1.一种综合多参数的绳索设计方法,其特征在于,包括如下步骤:
a.根据工况需要,综合考虑绳索的抗旋转性、抗拉性和柔韧性,通过公式:
确定钢丝绳轴向扭转耦合刚度系数Q3、轴向刚度系数Q1和抗弯刚度系数B,式中:βj为第j层股的螺旋角,rj为第j层股的半径,Rj为第j层股的捻制半径,n为绳索中股的层数,mj为第j层中股的数量;Ef为绳芯弹性模量,A0为绳芯的截面积,Aj为第j层股的截面积,ν为钢丝材料的泊松比;
b.基于螺旋结构的轴向刚度系数Q1、轴向扭转耦合刚度系数Q3和抗弯刚度系数B关于绳索中钢丝直径和捻制参数的表达式(1)(2)(3)计算绳索中股的捻制参数,其中螺旋角越接近90°,绳索轴向刚度越大,而且随着螺旋角靠近90°,螺旋角对绳索轴向刚度的影响减弱;螺旋角越远离90°,绳索抗弯刚度越小,而且随着螺旋角远离90°,螺旋角对绳索抗弯刚度的影响增强;
根据轴向扭转耦合刚度系数Q3的表达式,令Q3=0,对于有n层股的绳索,将n-1个螺旋角β1,β2...βn-1的值在允许范围内固定,计算得到另一个螺旋角βn的值,形成一组由n个螺旋角β1,β2...βn组成的组合,多次变化n-1个固定螺旋角的值,形成多组由n个螺旋角组成的组合β1,β2...βn;
c.将多组螺旋角β1,β2...βn组合分别带入轴向刚度系数Q1的表达式(1)和抗弯刚度系数B的表达式(3)中,对绳索抗拉性能有要求的工况选择使轴向刚度系数Q1值最大层股的螺旋角β1,β2...βn进行组合,对绳索柔韧性要求而无需考虑抗拉性能的工况选择使抗弯刚度系数B最小层股的螺旋角β1,β2...βn进行组合;
d.螺旋角β1,β2...βn组合选择好后,通过调节最外层股的螺旋角即可实现对轴向刚度系数Q1、轴向扭转耦合刚度系数Q3和抗弯刚度系数B的最大幅度调节,通过调节最内层股的螺旋角即可实现对轴向刚度系数Q1、轴向扭转耦合刚度系数Q3和抗弯刚度系数B的最小幅度调节。