины 7. Обе щеки зажима поворачиваются совместно. Запорный рычаг 5
имеет зуб и, будучи в вертикальном положении, которое поддерживается
пружиной 12, защелкивает выступ щеки 3 и стопорит замкнутый зажим
(положение /). Перед включением запорный рычаг 5 отведен шиной 14
в наклонное положение, защелка отключена, подвеска приподнята шиной 15
и зажим раскрыт (положение II). После этого вагон самокатом достигает
скорости каната и, продолжая опираться на ходовые колеса, нажимает
на движущийся канат, причем шина 15, соприкасаясь с роликом 13,
разгружает щеку 4 от веса подвески. Под действием направленного вверх
давления каната щеки поворачиваются и зажимают канат; ход щек огра-
ничивается стенкой корпуса тележки. После этого шины 14 и 15 отходят
от роликов, рычаг 5 возвращается в вертикальное положение, стопоря
щеки зажима, а вес подвески с кузовом поджимает щеку 4.
Расположение контрольно-предохранительных устройств2 на уча-
стке включения для вагонов системы «Ролл» показано на рис. 16. 63.
Вначале, на участке 1, происходит раскрытие щек зажима груженого
вагона, затем в пусковом аппарате 2 проверяется входящим между щек
зажима шаблоном правильность их раскрытия; после этого вагон посту-
пает на самокатный участок разгона 3 и, дойдя до скорости каната, зажи-
мает его в конце участка закрытия щек 4. Включенный вагон, продолжая
двигаться по рельсовому пути, проходит сначала мимо контрольного
шаблона 5, где проверяется правильность закрытия щек (зазоры между
корпусом тележки и шаблоном не более 2,5 мм), затем тормозное устрой-
ство 6 для проверки силы сцепления и, наконец, на выходе шаблон 7,
контролирующий положение запорного рычага с защелкой, которая
стопорит щеки зажима.
Примером винтового сцепного прибора является прибор Карлева-
ро—Савио3 (рис. 16.64) сдвоенного типа, предназначенный для двух-
местного вагона 4 с двухколесной ходовой тележкой, на которой разме-
щены в общем стальном корпусе две совместно работающие пары зажи-
мов 7. Закрытие каждого зажима производится двумя концентрическими
1 Gross С. — «Verkehr und Technik, 1958, № 1.
2 «Verkehr und Technik», 1962, N 12, s. 330.
3 Car levaro U. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1960, № 1, первая до-
рога этого типа построена в 1950 г.
4 Предполагается, по-видимому, использование его в дальнейшем и для трехместных
вагонов.
416
5
кельский 417
3
Рис. 16. 64. Тележка с винтовым сцепным прибором си-
стемы Карлеваро—Савио для одноканатной дороги:
1 — ходовые колеса; 2 — выключающий рычаг с роликом 3;
/ — эксцентрик на оси рычага 2; 5 —подвижная щека зажима;
6 — пружины, перемещающие щеку 5; 7 —корпуса зажимов
винтовыми пружинами 6, которые создают горизонтальное перемещение
подвижной щеки 5. Раскрытие зажимов происходит при отжатии пружин
эксцентриком 4, связанным с выключающим рычагом 2, который в этом
случае занимает мертвое положение. Поворот выключающего рычага
производится винтообразной шиной, нажимающей на ролик 3 рычага.
Перед зажатием каната производится принудительный разгон вагона
на горизонтальном пути до скорости каната. Для этого вагон вкатывается
на разгонную тележку, которая перемещается с помощью электрической
лебедки с ускорением 2 м/сек1 и на протяжении около трех метров дости-
гает скорости дороги 3,6 м/сек. Контроль правильности включения содер-
жит также проверку силы сцепления каната путем прохода вагона через
тормозное устройство, которое рассчитано на усилие, равное 1,5-кратной
величине составляющей веса вагона на наибольшем наклоне пути. На уча-
стке выключения вагона имеются предохранительные устройства для
остановки дороги и вагона в случае, если канат не выйдет из зажима.
Сцепные приборы этого типа позволяют преодолевать наклоны пути до 45°.
Станции, приводные и натяжные, по схеме путей и расположению
оборудования аналогичны станциям гондольных двухканатных дорог;
конструкция их, однако, значительно легче ввиду отсутствия нагрузок
от несущих канатов.
54. БУКСИРОВОЧНЫЕ ДОРОГИ
В буксировочной дороге имеется непрерывно движущийся тяговый
канат, к которому с помощью зажимов прикреплены подвески с букси-
ровочными траверсами; лыжник перемещается по снегу, стоя на лыжах
и опираясь на эти траверсы.
Буксировочные дороги бывают двух типов — с глухими (неотклю-
чаемыми) и отключаемыми зажимами. В дорогах с глухими зажимами
буксировочная траверса обычно двухместная и имеет Т-образную форму;
она соединена с подвеской (рис. 16. 65) посредством буксировочного
каната, который навивается на барабан втягивающим устройством. В сво-
бодном состоянии канат навит на барабан и траверса подтянута в верхнее
положение. Посадка происходит на нижней станции; лыжник захватывает
буксировочную траверсу и опирается на нее; при этом происходит разма-
тывание буксировочного каната и плавный разгон лыжника до скорости
тягового каната. Лыжник может покинуть траверсу на ходу в любом
пункте дороги, отходя на лыжах в сторону от ее оси. В качестве предо-
хранительного устройства, ограничивающего подход буксируемого лыж-
ника к приводу, у верхней станции ставится поперечный канат, который
в случае наезда на него производит выключение привода дороги.
Зажим состоит из двух частей, стянутых болтами, и имеет форму,
позволяющую аналогично зажимам кресельных дорог обход горизонталь-
ных блоков, а также проход через нижние (поддерживающие) и верхние
(отжимные) ролики на опорах. Подвеска присоединяется к зажиму шар-
нирно; ось шарнира следует располагать по возможности на уровне оси
тягового каната для уменьшения перекоса зажима от буксировочного
усилия. Втягивающее устройство состоит из барабана с пружинным меха-
низмом (например, спиральной пружиной) и центробежным тормозом для
создания равномерной скорости разматывания каната. При буксировке
лыжников в буксировочном канате возникает усилие Z, которое можно
определить согласно схеме сил, представленных на рис. 16. 6б, прини-
мая одинаковые углы наклона линии дороги и лыжного пути. Можно
считать, что вес лыжников Q, опирающихся на буксировочную траверсу,
приложен в ее центре О, а равнодействующая Е нормальной реакции
418
лыж Л? и сил трения лыж
рЛ' будет проходить также
через точку О благодаря
податливости ног. Если
обозначить через Q =
= arctg р угол трения, со-
ответствующий коэффици-
енту трения лыж о снег р,
то из условия равновесия
сил Е, Q и Z, приложен-
ных в точке О, проектируя
их на вертикаль и гори-
зонталь, можем написать
Е cos (|3 4- q) =
= Q — Z sin (а + р);
Esin(P + q) =Zcos(a+P),
откуда, исключая Е, по-
лучим
Z = Q sin(P-l-Q)
cos (а — р) ' ’
Величина р зависит от
состояния снежного по-
крова. При тяговых расче-
тах можно принимать р =
= 0,1 (q = 5° 40'); расчет
подвески следует вести для
случая разгона лыжников,
считая р =0,12 и величи-
ну ускорения j = 0,7 =
= 1,0 м/сек?. Величина
угла а зависит от длины s
буксировочного каната
с подвеской и высоты ка-
ната над землей и находит-
ся из условия sin а = ~ .
Собственный вес под-
вески с траверсой и зажи-
мом G можно для расчетов
принимать приложенным
в зажиме. Тогда зажим
будет передавать на канат
нормальное усилие А =
=Z sin а + G cos р и про-
дольное усилие В =
= Z cos а + G sin р, кото-
рые можно заменить рас-
пределенными нагрузками,
Рис. 16. 65. Буксировочная подвеска (Союзпроммеха-
низация):
/—зажнм; 2—подвеска; 3—барабан буксировочного каната
с втягивающим устройством; 4 — буксировочная траверса;
5 — амортизирующее устройство; 6 — резиновый шарик
Рис. 16. 66. Схема сил при буксировке лыжника:
I — тяговый канат; 2—зажим; 3 — лыжник; 4 — буксиро-
вочный канат; 5 — лыжи
где ш—расстояние между
подвесками.
27*
419
Следовательно, приращение натяжения каната
рп от собственного веса его g и буксировочных нагрузок qn на участке
длиной I и с разностью высот h составит
. . I („ , G . Z cosa\ ,
Рп — gh г qn cos р — + w + — • sin pj h
или, подставляя значение Z, получим
рп = (^+4+4ч)Л’ <16-29)
где коэффициент
sin(p + g) cos a
п ~ cos (a — g) sin 0
учитывает влияние сил трения лыж и наклона буксировочного каната.
Величина рп аналогична составляющей веса каната и вагонов в одно-
и двухканатных дорогах.
Давление на опоры участка длиной I от собственного веса каната
и буксировочных нагрузок составит
+ + ^- + -^-^Гр7 1
или, подставляя значение Z, получим
R ==(g + ^. + JLk\ii
где коэффициент
/г = sin(P + g)^ sina 6 30
“ cos (a — g) cos p v '
учитывает, как и прежде, влияние сил трения лыж и наклона буксировоч-
ного каната.
Потери на сопротивления в опорных блоках на основании уравне-
ния (в), п. 48 будут равны
-£-+44'' (16-31>
где /' — приведенный коэффициент сопротивления опорных блоков, опре-
деляемый по уравнению (с), п. 48.
Величина аналогична сопротивлению в ходовых колесах вагонов
двухканатных дорог. Таким образом, расчет тягового каната и мощности
привода производится так же, как и в двухканатных дорогах, пользуясь
только иными значениями составляющих веса рп и заменяя потери в ходо-
вых частях вагонов величиной потерь в опорных блоках рт. Конструкцию
каната и запасы прочности можно принимать такими же, как и в однока-
натных кольцевых дорогах.
Профиль дороги проектируется таким, чтобы он следовал профилю
земли (лыжной трассы) на сравнительно небольшой высоте и допускал
пересечение лыжниками трассы под незагруженными подвесками.
На вогнутых участках возможно устройство отжимных опор. Наклон
пути может быть крутым и доходит до 80—90%. Длина дорог дости-
гает 2 км.
Опоры выполняются портального и консольного типа (рис. 16. 67).
Портальные опоры позволяют свести к минимуму ширину колеи дороги;
возможно также устройство мачтовых опор. Опорные ролики (поддержи-
вающие и отжимные) делаются с упругой футеровкой и подвешиваются
420
Рис. 16. 67. Опоры буксировочной дороги (Союзпроммеханизация)
Рис. 16. 68. Посадочная станция буксировочной дороги (система
«Пома», Франция)
421
к опоре на шарнирной тяге, допускающей качание как вдоль, так и попе-
рек оси дороги.
Привод и натяжное устройство обычно размещаются на нижней стан-
ции и выполняются в этом случае в виде катучего приводного блока, рама
которого оттягивается натяжным грузом. Иногда натяжное устройство
размещается отдельно на верхней обводной станции.
При установке буксировочных дорог на поверхности ледников тре-
буются специальные устройства опор и станций 1 вследствие перемещения
и деформации ледника. Станции в этом случае делаются передвижными
на салазках, а опоры — переносными с деревянными рамами для крепле-
ния во льду и с телескопической верхней частью, позволяющей быстро
менять положение по высоте опорных роликов.
Буксировочные дороги с отключаемыми зажимами 2 обладают рядом
особенностей. Зажим имеет форму наподобие отрезка полой трубы и
постоянно охватывает движущийся канат. К зажиму эксцентрично при-
соединена телескопическая подпружиненная буксировочная штанга, закан-
чивающаяся упорной тарелкой, которую лыжник охватывает ногами.
Штанга присоединена к зажиму через спиральную пружину, последняя
смягчает толчки, возникающие при проходе опор. Сцепление зажима
с канатом происходит за счет перекоса зажима под действием эксцен-
трично приложенного веса подвески и усилия буксирования. На нижней
погрузочной станции зажимы отключаются от каната и порожние под-
вески накапливаются на собирающей шине (рис. 16. 68). По мере надобно-
сти станционный дежурный выводит очередную подвеску, которая садится
зажимом на канат и увлекается им; собственный вес подвески [8—
10 кгс (дан) ] создает достаточную силу сцепления в зажиме для движения
ее в порожнем состоянии на линии и автоматического обхода концевого
блока.
Опоры выполняются в виде трубчатых мачт с передвижными по высоте
консолями, на которых вместо роликовых батарей устанавливается
по одному блоку большого диаметра соответственно диаметру каната
и углу перегиба; порожняковая линия обычно располагается выше грузо-
вой (примерно на 1,5 м). Трасса дороги может быть выполнена по ломаной
линии, для чего на опорах устанавливаются блоки, расположенные в пло-
скости, параллельной плоскости лыжного пути; лыжный путь огибает
опору по кривой, при проходе которой подвеска имеет боковое отклоне-
ние. Поворот трассы может быть в обоих направлениях, а угол поворота
достигает 40°. Буксировочные телескопические штанги имеют ограничен-
ный ход—2,5—4,0 м; поэтому необходимо особое соответствие профиля
дороги рельефу лыжного пути, что может потребовать увеличения числа
опор.
1 «International Ropeway Review», 1963, N 2; 1962, p. 56; «International Seilbahn —
Rundschau», 1961, N 3.
2 Система И. Помогальского (Франция), «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1961,
N 4.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
кабельные краны
ГЛАВА I
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
1. ТИПЫ КРАНОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
Кабельный кран (рис. 1. 1) представляет собой обычно две башни или
мачты, между которыми натянут несущий канат. По несущему канату пере-
мещается посредством тягового каната тележка с грузом, который с по-
мощью подъемного каната может подниматься и опускаться в любой
точке пролета крана. В качестве грузозахватных устройств могут при-
меняться грейферы, раскрывающиеся ковши, бадьи для бетона с механи-
ческой разгрузкой, траверсы с крюками и т. п. Для ограничения провеса
слабо натянутого подъемного каната он поддерживается в пролете специ-
альными поддержками, расположенными на несущем канате.
Существуют кабельные краны особых типов с совмещенным подъемно-
тяговым канатом, с самоходными грузовыми тележками и краны со спе-
циальными канатными схемами без поддержек подъемного каната. Вместо
башен или мачт в соответствующих условиях пользуются катучими опор-
ными тележками или закрепляют концы несущих канатов в фундаментах.
Башни крана могут перемещаться с помощью приводных ходовых
тележек или посредством канатной или цепной тяги, используя для этого
лебедки, установленные на башне крана или вне ее.
В зависимости от характера работы кабельные краны могут быть ,
(рис. 1. 2) неподвижными, передвижными и поворотными. Одна из башен
крана может быть качающейся. Башни могут снабжаться неподвижными
и подъемными консолями, на которые переходит грузовая тележка с несу-
щего каната. Радиус действия неподвижного мачтового крана может быть
увеличен путем бокового отклонения мачт оттяжками от вертикального
положения примерно до 10° в каждую сторону. Это позволяет обслуживать
площадь шириной до 0,4й, где h — высота мачты (рис. 1. 3, а).
Возможно также производить боковую оттяжку груза на весу, для
чего требуется устройство параллельных боковых несущих канатов (на от-
дельных мачтах) со вспомогательными тележками для оттяжных канатов;
однако такое устройство является сложным и дорогим.
Передвижные краны имеют две подвижные башни, которые могут
передвигаться по параллельным (рис. 1. 3, г) и концентричным (рис. 1. 3, д)
рельсовым путям \ в последнем случае скорости приводных тележек
должны быть пропорциональны радиусам кривых путей. При сочетании
прямых и кривых участков подкранового пути (рис. 1. 3, е) движение
1 Имелись пробные установки башен кабельных кранов на гусеничном ходу. Однако
конструкция гусеничного хода была неудачной. Чрезвычайно сильный износ гусениц
и явления скольжения башен в направлении оси канатов заставили прекратить эксплуата-
цию этой системы.
423
Рис. 1. I. Схема ка-
бельного крана:
1—несущий канат; 2—
тяговый канат; 3 — ка-
нат для поддержек; -4—
подъемный канат; 5—гру-
зовая тележка; 6— обой-
ма с блоками; 7—натяж-
ной груз; 8—противовес
башни; Р—лебедки; 10—
кабина машиниста
Рис. 1. 2. Схемы кабельных кранов: а — неподвижный; б — неподвижный с отклоняющими
мачтами; в — параллельно передвижный; г — поворотный (радиальный); д — мостока-
бельный; е — висячий
424
башен по кривым с одинаковой скоростью будет вызывать перекос крана
и периодические остановки для выравнивания положения башен, что
неудобно в эксплуатации. Поэтому в данном случае требуется устройство
сменных передач в приводах ходовых частей одной из башен.
Поворотные так называемые радиальные краны, имеющие одну
подвижную башню, обслуживают площадь сектора или круга
(рис. 1. 3, б, в). При наличии нескольких радиальных кранов неподвижная
башня делается общей. Радиальные краны дают значительную экономию
на подкрановых путях и, кроме того, могут подавать груз со всей площади
на короткий участок у неподвижной башни, что в ряде случаев упрощает
общую транспортную схему.
При большой высоте обслуживаемого объекта и необходимости иметь
ряд близко расположенных кабельных кранов устраивают эстакады,
по которым перемещаются взамен башен опорные тележки или к которым
на близких расстояниях крепятся стационарно несущие канаты. Если
кабельный кран обслуживает глубокое ущелье, то взамен башен по верхним
краям ущелья перемещаются аналогичные опорные тележки; при стацио-
нарном кране концы несущих канатов могут в этом случае крепиться
непосредственно к фундаментам на краях ущелья.
Особым типом являются так называемые висячие кабельные краны
(рис. 1. 2, е); в них несущий канат 1 с грузовой тележкой 2 крепится
не к башням, а к горизонтальным ходовым тележкам 3, которые опираются
на поперечные путевые канаты 4 и перемещаются по ним посредством ка-
натной тяги. Висячие краны могут быть выполнены по типу передвижных
425
и радиальных кранов; они могут обслуживать значительные площади
без устройства наземных путей.
Пролеты кабельных кранов составляют в большинстве случаев
150—600 м и достигают 1000 м и более. При пролетах менее 150 м находят
применение так называемые мостокабельные краны (рис. 1. 2, д), в которых
ферма воспринимает усилия от канатов. При этой системе выигрывается
площадь, которую занимают башни, и устраняется горизонтальная
нагрузка на подкрановый путь от натяжения канатов.
Г рузоподъемность кабельных кранов обычно колеблется
в пределах 3—25 тс (30—250 кн) и доходит в отдельных случаях 1 до 50—
150 тс (500—1500 кн).
Возможна спаренная работа двух (в отдельных случаях до шести)
кранов с траверсой для подъема груза удвоенного веса.
Висячие краны имеют грузоподъемность до 10 тс (100 кн), пролеты
до 500 м.
Для временных работ применяются переносные (разборные) краны2,
приспособленные для перевозки на автомашинах, грузоподъемностью
до 3 тс (30 кн) и с пролетом до 100—150 м. В таких кранах вместо подъем-
ной лебедки часто используют стандартную электроталь, которая подве-
шивается к тихоходной грузовой тележке. Электродвигатель тали полу-
чает питание с помощью гибкого кабеля, который подвешен на подвижных
кольцах, висящих на тонком канате, натянутом между мачтами. При дви-
жении тележки кабель собирается и растягивается наподобие гармошки.
Кабельные краны обычно однопролетные. В многопролетных кабель-
ных кранах вследствие невозможности устройства поддержек применяют
тяжелые самоходные тележки с двигателями внутреннего сгорания3
или упрощенные канатные схемы с совмещенным тягово-подъемным кана-
том (см. рис. 1. 13).
Скорости рабочих движений — подъема груза vs
и движения грузовой тележки vT — выбираются в зависимости от требуе-
мой производительности и длины пути перемещения s. Если ускорение
при разгоне и торможении равно то на пути s можно успеть развить ско-
рость не более v < ] ^sf, предполагая, что сразу после конца разгона начи-
нается торможение, т. е. установившееся движение отсутствует.
Следует также иметь в виду, что заданное число циклов крана п может
быть достигнуто путем различных вариантов соотношения скоростей
vj vT; в случае совмещенного движения оно будет происходить под углом
tg [’> = — и должно лежать в пределах допускаемых габаритов.
Суммарная мощность двигателей N = Nn + NT подъема груза (Nn)
и передвижения тележки ((VT) при варьировании соотношения скоростей
в условиях п = const будет меняться и при некотором значении vel vT
достигнет минимума (Afmin). Исследования 4 показывают, что N <Z l,2 7Vmin
при условии
-^ = (0,4-2,5)^,
Ь -р Iv y
где и tT — время, затраченное в течение цикла на подъем груза te
и передвижение тележки tT.
1 «Стройиндустрия», 1935, № 7 (150 тс); «International Ropeway Review», 1959,
N 4 (50 тс).
2 «Механизация трудоемких работ», 1949, № 8; «Механизация строительства», 1953,
№ 10; 1962, № 8.
3 «Bauingenieur», 1952, N 5.
4Дукельский А. И. — «Морской флот», 1943, № 7.
426
Высота подъема груза колеблется в значительных пределах, достигая
150—250 м при сооружении плотин. Соответственно скорость подъема
груза назначается 30—90 м!мин, достигая в отдельных случаях 120—
180 м!мин. При соответствующей электрической схеме скорость спуска
может быть сделана большей (на 20—50%) скорости подъема.
Скорости движения грузовой тележки составляют 200—360 м/мин,
достигая при больших пролетах (свыше 500 м) 480—600 м!мин.
Передвижение башен является установочным движением и в зависи-
мости от условий работы производится со скоростью 6—20 м!мин.
Производительность крана Р = Qon зависит от веса
одного подъема Цо и числа циклов п = , где длительность цикла ( в сек)
у ц
Тц = ^t + A.
Здесь У/ — машинное время на операции по перемещению груза, завися-
щее от скоростей движений и определяемое с учетом совме-
щения движений и возможного увеличения скоростей при
уменьшении нагрузки двигателей;
А — вспомогательное время на операции, не связанные с пере-
мещением груза; захват и отдача груза, время на установку
и успокоение груза от раскачивания при необходимости
точной работы, переключение рычагов управления лебе-
док и т. п.
У кранов с двухканатными грейферами в машинное время У7 следует
включать время открытия и закрытия челюстей.
Заданная производительность крана может быть достигнута путем
различного сочетания грузоподъемности и числа циклов п. С увеличением п
посредством повышения скоростей может быть уменьшена грузоподъем-
ность крана, а тем самым и его вес; однако при этом возрастают мощности
двигателей, так как длительность цикла сокращается непропорционально
увеличению скоростей вследствие наличия вспомогательного времени А.
Во избежание чрезмерного роста удельной мощности двигателей
(в киловаттах на тонну часовой производительности) следует ограничить
выбор числа циклов условием An <Z 1800 сек. Из этого вытекает, что для
получения эффективных быстроходных кранов нужно свести к минимуму
величину А путем применения автоматических захватных устройств,
совершенных приборов управления, а в необходимых случаях — устройств
для уменьшения колебаний канатов и плавного регулирования ско-
ростей.
При определении высоты подъема и спуска груза необходимо учиты-
вать изменение провеса несущего каната при переходе из груженого состоя-
ния в порожнее; прежде чем груз оторвется от земли, подъемная лебедка
должна выбрать длину подъемного каната, соответствующую разности
провесов несущего каната. Подобное, но обратное явление происходит
также при спуске груза, что следует учитывать при расчете производитель-
ности крана и определении длины подъемного барабана.
Опытные машинисты широко пользуются возможностью совмещения
движений и перемещением груза по кратчайшей траектории при большой
высоте подвеса его; происходящее при этом раскачивание груза пога-
шается путем встречного толчка тележкой у места ее остановки. Количество
циклов в час в зависимости от условий и характера работы в среднем
составляет 10—20 при штучных и 20—40 при навалочных грузах; в быстро-
ходных грейферных кранах оно доходит до 60.
Устройство кабельных кранов регламентируется общими «Правилами
устройства и эксплуатации кранов» Госгортехнадзора.
427
Тяговая и подъемная лебедки располагаются на одной из башен
крана, а при стационарном и радиальном кранах могут быть установлены
у неподвижной башни, на некотором расстоянии от нее.
Управление всеми движениями крана производится
машинистом из кабины, которая располагается таким образом, чтобы
обеспечить машинисту хорошую видимость всего поля работы крана и
в особенности мест, требующих точной работы (железнодорожные пути,
бункера и т. п.). Это должно быть учтено при выборе местоположения
лебедок. При установке лебедок на подвижной башне будка машиниста
располагается на той же башне на достаточной большой высоте.
Расположение лебедок в подвижной башне радиального крана упро-
щает устройство поворотной головки стационарной мачты (в особенности
при больших углах поворота) и устраняет необходимость подвески про-
водов для управления двигателями ходовых тележек; однако это в боль-
шинстве случаев не отвечает удобству расположения кабины машиниста.
Если лебедки установлены стационарно и по своей конструкции до-
пускают управление на расстоянии, то кабина машиниста может быть
расположена в любом месте на вышке. В случае необходимости прибегают
к устройству нескольких пунктов управления с тем, чтобы обеспечить
хорошую видимость отдельных районов работы крана. Весьма редко (при
требовании исключительной точности движений) кабину машиниста рас-
полагают на грузовой тележке, которая несет на себе подъемную лебедку,
отчего тележка и весь кран значительно утяжеляются; при использовании
радиоуправления открывается возможность устранить этот недостаток.
Кабина управления должна обеспечивать максимум удобств маши-
нисту, что весьма существенно для повышения производительности крана.
Она должна иметь телефонную связь с машинным помещением и голов-
ками башен, вентиляцию, электрическое отопление, снегоочистители
и нагреватели окон. В кабине устанавливаются индикаторы, показывающие
положение тележки в пролете, положение груза по высоте, состояние грей-
фера (открыт, закрыт) и величины забега (перекоса башен), а также звуко-
вая сигнализация предельного рабочего давления ветра.
Индикаторы могут иметь электрическую связь с барабанами лебедок
и ходовыми колесами посредством сельсинов (синхронно вращающиеся
двигатель — датчик, соединенный с барабаном или ходовым колесом, и
двигатель — приемник, соединенный с индикатором). Весьма точные от-
счеты можно получить с помощью индикаторов с круглым циферблатом и
двумя стрелками. Кроме индикаторов, весьма желательно иметь экран,
на котором изображен силуэт обслуживаемого объекта, и движущимися ли-
ниями или светящейся точкой обозначается приблизительное положение
груза. Успешно применяется также телевидение.
Широкие возможности для точности работы дает дистанционное радио-
управление краном *, которое может производиться с двух мест —
погрузки и разгрузки груза с помощью переносных радиостанций.
При этом рационально сохранить общее руководство за машинистом крана
в кабине, который имеет радиотелефонную связь с погрузочно-разгрузоч-
ными пунктами и по своему усмотрению может включать и отключать ди-
станционное управление.
Для работы в ночное время на башнях устанавливаются прожек-
торы, освещающие линию несущих канатов. Будки управления и машин-
ное помещение должны иметь освещенность не менее 30 лк.
Кабельные краны, как правило, работают на переменном токе.
При больших скоростях движений и требовании точной работы для меха-
1 См. сборник «Подъемно-транспортное оборудование», ЦИНТИАМ, 1964, вып. 1.
428
низма передвижения тележки и подъема применяют систему мотор—генера-
тор, которая позволяет получить плавное регулирование скоростей в пре-
делах 1:10, а при использовании электромагнитных усилителей — до
1 : 120. Для механизма передвижения башен, как правило, применяют
короткозамкнутые асинхронные двигатели.
Токопровод осуществляется воздушной троллейной проводкой или
гибким кабелем с питанием от колонок, расположенных примерно через
50 м. Для питания контрбашни подвешивают между башнями провода
на треугольных или круглых рамках (для предотвращения кручения),
которые прикрепляются к отдельному канату с натяжным грузом.
Несущие канаты должны состоять каждый из одного куска;
применение соединительных муфт из соображений надежности и плав-
ности движения тележки не допускается. При больших нагрузках, а также
при перемещении даинных грузов переходят от одного несущего каната
к нескольким (рис. 1. 4, а), располагая их попарно (спаренные канаты)
с общей двухрядной грузовой тележкой или в виде сдвоенного крана
с двумя независимыми грузовыми тележками, соединенными общей грузо-
вой траверсой.
Наиболее простое устройство получается при одном несущем канате;
при любых пролетах для грузоподъемностей 15 тс (150 кн) можно огра-
ничиться одним, а при 25 тс (250 кн) — двумя несущими канатами диа-
метром 70 мм. Осуществлены краны грузоподъемностью 50 тс (500 кн)
с одним несущим канатом диаметром 100 мм, имеющим разрывное усилие
около 900 тс (9000 кн).
429
Схемы крепления и натяжения несущего каната могут быть двоякого
рода: канат с двумя закрепленными концами и с качающейся башней.
Устройство несущего каната с противовесом практически не применяется
вследствие повышенного износа натяжного каната на блоке и конструк-
тивного усложнения башни.
Несущий канат с двумя закрепленными кон-
цами (рис. 1. 4, б, сх. 1—4; 7) при монтаже получает первоначальное
(монтажное) натяжение. В этом типе крана натяжение каната меняется
в зависимости от положения тележки, веса ее и температуры, причем мак-
симальное натяжение возникает при положении груженой тележки посе-
редине пролета и минимальной температуры.
Недостатком этого простейшего типа крана является значительное
ослабление натяжения несущего каната при подходе груженой тележки
к башне, которое нередко падает до 70% от максимального натяжения.
Это вызывает увеличение изгибных напряжений и повышенный усталост-
ный износ несущего каната, а также увеличение угла подъема тележки
у башен, что увеличивает натяжение тягового каната и мощность тяговой
лебедки. Эти явления усугубляются, если тележка при нормальной работе
подходит весьма близко к башне (на расстоянии У10 пролета и ближе)
и могут повлечь за собой необходимость увеличения диаметра несущего
каната.
Достоинствами этого типа крана являются простота конструкции
и небольшие колебания каната при опорожнении ковша или грейфера.
При неподвижных кранах несущий канат может быть закреплен
за пределами башен (сх. 3), что в ряде случаев оказывается целесообраз-
ным. Взамен башен могут быть применены мачты с оттяжками (сх. 2),
причем упругая деформация оттяжек уменьшает колебание натяжения
каната.
В случае необходимости конец несущего каната вместе с концевым
блоком тягового каната может быть подвешен на оттяжках (сх. 7).
Регулирование натяжения каната производится винтовым натяжным
устройством или посредством полиспаста с лебедкой (сх. 4).
Несущий канате качающейся башней (рис 1. 4,6,
сх. 5) получает натяжение от веса башни, снабженной противовесом.
При движении тележки по канату и изменении ее веса натяжение каната
изменяется весьма мало, в пределах до 10—15%. Температурные колебания
ничтожно отражаются на натяжении каната. Устройство качающейся
башни с консолью (сх. 6) нерационально, так как натяжение каната будет
изменяться значительно больше при выходе тележки на консоль.
Максимальное натяжение каната будет при положении груженой
тележки у качающейся башни, т. е. когда давление на нее окажется наи-
большим и отклонение башни достигнет максимума из-за уменьшения про-
веса каната. При движении тележки от качающейся башни к середине
пролета натяжение будет падать вследствие уменьшения давления
на башню и увеличения провеса каната (подъем башни). Минимальное
натяжение возникает при положении груженой тележки около сере-
дины пролета; дальнейшее движение тележки от середины пролета к про-
тивоположной башне вызовет вновь увеличение натяжения каната за счет
сокращения провеса его, несмотря на понижение давления от тележки
на качающуюся башню.
Основным недостатком этой схемы являются значительные вертикаль-
ные колебания несущего каната при резкой разгрузке тележки, которые
в 2—6 раз больше, чем при закрепленных концах. Эти колебания вызы-
вают динамические нагрузки в канате и башнях, а также иногда затруд-
няют и замедляют работу крана. Эти колебания становятся особенно
430
чувствительными при интенсивной работе крана и заставляют часто воз-
держиваться от применения качающейся башни. Кроме того, при больших
скоростях движений появляются также нежелательные колебания башни
и каната, вызывающие помехи в работе поддержек.
Обычно кабельные краны делают с горизонтальным пролетом; в спе-
циальных случаях (например, укладка трубопровода по склону) наклон
пролета достигает 30° и более. При одностороннем грузопотоке рацио-
нально делать уклон в направлении подачи груза для разгрузки тяговой
лебедки.
Кабельные краны применяются на самых разнообразных работах.
Во многих случаях они дают простейшее решение транспортной задачи,
так как могут перемещать грузы на значительные расстояния и обслужи-
вать большие площади значительной ширины.
Особенно широко применяются кабельные краны на строительствах
шлюзов, плотин, мостов и зданий больших размеровх. Большинство
крупных гидростанций строилось с использованием кабельных кранов,
которые применялись для подачи бетона, леса, опалубки, арматуры,
а также для подачи и установки трубопроводов и машинных частей.
Иногда те же самые краны в начале работы транспортируют землю из кот-
лованов, освобождая площадку от рельсовых путей. После окончания
работ в одном пункте краны демонтируются и перебрасываются на новую
строительную площадку.
При необходимости сближать краны во время работы на близкие
расстояния взамен башен нормального типа применяют опорные тележки
с низким креплением несущего каната, длина которых (вдоль пути) состав-
ляет около 10 м. При отсутствии достаточных высотных габаритов опорные
тележки опираются на -эстакады, высота которых доходит до 100 м при
больших пролетах крана1 2.
Для подачи бетона по трубам кабельный кран может быть снабжен
дополнительной тележкой с бункером и виброхоботом; подобная тележка
перемещается по отдельным несущим канатам, и в бункер ее разгружается
ковш с бетоном, подаваемый основной грузовой тележкой крана (рис. 1. 5).
При разгрузке бетона необходимо устранить «прыжок» бадьи вверх
и ограничить высоту падения смеси для сохранения ее качества. В связи
с этим бетоноукладочные краны должны иметь несущие канаты с двумя
закрепленными концами, а разгрузка бадьи должна протекать замедленно.
Как показывают экспериментальные исследования 3 лаборатории подъем-
но-транспортных машин ЛПИ, бадья почти не испытывает колебаний
во время разгрузки, если последняя продолжается 10—20 сек, что соответ-
ствует примерно трем периодам собственных колебаний каната. Изменение
положения бадьи по высоте будет вызываться разностью провесов несущего
каната и изменением длины свободного подвеса груза за счет упругости
подъемного каната и изменения кривых провеса его между поддержками.
Поэтому для сохранения постоянной высоты падения бетонной смеси тре-
буется опускать бадью во время ее разгрузки, что может производиться
автоматически с помощью микропривода механизма подъема.
1 Строительные кабельные краны см. «Механизация строительства» 1958, № 10; 1959,
№ 12; Сб. «Монтажные краны» ЦБТИ Мин. строит. РСФСР, 1962, серия 1, вып. 1 (10);
«Бюллетень Гидропроекта», 1960, № 10; «Чехословацкая тяжелая промышленность», 1959,
№ 2; «Bauingenieur», 1954, N 1, 3; «Wat. Power», 1958, N 9; «International Ropeway
Review», 1959, N 4, 1962, N 3; 1963, N 2; «Internationale Seilbahn — Rundschau», 1963,
N 1; «Equipment mecanique», 1962, N 29.
2 «Бюллетень Гидропроекта», 1960, № 10.
3 А н а н ь e в A. A. — Сб. «Вопросы теории и расчета подъемно-транспортных
машин», НТО Машпрома, кн. 43, Машгиз, 1957.
431
В условиях разнообразных строительных работ, в особенности для
строительства мостов и зданий, весьма распространены мачтовые кабель-
ные краны, которые наиболее просты в монтаже и транспортировке.
Мачты таких кранов состоят из отдельных секций; в зависимости от усло-
вий применения величина пролета крана и высота мачт могут изменяться
в широких пределах.
Рис. 1. 5. Кран с воронкой сви брохоботом для подачи
бетонной смеси:
1 — несущий канат грузовой тележки; 2 — несущие канаты
воронки; 3 — бадья с бетоном; 4 — воронка; 5 — внброхобог
На открытых горных разработках кабельные краны устраняют слож-
ную сеть тяжелых откаточных путей и дают возможность производить
экскаваторные работы на
большой глубине. В этих
случаях разработка обыч-
но производится уступами
на нескольких горизон-
тах, и кабельный кран ра-
ботает самоопоражниваю-
щнмися ковшами, которые
заполняются в карьере
экскаваторами.
Широкое применение
находят кабельные краны
на складах круглого леса
крупных бумажных ком-
бинатов. Однако на такие
склады лес транспорти-
руют водой в плотах. Наи-
более удобным является
расположение склада па-
раллельно причальному
фронту, когда кабельный
кран принимает лес непо-
средственно из воды. В этом
случае качающаяся башня
кабельного крана позво-
ляет поднимать из воды
пачку леса и передавать ее
в штабель. Другим реше-
нием является установка
на башне крана лесотаски
(рис. 1. 6), которая подает бревна из воды в приемную воронку для
захвата пакета тележкой крана. При длинном лесе делают сдвоенные ка-
бельные краны, что предотвращает вращение пачки при больших скоро-
стях движения.
На складах угля и сыпучих строительных материалов часто поль-
зуются радиальными кабельными кранами, которые позволяют образовать
штабеля емкостью свыше 100 000 м3 при ограниченной длине железнодо-
рожного фронта. Подача и отпуск материала может производиться также
с помощью ленточного транспортера (рис. 1.7), образующего первичный
отвал, из которого черпает грейфер крана.
Кабельные краны могут применяться для обслуживания эллингов;
в этом случае они выполняются в виде эстакад высотой порядка 50 м,
к которым на интервалах около 4,0 м крепятся несущие канаты кранов
с пролетом 200—300 м и грузоподъемностью до 10 тс (100 кн) каждый х;
1 Верфь Висмар (ГДР), постройка 1954 г; Rothe G., «Internationale Seilbahn—
Rundschau», 1962, N 3.
432
. Дукельский
Рис. 1. 6. Сдвоенный кабельный кран грузоподъемностью 20 тс и пролетом 500 м для склада круглого леса (Союзпроммеханизация):
1 — машинное помещение: 2 — подъемная лесотаска; 3 — приемник для образования пачки 4 —сдвоенная грузовая тележка; 5 —вариант с качающейся башней
Рис. I. 7, Радиальный грейферный кабельный кран грузоподъемностью 15 тс и пролетом 350 м для склада сыпучих строительных
материалов (Союзпроммеханизация):
ф- 1 — машинное помещение; 2—транспортер со сбрасывающей тележкой 3, образующей первичные отвалы 4\ 5—грузовая тележка 6 —полиспаст-
й пая тележка: 7 — поддержки канатов; 8 — канат для проводов
при спаренной работе шести кранов возможен подъем грузов весом
до 500 тс (500 кн). В настоящее время при секционной постройке судов
подобные установки утратили свое значение.
Наконец, следует указать на применение кабельных кранов в каче-
стве средства переправы через реки взамен мостов, что иногда целесооб-
разно при небольшом грузовом движении. Грузоподъемность крана позво-
ляет в случае необходимости перебрасывать железнодорожные вагоны,
благодаря чему создается связь между железнодорожными путями по обеим
сторонам реки.
2. СХЕМЫ КАНАТОВ. ПОДЪЕМНЫЕ И ТЯГОВЫЕ ЛЕБЕДКИ
Возможные схемы подъемных канатов представлены
на рис. 1. 8.
При схеме 1 с закреплением конца подъемного каната на грузовой
тележке окружные скорости тягового vT и подъемного vn барабанов
должны быть равны (с'„ Е vT); поэтому при одномоторной лебедке ско-
рость подъема груза ve ~ vji зависит от скорости движения тележки
vT и кратности полиспаста I.
В случае одномоторной лебедки при свободном спуске груза па тор-
мозах подъемный барабан отключается от двигателя и скорость спуска
может быть увеличена. При движении тележки вращаются синхронно оба
барабана, блоки полиспаста остаются неподвижными. Совмещение движе-
ний под углом р ^tg р = происходит при вращении одного тягового
барабана, причем подъем совмещается с движением тележки от лебедки,
а спуск (принудительный) — с движением к лебедке. Это обстоятельство
необходимо иметь в виду при выборе местоположения лебедки в соответ-
ствии с условиями работы крана.
При двухмоторной планетарной лебедке подъемный барабан имеет
две скорости и ограничение в выборе скоростей подъема и передвижения
отпадает. Такая лебедка кинематически подобна аналогичной грейферной
лебедке: тяговый барабан жестко связан с тяговым двигателем, а подъем-
ный барабан через планетарную передачу с обоими двигателями — тяго-
вым и подъемным. При вращении только тягового двигателя оба барабана
вращаются синхронно с окружной скоростью vT; при вращении одного
подъемного двигателя подъемный барабан развивает скорость, соответ-
ствующую заданной скорости подъема груза сг. При совместном вращении
обоих барабанов происходит любое совмещение движений.
Недостатками схемы I являются: 1) необходимость большой длины
подъемного барабана, что имеет особое значение при больших пролетах
крана (рабочая длина подъемного каната, навиваемого на барабан L, при
ходе тележки /0 и высоте подъема груза й0 равна L = 10 /Ло); 2) повы-
шенное натяжение тягового каната, который воспринимает натяжение
от подъемного каната; 3) сдвиг тележки в начале подъема груза вследствие
увеличения натяжения тягового каната и, следовательно, несколько косой
подъем груза; 4) ограничение в выборе скоростей и совмещения движений
при одномоторной лебедке.
Достоинством этой схемы является неподвижность блоков подъем-
ного полиспаста при движении тележки, что уменьшает износ подъемного
каната и величину тягового усилия. При этой схеме достаточно иметь
поддержки только с одной стороны тележки, где проходит подъемный
канат.
Если кран имеет достаточный односторонний уклон несущего каната,
то может быть применена упрощенная схема II. Для работы по этой схеме
необходимо, чтобы во время подъема груза весом Q натяжение тягового
434
Cx.l
Тяговый
^Подъемный
Cx.IIl
Cx.lL
Подъемный
Поддерживающей^ с
Лебедка
.Вспомогательный замыкающий
Сх Va
Тяговый
Замыкающий
f
Вспомогательный
замыкаюшии
1
Лебедка „ ,, _
Сх. V Тяговый
Несищий
Тяговый
Замыкающий
Поддерживающий

Cx la
Yr
Yt

Сх. V5
Тяговая
лебедка.
Грейферная
лебедка
435
Замыкающий
Вспомогательный замыкающий

Замыкающий
Рис. 1. 8. Схемы подъемных канатов при работе
крюком (/, 11, III, IV) и грейфером (la, V, Va, V’6):
/ —тяговый барабан; 2 —барабан подъемного (замыкаю-
щего) каната; 3 — барабан поддерживающего каната;
4 — полиспастная тележка; 5 — грузовая тележка;
VI — схема с планетарной подъемной лебедкой (вариант
к схеме IV) с коническим дифференциалом 7 и электро-
двигателем 6'
каната tT было больше натяжения подъемного каната tn = при крат-
ности i полиспаста и к. п. д. его т]. Пренебрегая в запас надежности
собственным весом тележки и сопротивлением в ходовых колесах ее, полу-
чает tT % Q sin у, откуда угол подъема пути у должен в пределах всего
. 1
пролета отвечать условию: sin у > .
Схема III с закреплением конца подъемного каната на барабане
лишена недостатков предыдущей схемы. Скорости движения тележки
и подъема груза являются независимыми, и поэтому обычно применяют
раздельные подъемные и тяговые лебедки, что позволяет любое совмеще-
ние движений. В случае использования одномоторной двухбарабанной
лебедки направление совмещенного движения зависит от направления
навивки подъемного каната на барабан (показано пунктиром).
Недостатком этой схемы является вращение блоков подъемного поли-
спаста при движении тележки; поэтому следует ограничивать кратность
полиспаста значением I = 2. При спаренных кранах с двумя грузовыми
тележками подвеска груза может быть на четырех ветвях. Поддержки ка-
натов должны быть установлены по обеим сторонам тележки.
В схеме IV с кольцевым подъемным канатом, оба конца которого
закреплены на грузовой тележке, канат не перекатывается по блокам
полиспаста при движении тележки (вращаются только заштрихованные
на схеме направляющие блоки). Подъем и спуск груза производится неза-
висимой подъемной лебедкой 2, которая перемещает вспомогательную
(полиспастную) тележку; поэтому сочетание скоростей движения и воз-
можности их совмещения не ограничены. Верхняя и нижняя ветви подъем-
ного каната располагаются в поддержках. Взамен полиспастной тележки,
имеющей значительный ход, может быть применена двухбарабанная
лебедка по схеме VI, в которой двигатель соединен с барабанами через
конический дифференциал; в этом случае подъемный канат состоит из двух
ветвей (а и Ъ), концы которых закреплены на грузовой тележке и на бара-
банах. При заторможенном подъемном двигателе во время движения
тележки оба барабана поворачиваются свободно в разные стороны, сма-
тывая и наматывая концы каната. При включении подъемного двигателя
оба барабана вращаются в одну сторону, производя подъем — спуск
груза.
Недостатком этой схемы является значительное увеличение длины
подъемного каната и усложнение лебедки. Применение ее взамен схемы III
может иметь смысл только при подвесе груза не менее чем на шести ветвях,
так как в случае четырех ветвей число перегибов каната при движении
тележки в схемах III и IV одинаково (пять перегибов).
В отношении выбора кратности подъемного полиспаста нужно иметь
в виду следующее. С увеличением кратности подъемный канат становится
тоньше, но длиннее; вес каната уменьшается, в особенности при больших
пролетах крана, но износ каната возрастает из-за увеличения числа бло-
ков. Кратность полиспаста будет отражаться и на лебедке; с увеличением
кратности уменьшается передаточное число редуктора, но возрастает
длина барабана (точнее — площадь продольного сечения его).
При работе двух канатным грейфером применение рассмотренных
схем канатов дает неудовлетворительные результаты. При использовании
схемы I (рис. 1. 8, сх. 1а) скорость тележки ограничена условием
(при односкоростной лебедке) vT = 2vs, где ve — скорость подъема.
При применении схемы 11 замыкающий канат перекатывается по блокам
замыкающего полиспаста, кратность которого обычно не менее четырех.
Поэтому для двухканатных грейферов прибегают к более сложной комби-
436
нированной схеме V, в которой для поддерживающего каната использована
схема III, а для замыкающего — схема IV с полиспастной тележкой, по-
следняя опирается на несущий канат и оттягивается вспомогательным ка-
натом и замыкающим барабаном. При вращении тягового барабана и дви-
жении грузовой тележки вращаются только заштрихованные блоки — кон-
цевые блоки замыкающего каната и блоки сравнительно небольшого
полиспаста поддерживающего каната.
Величина хода L вспомогательной тележки, при высоте подъема
груза Ло и ходе обоймы блоков замыкающего полиспаста Л', составит
L = h0 + th'.
где i — кратность замыкающего полиспаста.
При большой высоте подъема у машинной башни вспомогательная
тележка препятствует приближению к башне грузовой тележки, что иногда
может потребовать увеличения пролета крана. В случае наличия свобод-
ного пространства у противоположной башни вспомогательная тележка
может быть перенесена на другую сторону несущего каната (ex. Va), чем
увеличивается длина вспомогательного каната. Для полного устранения
потери величины рабочего хода грузовой тележки можно вспомогательную
тележку поместить вертикально в башне или на наклонном заднем под-
косе неподвижной мачты или, наконец, в случае стационарной лебедки на
рельсовом наземном пути (см. V6). При этом, однако, в кольцо замыкаю-
щего каната нужно добавить отклоняющие блоки, что увеличивает износ
каната.
Грейферные лебедки при канатной схеме V могут быть
любого типа. Наиболее совершенными являются двухмоторные грейфер-
ные лебедки, которые позволяют открывать и закрывать челюсти во время
подъема и спуска грейфера. Это ускоряет работу и улучшает условия за-
черпывания, позволяя машинисту в случае необходимости приподнимать
или опускать грейфер в процессе черпания. Управление обоими двигате-
лями полезно осуществлять с помощью одной универсальной рукояти,
воздействующей на два командоконтроллера и позволяющей обоим двига-
телям работать раздельно или совместно в любых комбинациях. Но более
простой и вполне надежной является двухмоторная лебедка с независи-
мыми барабанами и двигателями, которая дает практически достаточную
синхронность вращения и достаточно равномерное распределение нагрузки
между канатами и двигателями при подъеме и спуске груженого грей-
фера.
При подъеме и особенно при опускании раскрытого грейфера синхрон-
ность вращения барабанов будет несколько нарушена и челюсти начнут
постепенно закрываться. При больших высотах спуска полезно в связи
с этим предусмотреть электрическую синхронизирующую связь якорей
обоих двигателей, которая вводится в действие машинистом нажатием
кнопки или педали.
Для облегчения управления лебедкой весьма полезен дифферен-
циальный переключатель, который производит автоматически запуск
поддерживающего двигателя в конце черпания и выключение его в конце
раскрытия. Помимо того, он позволяет автоматически кратковременно
выключить замыкающий двигатель в конце зачерпывания для уменьшения
динамической нагрузки при отрыве грейфера от земли, а также автомати-
чески включать синхронизирующую связь двигателей при опускании
порожнего грейфера. Дифференциальный переключатель реагирует на
заданную разность углов поворота обоих двигателей, соответствующую
ходу замыкающего полиспаста, и поэтому должен иметь механическую
связь с обоими барабанами или двигателями, что требует соответствующего
437
расположения лебедки. Кроме того, в этом случае необходима установка
ограничителя минимального натяжения поддерживающего каната на слу-
чаи, если между челюстями застрянет кусок груза.
При работе с управляемым саморазгружающимся ков-
шом требуется два подъемных каната. В этом случае используют
схемы I—III и подъемную лебедку с двумя барабанами, которые должны
работать раздельно и совместно и иметь механическую связь (это, напри-
мер, осуществляется в двухмоторной планетарной лебедке). При схеме I
требуется синхронное вращение трех барабанов, что наиболее просто
достигается с помощью одномоторной трехбарабанной лебедки.
Подъемные лебедки имеют барабаны с винтовой канавкой
и однослойной навивкой каната. По Правилам
CxJo
Госгортехнадзора должны
быть предусмотрены уст-
ройства, останавливающие
лебедку: а) при подъеме,
когда расстояние междл
буферами грузозахвата и
грузовой тележки дости-
гает 1 м; б) при спуске,
когда на барабане остается
не менее трех витков ка-
ната. Расположение лебед-
ки должно обеспечивать
достаточное расстояние от
ближайшего направляю-
щего блока для ограниче-
ния угла перекоса каната
при набегании на барабан
ели это невозможно, при-
кФ
Рис. 1 9. Схемы тяговых канатов и навивки их па ба-
рабаны
(примерно до 4—6° с расчетной проверкой),
меняют канатоукладчпкп в виде подвижного направляющего блока, пе-
ремещающегося вдоль оси барабана по вращающемуся шпинделю.
Регулирование уровня бадьи во время разгрузки (требуется при по-
даче бетона) может быть достигнуто с помощью автоматически действую-
щей следящей системы привода подъемной лебедки (микропривода), кото-
рая при подъеме разгружаемого несущего каната автоматически медленно
стравливает подъемный канат, поддерживая постоянным положение
бадьи 1. Как показывают расчеты, при изменении веса тележки величина
вертикального перемещения несущего каната на протяжении трех чет-
вертей пролета крапа (в его средней части) практически постоянна, а вели-
чина провеса — прямо пропорциональна весу сосредоточенного груза.
На этом основан принцип микропривода, где датчиком является динамо-
метр, включенный в ветвь подъемного каната. Стрелка динамометра соеди-
нена с сельсином-датчиком, который воздействует на сельсин-приемник
и тем самым включает двигатель подъемной лебедки на спуск; другая пара
сельсинов, из которых сельсин-датчик соединен с барабаном, а сельсин-
приемник — с прибором, регулирующим скорость вращения двигателя,
поддерживает ее в необходимых пределах. Привод может быть па перемен-
ном токе с понижением номинальной скорости до 1 : 10 посредством спе-
циального агрегата для динамического торможения. При испытаниях
на кабельном кране грузоподъемностью 15 тс (150 кн) пролетом 400 .и
система такого автоматического регулирования работала надежно.
Тяговый канат обычно не имеет натяжного груза (рис. 1. 9,
сх. 1а), и монтажное натяжение его создается при закреплении его
1 П е т р о в Г. Д. и К У й б и д а Г. Г. — «Механизация строительства», 1959. № 7.
438
концов на грузовой тележке. Схема с натяжным грузом (сх. 16) приме-
няется в случае фрикционного привода для создания большей надежности
сцепления. Она вызывает увеличение монтажного натяжения каната;
кроме того, при больших скоростях движения следует для гашения коле-
баний натяжного груза снабжать его демпфером.
Тяговые лебедки делают барабанными и блочными. Лебедки должны
иметь ограничители хода грузовой тележки, останавливающие привод
при подходе грузовой тележки на 5 м от площадки опоры или полиспа-
стной тележки; допускается последующее передвижение грузовой тележки
на пониженной скорости.
При барабанном приводе наиболее рациональным является закрепле-
ние обоих концов каната па барабане (сх. Па). Длина каната при этом при-
Рис. 1. 10. Схема с трансмиссионным канатом
мерно на 50?о больше, чем в случае фрикционного барабанного привода
(сх. Пб), где по условиям сцепления дается около 4—6 витков каната
на барабане.
Однако в первом случае имеется полная гарантия отсутствия сколь-
жения каната, в то время как во втором случае при отсутствии натяжного
груза монтажное натяжение, а следовательно, и сцепление каната с бара-
баном могут резко уменьшиться вследствие вытяжки каната, а также при
положениях тележки на уклонах в сторону машинной башни (за счет вы-
тяжки обратной верхней ветви).
При больших пролетах часто взамен барабанного применяют более
компактный блочный привод, который, однако, вызывает повышенный
износ каната.
В спаренных кранах каждая тележка имеет независимые подъемные
и тяговые канаты с общими лебедками.
Совершенно особой является схема с трансмиссионным канатом
(рис. 1. 10), который, огибая блоки 3 на грузовой тележке, через передачу 4
приводит во вращение расположенный на тележке барабан подъемного
каната 5. Трансмиссионный канат с натяжным грузом 6 имеет большое
монтажное натяжение; поэтому благодаря отсутствию в пролете подъем-
ного каната в этой схеме не требуется канатных поддержек, что весьма
ценно при больших скоростях движения. Однако расположение барабана
на тележке увеличивает собственный вес ее в два-три раза, что существенно
утяжеляет кран.
Лебедка с тяговым 1 и трансмиссионным барабаном 2 такая же, как
в схеме I (рис. 1. 8). При движении тележки скорости обоих канатов
439
одинаковы v = vT. При подъеме груза со скоростью ve скорость транс-
миссионного каната должна быть равна
v" ~v
тр i D6P ’
где D6p и D6jl — диаметры ведущего блока 3 и барабана;
I, т — кратность подъемного полиспаста и передаточное число
передачи 4 между блоком и барабаном.
Если v + v" то требуется двухскоростная передача к транс-
миссионному барабану. Трансмиссионный канат должен иметь натяжной
груз ввиду наличия фрикционного ведущего блока 3.
Рис. 1. 11. Канатная схема висячего крана (фирма «Круциани»,
Италия): а — общая схема; б — схема подъемно-тягового каната
В случае расположения кабины управления на тележке трансмис-
сионный канат находится в непрерывном движении, и машинист с помощью
управляемых муфт и реверсов присоединяет к нему подъемный барабан
и передачу на ходовые колеса тележки; собственный вес тележки воз-
растает при этом примерно в пять раз.
Висячие краны (см. рис. 1.2, ё) имеют различные схемы кана-
тов. Подъемный и тяговый канаты грузовой тележки могут быть выпол-
нены по нормальной схеме III (рис. 1. 8) с независимыми подъемными
и тяговыми лебедками. Концы несущего и поперечных путевых канатов
могут закрепляться с одной стороны в обоймах полиспастов и подтягиваться
натяжными лебедками. Концевые блоки тяговых канатов могут также
подтягиваться натяжными лебедками.
Висячий кран \ изображенный на рис. 1. 11, имеет также путевые
канаты 1, по которым перемещаются горизонтальные ходовые тележки 2
несущих канатов 3. Концы путевых канатов крепятся к мачтам, имеющим
растяжки. Перемещение обеих тележек 2 производится с помощью одного
тягового каната 5 и лебедки 4; правая тележка 2 присоединена к канату 5
через замкнутый вспомогательный канат 6. Особенностью крана является
отсутствие тягового каната для перемещения грузовой тележки 7. Оба
1 «International Ropeway Review», 1960, N 1; 1962, N 1.
440
В 7 8
4
Рис. 1. 12. Канатная схема висячего кабельного крана (ЦНИИМЭ):
1 — барабан подъемного каната; 2 — барабан поперечного перемещения; 3 — барабан с канатове-
дущпми блоками; 4 — ходовые тележки; 5 — грузовая тележка (траверса); б — путевой канат; 7 —
тяговый канат; 8 — подъемный канат
Рис. 1. 13. Схема канатов многопролетного кабельного крана (фирма «Белани», Италия)
441
движения (подъема груза и перемещения тележки) производятся двумя
подъемными канатами 8 и 9, одни концы которых закреплены на барабанах
подъемных лебедок Юн 11, а другие — у краев путевых канатов. При подъ-
еме— спуске груза обе лебедки производят наматывание или сматывание
каната. Для передвижения грузовой тележки 7 обе лебедки должны вра-
щаться в разные стороны, одна наматывая, а другая сматывая подъемный
канат. Подобные краны предназначены в основном для обслуживания
строительных работ и могут обслуживать площади длиной до 600 м и ши-
риной до 200 м при грузоподъемности до 9 тс (90 кн). Они приспособлены
для ускоренного монтажа и демонтажа.
Простейшие висячие краны применяются на лесоперевалочных базах
для обслуживания складов леса и погрузки его в вагоны. Пример такого
крана 1 грузоподъемностью 3,5 тс (35 кн) с пролетом 33 м показан на
рис. 1. 12. Путевые канаты с пролетом 100 м подвешены на четырех мач-
тах высотой 16,5 м; для привода использована трехбарабапная штабеле-
вочная лебедка Л-43.
Канатная схема многопролетного крана с совмещенным
подъемно-тяговым канатом 1 изображена на рис. 1. 13. Кран предназначен
для транспортировки длинных предметов (труб, бревен и т. п.) по наклон-
ному пути и имеет две тележки: грузовую 2 и противовесную 3, переме-
щающиеся каждая по своему несущему канату 4. Передвижение тележек
производится тяговой лебедкой 5. Для подъема—спуска груза служит
вторая лебедка 6, оттягивающая опирающуюся на несущие канаты поли-
спастную тележку 7 с концевыми блоками каната 1.
3. ГРУЗОВЫЕ ТЕЛЕЖКИ И ПОДДЕРЖКИ КАНАТОВ
Для устранения чрезмерных провесов подъемного каната применяют
особые поддержки, представляющие собой рамки, опирающиеся через
50 -60 м на несущий канат и снабженные 2—5 роликами небольшого диа-
метра (около 150 мм). Расположение поддержек (на одну или обе стороны
тележки) и число роликов на них зависит от схемы канатов и характера
работы крана. Подъемный канат крюкового крана необходимо поддержи-
вать на всем протяжении его, так как при отсутствии груза он получит
чрезмерный провес в больших пролетах, который будет к тому же препят-
ствовать спуску порожнего захвата. То же самое относится к поддерживаю-
щему и замыкающему канатам грейферного крана, так как в отдельные
периоды работы они могут иметь небольшое натяжение (поддерживающий
канат — при закрытом, замыкающий — при открытом грейфере). Тяго-
вому канату дается достаточно большое натяжение, при котором не тре-
буется ограничения провеса, и нижняя ветвь его заводится лишь кон-
структивно (рис. 1. 14, а) в имеющиеся поддержки. Однако при больших
пролетах (свыше 400—500 м) для уменьшения величины монтажного натя-
жения приходится опирать на поддержки обе ветви тягового каната
(рис. 1. 14, (5); по аналогичной схеме поддерживаются обе ветви замыкаю-
щего каната.
Поддержки являются весьма ответственной частью крана, так как
работа их отражается на эксплуатационной надежности всей установки.
От типа поддержек может зависеть также конструкция и вес грузовой
тележки; поэтому в дальнейшем они будут рассмотрены совместно. Суще-
ствуют четыре системы поддержек: кулачковые, самоходные, неподвиж-
ные и цепные.
Кулачковые поддержки (рис. 1. 15) представляют собой
установленные на тележке рамки, которые при ее движении поочередно
1 Редькин А. — «Лесная промышленность», 1962, № 10.
442
сбиваются коническими муфтами (кулачками) постепенно увеличиваю-
щегося диаметра, насаженными на специальный вспомогательный так
называемый кулачковый канат, проходящий над несущим канатом. Под-
держка, повиснув на кулачке, садится затем под действием веса подъемного
и тягового канатов на несущий канат При обратном движении тележка
посредством рычажной пики снимает поддержки с кулачков и собирает их.
Рис. 1. 14. Схемы опирания тягового каната
При больших скоростях движения кулачковые поддержки подвергаются
значительным ударам, для смягчения которых верхушки их устраиваются
на двойных шарнирах с амортизирующими пружинами. В случае закрепле-
ния конца подъемного каната на башне поддержки должны иметься с двух
сторон тележки и соответственно с этим необходимы два кулачковых
каната. Рама с поддержками присоединяется к тележке шарнирно и снаб-
жается дополнительным ходовым колесом.
Собственный вес поддержки составляет 20—30 кгс (дан). Закрепление
кулачка на канате производится путем ввода внутрь каната конических
штифтов, благодаря чему образуются утолщения. Для возможности частич-
ной смены каната, подверженного сильному износу, его иногда выполняют
443
из отдельных отрезков, концы которых заделываются в кулачках, состоя-
щих из двух половин, соединенных между собой на резьбе. Разница диа-
метров смежных кулачков составляет 5—6 мм. Кулачковые поддержки
применяются при одинарном несущем канате и скоростях движения,
достигающих 5—6 м!сек. Однако вследствие помех, возникающих при уда-
рах о кулачки, целесообразно ограничить их применение скоростями
до 4 м!сек.
Самоходные поддержки представляют собой рамки,
которые перемещаются по несущему канат)' и не соприкасаются с грузовой
тележкой. Они могут быть выключающимися и невыключающимися.
Невыключающиеся поддержки (рис. 1. 16) перемещаются с помощью
вспомогательного тягового каната (система фирмы «Полит», ФРГ) неболь-
шого диаметра (6 мм), оба конца которого закреплены на грузовой тележке.
Вспомогательный канат огибает блоки, расположенные в поддержках,
и посредством зубчатых передач 3 вращает колесо 4, прижатое к несущему
канату; кинематически такое устройство представляет собой планетарную
передачу. Давление вспомогательного каната, усиленное в случае надоб-
ности пружиной, должно обеспечить достаточную силу сцепления его
с блоками и прижимного колеса с несущим канатом.
Скорости движений отдельных поддержек различны и подбираются
так, чтобы они располагались на равных расстояниях друг от друга.
Невыключающиеся поддержки не испытывают ударных нагрузок
и поэтому могут применяться при любых скоростях движения тележки,
преимущественно при одинарном несущем канате. Их недостатком
является необходимость периодической регулировки вследствие неизбеж-
ности небольшого проскальзывания, нарушающего порядок расстановки
на несущем канате *.
Этот недостаток устранен в самоходных выключающихся поддерж-
ках (система инж. Г. Г. Куйбиды 1 2), которые автоматически приключаются
и отключаются от тягового каната на башнях (рис. 1. 17) через равные
интервалы по времени и движутся с одинаковой скоростью. Поддержка
имеет клещевидный зажим 5 с рычагами 8, который затягивается пружи-
ной 3 и дополнительно весом канатов, опирающихся на ролики 7; послед-
ние посажены на подвижной рамке 6, которая через траверсу 4 опирается
на стержень 9 пружины.
Включающий ролик 1 отжимается у башни направляющей шиной 2;
при этом зажим открывается и поддержка после удара об амортизатор 16
останавливается и удерживается шарнирными зубьями шины 2. Включение
поддержек происходит путем попеременного подъема левой и правой
шины 2 через определенные интервалы времени; ролики 1 расположены
на поддержках также попеременно слева и справа, причем передняя под-
держка удерживает заднюю с помощью клина 10, подпирающего рычаг
ролика 1. Выключающие устройства имеют привод от блока 11 тягового
каната (возможно также с помощью электромагнитов);. при вращении
блока в одну сторону ролики 12 кулачкового диска 13 нажимают на профи-
лированные рычаги 14 и через систему тяг 15 попеременно поднимают
шины 2, выпуская поддержки поочередно на линию вслед за удаляющейся
тележкой. При обратном вращении блока тягового каната ролики кулач-
кового диска 13 отжимаются, шины 2 остаются в нижнем положении и
выключают подходящие с ними поддержки.
1 Имеются указания об устройстве, автоматизирующем такую регулировку («Bauinge-
nieur», 1954, S. 8) и положительных эксплуатационных результатах («Fordern und НеЬеп»,
1957, Messe—Sonderausgabe», S. 67).
2 К у й б и д а Г. Г. Сб. «Вопросы теории и расчета подъемно-транспортных машин»,
НТО Машпрома, кн. 43, Машгиз, 1957. Авт. свид. № 53998; 88600; 91726-
444
Рис. 1. 16. Принципиальная схема негшключающихся самоход-
ных поддержек (а) и схема расположение их (б) на канате:
/—вспомогательный тяговый канат; 2 —подъемный и основной тяго-
вый канаты; 3 — зубчатые передачи; 4 — прижимное колесо
445
Самоходные выключающиеся поддержки пригодны как для одинар-
ных, так и для спаренных несущих канатов. Они зарекомендовали себя
в эксплуатации при скоростях до 360 м/сек", собственный вес поддержки
составляет 80 кгс (дан). Тележка при самоходных поддержках имеет про-
стейшую конструкцию (рис. 1. 18).
Неподвижные поддержки закрепляются на несущем
канате и бывают двух типов: раскрывающиеся (или поворотные) и нерас-
крывающиеся; они требуют более сложной конструкции тележки.
Рис. 1. 18. Грейферная тележка грузоподъемностью 10 тс при самоходных
поддержках (Союзпроммеханизация):
1 - поддерживающий; 2 — замыкающий канат
Раскрывающиеся поддержки (рис. 1. 19, а) состоят из двух шарнирно
соединенных половин. При подходе к поддержке тележка специальными
шинами нажимает на ролики рычагов поддержки и раскрывает ее, пропу-
ская блоки тележки.
По выходе из тележки поддержка закрывается, подхватывая подъем-
ный и тяговый канаты. Конструкция поддержки должна обеспечивать
равномерное раскрытие обеих ее половин при одностороннем давлении
на ролики рычагов; для этого они связываются между собой зубчатыми
секторами или рычагами. Кроме того, должна быть исключена возмож-
ность самопроизвольного раскрытия поддержки под действием давления
ветра на канаты. Для закрытия поддержки, кроме собственного веса ее,
может быть использована пружина. Собственный вес неподвижных под-
держек при одном несущем канате составляет 60—80 кгс (дан), а при двух
несущих канатах возрастает примерно в два раза.
446
Более совершенной является поворотная поддержка (рнс. 1. 19,6),
в которой рычаги, несущие канатные ролики, не раскрываются, а пово-
рачиваются на 90° вокруг вертикальных осей при нажиме направляющих
шин тележки на включающие ролики рычагов. Процесс включения—
выключения, как показывают заводские испытания \ протекает здесь
более плавно, что позволяет применять поворотные поддержки при ско-
ростях движения до 7—8 м1сек, в то время как раскрывающиеся под-
держки работают при скоростях до 5—6 м!сек.
756
460
570
Рис. 1. 19. Неподвижные раскрываю-
щиеся и поворотные поддержки: а —
раскрывающаяся поддержка грейфер-
ного крана (Союзпроммеханизация);
б — поворотная поддержка (завод ФЕБ
Ферладе унд Транспортанлаген, Лейп-
циг, ГДР)
Раскрывающиеся и поворотные поддержки усложняют и утяжеляют
тележку и требуют весьма тщательного ухода и эксплуатации. В част-
ности, необходимо обеспечить плотное закрывание поддержки, так как
в противном случае канат может выпасть из нее, что иногда приводит
к его разрыву. Кроме того, важно устранить чрезмерное боковое откло-
нение поддержки. В этом отношении наиболее благоприятные условия
имеют место при двух параллельных несущих канатах, когда поддержка
становится более устойчивой.
Неподвижные нераскрывающпеся поддержки (рис. I. 20) не сопри-
касаются с тележкой и представляют собой жесткие рамки, закрепленные
на несущем канате. Подъемный канат имеет особую схему обводки по бло-
кам тележки; он обходит снаружи несущие канаты и благодаря этому
не пересекает поддержку. Блоки располагаются возможно ниже для уве-
личения устойчивости тележки.
При грейферной схеме тележка становится значительно сложнее
и блоки приходится располагать в два яруса (по высоте). Здесь следует
1 Rothe G. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1960, N 2. Данные об экс-
плуатационном опыте работы неизвестны.
447
Рис. 1. 20. Крюковая грузовая тележка с неподвижными нераскрывающимися поддержками
тщательно проверять устойчивость тележки, учитывая, что вес грейфера
с грузом может целиком восприниматься замыкающим канатом. Нерас-
крывающнеся поддержки пригодны только при парных несущих канатах.
Они применяются при скоростях до 10 м/сек1. Их недостатком является
существенное (на 20%) утяжеление грузовой тележки и повышение износа
подъемных (увеличения числа огибаемых блоков с 3 до 5), а также несущих
канатов (раздвижка ходовых колес).
Преимущественно применяются самоходные и неподвижные под-
держки. В нашей практике типовыми являются самоходные выключаю-
щиеся поддержки. Кулачковые поддержки применяются реже, главным
образом для крюковых строительных кранов временного назначения.
Изредка встречаются элементар-
ные цепные поддержки, пред-
ставляющие собой рамки, снабженные
колесами для передвижения по несу-
щему канату и соединенные между собой
и с тележкой цепочками. При движении
тележки поддержки автоматически уста-
навливаются на расстояниях 12—15 м,
а при обратном ходе собираются тележ-
кой, причем цепь провисает на 6—8 м.
Цепные поддержки применяют при ско-
ростях движения до 3 м/сек, так как воз-
никает раскачивание и спутывание це-
пей; в случае необходимости они могут
быть установлены по обеим сторонам
тележки. Свисающие у тележки цепи
Рис. 1. 21. Спаренная грузовая тележ-
ка (США):
1 — несущий канат; 2 —кулачковый канат
для поддержек; 3, 4 — ветви тягового ка-
ната; 5 — подъемный канат; 6 —вспомога-
тельный канат для управления бадьей
ограничивают высоту подъема груза.
Грузовые тележки в зависимости от грузоподъемности
имеют 2, 3, 4, 6, 8, до 24 колес (на одном несущем канате), посаженных
на балансирах для равномерного распределения нагрузки на все колеса,
что весьма важно. По тем же соображениям следует стремиться крепить
к тележке тяговый канат на высоте, отвечающей положению равнодей-
ствующей собственного веса тележки и давления на нее от груза. Колеса
диаметром 400—600 мм, делаются стальными; их следует располагать
на близких расстояниях друг от друга и снабжать упругой футеровкой
(по типу рис. 9. 11), значительно повышающей долговечность каната.
Для осмотра несущего каната и поддержек тележки должны быть снаб-
жены с обеих сторон площадками (шириной не менее 750 мм), которые
ограждаются перилами высотой 1,2 м- вспомогательная тележка замы-
кающего каната также должна иметь площадку.
Собственный вес грузовых тележек грузоподъемностью 10 тс (100 кн)
и более составляет при самоходных и кулачковых поддержках 12—15%
от грузоподъемности, при неподвижных раскрывающихся 20—2596, а при
нераскрывающихся — 30%.
Для уменьшения продольного раскачивания груза при движении
тележки и стремления подвески к самозакручиванию прибегают к раздви-
ганию блоков на раме тележки, а иногда и к устройству спаренных теле-
жек (рис. 1.21), соединенных отрезком вспомогательного каната, длина
которого может изменяться в зависимости от высоты подъема груза.
При таких устройствах следует иметь в виду, что натяжение подъемного
каната увеличивается вследствие его наклонного положения.
1 Н е в р л ы В. — «Чехословацкая промышленность», 1959, № 2.
29 А. И. Дукельский
449
4. БАШНИ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Конфигурация башен бывает разнообразной — в зави-
симости от условий работы крана. Наиболее характерные схемы при-
ведены на рис. 1. 22. Неподвижные башни выполняются обычно в виде
мачт с жесткими (сх. 1а) или гибкими (сх. 16) оттяжками; мачты могут быть
также выполнены трубчатыми \ а при небольших нагрузках секционно-
шпренгельными 1 2 (сх. 1в). Схема со сжатыми подкосами 1 (сх. 1а, пунктир)
допускает более близкий подход грузовой тележки к башне, но утяжеляет
ее и увеличивает пролет крана.
Рис. 1. 22. Схемы неподвижных (сх. I), качающихся (сх. II) и передвижных двухпутных
(сх. III) башен
Качающиеся башни при неподвижной установке могут иметь про-
стейшую шарнирную подвеску противовеса (сх. Па). При механическом
передвижении башен противовес должен быть укреплен в горизонтальной
плоскости (сх. Пб и в), так как возникают горизонтальные силы инер-
ции, которые при свободной подвеске будут вызывать колебания кон-
струкции башни. Противовес желательно размещать по возможности
низко, так как при этом во время качания башни изменение величины
плеча его относительно рельса будет незначительным. Кроме того, низкое
положение противовеса облегчает монтаж несущего каната, который
подтягивается во время опирания противовеса на специальную временную
опору.
Как качающиеся, так и подвижные двухпутные башни могут быть
выполнены в виде плоских ферм (сх. Пв и II 1а). При большой высоте
1 «International Ropeway Review», 1963, N 4.
2 «Engineer», 1961, p. 667.
450
более выгодны схемы с пространственными элементами (сх. Пб и Шб),
которые к тому же упрощают монтаж; при высоте примерно свыше 50 м
целесообразно ставить промежуточный подкос 2 (сх. Шб).
Башни с консолями обычно делают некачающимися (сх. Шв), однако
встречаются и качающиеся консольные башни. В случае необходимости
консоль может быть выполнена подъемной, причем приподнятой консоли
тележка не работает. Движение тележки по рельсовому пути на консоли
требует устройства дополнительных ходовых колес на тележке. Этого
можно избегнуть, если крепить конец несущего каната на конце консоли
(сх. Шв, пунктир); в этом случае, однако, установка тележки будет
несколько менее точной, чем на жестком пути.
Вес металлической конструкции подвижной башни кабельного крана
(качающейся или двухпутной) при высоте h = 15 -< 45 м и натяжении всех
канатов 70—150 тс (700—1500 кн) колеблется в границах G = (l,0-s-4,0)/i
(в j тоннах).
Неподвижные башни радиальных кранов (с жесткой оттяжкой) при
тех же условиях получаются значительно тяжелее, так как при крайних
положениях подвижных башен натяжение канатов направлено под боль-
шим углом к неподвижной башне.
Угол между подкосом и вертикальной фермой (сх. Пб и Шб) назна-
чается ср = 30-;-40 °. В плане башни имеют обычно треугольный контур
с длиной основания, равной половине высоты башни; четырехугольный
контур более металлоемок и применяется лишь в специальных случаях,
вызванных расположением на башне вспомогательных устройств (лесо-
тасок, бетономешалок и т. п.), при наличии консоли, а также иногда
в сдвоенных кранах.
Высота башен кабельного крана зависит от требуемой высоты подъема
груза и величины пролета, так как расчетный провес несущего каната под
грузом посередине пролета назначается обычно в размере 4—6% от про-
лета. При этом следует учитывать, что расстояние между нижней точкой
поднятого груза и требуемым габаритом штабеля или строения должно
быть не менее 1—2 м.
Особую форму имеют опорные тележки (рис. 1. 23) с низким крепле-
нием несущего каната (2—8 м над головкой рельса), благодаря чему
улучшаются условия устойчивости и возникает возможность устройства
узкой колеи (5—8 м) и малой колесной базы (4—8 м). Габарит такой башни
вдоль пути составляет примерно 10 м.
Головки башен должны быть снабжены площадками шириной
не менее 1,0 м для обслуживания направляющих блоков и подтяжки
несущего каната; площадка должна допускать подход к ней вплотную
грузовой тележки и обеспечивать удобство перехода с площадки на тележку
Расположение блоков на головке башни зависит от общей схемы канатов
и системы поддержек и назначается с таким расчетом, чтобы при подходе
тележки не происходило соприкосновения канатов и косого набегания их
на блоки; то же самое следует обеспечить и при любом положении тележки
в пролете. Если несущий канат переходит через головку башни или мачты,
на ней устанавливается опорный башмак. Головка неподвижной башни
радиального крана делается поворотной; при достаточной высоте башни
канаты могут проходить параллельно оси поворота (рис. 1. 24), если
это не вызывает чрезмерно косого набегания их на блоки во время враще-
ния головки. В противном случае приходится пропускать канаты по оси
поворота головки.
Закрепление несущего каната на башне должно производиться
с помощью горизонтального шарнира (рис. 1. 25) для поворота в верти-
кальной плоскости при изменении угла наклона каната. Шарнирная часть
29* 451
должна иметь достаточной длины поводок 8, который опирается на несу-
щий каната и принудительно поворачивает шарнир, устраняя опасность
излома каната о край конечной муфты. Сила давления поводка на канат
при моменте сил трения Мш в шарнире будет равна N = , где I — плечо
силы N до оси шарнира. Горизонтальный шарнир непрерывно работает при
движении грузовой тележки и поэтому подвержен значительному износу.
При расчете поводкового устройства должна быть учтена поперечная гори-
зонтальная сила Е от забега башен.
Для регулирования длины и натя-
жения несущего каната при его вытяги-
вании и сезонном изменении температуры
Рис. 1. 23. Опорные тележки (ГЭС Орлик, Чехословакия)
на одной из башен помещают домкратное устройство по типу рис. 3. 5, а
(раздел первый). Подтягивание каната производится в ослабленном его
состоянии, причем в случае качающейся башни ее осаживают на специ-
альную опору.
В кранах временного назначения и в специальных случаях для регу-
лирования длины каната пользуются также полиспастным устройством.
Концевая муфта несущего каната закрепляется в обойме натяжного поли-
спаста и перемещается электрической лебедкой со скоростью 0,1—
0,2 м/мин. В случае необходимости можно осуществить автоматическое
изменение длины несущего каната при передвижении башни; это может
быть использовано при непараллельности подкрановых путей или распо-
ложении мачты радиального крана вне центра кругового пути. Полиспа-
стное крепление позволяет также ослаблять канат при необходимости
подъема груза весом больше номинального.
В случае парных несущих канатов крепление их производится
на балансирах для выравнивания натяжений, причем для правильной
работы балансира необходимо, чтобы шарниры и места крепления обоих
канатов лежали на одной прямой, а конечные муфты имели шаровые пяты.
452
Рис 1 24 Поворотная головка машинной башни радиального грейферного крана (Союз-
’ ’ проммеханизация):
1 - тяговый канат; 2 - вспомогательный замыкающий; 3 - поддерживающий
Рис. 1. 25. Головка контрбашни грейферного крана (Союзпроммеханизация):
ка a, t поводок несущего каната
453
Компенсация разности длин канатов ограничивается величиной плеч
балансиров (зависящей от расстояния между канатами), и влияние ее
уменьшается с увеличением длины пролета крана; поэтому в последнее
время во многих случаях начали переходить к креплению концов парных
канатов без балансиров.
При большом числе параллельных несущих канатов прибегают к слож-
ному гидравлическому уравнительному устройству, включая его в цепь
закрепления концов канатов.
Включающие устройства самоходных поддержек монтируются на
раме, опертой на несущий канат и связанной с обоймой направляющего
(или концевого) блока тягового каната. В грейферных кранах при нали-
чии полиспастной тележки (по сх. V рис. 1. 8) на ней устанавливается вы-
ключающее устройство с приводом от концевого блока замыкающего
каната.
Общий вес механического оборудования головок башен при больших
натяжениях составляет 1—2 тс (10—20 кн) и достигает 3,5 тс (35 кн)
для неподвижных башен радиальных кранов.
Передвижение башен крана производится, как правило,
с помощью приводных ходовых тележек, которые устанавливаются на опо-
рах башен. Синхронизации электродвигателей обеих башен не требуется
ввиду наличия гибкого несущего каната, который способствует само-
выравниванию башен при забеге. Вместе с тем следует ограничить угол
забега (перекоса) башен, который в зависимости от величины пролета
200—500 м не должен, по данным Союзпроммеханизации, превышать
2—3%.
Определение величины забега простейшими визирными устрой-
ствами недостаточно надежно в особенности при больших пролетах.
Поэтому по Правилам Госгортехнадзора требуется индикаторное устрой-
ство, которое осуществляется с помощью двух пар сельсинов, датчики
которых механически связаны с приводами башен; для этого требуется
дополнительный воздушный кабель между башнями. Индикаторное
устройство подает предупреждающий сигнал, а затем останавливает
башни.
Передвижение башен может также производиться посредством цепной
тяги с помощью двух или трех (для устранения перекоса) параллельных
роликовых цепей, которые огибают на башне приводные звездочки и
закрепляются обоими концами на упорах подкранового пути. Цепная
тяга изредка применяется для опорных тележек с малой колеей пути;
она исключает необходимость противоугонных захватов. Аналогичного
типа канатная тяга требует более громоздкого привода и при фрикционном
приводе менее надежна.
Опорные (ходовые) тележки башен в зависимости от вели-
чины нагрузок и типа пути делаются однорельсовыми или двухрельсо-
выми. Приводная опорная тележка состоит из приводных и холостых теле-
жек (секций), соединенных балансирами для равномерного распределения
давления на колеса. Иногда при особой необходимости увеличить силу
сцепления отступают от этого правила и дают нагрузку на приводные
тележки больше, чем на холостые (рис. 1. 26). Количество приводных колес
в опорной тележке определяется по условию сцепления. Неприводные
опорные тележки состоят только из холостых секций.
Величина давления на колеса должна выбираться с учетом прочности
рельса и подкранового пути. При шпальных путях давление на колесо
не должно превосходить 10—15 тс (100—150 кн), при бетонных путях и
путях на металлических эстакадах оно достигает 20—50 тс (200—500 кн).
С увеличением числа колес в опоре усложняются и удорожаются ходовые
454
части, но зато удешевляется подкрановый путь, стоимость которого воз-
растает с увеличением его длины.
Комбинируя двух- и трехколесные балансирные тележки, можно
получить (рис. 1. 27, а) любое число колес: 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 (на одной
нитке рельса) и более К В балансирной системе следует стремиться умень-
шить ее высоту и понизить пункт передачи давления от опоры на главный
3700
Рис. 1. 26. Ходовая 16-колесная тележка подкоса башни кабельного крана с давлением
на опору 200 тс (2000 кн) при шпальном пути (Союзпроммеханизация):
1 — приводная тележка с двигателем 5; 2 — холостая тележка; 3 — холостая тележка с передачей
для затягивания противоугонных клещей 4
балансир; тем самым уменьшается плечо поперечной силы F, которая про-
изводит кручение рамы балансиром, а при двухрельсовом пути (рис. 1.27, в)
создает неравномерную нагрузку колес обеих ниток на величину A7V =
_ р
d ’
Кроме того, следует иметь в виду, что продольная сила Р, возникаю-
щая, например, при торможении приводных колес (рис. 1. 27, б) будет
вызывать неравномерную нагрузку балансирных тележек, а в приводной
тележке — также неравномерное давление колес на величину ДЛ\>2 =
= 0,5V ± Р ~~ = Р ^0,5 ± = 0 при расположении всех
шарниров на высоте осей ходовых колес, что встречает конструктивные
трудности.
1 При большем числе колес возможно взамен балансиров применение гидравлического
выравнивания нагрузки (используется в многоковшовых экскаваторах) с помощью опорных
гидроцилиндров, соединенных общим трубопроводом.
455
Двухрельсовая четырехколесная жесткая тележка (рис. 1. 27, в)
с посаженными попарно на осях колесами (колесные скаты) не обеспе-
чивает равномерности нагрузки колес при неровностях или различной
податливости опорных пунктов пути. В итоге может произойти отрыв
одного из колес от пути. Этот недостаток устраняется устройством более
сложной шарнирной тележки (рис. 1. 27, г), которую целесообразно при-
менять при жестком пути.
В приводных (секционных) тележках все колеса обычно делают при-
водными, что позволяет уменьшить требуемое число тележек, но вызывает
устройство открытых передач.
Рис. 1. 27. Расчетные схемы ходо-
вых балансирных тележек
Современные двигатели допускают наклонную установку, что весьма
упрощает наклонные приводные тележки (рис. 1. 26).
При двухрельсовых тележках удобно поперечное расположение
двигателя. Для однорельсовых тележек более компактное решение дает
продольное расположение двигателя, хотя рама тележки удлиняется, что
допустимо только для крайних тележек опоры; особая компактность может
быть достигнута при устройстве червячной (глобоидной) передачи с про-
дольным фланцевым двигателем (аналогично портальным кранам завода
ПТО им. С. М. Кирова).
Приводные тележки имеют концевые выключатели и снабжаются
тормозами. Для ограждения башни от угона ветром иногда тормозной
момент доводят до предельного значения, отвечающего буксовочн’ому
моменту приводных колес. Кроме того, предусматривают захваты за
рельс обычно автоматического действия. Для уменьшения резкости тор-
можения при отсутствии ветра следует осуществлять двухступенчатое
торможение с выдержкой времени между ступенями.
Если сопротивление движению башен больше силы давления ветра
рабочего состояния, то возможно наложение тормозов с выдержкой
456
времени после выключения двигателей, когда скорость движения умень-
шится за счет свободного выбега крана.
Собственный вес приводных опорных тележек (включая балансирную
систему и электродвигатели) составляет примерно 6—8%, а для непри-
водных — 4—5% от величины давления на них.
Ходовые колеса делаются стальными диаметром 500—900 мм и рас-
считываются на контактную прочность по нормальным нагрузкам
рабочего состояния, действующим во время передвижения башен. При
перемещении башен по криволинейным путям в двухрельсовых тележках
с жесткой связью между колесами обеих ниток рельса для устранения
скольжения диаметры колес на внутренней нитке желательно делать
меньше, чем на внешней, на величину
АО = О ,АТ->
Н Rh
где DH — диаметр наружного колеса;
а — ширина колеи опорной тележки при угле наклона ее к горизон-
тали р;
RH — радиус кривизны наружного рельса (в плане по горизонтали).
На башню действуют следующие силы (рис. 1. 28): 1) суммарное натя-
жение всех канатов Т, которое слагается из горизонтальной Н и вертикаль-
ной V составляющей; 2) усилие от забега башни на угол б, равное Е =
= Т sin 6; 3) собственный вес башни G (включая противовес); 4) давление
ветра на канаты и груз Рк, приложенное в головке башни; 5) давление
ветра на конструкцию башни Рб, приложенное в центре давления; 6) сопро-
тивление передвижению опорной тележки стойки башни Wlt если она
является неприводной; 7) силы инерции массы башни J6 и канатов JK
(приложено в головке башни) при пуске в ход и торможении башни.
Опорные тележки подкоса башни, как правило, устанавливаются
наклонно. Для устранения влияния неточности величины колеи подба-
шенного пути следует иметь достаточные зазоры у колес тележки стойки
с тем, чтобы направление хода башни производилось только ребордами
колес тележек подкоса. От действия сил Н, V и G опорное давление
стойки Л\ двухпутной башни (рис. 1. 28, а) и вертикальная составляю-
щая N2 опорного давления подкоса будут равны
Л', - С-" ! « -.
S S
Равнодействующая R давления на опорную тележку изменяет направ-
ление при изменении величины натяжения канатов или отклонения качаю-
щейся башни. В результате этого тележка испытывает поперечную на-
грузку Ft, равную для двухпутной башни,
•Fi = Н (cos е — sin е ctg <р) — G-|- sin е; (а)
для качающейся башни (рис. 1. 28, 6)
Ft = Н cos е — (G + V) sin е. (Ь)
Величина Ft будет сведена к минимуму, если крайние значения ее
будут различны по знаку и равны по величине F^ = F’r Этого можно
457
достигнуть, если приравнять нулю выражения (а) и (Ь) при средних зна-
чениях Нс и Vc\ тогда для двухпутной башни
1
tge =
(1.2а)
для качающейся башни
, G
ctg ф + 7/с
(I. 26)
tge =
Действующие на башню продольно-горизонтальные силы (рис. 1. 28, а,
план и рис. 1. 28, в) вызывают в тележках подкоса дополнительные давле-
ния — поперечные Fa и нормальные АД.
Если опорная тележка стойки башни неприводная, то Fа =
где ЛД — момент всех показанных на рис. 1. 28, а (план) горизонтальных
сил (IE1, 1Еа — сопротивления тележек движению) относительно верти-
458
кальной оси, проходящей через рельс подкоса. В случае когда опорная
тележка стойки приводная, можно считать .
Мп-^ Zs
полагая, что тележка стойки развивает одну треть общего тягового усилия
башни Z, равного сумме всех продольно-горизонтальных сил.
При качающейся башне явление перекоса будет незначительным,
так как его будут вызывать только силы Рб и J6, лежащие вне плоскости
подкоса; в этом случае F2 = где Мп — момент сил Рб и J6 относи-
тельно оси симметрии башни в плоскости подкоса.
Дополнительные нормальные давления равны А/? = — (рис. 1.28, в);
здесь Мо — опрокидывающий момент; для двухпутной башни — в вер-
тикальной плоскости, для качающейся башни — в плоскости подкоса.
Наибольшее натяжение каната с закрепленными концами будет
при положении грузовой тележки посередине пролета (//..,ях), а в случае
каната с качающейся башней — при положении грузовой тележки у ка-
чающейся башни (Ятах и Утах). Максимальное давление на опорную
тележку стойки в рабочем состоянии возникает при положении грузовой
тележки у некачающейся башни (Z7min, Vmax). Значительно большие
давления появятся в тележке стойки при отсутствии несущего каната
(монтажное состояние).
В случае вертикального расположения тележки подкоса
(рис. 1. 28, г) горизонтальная сила Н воспринимается особым горизон-
тальным рельсом, а тележки стойки и подкоса несут вертикальные нагрузки
АД и Nопределяемые уравнениями (1. 1). Горизонтальные безребордные
колеса имеют балансирную систему для равномерного распределения
нагрузки. Отказ от наклонных тележек подкоса может быть целесообразен
лишь в случае расположения башни на краю откоса (разгрузка от сдви-
гающих сил) или на эстакаде (тележечные башни).
Расчет конструкций башен, по данным Союзпроммеханизации, ведется
с учетом динамического коэффициента 1,1 для натяжений всех канатов и
собственного веса башни с противовесом и оборудованием. Для элементов
конструкций, непосредственно воспринимающих нагрузки от подъемных
и тяговых канатов, вводится динамический коэффициент 1,3, а для балок,
на которые опираются лебедки, — коэффициент 1,2. Учитывается состав-
ляющая натяжений всех канатов от забега башни на 3—2% (соответственно
величине пролета крана 200—500 м) и инерционные силы при разгоне и
торможении башен. Целесообразно снижать влияние собственного веса
конструкций башен путем создания соответственно направленных опорных
моментов в узлах путем внецентренного приложения внешней нагрузки.
Башни должны быть проверены на устойчивость внутрь и поперек
пролета. Запас устойчивости, по Правилам Госгортехнадзора, должен
быть не менее 1,2 с учетом действия дополнительных нагрузок (сил инерции,
ветра, от забега башни) при наиболее неблагоприятной комбинации их.
Испытания кранов производятся с испытательным грузом в размере
1,25 от номинального при статических и 1,1 — при динамических испы-
таниях.
5. МОСТОКАБЕЛЬНЫЕ КРАНЫ
Мостокабельные краны (рис. 1. 29) имеют грузоподъемность 3—25 тс
(30—250 кн) и являются переходным типом между кабельными кранами
и мостовыми перегружателями с канатной тягой. Они применяются
459
460
б)
22,0
ккп»нппшн"нпп;1нп»пппш;ппш;1;;;;пп:пп
Р
0,5(G
0,5(GjQ)
77,77777777777777777777777777777777777777777777^7.
^2 д

Рис. 1. 29. Мостокабельные краны: а — грейфер-
ный кран грузоподъемностью 15 тс (ЦБКМ,
Бытом, Польша); б—схема нагрузок моста
преимущественно для обслуживания складов лесоматериалов и сыпучих
грузов. Мосты кранов делаются пролетом / до 150 м с консолями а до 50 м.
Несущий канат крепится к концам консолей и пролет каната L дости-
гает 250 м. Параметры типовых мостокабельных кранов, изготавли-
ваемых в ГДР, даны в табл. 1. I.1
Таблица 1. I
Параметры типовых мостокабельных кранов ГДР
Пролетное строение моста делается четырехугольного или треуголь-
ного сечения; последнее дает экономию в весе порядка 10%. Машинное
помещение располагается вблизи от одной из опор (преимущественно
у жесткой опоры). Горизонтальная составляющая Н натяжения несущего
каната вызывает сжатие в нижнем поясе фермы, который от действия соб-
ственного веса ее растянут в пролете и сжат на консолях.
При наличии консолей давление от веса каната и тележки (при любом
положении ее в пролете) будет создавать отрицательные (направленные
вверх) изгибающие моменты М. как на консолях, так и в пролете. Такая
нагрузка для пролетной части будет вызывать противоречивое действие —
верхний пояс будет разгружаться, а нижний с учетом сжатия от силы Н
может перегружаться. В связи с этим обстоятельством длину консолей а
выгодно иметь небольшой.
1 Rothe G. — «Internationale Seilbahn—Rundschau», 1963, N 4.
461
Рис. 1. 30. Жесткие (а, б) и гибкие (в) мостокабельного крана (завод ФЕБ
Ферладе унд Транспортанлаген, Лейпциг, ГДР)
462
Если для создания равномерной эпюры моментов воспользоваться
условием равенства моментов на опоре (7И0„) и посередине пролета (Л1,,р),
то для двухконсольного моста с погонным весом фермы q, весом несущего
каната GK и весом тележки с грузом можно записать (рис. 1. 29, б)
/Ио„ = '^ + (_у? + Q]a (тележка на консоли);
Мпр = -----------(GK щ Q) (тележка посередине пролета).
Приравнивая эти значения и имея в виду, что I = L — 2а, после
преобразований получаем
a = LA[]A + ^- 1], (1.3)
где А = Gk jz 1>5^ + 0,5 при весе пролетного строения Grl, = qL.
иф
Оптимальное значение а с учетом действия силы Н должно быть
меньше, чем из уравнения (1. 3).
Одна из опор моста делается жесткой (пространственной), а другая
гибкой (плоской), благодаря чему устраняются напряжения от темпера-
турных деформаций. Жесткие опоры в зависимости от величины при-
мыкающей консоли выполняются в трех вариантах (рис. 1. 30, а, б, в).
Обе опоры соединены шарнирно с пролетным строением; жесткая опора
имеет вертикальный шарнир, а гибкая (рис. 1.30, г) —вертикальный
шарнир и шаровую пяту, благодаря чему допускается перекос до 3°
(ограниченный концевыми включателями) и раздельный привод опор.
Канатные схемы — такие же, как и в башенных кабельных кранах;
в грейферных схемах с полиспастной тележкой последняя перемещается
горизонтально внутри фермы моста.
ГЛАВА 2
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
6. РАСЧЕТ НЕСУЩЕГО КАНАТА
В качестве несущих канатов в кабельных кранах, как правило,
применяются канаты закрытого типа. В кранах, предназначенных для
кратковременной и малоинтенсивной работы, пользуются также менее
долговечными — открытыми спиральными канатами, а иногда и прядевыми
канатами двойной свивки без пеньковых сердцевин.
Выбор несущего каната производится из условий провеса, причем
долговечность каната обеспечивается путем назначения соответствующего
числа колес тележки.
Разрывное усилие Траз несущего каната из условий ограничения
провеса /тах определяется по уравнению (6. 15) при т = 1 (одна тележка
посередине пролета). В этой формуле, однако, не учтено влияние натяже-
ния тягового и подъемного канатов, которое будет уменьшать давление
от этих канатов на поддержки. Действительно, при расположении поддер-
жек по кривой несущего каната (рис. 2. 1) с провесом /,„ях натяжения
подъемного и тягового канатов создадут поддерживающую силу
N = 2 21 sina = 8 2R
которая должна быть вычтена из веса канатов.
Подставляя значение N в числитель уравнения (6. 15) и пренебрегая
незначительной в данном случае разностью высот (/г ^,- 0) и наклоном
пролета (cos |3 1), а также имея в виду, что в данном случае ас = ав =
= 0, получим
G + 2Q —8 ^2 t
траз =----------р-'---Rp, (2.1)
8^.Д£_/
I п
где Q’— вес груженой тележки;
G — суммарный вес поддержек и лежащих на них канатов с суммар-
ным натяжением их 2
Rp — разрывная длина несущего каната;
п — запас прочности несущего каната.
В кранах с качающейся башней при положении тележки посередине
пролета натяжение каната будет несколько меньше максимального;
соответственно величина провеса /тах для каната, выбранного по уравне-
нию (2. 1), будет примерно на 10% больше принятой в расчете.
Из уравнения (2. 1), задаваясь отношением /тах// и типом каната,
т. е. величиной Rp, можно определить потребное разрывное усилие и
464
выбрать по ГОСТу соответствующий канат. Величина относительного
провеса fmaJl при положении груженой тележки посередине пролета
назначается обычно в размере 0,04—0,06, а при особо малых пролетах
(мостокабельные краны) до 0,03; при больших пролетах величина /тах//
иногда доходит до 0,07.
С уменьшением относительного провеса сокращается высота башен
и угол подъема тележки, но возрастает диаметр несущего каната и нагрузка
на башни; оптимальная величина определяется в каждом частном случае
путем сравнительных подсчетов.
Запас прочности на растяжение по Правилам Госгортехнадзора
следует принимать п = 3,5, по отношению к разрывному усилию каната
в целом. Для переносных кранов можно принимать п — 2,5 :--3,0.
Рис. 2. 1. Влияние провеса несущего каната на нагрузку поддержек
Выбранный канат должен быть проверен на долговечность по урав-
нению (6. 10), которое для условий кабельных кранов может быть записано
в виде __
7min 1,15 Г Ек
К [*] \/ o™in ’ ( ’
Расчетное значение натяжения каната Tmin (и соответствующее ему
напряжение растяжения o™in) следует брать минимальное для нор-
мальных условий работы крана с номинальным грузом: в случае
каната с закрепленными концами — при средней температуре и крайнем
положении тележки, соответствующем характерному циклу ра-
боты крана; для каната с качающейся башней — при положении тележки
посередине пролета.
Величина [/г] соответственно уравнению (6. 12) для канатов закрытого
типа в условиях кабельных кранов составит
1,3<-г|г = 1,5]/лГ,
(2-3)
где Nnp — приведенное число проходов колес по канату в миллионах
за год.
В некоторых случаях при временном характере работы крана величина
коэффициента k доходит до единицы, что, однако, является нежелатель-
ным, так как способствует повышенному износу каната.
Если число циклов в миллионах за год составляет Nи и число колес
тележки равно I, то при весе груженой Qsp и порожней Qmp тележки можно
принимать
+(таП' <2-4)
30 А. И. Дукельский
465
где В — 0,7 при четырехколесной, £ = 0,6 — шестиколесной и £ = 0,5 —
восьми колесной (и более) грузовой тележке при условии распо-
ложения всех колес в виде одной неразрывной группы.
В большинстве случаев вследствие сравнительно небольшой интен-
сивности движения значение I/[/г] не выходит за пределы величины 1,3.
В этих условиях из уравнения (2. 3) для закрытых канатов [Дк = 1.6Х
X 10к кгс/см2 (дан/см2)] получаем с округлением при ст™‘п в кгс/мм2 (дан/мм2)
min
/?
200
(2. 5)
Рис. 2. 2. Изменение натяжения несущего ка-
ната с двумя закрепленными концами (без учета
упругих деформаций):
х — расстояние тележки от башни; I — пролет крана;
Q — вес тележки; G —суммарный вес распределенной
нагрузки, включая собственный вес каната
т
чему соответствует —=45=
35 при <т£,1п =20=40 кгс/мм2
(дан/мм2).
Пользуясь уравнениями
(2. 2) и (2. 5), можно опреде-
лить число колес для ранее
выбранного каната, или, на-
оборот, задаваясь числом колес,
определить из условия долго-
вечности минимальную вели-
чину каната. Давление на коле-
со тележки составляет обычно
1000—2000 кгс (дан), а иногда
достигает 2500 кгс (дан) и более.
Диаметр колес D = 400 =
600 мм ограничивается за-
висимостью (см. стр. 155) р = -=?<7 = 8 кгс/см2 (дан!см2)—для стальных
и р < 5 = 5,5 кгс/см2 (дан/см2)—для резиновых ободов, где d — диаметр
несущего каната.
При выборе каната приходится задаваться величиной z = .
* min
Для крана с качающейся башней г = 1,15.
В кранах, имеющих канат с двумя закрепленными конпами, изменение
натяжения может быть весьма значительным. Для предварительных
расчетов можно пользоваться диаграммой на рис. 2. 2, которая составлена
без учета упругих деформаций каната и поэтому дает преувеличенные
значения г; степень неточности уменьшается с увеличением величины
пролета крана. При окончательных подсчетах натяжение каната должно
быть определено по точному методу (см. ниже). Как видно из диаграммы
рис. 2. 2, особенно сильно меняется натяжение при приближении тележки
к башне на расстояние х </0,11, что является крайне нежелательным при
регулярной работе.
Натяжение каната с двумя закрепленными концами
В этом типе крана натяжение каната меняется в весьма больших пре-
делах в зависимости от веса и положения тележки, а также температурных
колебаний. Наибольшее натяжение каната возникает при положении гру-
женой тележки посередине пролета и минимальной температуре, минималь-
ное натяжение — при положении тележки около башни и максимальной
температуре. Величина натяжения определяется по уравнению общего
состояния каната [уравнение (5. 18)]. Влияние температурных колебаний
может быть уменьшено путем сезонной регулировки монтажного провеса
с помощью натяжного устройства, к чему прибегают на практике; в этом
466
-случае расчетное значение Л/° соответственно сокращается. При закреп-
лении концов несущего каната вне башен крана, а также при мачтах с гиб-
кими оттяжками их упругость уменьшает изменение натяжения. Расчет
в этом случае также можно вести по уравнению (5. 18), так как ошибка
не превосходит 5% 1.
При расчете прочности несущего каната по методу допускаемых на-
грузок (стр. 119) можно воспользоваться уравнением (6. 17). Подставляя
в него значение Ат из табл. 5. 1 (случай II при х = 0,5/) и L' = ,
получим
[Gm + 3<?„ (<2,„ + G„)] „I cos’ Р - Г U
= < [<4, + 30„ + с„) cos’p]. (2. 6)
По уравнению (2. 6) для предварительно выбранного каната можно
определить наибольшее допустимое натяжение 7гпа,., отвечающее приня-
тому запасу надежности п0. Величину запаса надежности можно пред-
ложить в данном случае принимать для кранов постоянного назначения
п0 = 2,5 и для кранов временного назначения — п0 = 2,0 при предель-
ном усилии с учетом усталостного износа каната Ts = 0,7 Траз (Траз —
агрегатное разрывное усилие каната). Для модуля упругости каната Ек
в расчет должно быть введено максимальное значение; для спиральных
канатов можно считать Ек = 1,6-106 кгс!см2 (дан/см2).
Как показывают подсчеты, переход на метод расчета по допускаемым
нагрузкам позволяет повысить рабочее натяжение каната на 10—35%
при сохранении одинакового запаса надежности.
Запасы надежности п0 = 2->-2,5 по методу допускаемых нагрузок
-отвечают предельному усилию Ts = 0,7 Т^, это соответствует запасам
прочности п = = 3,0-=~3,5 по методу допускаемых напряжений по
отношению к пределу прочности каната.
Пример. Определить напряжение несущего каната кабельного
крана с закрепленными концами: а) наименьшее рабочее; б) монтажное;
в) максимальное рабочее по методу допускаемых нагрузок.
Данные: несущий канат закрытого типа диаметром 46 мм, погонного
веса g0 = 11,6 кгс/м (дан/м) с разрывным усилием 165 тс (1650 кн) и по-
перечным сечением F = 15 см2; запас прочности п = 3,5; пролет крана
I = 400 м горизонтальный.
Тележка с грузом общим весом Qm = 7 тс (70 кн) подходит к башне
на расстояние х = 30 м. Погонный вес поддержек и лежащих на
них канатов gt = 3,4 кгс/м (дан/м). Колебания температуры от +30 до
—20°.
Все вычисления ведем в тоннах. Принимая модуль упругости каната
Ек = 1600 тс/см2 (16 000 кн/см2), получим EKF = 1600-15 = 24 000 тс
(240 000 кн). Максимальное натяжение (при температуре t = —30°)
ТП1ах = ~з5 = 50 тс (500 кн), суммарная распределенная нагрузка
Gm = (Ео + gi)l = (11,6 + 3,4)y^j = 6 тс (60 кн).
Найдем величины натяжений.
1 Ду к е л ь с к и й А. И. Известия ЛИИВТ, 1934, № 5.
30* 467
а) Наименьшее рабочее натяжение при положении груженой тележки
у башни и наивысшей температуре t = +20° определим по уравне-
нию (5. 18), полагая в нем GK = Gm, Qx= Qm, x = 30 м, At = 30 + 20° =
50°, 8 = 0,000011.
П + 24.gnr [62 < 3-7 (7 -J- 6)] — 50 •(- 0,000011-50.24 000
24 000
24
[б2 12 30 (400 ^ 30) 7 (7 _J_ 6) | .
' 7^ I- 877’2 = 112 000; Tx = 31 me (310 кн).
i
б) Монтажное натяжение при отсутствии тележки и поддержек и
при температуре t = 0° найдем по уравнению (5. 18), подставляя в него
= 0, Nt = 30°, Gx = gol = 11,6 = 4,65 тс (46,5 кн),
73 + П 24:502 [62 + 3 •7 (7 + 6)] — 50 + 0,000011 30 • 24 000
24 000
“24~
4,652.
7’3-4-8272 = 21 600; Тх = 15 тс (150 кн).
в) Максимальное рабочее натяжение по методу допускаемых нагрузок
определим по уравнению (2. 6), подставляя в него помимо прежних вели-
чин значение Ts = 0,7 Tpas = 0,7-165 = 115 тс (1150 кн) и запас надеж-
ности п0 = 2,5,
[62 + 3 7 (7 + 6)] 2,52 _ 115| =
= 2400° [62 +3.7(7+ 6)1;
73 + 32Г2 = 310000; Т = 58 тс (580 кн).
max 1 max ’ max ' 7
Таким образом, расчет по методу допускаемых нагрузок позволяет
увеличить рабочее натяжение на 16%, причем запас надежности п0 =
= 2,5 соответствует запасу прочности и = = 3,5.
Натяжения каната при качающейся башне
В этом случае натяжение Т несущего каната создается от действия
веса /< качающейся башни с противовесом и вертикальной составляю-
щей V давления канатов на нее.
Величина натяжения каната несколько изменяется в зависимости
от веса Q и положения х тележки в пролете (рис. 2. 3), так как при этом
изменяется давление канатов V и угол наклона башни, от которого зависят
плечи действующих на башню сил. Диаграмма натяжения Т каната при
движении тележки в пролете крана представлена на рис. 2. 3, г. При поло-
жении тележки вплотную у неподвижной башни, т. е. при х = 0, качаю-
щаяся башня занимает нижнее положение I (рис. 2. 3, а), и натяжение
каната равно То. В начале движения тележки (х провес увели-
чивается, башня поднимается на некоторый угол е и натяжение падает,
достигая минимума примерно при х = ~ . В дальнейшем про-
468
исходит обратное явление, и максимальное натяжение Ттах возникает
при подходе тележки к качающейся башне, когда провес будет минималь-
ным, а давление V — максимальным; для этого случая (х = хтах) прак-
тически можно считать, что башня вновь занимает исходное положение /,
т. е. что е 0.
Колебания натяжения несущего каната не превосходит 10—15%,
причем минимальное натяжение возникает при положении груженой те-
лежки около середины пролета, что вызывает увеличение провеса.
Промежуточные значения натяжения каната для практических целей
достаточно определять приближенным способом. Для этого рассмотрим
условия равновесия качающейся башни (рис. 2. 3, б), считая, что при
расположении тележки весом Qm вблизи от качающейся башни (х = хтах)
последняя занимает крайнее нижнее положение / (е = 0), соответствую-
щее номинальной величине пролета /, и составляющие натяжений всех
канатов, опирающихся на башню, равны У Кггах и У Vmax. Во втором про-
извольном положении башни II тележка весом Qx находится на расстоя-
нии х от неподвижной башни, и составляющие натяжений будут равны
У, Н х и У, Vx. Центр тяжести башни с противовесом будем считать располо-
женным на оси подкоса, а вес ее заменим приведенной к головке силой Ко.
В обоих случаях равнодействующая всех сил N должна быть направ-
лена по оси подкоса и, следовательно, можем записать
2 ДА = (2 Ух + Ко) ctgax; У Нтах = (У Цпах + Ко) ctga0.
Исключая величину Ко и подставляя значение У Vmax — У Vx =
= Qmax — Qx , получаем окончательно
(2.7)
причем czx = а0 Д е. -
726
469
Полагая Н = Т cos |3, где р — угол наклона хорды пролета, можно
считать
2 ^Апах — (т
max + 20 cosP; |
S//4=(^ + 20cosP; f ( }
где T — натяжение несущего каната;
У t — натяжение всех остальных канатов, опирающихся на качаю-
щуюся башню.
т
Зная расчетную величину Ттах = —, из уравнений (2. 7) и (2. 8),
можно определить натяжения У, Нх при любом положении и весе тележки.
При расчетах по уравнению (2. 7) можно полагать У t = 0, так как эта
Рис. 2. 4. Схема определения величины А/х
величина влияет практически
в одинаковой степени на обе
части уравнения.
Монтажное натяжение не-
сущего каната Но при отсут-
ствии тележки (х = 0) и рабо-
чих канатов (У t = 0) получим
из уравнения (2.7), полагая
в нем ах = а0,
но ~ — Qmax +п‘ак- ctg а0
(2. 9)
Величина противовеса Р качающейся башни с собственным весом ее G6
определяется из условия равновесия башни при положении тележки
весом ф„1ах на расстоянии х = хтах при схеме сил по рис. 2. 3, в.
Температурные удлинения каната As, при самых неблагоприятных
условиях (большие пролеты и низкие башни) вызывают изменение на-
тяжения каната не более чем на 3%.
Угол качания е башни из треугольника аЬО (рис. 2. 3, б) с учетом
температурных удлинений каната будет равен
g__ ab __ &^х ± As,_А/Л- + As, |0\
г г sin a h ' X >
Величина Л/х—изменение пролета крана при качании башни может
быть определена упрощенным путем (рис. 2. 4), считая движение конца
каната прямолинейным и пренебрегая упругой деформацией его и раз-
ностью натяжений. В этих условиях можно считать длины канатов sx
и s0 равными
+ = 1х + . а при х = 0, s0 = I + •
Полагая sA- = s0 и принимая У, То % ^Тх, получим
Подставляя на основании данных табл. 5. 1 (До — случай 1 и Ах —
случай II) величину (Дх — До), находим окончательно
AZa=1/(x^’Qa(Qx+Gjc)’
(2-П)
где Gx — суммарный вес всех канатов при суммарном натяжении их У Тх.
470
7. РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ, ПОДЪЕМНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ КАНАТОВ
Тяговые канаты
Натяжение тягового каната кабельного крана складывается из сле-
дующих величин: 1) монтажного натяжения; 2) сопротивления тележки
движению W; 3) сопротивлению направляющих блоков на башнях; 4) натя-
жения подъемного каната tn в случае, если конец его закреплен на тележке
крана. Влиянием составляющей собственного веса каната можно прене-
бречь вследствие сравнительно небольшой разности высот. При пуске
в ход и торможении добавляется сила инерции поступательно движущихся
масс тележки с грузом и тягового каната. Силой инерции тягового каната
ввиду ее незначительности и упругих свойств каната можно пренебречь.
Рис. 2. 5. Схемы грузовых тележек
Определим сначала сопротивление тележки движению. При закреп-
лении конца подъемного каната на тележке (рис. 2. 5, а) блоки подъемного
полиспаста при перемещении тележки не вращаются, и сопротивление
движению ее будет равно
W = №0 = Q (f0 cos у ± sin у), (2. 12)
где Q — полный вес тележки;
f0 — коэффициент сопротивления движению, учитывающий трение
в подшипниках колес и трение качения по несущему канату.
Угол подъема у, который должна преодолевать тележка при движении
по канату, определяется по уравнению (4. 31). Натяжение подъемного
каната tn будет при этом увеличивать натяжение передней ветви тягового
каната.
В случае закрепления конца подъемного каната на башне (рис. 2. 5, б)
сопротивление тележки повышается на величину потерь на вращаю-
щихся блоках подъемного (или грейферных) каната и будет равно
W = Го + W, = Q (/о cos у ± sin у) + tn^c6, (2.13)
где сб — коэффициент сопротивления блока.
В грейферных кранах сопротивление W± слагается из потерь на вра-
щающихся блоках замыкающего и поддерживающего канатов:
l^i = tn 2 сб + tn 2 сб'
При двухмоторной грейферной лебедке можно считать, что вес Q(,
груженого грейфера распределяется поровну между обоими канатами
(t'n = t”n = O,5Qo); в случае одномоторной лебедки следует принимать
для замыкающего каната t'n O,9Qo и для поддерживающего f'n 0,1QO.
471
Тяговый канат с натяжным грузом
На рис. 2. 6 изображены схемы натяжений тягового каната при разных
направлениях движения тележки, причем сопротивления блоков 1—5
обозначены через pY—ръ. Величина натяжений каната у натяжного блока
в обоих случаях остается неизменной. Максимальные натяжения в верх-
ней и нижней ветвях каната при статическом состоянии будут равны
zrax = Zo+(р3 + р4 + р5) (сх. II); |
Z4max = Z04 ^aX-r(P1 + P2 + P3)-^n (CX.I)J (2’14)
где IF™ax — наибольшее сопротивление тележки при подходе к машинной
башне.
Рис. 2. 6. Схемы натяжений тягового каната с натяжным грузом
При пуске в ход по схеме I натяжение за счет силы инерции те-
лежки Jв возрастет до величины ^“н = tc™ + J т.
Изменения провесов несущего каната, температурные и упругие
удлинения, а также отклонения качающейся башни не будут влиять на
натяжение тягового каната, так как они компенсируются ходом натяжного
груза.
Минимальные натяжения ветвей каната будут равны
Z2min=Zo~Рл (сх- 0; z,;in =i0~P2 (сх. II);
/mm — --tn--U7"lax -(пуСК В ХОД ПО СХ. II),
причем сила инерции тележки не будет влиять на натяжение и
В случае фрикционного привода должно быть обеспечено сцепление
на приводном блоке при наиболее невыгодных условиях — в момент пуска
в ход по схеме II, когда
z4min = z0 - Р2 -tn- WmBaX - Z3 = Zo + P3 + Pa + Pb’
5
= z3 - Z4min = Wb™ + Z„ + 2p +
где U7/4IX — наибольшее сопротивление тележки при подходе к башне В
с натяжным грузом.
472
С учетом запаса сцепления k необходимо иметь
vinin
или, подставляя значение ц ,
+'« + < + ₽! <215>
При отсутствии фрикционного привода из условия /™1П > 0 получим
+tn + JT + p2. (2.16)
Тяговый канат без натяжного груза
На рис. 2. 7 представлены схемы натяжений тягового каната при
разных направлениях движения тележки; в обоих случаях будем считать,
что монтажное натяжение каната /0 остается неизменным.
(tz-to Рг Рз^п

р-Рг'Рз^п
-А\з
2

Привод
'O
i'0tPz+P3t'^'nt^
Рис. 2. 7. Схемы натяжений тяго-
вого каната при отсутствии натяж-
ного груза
~P,
^А
Максимальное натяжение
при статическом состоянии
/фах = Zo + (Р2 + Рз + Р4) + *п + Wb™ (сх- П)>
t™x = t0 + A + ^ax (сх. I),
где W™* и lF5ax — наибольшие сопротивления тележки при
к башням А и В.
При пуске в ход эти натяжения возрастут до величин
/f = + /г и % = t™ ф jt.
При определении натяжения тягового каната следует в данном случае
учитывать возможность одновременного подъема груза Qo
Qo
каната будет возникать в ветвях
/3 или t.x
(2. 17)
подходе
in =-= —— »
t'Z-t'O t'Pz +рз +
где i — число ветвей полиспаста с коэффициентом полезного действия егс »]„.
473
Если конец подъемного каната закреплен на башне, то во всех пре-
дыдущих уравнениях следует считать
tn = 0.
Выражая сопротивление на блоке р ct через коэффициент сопро-
тивления с и обозначая соответствующими индексами номера блоков,
можем написать с достаточной для практических целей точностью в случае
движения тележки по схеме II
Pi = cvt0\ р2 % с2 (t0 + tn + IE);
рз Сз (t0 + tn+ wy, Pi % c4 (Zo + tn + W),
а в случае движения тележки по схеме I
Pi = cY(t0 + W).
Подставляя эти значения в уравнение (2. 17), получаем
*3max = (*о + tn + W™'} (1 + С2 + С3 4- cj (сх. II); 1
/4тах =(1+с1)(/0 + И7Гх) (сх. I)./ (2’18)
Сопоставляя натяжения каната в обоих случаях (без учета потерь
на блоках и при tn = 0), видим, что при равных минимальных натяжениях
максимальное усилие в канате с натяжным грузом (t™* = /™in + WA +
+ WB) получается больше, чем в случае отсутствия натяжного груза
(С;1ах = ^in + wA).
Монтажное натяжение тягового каната /0 должно обеспечить: 1) огра-
ничение величины провесов каната; 2) достаточное сцепление каната с при-
водным блоком в случае фрикционного привода, согласно уравнению
(2. 15); 3) достаточное натяжение каната у барабанного привода (7”lin. >
> 0,1 tmax) для надлежащего прилегания каната к канавкам барабана.
Провес верхней ветви каната, если она не лежит в поддержках, должен
исключать возможность соприкосновения каната с порожней тележкой.
Провес нижней ветви (при односторонних поддержках) выбирается рав-
ным провесу несущего каната с грузом для того, чтобы при отсутствии
поддержек кривая тягового каната не выходила за пределы траектории
движения груза, т. е. за пределы габарита крана.
Провесу тягового каната посередине пролета /™ах будет соответство-
вать натяжение каната
t 8т1
0 8f‘naxcos2₽ ’
где I — пролет крана с углом наклона хорды р.
Выражая погонный вес каната gT через разрывную длину Rp и обо-
значая через п запас прочности
(У___tpa3 _ J _П_
~ ~ гаах Яр ’
получаем
12п
~ 8fmax R ^тах- (2- 19)
°/0 7'р
При опирании обеих ветвей каната на двухсторонние поддержки
рекомендуется принимать t0 1000gT.
474
Изложенное выше определение натяжения тягового каната при схеме
без натяжного груза основано на предположении, что геометрическая
длина тягового каната и положение опорных точек его остаются неизмен-
ными, благодаря чему не изменяется также и монтажное натяжение t0.
В действительности дело обстоит иначе. Как показывают результаты
специального исследования, влияние отдельных факторов на колебание
величины монтажного натяжения сводится к следующему.1
1. Упругое удлинение каната, возникающее при возрастании натяже-
ния каната, увеличивает провесы его и, следовательно, уменьшает монтаж-
ное натяжение.
2. Температурные колебания укорачивают и удлиняют канат, вызы-
вая тем самым увеличение или соответственно уменьшение его монтажного
натяжения.
3. При односторонних поддерж-
ках тележка, удаляясь от машинной
башни, расставляет за собой поддерж-
ки, создавая дополнительные опоры
для каната. Вызванное этим обстоя-
тельством падение монтажного натя-
жения каната зависит от числа под-
держек в пролете и увеличивается по
мере удаления тележки от машинной
башни (в пределе доходит до 30%).
4. Сопротивление тележки движе-
нию вызывает изменение натяжения
каната по обеим сторонам ее. Если
Рис. 2. 8. Изменение натяжения тягового
каната t под действием усилия А/, при-
ложенного к тележке
к тяговому канату с натяжением во
всех ветвях t'Q (рис. 2. 8, а) будет приложено через тележку усилие At
(рис. 2. 8, б), то натяжение ветвей Ьс и de увеличится до некоторой вели-
чины tx > t'^ при этом провесы ветвей Ьс и de уменьшатся, и излишняя
длина каната при вращении барабана или путем передвижки тележки
будет воспринята ветвью ab, провес которой увеличится, а натяжение
соответственно упадет до величины tx = t — At <Z t'o. Таким образом,
приложенное к тележке усилие At (сопротивление тележки и натяжение
подъемного каната) не может быть алгебраически сложено с монтажным
натяжением каната. Натяжение ветвей каната de и Ьс падает по мере
увеличения усилия + \t (направление 4~Л^ от машинной башни), но не
более чем на 10% при наличии поддержек. Натяжение ветви ab падает
по мере увеличения усилия —At (направление —At к машинной башне)
и приближения тележки к машинной башне, причем в пределе стремится
к нулю. При известных условиях (большой уклон в направлении машинной
башни, большое натяжение подъемного каната, закрепленного на тележке,
в особенности при близком положении тележки к башне) следует счи-
таться с возможностью чрезвычайно сильного падения натяжения ветви ab.
5. Провес несущего каната влияет на натяжение тягового каната.
При движении тележки в пролете провес несущего каната увеличивается
под действием ее веса; вместе с несущим канатом опускаются опирающиеся
на него поддержки тягового каната, вызывая этим некоторое увеличение
его натяжения. При двусторонних поддержках перенапряжение не будет
превышать 10% (максимум — при положении тележки посередине про-
лета), а при односторонних 10—20% (максимум — при положении те-
лежки около середины пролета ближе к машинной башне).
'Дукельский А. И. Известия Ленинградского института водного транспорта,
1935, № 6.
475
Расчет каната на прочность практически достаточно вести по указан-
ному ранее приближенному методу. При назначении монтажного провеса
следует, однако, считаться с возможностью падения монтажного натяже-
ния. По той же причине будет ненадежной и работа фрикционного привода.
Для уточненного определения натяжений в тяговом канате с учетом
отмеченных выше факторов следует рассматривать его как гибкую нить
с двумя закрепленными концами. Тогда из условия сплошности нити
(аналогично как для несущих канатов, см. п. 16 первого раздела) можно
получить уравнение общего состояния тягового каната, связывающее
монтажное натяжение его t0 (при отсутствии тележки) и рабочее натяже-
ние tx при положении тележки на расстоянии х от машинной башни.
Рис. 2. 9. Схемы тягового каната при односторонних (а) и двухсторонних (б)
поддержках
Для случая односторонних поддержек (рис. 2. 9, а) и крепле-
ния конца подъемного каната на тележке получаем1 (без учета потерь
на блоках)
где Ек — модуль упругости тягового каната с поперечным сече-
нием F;
С = gil — вес одной ветви тягового каната с погонным весом его gt;
tn — натяжение подъемного каната;
/— пролет крана;
Z
п = — — число участков между поддержками, расположенными на
интервалах а\
W — алгебраическое значение величины сопротивле-
ния движению тележки [уравнение (2. 12)1.
Правило знаков в уравнении (2. 19а): движение к машинной башне
и движение от машинной башни —W. Таким образом, если, напри-
мер, при движении от машинной башни получается W = —200 кгс (дан),
то в уравнение (2. 19а) подставляется значение — W = —(—200) =
= +200 кгс (дан).
Коэффициент Ло, учитывающий влияние провеса несущего каната,
можно определить, пренебрегая упругим изменением его длины, из выра-
жения
1 См. сноску на стр. 475.
476
где f0 — монтажный провес несущего каната посередине пролета
при отсутствии поддержек и тележки;
То, Тх — монтажное и рабочее натяжение несущего каната.
Определив по уравнению (2. 19а) натяжение тягового каната tx,
можно найти величину натяжения по другую сторону тележки из вы-
ражения
о = tn ± W,
где правило знаков остается прежним.
Для случая двухсторонних поддержек (рис. 2. 9, б) и креп-
ления конца подъемного каната на башне получаем аналогичное урав-
нение

(2. 196)
Коэффициент До в данном случае находится из выражения
а сопротивление передвижению W— из уравнения (2. 13).
Приведенный расчет относится к кабельному крану без качающейся
башни. При качающейся башне явления будут более сложными.
В качестве тяговых канатов применяют канаты односторонней свивки
с органическим сердечником и прядями линейного контакта. Наиболее
рациональной следует считать конструкцию 6 X 19 + 1 о. с ЛК-Р
(ГОСТ 2688—55). Тяговый канат рассчитывается на растяжение по ста-
тической нагрузке с запасом прочности п = 4-ъ5 (по Правилам Госгор-
технадзора п = 4) по отношению к агрегатному разрывному усилию;
канат проверяется на нагрузку при неустановившемся движении и до-
пускается п = 3,0. Диаметр блоков следует принимать D 40d, где
d — диаметр каната.
Подъемные канаты
В качестве подъемных канатов применяют канаты крестовой свивки,
однотипные по конструкции с тяговыми. Целесообразно применять кон-
струкцию 6 X 19 + 1 о. с. ЛК-Р (ГОСТ 2688). Расчет канатов, согласно
Правилам Госгортехнадзора, производится на растяжение по статическому
натяжению tmax, причем величина запасов прочности и диаметров блоков
зависит от режима работы и типа подъемного механизма.
Соответственно с этим требуется п = 5,5 при работе с крюком или
ковшом (средний режим работы) и п = 5 при работе грейфером х. При опре-
делении £гаах для крюковых кранов нужно учитывать возможный наклон
ветвей каната в полиспасте (см. рис. 1. 21). В случае ковшей с двухканат-
ной подвеской следует считать, что подъемный канат воспринимает полный
вес груженого ковша, раскрывающий половину этого веса. В грейферах
с одномоторной и двухмоторной планетарной лебедкой замыкающий канат
следует рассчитывать на 100%, а поддерживающий — на 60% веса груже-
ного грейфера. В грейферах с двухмоторной лебедкой с раздельными
1 В Правилах п = 6 при раздельных грейферных двухмоторных лебедках, считая
равномерное распределение веса груженого грейфера на все канаты. Полагаем более пра-
вильным считать п = 5 при коэффициенте неравномерности 1,2 нагрузки на канате, что
дает одинаковые результаты.
477
барабанами замыкающий и поддерживающий канаты следует рассчиты-
вать на 60% веса груженого грейфера.
Диаметры блоков при диаметре каната d следует брать D (30-н
40) d — желательно большие значения, в особенности для блоков, вра-
щающихся не только при подъеме, но и при движении тележки. Диаметр
блоков грейфера в целях облегчения его веса принимается £>mjn = 18Д
согласно Правилам Госгортехнадзора.
Крайне полезно для увеличения долговечности каната направляющие
блоки подъемного и тягового каната выполнять с упругой футеровкой.
Вспомогательные канаты
Канаты для кулачковых поддержек снабжаются
натяжным грузом и рассчитываются с запасом прочности п = 3,0 по задан-
ной величине провеса посередине пролета fl^ax, которая назначается
равной провесу несущего каната при положении порожней тележки
у башни (кулачковый канат не должен касаться несущего). Заданное
значение ftaax не определяет диаметра каната, так как
el2 Z2 nl- /2
Hl ~8R^ П ~ "8о^ = 8аД ’ (2- 20)
причем разрывная длина в метрах Rp ов, где ов в кгс!см2 (дан!см2).
Канат выбирается конструктивно (около 15 мм) и натягивается соот-
ветственно требуемому провесу. Он должен иметь толстые проволоки,
поэтому рекомендуется конструкция 6 X 7 + 1 о. с. (ГОСТ 3069—55)
односторонней свивки.
Канат для подвески проводов рассчитывается с запа-
сом прочности п = 3,5 по заданному провесу. При этом должно быть
обеспечено (согласно данным Союзпроммеханизации) при подвеске прово-
дов над несущим канатом расстояние между проводами и всеми канатами
не менее (2 + 0,005/) м, а при подвеске сбоку — не менее 1,0 ж с учетом
раскачивания канатов ветром. В кранах с качающейся башней канат
снабжается натяжным грузом. Рекомендуется применять оцинкованный
(ЖС) семипрядный канат крестовой свивки (ГОСТ 3066—55).
Канаты полиспастов для заякоривания несущих канатов
и качания мачт рассчитываются с запасом прочности п = 6. Конструкция
каната такая же, как и подъемного каната; при однослойной навивке
на барабан целесообразна односторонняя свивка, при многослойной —
металлический сердечник и крестовая свивка. Диаметры блоков можно
принимать D = 20d при канате с органическим и D = 25г/ при канате
с металлическим сердечником.
Канаты неподвижных оттяжек башен и мачт рассчи-
тываются с запасом прочности п = 3,5 относительно агрегатного раз-
рывного усилия каната. Целесообразная конструкция — спиральные
открытые или семипрядные (без сердцевин) канаты.
8. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЛЕБЕДОК И МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ БАШЕН
Выбор двигателей производится аналогично тому, как это принято
в краностроении. Двигатели подъемных и тяговых лебедок работают
по повтор но-кратковременному режиму. Они выбираются по среднеквадра-
тичной мощности за период цикла работы крана с учетом относительной
продолжительности включения (ПВ%). Выбранные двигатели проверяются
на условия разгона и на перегрузку для преодоления максимальных ста-
тических нагрузок. Двигатели натяжных лебедок и механизмов передви-
жения башен работают по режиму кратковременной непрерывной работы
478
и выбираются по максимальной статической мощности по каталожным
данным такого рода двигателей. Обычно бывают достаточными двигатели,
предназначенные для 30 мин непрерывной работы; выбранные двигатели
проверяются на условия пуска.
Подъемная одномоторная лебедка
Мощность, потребная для подъема груза Q со скоростью vg, при коэф-
фициентах полезного действия барабана v\6p, передач лебедки откло-
няющего блока на башне т]б, подъемного полиспаста i]n будет равна
г =
п ", НйтычбргкЩп
(2.21)
Тяговая одномоторная лебедка
скоростью vT, при
Мощность, потребная для движения тележки со
тех же обозначениях составит (при отрицательном значении к. п. д. пере-
ходят из знаменателя в числитель)
PTVT
Лт = -тт?-.—-— кв,
1 102|]л1]бр
(2. 22)
где
PT = tH6~tc6---.W + ±рб (2.23)
является окружным усилием на тяговом барабане, которое равно раз-
ности натяжения набегающей (£нб) и сбегающей (/сб) ветвей каната и сла-
гается из сопротивления тележки W и потерь на направляющих блоках
т
тягового каната. Считая с некоторым запасом среднее натяжение
тягового каната на блоках t = t0 + W, получим
2L Рб (Ai + 2- сб>
откуда
= 11/(1 +i>6)+/0i>6, (2.24)
где t0 — монтажное натяжение тягового каната;
7
— сумма коэффициентов потерь на блоках тягового каната.
Сопротивление тележки W является величиной переменной; поэтому
для определения требуемой мощности электродвигателя необходимо
построить диаграмму мощности для различных положений тележки в про-
лете и на основании ее определить обычным путем среднеквадратичную
мощность. Величина W зависит от веса тележки и положения ее в пролете.
При качающейся башне колебания натяжения несущего каната незна-
чительны, в связи с чем практически можно считать, что при движении
тележки мощность изменяется по закону прямой линии. В случае несущего
каната с двумя закрепленными концами натяжение его довольно сильно
колеблется во время движения тележки, поэтому угол подъема у, а следо-
вательно, и мощность тяговой лебедки будут изменяться по закону кривой.
Одномоторная подъемно-тяговая лебедка
При закреплении подъемного каната на башне подъемный барабан
отключается при движении тележки, и тяговая мощность определяется
так же, как и для случая двухмоторной лебедки. В случае необходимости
одновременного включения обоих барабанов (совмещение подъема и дви-
жения) суммарная мощность N будет равна
N = NT + Nn.
479
При закреплении подъемного каната на тележке натяжение его tn
передается на тяговый канат. Считая в этом случае с некоторым запасом
среднее натяжение тягового каната на блоках t = t0 + W + tn, получим
величину сопротивления блоков
т т
Рв ~ (^о + ч ^п)2се-
При движении тележки без подъема груза оба барабана вращаются
с одинаковой окружной скоростью ит, причем окружное усилие на тяго-
вом барабане составит
а окружное усилие на подъемном барабане Рп = tn.
Крутящие моменты, развиваемые окружными усилиями Р' и Р
будут алгебраически складываться на промежуточном валу, причем
крутящий момент от подъемного барабана противоположен по знаку
крутящему моменту от тягового барабана. Суммарная мощность будет
где Р — суммарное окружное усилие на обоих барабанах.
При движении тележки без подъема груза
P1 = Jp;_JP„ = U7 + VP6 = ^(l +у,с6) + (/о + /п)2с6. (2.26)
При совмещении движения тележки и подъема груза подъемный
барабан отключен и вращается только тяговый барабан; в этом случае
р2_р, = (г i-q(i+2сб) + /о2сб = Л (2-27)
Грейферные двухмоторные лебедки
Лебедка с независимыми барабанами состоит из двух независимых
одномоторных лебедок — для замыкающего и для поддерживающего
каната. Мощность двигателей назначается одинаковой и равной 60 %
мощности, необходимой для подъема груза с учетом потерь в блоках поли-
спастной тележки.
В планетарной лебедке мощность главного двигателя назначается
равной мощности, необходимой для подъема груза, а мощность двигателя
замыкания — в размере 50% мощности для подъема груза. Продол-
жительность включения (ПВ%) главного двигателя значительно больше,
чем замыкающего.
Натяжные лебедки
Натяжная лебедка для подтягивания несущего каната с натяжением Т
(порожняя тележка у башни) и скоростью vH при кратности натяжного
полиспаста i должна развивать усилие в натяжном канате
ИЦпЦб
Мощность двигателя составит при скорости навивки каната vK = vHi
N = uJVk = .по—------------- • (2- 28)
480
Мощность для передвижения башен крана
Мощность для передвижения башни со скоростью v6
равна
д, Wvg
N = , ° кв.
102 т]
Сопротивление движению складывается из сопротивления от трения
в ходовых колесах WK и сопротивления ветра We\ при пуске в ход и тор-
можении добавляется сила инерции J.
При установившемся движении
Г = WK + We,
при пуске в ход против ветра
W = wK + We + J.
Если давление на колеса башни обозначим через R, то
WK = fR = (f0 -I- fK) R,
где f0 — коэффициент сопротивления движению на прямолинейном пути,
учитывающий трение в цапфах, трение качения колес по рельсу
и трение в ребордах и ступицах колес;
fK — коэффициент дополнительного сопротивления на кривых (при
радиальных кранах).
Сопротивление движению башен в значительной степени зависит от
совершенства подкранового пути. Неточная укладка колеи и осадка пути
могут значительно повысить величину сопротивления движению. Можно
принимать для передвижных кранов с колесами на подшипниках каче-
ния f = 0,04 при шпальных и f = 0,03 при бетонных путях.
Сила инерции массы башни весом G при времени разгона или тормо-
жении s0 составит
т _ G Vg
~ g So '
Количество приводных колес определяется из условия силы сцепления
их с рельсом. Если положим дополнительно R,w — суммарное давление на
приводные колеса и р0 — коэффициент трения между колесом и рельсом,
то при трогании с места против ветра должно выполняться условие
НсЛ.р > (WK - fR„p) + We +J,
или
p wK + W„ |- J „„
причем расчет следует вести на худшие условия, предполагая, что сопро-
тивления от перекоса передаются целиком на холостые колеса и, следо-
вательно, для приводных колес f = /min. Коэффициент трения можно
принимать |т0 = 0,15.
Проверка сцепления должна производиться по минимальной вели-
чине Rnp, так как давления на опоры башен зависят от натяжения несу-
щего каната. Для опор подкоса башни наименьшее давление будет при
наименьшем натяжении каната, для опор стойки башни — при наиболь-
шем натяжении. Это обстоятельство имеет особое значение в случае каната
с двумя закрепленными концами, когда натяжение каната меняется
весьма сильно в зависимости от веса и положения тележки в пролете.
31 А. И. Дукельский
ЛИТЕРАТУРА
1. Б арат И. Е. и Плав и некий В. И. Кабельные краны. М. Машгиз.
1964. 340 с.
2. Б а р а м и д з е К- М. и Коган И. Я. Пассажирские подвесные канатные
дороги. М., Машгиз. 1962. 215 с.
3. Г у л и с а ш в и л и Б. Г. Подвесные канатные дороги в лесной промышленности.
М.—Л., Лесбумиздат, 1952. 195 с.
4. Дерягин А. В. Кабельные краны и их применение в горной промышленности.
М—Л., ОНТИ ККТП, 1938, 144 с.
5. Дукельский А И. Расчет канатов и мощности лебедки кабельных кранов,
Гостехиздат, 1932. 80 с.
6. К л и м о в И. Е. Устройство и эксплуатация подвесных канатных дорог. М.,
Гортехиздат, 1960. ПО с.
7. Канатные дороги. Сб. статей под редакцией К- М. Барамидзе. Тбилиси,
Изд. Собчата Сакартвело, 1961. 287 с.
8. К а ч у р и н В. К. Гибкие нити с малыми стрелками. М., Гостехиздат, 1956.
224 с.
9. К а ч у р и н В. К- Теория висящих систем. М.—Л., Госстройиздат. 1962. 224 с.
10. К и ф е р Л. Г. и Абрамович И. И. Грузоподъемные машины. Ч. II. М.,
Машгиз, 1949. 600 с.
11. Мазель 3. Е., Усков А. П., Якобсон А. Г. Канатные дороги на
строительстве Сталинградской ГЭС. М., Гидропроект, 1959. 74 с.
12. М а ц е л и н с к и й Р. Н. Статический расчет гибких висячих систем. М.—Л.,
Госстройиздат, 1950. 192 с.
13. П л а в и н с к и й В. И. Переносные канатные дороги. М. Машгиз, 1948. 115 с.
14. Р о з е н б а у м С. А., Воздушно-канатные дороги. Харьков — Киев. ОНТИ
НКТП 1936. 230 с.
15. Труды ВНИИПТмаш, Сборники № 19, 1956; № 20, 1957; № 21, 22, 1958; № 29,
1959; выпуски 1961, № 7 (18), № 8 (19); 1962, № 1 (23); 1964, № 6 (48).
16. X о м у т и н н и к о в Н. И. и К о р з о н А. К- Строительные конструкции
подвесных канатных дорог. М.—Л., Госстройиздат, 1941. 270 с.
17. Французов Я- Л. и Беляев Л. М. Монтаж и эксплуатация подвесных
канатных дорог. М., Машгиз, 1962. 276 с.
18. Белая Н. М. и Прохоренко А. Г. Канатные лесотранспортные уста-
новки. М., «Лесная промышленность», 1964. 299 с.
19. В 1 у t h Н. Modern Telpherage and Ropeways. London. 1926. 140 p.
20. Bergbahnen der Schweiz. Zurich. 1959. 550 S.
21. Cz i t ar у E. Seilschwebebahnen. Wien. 1962. 465 S.
22. С a p p e 1 о n i G. Teleferiche. Milano. 1925. 500 p.
23. Deutsche Bergbahnen. Rottach—Egern. 1957 und 1962. 200 S.
24. Ernst H. Die Heberzeuge. B. 3. Braunschweig. 1955. 280 S.
25. F i n d e i s R. Rechnerische Grundlagen des Baues von Drahtseilbahnen. Wien.
1923. 90 S.
26. Naftali S. Funiculare. Bucuresti. 1958. 390 p.
27. Osterreichische Bergbahnen. Wien. 1957. 250 p.
28. Pest al E. Seilbahnen und Seilkrane in Holz und Materialtransport. Wien.
1961. 410 S.
29. Red low T. Fire elastise. Bucuresti. 1962. 160 p.
30. Schneigert Z. Koleje linowe napowietrzne. Warszawa. 1957. 410 f.
31. Stephan P. Die Drahtseilbahnen. 4 Auflage. Berlin. 1926. 570 S.
32. T a k a c h Guula. Kotelpalyak es siklok. Budapest. 1959. 260 ol.
33. W у s s T. Die Stahldrahtseile der Transport und Forderanlagen insbesondere der
Standseil und Schwebebahnen. Ziirich. 1956. 440 S.
34. Scheigert Z. Aerial Ropeways and Funicular Railways, London, 1966, 555 p.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................ . . . . . 3
Введение .................................................................. 5
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ПОДВЕСНЫЕ КАНАТНЫЕ ДОРОГИ
Глава 1. Характеристика двухканатных дорог ... ......... 12
1. Общее устройство ........... ............... . . . —
2. Производительность дороги .... ........... ......... . 16
Глава 2. Канаты ....................................................... 19
3. Несущие канаты........................... . - 20
4. Тяговые канаты................................................. 24
5. Разрывная длина каната................... . 29
6. Упругое удлинение канатов ............... . 30
7. Жесткость канатов......................................... . . . 31
Глава 3. Опорные, направляющие и натяжные устройства канатов. Подвесные
рельсы.................................................................... 34
8. Муфты, якорно-натяжные устройства и башмаки несущих канатов ... —
9. Подвесные рельсы и их крепления .............................. 42
10. Натяжные устройства, направляющие блоки и батареи тягового каната 44
Глава 4. Провесы канатов.................................................. 51
11. Провес каната под действием собственного веса.................... —
12. Провес каната под действием собственного веса и сосредоточенных гру-
зов ................................................ ... 59
13. Длина кривой каната ....................................... . 64
14. Угол подъема вагонетки при движении по канату . . 66
Глава 5. Натяжения несущих канатов ....................................... 69
15. Канат с натяжным грузом.................................. ...
16. Канат с закрепленными концами . . ...... 78
17. Поперечные колебания канатов .... ......... 90
Глава 6. Расчет несущего каната.......................................... 102
18. Напряжения в проволоках каната....... .................
19. Выносливость несущего каната . ................ 109
20. Выбор несущего каната....... ....... . . 113
Глава 7. Опоры двухканатных дорог ..... . . 121
21. Конструкция опор......................... . ......... —
22. Углы перегиба несущего каната иа опорах . ... 126
23. Нагрузки на опоры ......................................... 129
Глава 8. Профиль и план двухканатной дороги .......................... . 133
24. Натяжные и якорные станции ...................................... —
25. План дороги и угловые станции........'.............. . . 135
26. Построение продольного профиля................................. 138
27. Общие указания по проектированию дороги ...... . . 146
Глава 9. Вагонетки двухканатных дорог.................................... 149
28. Общее устройство............................................... —
29. Сцепные приборы ............................................ . 155
30. Расчет сцепных приборов ....................................... 164
31. Давление тягового каната на вагонетку.......................... 170
32. Давление иа ходовые колеса. Сравнение нижней и верхней тяги . 179
Глава 10. Расчет тягового каната и мощности привода........... . 184
33. Тяговые усилия................................................. —
34. Натяжения тягового каната.................................... 194
35. Расчет тягового каната ........................ . ... 203
36. Определение мощности привода................................... 204
483
Глава 11. Приводы ..................................................... 215
37. Нормальные желобчатые приводы . . ........ 217
38. Уравнительные приводы ......................................... 230
39. Приводы с повышенным сцеплением ............................... 236
Глава. 12. Конечные и промежуточные станции двухканатных дорог . 243
40. Общее устройство станций......................................... —
41. Рельсовые пути и механизация передвижения вагонеток............ 258
42. Автоматическая погрузка и разгрузка вагонеток........... ... 274
Глава 13. Защитные устройства............... . . 283
43. Предохранительные мосты . . . —
44. Предохранительные сети......................................... 287
Глава 14. Особые типы двухканатных дорог................................. 295
45. Подвесные рельсовые дороги с канатной тягой . ........ —
46. Дороги с маятниковым движением .... . 297
47. Отвальные канатные дороги.................... . . 305
Глава 15. Одноканатные дороги. Переносные дороги . 312
48. Одноканатные подвесные дороги .... . . —
49. Переносные подвесные дороги.................................... 323
Глава 16. Пассажирские канатные дороги................. . . 329
50. Типы дорог и общие положения................................... —
51. Двухканатные маятниковые дороги ............................... 343
52. Двухканатные кольцевые дороги . . ........... . 387
53. Одноканатные маятниковые и кольцевые дороги.................... 401
54. Буксировочные дороги........................................... 418
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
КАБЕЛЬНЫЕ КРАНЫ
Глава 1. Общее устройство .................................... . . 423
1. Типы кранов и их характеристика.................................. —
2. Схемы канатов. Подъемные и тяговые лебедки..................... 434
3. Грузовые тележки и поддержки канатов........................... 442
4. Башни и механизмы их передвижения.............................. 450
5. Мостокабельные краны ........................................ 459
Глава 2. Расчетные данные .... . ............................ 464
6. Расчет несущего каната........................................... —
7. Расчет тяговых, подъемных и вспомогательных канатов............ 471
8. Расчет мощности лебедок и механизмов передвижения башен ...... 478
Литература......................................... .................. 482
Александр Иосифович ДУКЕЛЬСКЙЙ
Подвесные канатные дороги и кабельные краны
Редактор издательства Л. И. Орлова
Суперобложка художника Д. А. Давыдова
Технический редактор Т. П. Малашкина Корректор Р. Г. Солодкина
Сдано в производство 6/ХП 1965 г. Подписано к печати 9/VI 1966 г. М-19042
Формат бумаги 70хЮ81/1в Печ. листов 42,35 Уч.-изд. листов 38,6 Темплаи 1966 г. № 289
Бумага типографская № 2 Тираж 7500 экз. Цена 2 р. 17 к. Зак. 726
Ленинградское отделение издательства «Машиностроение»
Ленинград. Д-65,ул. Дзержинского. 10
Ленинградская типография № 6 Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР
Ленинград, ул. Моисеенко, 10