本文關(guān)鍵詞：超千米深井施工邁步吊盤(pán)動(dòng)力學(xué)行為研究　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：鑿井吊盤(pán)是立井施工的井下工作平臺(tái),其性能直接決定了可采用的施工裝備和工藝,對(duì)井建工程的安全、高效施工有著重要意義。隨著地球淺部資源的快速消耗,資源開(kāi)采深度逐漸向下延伸,目前國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)超千米深礦井40多對(duì)。對(duì)于超千米深井施工,傳統(tǒng)的鋼絲繩懸吊式吊盤(pán)存在調(diào)平控制困難、井內(nèi)布置復(fù)雜等問(wèn)題;而發(fā)展中的插梁式邁步吊盤(pán)由于需要在井壁上預(yù)制大量梁窩、影響井壁強(qiáng)度等,也無(wú)法大范圍推廣。因此,研發(fā)適用于超千米深井施工的新型邁步吊盤(pán),已成為建井工程領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)而迫切的需求。本文在教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“礦山大型機(jī)電裝備可靠性”(項(xiàng)目編號(hào):IRT1292)的資助下,設(shè)計(jì)了超千米深井施工的摩擦自鎖式邁步吊盤(pán),并對(duì)其工作機(jī)理和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究,以期為超千米深井的安全、高效施工提供一種新的井下工作平臺(tái)。首先,開(kāi)展摩擦自鎖式邁步吊盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵參數(shù)的研究。設(shè)計(jì)了超千米深井施工的摩擦自鎖式邁步吊盤(pán),并對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃;基于摩擦錐模型,對(duì)新型吊盤(pán)自鎖/解鎖的工作機(jī)理和關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究;采用層狀彈性體系理論和Hankel積分變換,研究了新型邁步吊盤(pán)作用下混凝土井壁的應(yīng)力場(chǎng)分布,提出了摩擦力集度上限的計(jì)算公式;搭建樣機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了摩擦自鎖式邁步吊盤(pán)設(shè)計(jì)方案的可行性。其次,開(kāi)展基于一維高階理論的邁步吊盤(pán)圈梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的研究。提出了基于板殼自由振動(dòng)模態(tài)的截面特征形變識(shí)別方法,提取了圈梁矩形截面的特征形變組合;綜合采用模態(tài)疊加方法、Kirchhoff假定、Hamilton原理和Lagrange C0插值函數(shù),建立了圈梁曲梁段的有限單元模型;結(jié)合法蘭端板的集中質(zhì)量模型,構(gòu)建了圈梁結(jié)構(gòu)一維高階模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性研究;搭建了圈梁結(jié)構(gòu)模態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證一維高階模型的可用性。然后,開(kāi)展半剛性約束的邁步吊盤(pán)主梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的研究。提取了主梁工字截面的特征形變組合,建立了主梁直梁段的一維高階模型;提出了基于組件的半剛性連接一維化建模方法,分別建立了基于Bjerhammar偽逆矩陣的節(jié)點(diǎn)模型和基于一維高階理論的連接板模型;采用能量原理,構(gòu)建了半剛性約束主梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的一維高階模型;理論分析和仿真驗(yàn)證相結(jié)合,研究半剛性約束主梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性,并驗(yàn)證其一維高階模型的可用性。最后,開(kāi)展邁步吊盤(pán)承重梁系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模和邁步過(guò)程瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)行為的研究�；诔兄亓合到Y(jié)構(gòu)的空間對(duì)稱性,提出了對(duì)稱和反對(duì)稱1/2模型線性疊加逼近任意荷載工況的建模方法;結(jié)合薄壁梁體和半剛性連接的一維高階模型,分別建立了承重梁系結(jié)構(gòu)對(duì)稱和反對(duì)稱1/2模型的運(yùn)動(dòng)方程;采用空間向量分解方法建立荷載邊界基于對(duì)稱性的表達(dá)格式,構(gòu)建邁步吊盤(pán)動(dòng)力學(xué)分析的一維高階模型;搭建了吊盤(pán)樣機(jī)邁步實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究新型吊盤(pán)邁步過(guò)程的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)行為,并驗(yàn)證理論模型的可用性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD262.3

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