摩擦式礦井提升機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、礦井提升機(jī)承擔(dān)著人員、煤炭及設(shè)備提升和運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，直接關(guān)系著礦山的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全，被稱為礦山生產(chǎn)的“咽喉設(shè)備”。多繩摩擦式提升機(jī)具有纏繞式提升機(jī)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：重量輕、體積小、容易制造、運(yùn)輸方便、耗電少、運(yùn)行安全、可靠性高、適應(yīng)深井生產(chǎn)等，被廣泛地應(yīng)用于礦井提升系統(tǒng)，成為礦井生產(chǎn)中普遍使用的一種設(shè)備。
　　隨著礦井開(kāi)采深度不斷加深，礦井提升重物重量不斷增加，高產(chǎn)高效的生產(chǎn)要求日益急迫，礦井提升的高度和速度都在提高，使得鋼絲繩張

2、力增大，罐籠振動(dòng)加劇，提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性越來(lái)越復(fù)雜。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)已經(jīng)不能夠解決高速、重載引起的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題，因此，需要將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到高速、重載提升的設(shè)計(jì)中去，并對(duì)礦井提升系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究。
　　鋼絲繩是摩擦式提升機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)的載體，在摩擦式提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，鋼絲繩不僅表現(xiàn)出大變形的柔性動(dòng)力學(xué)行為，且伴隨著與摩擦輪之間動(dòng)態(tài)變化的非線性接觸行為。相對(duì)節(jié)點(diǎn)法，利用節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)平動(dòng)位移和相對(duì)角位移來(lái)描述結(jié)構(gòu)大變形力學(xué)行為，

3、從而能夠較為準(zhǔn)確地描述鋼絲繩的動(dòng)力學(xué)行為。因此，本文采用相對(duì)節(jié)點(diǎn)法來(lái)建立多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型。利用該模型可以對(duì)摩擦式提升機(jī)在不同速度、加速度、摩擦系數(shù)下，鋼絲繩張力及罐籠加速度進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究不同運(yùn)行速度、加速度、不同鋼絲繩長(zhǎng)度、不同摩擦輪直徑等對(duì)鋼絲繩張力和罐籠振動(dòng)的影響，從而在弄清摩擦式提升機(jī)在加速、減速過(guò)程中鋼絲繩張力特性的基礎(chǔ)上，對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到減小或直接消除鋼絲繩彈性振動(dòng)，減小鋼絲繩動(dòng)張力的目的

4、，提高提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)多繩摩擦式提升機(jī)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過(guò)將試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)與數(shù)值仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了建模方法的有效性。
　　本文基于多體動(dòng)力學(xué)基本理論，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，分別建立不同參數(shù)下的多繩摩擦式提升機(jī)虛擬樣機(jī)模型，進(jìn)行仿真計(jì)算，分別研究提升機(jī)在不同運(yùn)行速度、加速度、不同鋼絲繩長(zhǎng)度、不同摩擦輪直徑下，鋼絲繩張力、罐籠振動(dòng)、摩擦輪卷筒的應(yīng)力及變形情況，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，獲得不