【摘要】：在立井提升過程中,鋼絲繩是承接設(shè)備正常運行的關(guān)鍵部件,運行時鋼絲繩會受到不同程度的損傷主要包括鋼絲間的摩擦磨損和疲勞破壞,嚴重的甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象,致使鋼絲繩的承載能力下降,而在深井提升中對繩股的機械性能要求更高。因此,為了保障提升安全,本文以6×19+FC-2b規(guī)格的礦用鋼絲繩為載體,對鋼絲繩的絲間應(yīng)力及疲勞特性進行了研究。主要內(nèi)容如下:根據(jù)Costello的鋼絲繩彈性理論,推導(dǎo)出簡單直股及螺旋圓股繩內(nèi)鋼絲拉伸應(yīng)力的計算方法,得出繩股中鋼絲距離繩芯越遠拉伸應(yīng)力越小;基于赫茲接觸理論推導(dǎo)出交叉鋼絲接觸應(yīng)力及接觸區(qū)域的計算公式,得出鋼絲間的接觸應(yīng)力隨著接觸壓力的增大呈拋物線狀增長;在接觸線長度為0-2mm時接觸應(yīng)力急劇降低,之后基本保持不變。運用有限元法對繩股進行應(yīng)力分析,根據(jù)繩內(nèi)鋼絲的螺旋線方程建立繩股的三維模型,在繩股兩端采用耦合約束的方式,加載線性遞增載荷。結(jié)果得出,在繩股的兩端均存在耦合約束的影響,在繩股中間截面上應(yīng)力關(guān)于繩芯呈對稱分布,對于簡單直股芯絲應(yīng)力最大且分布均勻,內(nèi)層絲應(yīng)力變小且分布不均,外層絲應(yīng)力最小且分布不均,對于螺旋圓股繩相鄰股與股間及絲與絲間應(yīng)力較大。建立了兩鋼絲交叉接觸微元模型,以交叉角和摩擦系數(shù)為參數(shù)對接觸點處的應(yīng)力變形進行研究。結(jié)果表明,當(dāng)交叉角為0°(線接觸)時,接觸區(qū)域呈矩形,接觸應(yīng)力呈對稱分布,從接觸點向兩邊應(yīng)力逐漸降低;隨著交叉角度的增大(點接觸),接觸區(qū)域呈現(xiàn)橢圓形狀,接觸應(yīng)力逐漸增大;隨著摩擦系數(shù)的增大,接觸應(yīng)力呈降低趨勢,在摩擦系數(shù)在0-0.12時線性降低,0.12-0.24時線性上升,之后線性降低;且隨著摩擦系數(shù)的增大,接觸區(qū)域變形呈線性下降趨勢。運用有限元法對繩股進行拉伸疲勞分析,在立井提升中,礦井越深繩股所受的交變應(yīng)力幅值越大,因此通過改變交變應(yīng)力幅值來模擬礦井的深度。結(jié)果看出,沿捻制方向鋼絲的壽命呈空間螺旋狀分布,股與股間接觸點壽命最小,且在股與繩芯接觸點也是壽命較低點;隨著應(yīng)力幅值的增大,繩股的疲勞壽命降低,因此,礦井越深繩股所受到的損傷越嚴重;通過實驗驗證結(jié)果與仿真結(jié)果一致,證明了仿真的準確性。圖[62]表[19]參[71]
【圖文】：

鋼絲繩之所以能在各種復(fù)雜工況中應(yīng)用，主要是因為其特殊的機械結(jié)構(gòu) 1.1 所示，為鋼絲繩的機構(gòu)示意圖，從圖中可以看出繩股的基本尺寸類包括的參數(shù)如表 1.3 所示。表 1.3 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1.3 Structural parameters of wire rope類型 定義鋼絲繩的直徑包括理論直徑（鋼絲繩的公稱直徑）和實際直徑（實際測直徑）鋼絲的直徑 組成鋼絲繩繩股中鋼絲的直徑繩股間距 沿繩芯方向外側(cè)兩相接處股線之間的距離捻距指的是相同股線沿繩芯一周的軸向距離，對應(yīng)于螺距，其值上等于股線間距和股數(shù)的乘積。

圖 1.3 點接觸鋼絲繩示意圖Fig 1.3 Schematic diagram of point contact wire rope圖 1.4 線接觸鋼絲繩示意圖Fig 1.4 Schematic diagram of wire contact wire rope方式為面接觸的鋼絲繩，其內(nèi)部的股線中的鋼絲一般要壓制成特定的幾何形狀，然后捻制而成。面接觸鋼 1.5 所示。由于股線中的鋼絲間面接觸，接觸應(yīng)力小具有更高的耐磨性，更高的最小破斷力，良好的疲勞
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD532

【參考文獻】

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本文編號：2692755