摩擦式礦井提升機(jī)動力學(xué)仿真及實驗研究.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)無可比擬的優(yōu)勢：重量輕、體積小、容易制造、運輸方便、耗電少、運行安全、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，罐籠振動加劇，提升系統(tǒng)的動力學(xué)特性越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)經(jīng)驗類比設(shè)計已經(jīng)不能夠解決高速、重載引起的動力學(xué)設(shè)計問題，因此，需要將現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用到高速、重載提升的設(shè)計中去，并對礦井提升系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)研究。
　　鋼絲繩是摩擦式提升機(jī)動力傳動的載體，在摩擦式提升機(jī)運行過程中，鋼絲繩不僅表現(xiàn)出大變形的柔性動力學(xué)行為，且伴隨著與摩擦輪之間動態(tài)變化的非線性接觸行為。相對節(jié)點法，利用節(jié)點之間的相對平動位移和相對角位移來描述結(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力學(xué)行為。因此，本文采用相對節(jié)點法來建立多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的動力學(xué)計算模型。利用該模型可以對摩擦式提升機(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。研究不同運行速度、加速度、不同鋼絲繩長度、不同摩擦輪直徑等對鋼絲繩張力和罐籠振動的影響，從而在弄清摩擦式提升機(jī)在加速、減速過程中鋼絲繩張力特性的基礎(chǔ)上，對提升機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到減小或直接消除鋼絲繩彈性振動，減小鋼絲繩動張力的目的

4、，提高提升機(jī)運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，對多繩摩擦式提升機(jī)動力學(xué)特性進(jìn)行試驗研究，通過將試驗測試數(shù)據(jù)與數(shù)值仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證了建模方法的有效性。
　　本文基于多體動力學(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)行仿真計算，分別研究提升機(jī)在不同運行速度、加速度、不同鋼絲繩長度、不同摩擦輪直徑下，鋼絲繩張力、罐籠振動、摩擦輪卷筒的應(yīng)力及變形情況，通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，獲得不