本文關(guān)鍵詞： 首繩更換 提升機 附加扭轉(zhuǎn)載荷 基波振動周期 RC網(wǎng)絡(luò)傳熱模型　出處：《太原理工大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著煤炭資源采掘量的不斷增大和礦井開采深度的不斷增加,素有井下向地面運輸“咽喉”之稱的立井提升系統(tǒng),正朝著大型化、高效化、安全化方向不斷發(fā)展。近年來大型礦井不斷出現(xiàn),提升高度不斷增加,提升載荷也在不斷增長,多繩摩擦提升機首繩更換難度日益增大。現(xiàn)有的提升機鋼絲繩更換方法和更換裝備技術(shù)越來越不能滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求,特別是國外鋼絲繩更換裝備價格昂貴,在國內(nèi)沒有得到應(yīng)用。因此研究安全快捷且適用于重載深井提升工況,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多繩摩擦提升機鋼絲繩更換關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。本課題是在國際合作專項“礦井提升系統(tǒng)安全運行關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”(編號:2011DFA72120),以及2011年山西省高等學(xué)校創(chuàng)新團隊的資助下開展的。針對現(xiàn)有多繩摩擦提升機首繩更換工藝方法及更換裝備的問題,在分析立井多繩摩擦提升機運行機理和特點的基礎(chǔ)上,研究了基于能量轉(zhuǎn)換的防沖擊首繩快速更換關(guān)鍵技術(shù)。論文中首先運用靜力學(xué)方程分析因換繩方法不當(dāng)而產(chǎn)生的附加扭轉(zhuǎn)載荷問題,其次在建立振動數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上研究了送繩防沖擊問題,然后研究了將重力勢能轉(zhuǎn)換為液壓能的少發(fā)熱關(guān)鍵技術(shù),并應(yīng)用集總熱容法對液壓系統(tǒng)散熱性能進(jìn)行了仿真研究。這三方面研究為開發(fā)基于能量轉(zhuǎn)換的防沖擊首繩快速更換系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)保障。論文運用聯(lián)合靜力學(xué)方程分析了提升機繩帶繩并聯(lián)換繩方法所產(chǎn)生的對提升機首繩運行不利的附加扭轉(zhuǎn)載荷,提出了“新舊鋼絲繩串聯(lián)”鋼絲繩能自由旋轉(zhuǎn)釋放內(nèi)應(yīng)力的首繩更換方法。在剖析主動給壓式首繩更換裝置送繩過程沖擊及發(fā)熱問題機理的基礎(chǔ)上,提出了將鋼絲重力勢能轉(zhuǎn)化為液壓能的比例流量控制送繩油缸軟起和軟停防沖擊首繩更換系統(tǒng)。論文對首繩快速更換裝置的雙四連桿夾繩機構(gòu)和鋼絲繩安全防跑裝置楔形鎖緊機構(gòu)進(jìn)行了仿真研究。雙四連桿夾緊機構(gòu)對鋼絲繩的夾緊力隨著液壓系統(tǒng)壓力的增加不斷增大,鋼絲繩的夾緊力與油缸的壓力成正比,但當(dāng)鋼絲繩對摩擦襯墊比壓達(dá)到材料極限值,夾緊力會急劇減小。鋼絲繩與鎖緊機構(gòu)楔形塊之間形成了“自鎖”現(xiàn)象,即鋼絲繩的自重載荷越大,鋼絲繩與楔形塊之間的鎖緊力也會隨之增大,最終達(dá)到穩(wěn)繩抓捕的目的。隨著對鋼絲繩動態(tài)抓捕初始速度的增大,楔形鎖緊機構(gòu)需要克服能量不斷增大,鋼絲繩的加速時間也隨之增長,鋼絲繩最大速度不斷增大,且鋼絲繩減速至穩(wěn)態(tài)速度值的時間增長,導(dǎo)致楔形鎖緊機構(gòu)動態(tài)快速抓捕可靠性降低,因此鋼絲繩安全防跑裝置動作閾值應(yīng)設(shè)置在符合工程實際應(yīng)用且保證安全的范圍內(nèi)。論文建立了送繩過程振動數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了振動分析,得到了首繩快速更換送繩系統(tǒng)基波振動周期為(?),提出了梯形加速度曲線為最佳送繩控制曲線,且送繩變加速時間等于基波振動周期,整個加速階段時間等于基波振動周期整數(shù)倍的防沖擊關(guān)鍵技術(shù),并通過AMESim和ADAMS軟件進(jìn)行機-液聯(lián)合仿真分析了防沖擊的效果。應(yīng)用集中參數(shù)模型,建立了基于集總熱容法的夾繩和送繩工況液壓系統(tǒng)RC網(wǎng)絡(luò)傳熱模型,并將夾繩和送繩過程液壓系統(tǒng)分為13個流動節(jié)點和5個傳熱表面節(jié)點,建立了 18個一階常微分方程,并結(jié)合換繩裝備的運行工況定義了節(jié)點與節(jié)點之間、節(jié)點與環(huán)境之間的熱阻�；贛ATLAB軟件對首繩快速更換裝置夾繩和送繩工況液壓系統(tǒng)熱平衡進(jìn)行仿真分析。液壓系統(tǒng)發(fā)熱主要來源在于克服鋼絲繩重力勢能做功,比例流量控制閥節(jié)點的熱平衡溫度值高于油箱平衡溫度值,比例流量控制閥做功為整個液壓系統(tǒng)主要熱源,系統(tǒng)在此容易出現(xiàn)熱量積聚。設(shè)定仿真環(huán)境溫度后,液壓系統(tǒng)在運行50分鐘后,液壓油箱的油溫趨于熱平衡,且平衡最高溫度在液壓系統(tǒng)允許工作范圍內(nèi),整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)。本文研究成果對研發(fā)高效安全的多繩摩擦提升機鋼絲繩更換裝備提供了理論支撐。利用本文研究關(guān)鍵技術(shù)研制的基于能量轉(zhuǎn)換的防沖擊首繩快速更換系統(tǒng)在現(xiàn)場進(jìn)行了工業(yè)性應(yīng)用,解決了系統(tǒng)的發(fā)熱問題,防止了換繩過程中沖擊的出現(xiàn),避免了因發(fā)熱和沖擊造成的安全隱患,對提高提升機首繩更換的安全性具有十分重要的意義。
[Abstract]:On the basis of analyzing the mechanism and characteristics of the rope - changing method , the paper studies the key technology of the rope replacement of the rope - rope friction hoist , which is based on the analysis of the mechanism and characteristics of the rope - changing method of the existing multi - rope friction hoist . In this paper , the heat balance of hydraulic system with high efficiency and safety is analyzed .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD534.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1508615