超深矿井提升机钢丝绳与绳槽接触研究

通过建立钢丝绳和绳槽的协调表面无摩擦的接触模型,推出了接触压力分布、接触半角和应力场表达式,并得到了封闭型式的数值解。结果表明:第1层绳圈径向力仅当上层钢丝绳压在上面时才发生明显跃变;左、右绳区同一绳圈离左、右腹板距离不一致引起径向力差值越来越大;钢丝绳与绳槽的接触半角和钢丝绳所受径向力呈正相关变化;法向压力仅分布于接触区域内,在?(28)0°(?为接触角变量)处取得最大值,在接触边界和非接触区内为0;绳槽表面环向应力在?(28)0°和?(28)?时存在最大压缩应力和最大拉伸应力;绳槽内部最先发生塑性变形,与钢丝绳接触的边界处因局部应力集中易发生疲劳破坏。研究结果对于深入研究和提高超深井提升机钢丝绳寿命以及提升运行安全性具有重要的参考价值。

双绳多层缠绕式矿井提升机钢丝绳最佳出绳型式

缠绕式超深矿井提升机钢丝绳出绳型式的确定对于矿井提升机主轴及其系统安全可靠运行具有重要作用。针对钢丝绳出绳型式对主轴承载优劣的问题,通过建立力学模型、数值计算与有限元分析相结合的方法推导了主轴变载荷计算通式,编写了16种工况的数值计算程序并进行仿真计算,由此比较提出了钢丝绳的最佳出绳型式。研究表明:提出的主轴变载荷计算通式对于16种工况下提升(或下放)时左、右卷筒都适用;采用S曲线速度或多阶段速度运行有利于主轴运行的稳定性;腹板对称或非对称(L_8,L_(10)差值150 mm以内)时,游筒两绳区左、下出绳,固筒两绳区右、上出绳为最佳出绳型式。研究方法和成果有利于确定主轴受载情况,对于设计主轴以及确定超深矿井提升机的出绳型式可提供理论参考。

多层缠绕提升机卷筒绳槽参数研究

研究超深矿井多层缠绕提升系统绳槽参数的选取规律。在超深矿井多绳多层缠绕提升过程中,钢丝绳拉力不断地随提升高度变化,卷筒变形和钢丝绳张力相互影响,及钢丝绳层间拉力降低,建立卷筒和钢丝绳拉力相互影响的力学模型,计算钢丝绳变形量,研究绳槽参数变化规律,为超深矿井提升装备卷筒绳槽参数设计和选取提供理论参考。研究结果表明:在缠绕6层时,节距取值范围为1.032 6~1.414 d,绳槽最佳直径为1.032 6 d,接触深度为0.329 d;通过分析节距对圈间过渡加速度的影响,得到不同节距下圈间过渡加速度曲线,结果表明,节距越小对减小圈间过渡加速度越有利。研究方法和结果可为超深矿井提升机绳槽的设计、合适的绳槽参数选取提供参考。

超深矿井提升系统两绳区圈间过渡不同步时钢丝绳张力差分析

为了对超深井提升系统在圈间过渡激励下钢丝绳的张力差进行研究。以双绳多层缠绕式提升系统为研究对象,考虑天轮和悬绳的影响,基于连续介质力学理论,应用Hamilton原理建立了变长度的双绳提升系统动力学模型,采用Galerkin方法对导出的振动偏微分方程进行离散化,并利用MATLAB编程对变系数方程组进行数值求解,分析了同一卷筒两缠绳区圈间过渡不同步所形成的圆心角差值对两钢丝绳张力差变化的影响。结果表明:两绳张力差的最大值是出现在共振区域,过渡不同步时所形成圆心角差值越大,共振时张力差越大;同时,不同速度下的共振幅值越大,同一圆心角差值下张力差也越大;为保证两绳张力差不超过初始平均张力的10%,需使两缠绳区的过渡圆心角差最大值不能超过0.02 rad。