竹材索道集材运输装备跑车及悬索的设计与分析

【目的】针对山地竹子砍伐后运输下山困难,现行简易索式机械设备效果不稳定,运输跑车续航能力不足,安全得不到保障等问题,设计了一种竹材索道集材跑车运输系统,以实现竹材下山安全、高效运输。【方法】对竹材资源丰富的福建、湖南等竹林场进行调研,确定了竹材索道集材跑车运输系统基本设计参数,设计了悬索和跑车整体功能、尺寸及关键部件,对跑车主要承载部件进行了有限元分析,校核了跑车强度刚度;利用ADAMS软件对索道-跑车系统进行耦合振动分析,确定索道运输竹材过程的主要影响因素。选取运输速度、跑车与竹材总质量、索道倾斜角为考察因素,以跑车运输竹材安全性和效率综合评分为指标,开展Box-Behnken仿真试验,求解优化参数组合。【结果】二次回归正交旋转组合试验结果表明:三因素对跑车运输安全性和效率的影响从大到小依次为索道倾斜角、运输速度、跑车与竹材总质量。当运输速度为3.95 m·s^(−1)、跑车与竹材总质量为576.67 kg,索道倾斜角为17.09°时,运输安全性和效率综合达到最佳。【结论】当承载索倾斜角为16.50°~20.40°、运输速度为3.00~4.00 m·s^(−1)、跑车与竹材总质量为420.00~580.00 kg时,运输安全性和运输效率较好,可在竹林索道集材运输作业的同时充电蓄能、竹材安全高效运输下山。