竹材索道集材运输跑车及悬索系统的设计与分析

[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多由木材索式改造而来，效果不稳定，索道前期布置困难，且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设计参数，设计了悬索和跑车整体尺寸、功能及关键部件，对跑车主要承载部件进行了有限元分析，校核了跑车强度和刚度;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。选取跑车运输速度、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576.67kg，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16.5°～20.4°、运输速度为3～4m·s-1、跑车与竹材总质量为420～580kg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。