[發明專利]一種綜合多參數的繩索設計方法

有效

• 申請號: 201410351434.6
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104179048A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 曹國華;夏吉山;朱真才;彭維紅;劉善增;王彥棟
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: D07B1/08
• 分類號: D07B1/08;D07B3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種綜合多參數的繩索設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.根據工況需要，綜合考慮繩索的抗旋轉性、抗拉性和柔韌性，通過公式：

Q1=EfA0+Σj=1nmj[ηTjsinβj+ηNjcosβj]---(1)]]>

Q3=Σj=1nmj[(ηHj-ηNjRj)sinβj+(ηGj+ηTjRj)cosβj]---(2)]]>

B=π4·[Efr04+Σj=1n2mjQj1sinβjAj(2+νcos2βj)rj4]---(3)]]>

確定鋼絲繩軸向扭轉耦合剛度系數Q₃、軸向剛度系數Q₁和抗彎剛度系數B，

式中：β_j為第j層股的螺旋角，r_j為第j層股的半徑，R_j為第j層股的捻制半徑，n為繩索中股的層數，m_j為第j層中股的數量；E_f為繩芯彈性模量，A₀為繩芯的截面積，A_j為第j層股的截面積，ν為鋼絲材料的泊松比；

b.基于螺旋結構的軸向剛度系數Q₁、軸向扭轉耦合剛度系數Q₃和抗彎剛度系數B關于繩索中鋼絲直徑和捻制參數的表達式(1)(2)(3)計算繩索中股的捻制參數，其中螺旋角越接近90°，繩索軸向剛度越大，而且隨著螺旋角靠近90°，螺旋角對繩索軸向剛度的影響減弱；螺旋角越遠離90°，繩索抗彎剛度越小，而且隨著螺旋角遠離90°，螺旋角對繩索抗彎剛度的影響增強；

根據軸向扭轉耦合剛度系數Q₃的表達式，令Q₃＝0，對于有n層股的繩索，將n-1個螺旋角β₁,β₂...β_n-1的值在允許范圍內固定，計算得到另一個螺旋角β_n的值，形成一組由n個螺旋角β₁,β₂...β_n組成的組合，多次變化n-1個固定螺旋角的值，形成多組由n個螺旋角組成的組合β₁,β₂...β_n；

c.將多組螺旋角β₁,β₂...β_n組合分別帶入軸向剛度系數Q₁的表達式(1)和抗彎剛度系數B的表達式(3)中，對繩索抗拉性能有要求的工況選擇使軸向剛度系數Q₁值最大層股的螺旋角β₁,β₂...β_n進行組合，對繩索柔韌性要求而無需考慮抗拉性能的工況選擇使抗彎剛度系數B最小層股的螺旋角β₁,β₂...β_n進行組合；

d.螺旋角β₁,β₂...β_n組合選擇好后，通過調節最外層股的螺旋角即可實現對軸向剛度系數Q₁、軸向扭轉耦合剛度系數Q₃和抗彎剛度系數B的最大幅度調節，通過調節最內層股的螺旋角即可實現對軸向剛度系數Q₁、軸向扭轉耦合剛度系數Q₃和抗彎剛度系數B的最小幅度調節。