發(fā)布時間：2017-11-11 03:31

  本文關(guān)鍵詞：超深礦井提升鋼絲繩特性及接觸行為研究

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【摘要】：伴隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,全球?qū)τ诘V產(chǎn)資源的需求日益增加,向更深層次的地下進(jìn)行礦產(chǎn)開發(fā)已成為包括我國在內(nèi)的許多國家的重要戰(zhàn)略。但是,當(dāng)前我國還未開展超深井(井深大于1500m)提升裝備的研究,產(chǎn)品設(shè)計及制造仍處于空白,嚴(yán)重制約了國家深部資源開發(fā)利用戰(zhàn)略的實施。本文以國家973項目課題“超深礦井提升系統(tǒng)的變形失諧規(guī)律與并行驅(qū)動同步控制研究”為依托,運用微分幾何、接觸力學(xué)等學(xué)科知識以及MATLAB、ANSYS和Pro/E等軟件對礦井提升系統(tǒng)的鋼絲繩建模和特性分析、卷筒繩槽對動張力的影響以及鋼絲繩接觸行為等方面進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)對鋼絲繩分類進(jìn)行簡要介紹,以6×7+IWS鋼絲繩為例,運用微分幾何原理和坐標(biāo)變換理論推導(dǎo)出直線及彎曲狀態(tài)下的鋼絲繩內(nèi)各特征鋼絲的中心線方程;分別對交互捻和同向捻鋼絲繩的曲率和撓率進(jìn)行計算并對比分析,探究鋼絲繩彎曲對鋼絲的曲率和撓率產(chǎn)生的影響。(2)分析比較幾種卷筒繩槽的優(yōu)缺點,確定平行折線繩槽更適用于超深井提升系統(tǒng),此外通過對平行折線繩槽上的多層纏繞鋼絲繩進(jìn)行繩間接觸分析,發(fā)現(xiàn)每層最后一圈鋼絲繩的層間過渡區(qū)為受力危險區(qū)域。(3)對多層纏繞鋼絲繩的圈間過渡加速度進(jìn)行分析計算,建立計算鋼絲繩動載荷的Simulink模型,對不同繩槽下圈間過渡加速度對提升鋼絲繩動載荷的影響進(jìn)行研究;推導(dǎo)拉伸工況下鋼絲繩內(nèi)部鋼絲拉力、絲間位移錯動和絲間接觸載荷與拉伸載荷之間的關(guān)系;依據(jù)鋼絲繩動載荷微分方程和鋼絲拉力公式等理論計算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值仿真,得到鋼絲繩動載荷變化曲線以及鋼絲拉力、絲間錯動和絲間接觸載荷的變化范圍。(4)運用ANSYS對鋼絲繩進(jìn)行有限元仿真,得到拉伸工況下各項應(yīng)力和軸向變形分布情況,對各鋼絲間的應(yīng)力和變形差異進(jìn)行了分析;計算鋼絲間的接觸應(yīng)力,并將不同摩擦系數(shù)下的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行對比;計算圈間過渡區(qū)內(nèi)鋼絲繩纏繞時的橫向和徑向位移,對纏繞過程中的直股芯絲進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的自扭轉(zhuǎn)對應(yīng)力影響較大,鋼絲繩在圈間過渡區(qū)內(nèi)受力不平衡;對圈間過渡區(qū)內(nèi)的鋼絲繩擠壓接觸特性進(jìn)行研究,分析鋼絲繩接觸點處法向上的應(yīng)力和變形變化趨勢,結(jié)果表明交互捻鋼絲繩在擠壓工況下的性能好于同向捻鋼絲繩。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD532

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本文編號：1169651