钢丝绳高速回撤的动力学建模与仿真

右旋顺捻钢丝绳在高速回撤过程中会发生右偏现象,钢丝绳在回撤末期剧烈甩动,存在缠绕滑轮和损坏周边设备的安全隐患。为评估钢丝绳在回撤过程中的风险,指导回撤轨迹规划算法设计,以多体动力学为基础建立了钢丝绳回撤过程的运动仿真模型。首先,根据“质量-弹簧-阻尼”模型,推导出钢丝绳的张力;然后,在假设钢丝绳摩擦因子有各向异性特征的条件下,建立了各向异性摩擦力学模型,分析右旋顺捻钢丝绳的右偏现象;再次,将绳丝等效为柔性梁,根据捻制钢丝绳的抗弯刚度模型推导了钢丝绳的弯矩;最后,将所有物理特性集中于节点,通过牛顿第二定律与运动学方程得到各节点的运动轨迹,并基于所建立的钢丝绳回撤运动仿真模型,分别对右旋顺捻钢丝绳和右旋交互捻钢丝绳在两种不同速度轨迹规划下的回撤过程进行了仿真分析。分析结果与试验现象相符,初步验证了所建模型的正确性。