施工立井提升鋼絲繩耦合振動及內(nèi)部鋼絲運動特性研究.pdf

1、鋼絲繩由于良好的力學性能及易收納的特點被廣泛應用在各類提升系統(tǒng)中，然而由于提升系統(tǒng)復雜的動態(tài)特性以及鋼絲繩的特殊結(jié)構(gòu)使其成為提升系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，因此不得不對鋼絲繩的剛度等力學特性及其在動態(tài)工況下的內(nèi)部鋼絲運動行為進行研究。鋼絲繩是由鋼絲捻制成股，再由繩股捻制而成，其結(jié)構(gòu)復雜。當提升系統(tǒng)中的鋼絲繩發(fā)生振動時，鋼絲繩內(nèi)部的鋼絲之間會產(chǎn)生相對運動，從而造成摩擦磨損影響其使用壽命。施工立井提升采用鋼絲繩罐道，提升繩與容器之間有活結(jié)和固結(jié)兩種連接

2、方式，固結(jié)連接時提升繩扭矩太大對連接裝置及鋼絲繩本身造成損害，活接連接時提升繩旋轉(zhuǎn)角度較大，目前生產(chǎn)中對這兩種連接方式尚沒有合理的評估。本文采用理論計算、計算機仿真和現(xiàn)場實驗相結(jié)合的方法，研究了施工立井提升系統(tǒng)的耦合振動，鋼絲繩的剛度力學特性，以及提升振動工況下鋼絲繩內(nèi)部鋼絲的相對運動情況，最后給出了滿足不同使用工況的鋼絲繩設(shè)計方法，為礦井提升及鋼絲繩設(shè)計制造提供了理論基礎(chǔ)。
　　首先，本文研究了施工立井提升系統(tǒng)的耦合振動。根據(jù)拉

3、格朗日第一類方程建立了鋼絲繩導向的提升系統(tǒng)耦合振動模型，基于有限元離散思想將振動控制方程離散化，應用拉格朗日乘子處理約束和邊界條件并通過數(shù)值方法求解，計算了活結(jié)和固結(jié)兩種工況下系統(tǒng)的動態(tài)響應。
　　其次，本文通過數(shù)值模擬的方法研究了提升鋼絲繩18×7+IWS的力學特性。使用有限元分析軟件 ANSYS建立了鋼絲繩有限元模型，給出了鋼絲繩的軸向、扭轉(zhuǎn)和耦合剛度系數(shù)，并分析了自由和約束扭轉(zhuǎn)兩種工況下軸向載荷對鋼絲繩內(nèi)部應力及變形分布的影

4、響。
　　然后，本文研究了鋼絲繩內(nèi)部鋼絲的相對運動。根據(jù) Costello鋼絲繩理論推導了鋼絲之間相對運動的線性表達式，主要是繩芯股和內(nèi)層股以及內(nèi)層股和外層股之間的相對轉(zhuǎn)動，并與整繩的振動參數(shù)建立關(guān)聯(lián)模型。通過實例計算將固結(jié)和活結(jié)兩種工況下的相對運動進行了分析對比。
　　最后，本文研究了鋼絲繩設(shè)計方法。主要從鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性、抗拉性、彎曲柔韌性以及接觸良好性出發(fā)，分析了影響鋼絲繩性能的主要參數(shù)，并給出結(jié)合不同使用條件下對鋼絲