發(fā)布時間：2020-01-31 23:37

【摘要】：柔性導向礦用電梯是針對礦井提升過程的多水平工作面以及井道內(nèi)剛性導向布置不方便等問題,結(jié)合普通電梯與繩罐道的優(yōu)點而設(shè)計并用于執(zhí)行人員、設(shè)備等在地面和井下往復運行的一種新型礦井提升設(shè)備,旨在改善礦井運輸過程的舒適性、安全性和高效性。柔性導向礦用電梯采用導向鋼絲繩,相比與剛性導向,在抑制轎廂運行過程中橫向偏擺能力較小,轎廂產(chǎn)生的橫向偏擺行為極大的威脅煤礦的運輸安全。本文采用理論計算與計算機仿真相結(jié)合的方法,研究了橫向氣流擾動作用下和縱向偏心載荷作用下的轎廂橫向偏擺特性及轎廂橫向偏擺的控制、防護等關(guān)鍵技術(shù)。首先,本文研究了柔性導向礦用電梯的導向鋼絲繩的基本特性。主要從導向鋼絲繩的布置方式、張緊方式及橫向剛度三個方面研究,通過比較不同布置方式對轎廂扭轉(zhuǎn)的抵抗作用選擇最優(yōu)的導向鋼絲繩布置方式;介紹兩種不同的張緊方式,分別求解得到了不同張緊方式下對應的導向鋼絲繩的橫向剛度表達式,為下文研究轎廂的橫向偏擺奠定了基礎(chǔ)。其次,本文研究了橫向的氣流擾動作用下的轎廂橫向偏擺特性�；诹黧w力學分析軟件Fluent建立了轎廂-對重交錯過程三維模型,采用動網(wǎng)格技術(shù)模擬了轎廂-對重的交錯過程;通過仿真,得到了柔性導向礦用電梯在運行過程中的氣流擾動特性,并獲得在運行過程中的轎廂所受的等效橫向壓力值;運用對比研究方式,分析不同提升速度、轎廂-對重之間不同間距和井道不同初始風速下的橫向壓力分布情況,通過對等效橫向壓力曲線擬合,獲得近似氣流橫向擾動力,并將其作為提升系統(tǒng)的外載荷代入轎廂運動方程,計算得到了轎廂和對重的橫向位移。然后,本文研究了縱向的偏載作用下的轎廂橫向偏擺特性。為了研究在偏載作用下不同狀態(tài)的轎廂橫向偏擺特性,分別建立了偏載作用下的轎廂靜態(tài)模型和動態(tài)模型,將轎廂的橫向偏擺情況等效為平動過程和轉(zhuǎn)動過程,分別通過靜力學平衡方程和動力學平衡方程求解得到轎廂靜態(tài)作用和動態(tài)作用下的橫向位移;為了驗證理論計算的正確性,運用動力學仿真軟件ADAMS建立電梯系統(tǒng)的仿真模型,求解轎廂的偏移量,并與理論計算結(jié)果相比較,掌握了轎廂在偏載作用下的偏擺特性,為研究轎廂橫向偏擺控制提出了依據(jù)。最后,本文研究了轎廂的總體橫向偏擺位移及其控制。求解了在科氏力作用下的轎廂橫向偏擺位移,并綜合氣動作用和偏載作用下的轎廂橫向位移,得到了運行過程中轎廂的橫向總體位移;研究了不同張緊力下的轎廂橫向偏擺位移對比曲線,得到了張緊力與轎廂橫向位移的關(guān)系,并據(jù)此設(shè)計了鋼絲繩張緊裝置,通過液壓張緊裝置控制張緊力實現(xiàn)對轎廂橫向位移的控制;研究了不同導流裝置作用下的轎廂橫向壓力情況,通過對比,設(shè)計了橢圓形導流裝置,以減小轎廂在運行過程中的橫向壓力。運用ANSYS Workbench對主要結(jié)構(gòu)進行校核及優(yōu)化設(shè)計,得到了滿足工況條件下的各部件最優(yōu)尺寸。
【圖文】：

電梯是標志現(xiàn)代物質(zhì)文明的備，它涉及電子技術(shù)、機械工程、電工程等多個科學領(lǐng)域[5]。目前電梯的生度的標志之一，為節(jié)約用地和適應經(jīng)個突出問題，與人們的生活和工作緊密來，在短短的 100 年里，電梯制造業(yè)以其先進技術(shù)在機械制造行業(yè)中處于廂、對重、導軌、限速器、安全鉗和非常相似，但是安全性上，限速器和，使得其發(fā)生故障后，能夠大大減小行八千萬次左右才出現(xiàn)一次事故[6]。）電梯在頻繁的啟動過程中，安全可靠，能夠準確�？吭陬A設(shè)的�？课恢茫唬ㄟ_到更靈活的控制方式，實現(xiàn)智能化圖 1-3 所示。

在實際應用的電梯各項幾何尺寸基礎(chǔ)上（包括轎廂、井道、對重下端預留的空間等），建立了二維的計算模型。并且利用流體力學軟件 Fluen解模擬交錯過程中的非穩(wěn)態(tài)流場情況，由具體的流場情況求解了電梯在不同所受到的氣流擾動力。二維的模擬結(jié)果表明，在相對運動過程中，轎廂所受氣流擾動力在轎廂與對重交錯的瞬間經(jīng)歷一個劇烈的變化過程，其最大擾動距離較遠時刻的幾倍甚至十幾倍。哈爾濱工業(yè)大學王凱等[14, 15]用 CFD 數(shù)值計算模擬方法，對不同工況下電梯道內(nèi)的運行過程進行了完整的動態(tài)仿真，找出了電梯運行過程中氣動特性的缺陷，如電梯運行時阻力大及伴隨產(chǎn)生的振動和噪聲問題。經(jīng)過分析，提出化方案，并且驗證了優(yōu)化效果，為高速電梯的的設(shè)計提供了必要的理論依據(jù)北京航空航天大學楊小峰等[16]利用計算流體力學的方法建立數(shù)學模型來計場，求解 N-S 方程組的數(shù)值解，模擬研究超高速電梯復雜外形結(jié)構(gòu)條件下的問。改變不同的系統(tǒng)參數(shù)，模擬分析了三種不同轎廂形狀對超高速電梯氣動影響。研究結(jié)果表示，，橢圓形邊緣結(jié)構(gòu)設(shè)計對電梯避免渦激振動是有益的，，橢圓形的邊緣結(jié)構(gòu)設(shè)計可以減少和抑制噪聲。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD532

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 楊揆一;鋼繩罐道上容器的擺動和晃動[J];北京鋼鐵學院學報;1986年04期

2 史天生;田建勝;;剛性井筒裝備的設(shè)計及作用力計算[J];煤炭科學技術(shù);1990年08期

3 張海濤;馬家峰;;淺談電梯結(jié)構(gòu)原理及發(fā)展應用[J];技術(shù)與市場;2014年05期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 王淼;礦山立井大噸位箕斗關(guān)鍵技術(shù)及力學特性研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

本文編號：2575204