楔形木罐道是從上世紀(jì)沿用至今的一項(xiàng)礦山立井提升系統(tǒng)過(guò)卷保護(hù)裝置,是國(guó)內(nèi)外普遍采用的傳統(tǒng)過(guò)卷保護(hù)裝置。因其投資較少,更換方便,在我國(guó)礦井尤其是中小型金屬礦井中得到普遍使用。由于使用習(xí)慣等原因,我國(guó)目前許多新設(shè)計(jì)礦井同時(shí)采用楔形木罐道和其他類型的過(guò)卷保護(hù)裝置。然而楔形木罐道裝置在實(shí)際使用中存在許多不足之處,在制動(dòng)距離較長(zhǎng)時(shí),楔形木罐道出現(xiàn)被擠壓開裂或是刨切現(xiàn)象。迄今為止,楔形木罐道性能的研究缺乏定量分析,其失效具有很大的不確定性。本文通過(guò)對(duì)楔形木罐道過(guò)卷保護(hù)過(guò)程中進(jìn)行了一定的理論分析和數(shù)值仿真,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、通過(guò)查閱文獻(xiàn),歸納了立井提升系統(tǒng)過(guò)卷原因以及國(guó)內(nèi)外過(guò)卷保護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展。2、對(duì)楔形木罐道過(guò)卷制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了理論分析。基于瞬時(shí)計(jì)算法得出了提升容器在過(guò)卷過(guò)程中制動(dòng)距離的解析解。通過(guò)實(shí)例分析,驗(yàn)證了該方法較傳統(tǒng)減速度方法的優(yōu)越性。3、通過(guò)ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)楔形木罐道過(guò)卷制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值分析。4、研究了過(guò)卷初速度、楔形木罐道材料和載重等因素對(duì)楔形木罐道過(guò)卷制動(dòng)過(guò)程的影響機(jī)理。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD53
【部分圖文】：

圖 1-2 立井提升系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖立井摩擦提升系統(tǒng)主要包括電機(jī)、摩擦輪、天輪、首繩、提升容器、平衡尾繩等組成部分，立井摩擦提升系統(tǒng)示意圖如圖 1-3 所示。因其提升機(jī)布置方式的不同，立井摩擦提升系統(tǒng)可以分為落地式摩擦提升系統(tǒng)和塔式摩擦提升系統(tǒng)，分別如圖1-3(a)和圖 1-3(b)所示。這兩種形式的摩擦提升系統(tǒng)各有特點(diǎn)。其中，塔式摩擦提升系統(tǒng)的特點(diǎn)是：提升機(jī)被安置在井塔上面，結(jié)構(gòu)布置較為緊湊，減少了提升機(jī)的占地使用面積；塔式摩擦提升系統(tǒng)的鋼絲繩未暴露在露天下，不受雨雪的影響，防滑性能影響較小；井塔建造費(fèi)較高。塔式摩擦提升系統(tǒng)也有兩種形式，一種是有導(dǎo)向輪的，一種是無(wú)導(dǎo)向輪的。有導(dǎo)向輪的系統(tǒng)可以增加鋼絲繩與摩擦輪間的圍包角，使摩擦力增大，從而增強(qiáng)提升系統(tǒng)的提升能力，不足之處是提升系統(tǒng)鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)反向彎曲的情況，影響鋼絲繩的使用壽命。同塔式系統(tǒng)相比，落地式摩擦提升系統(tǒng)將提升機(jī)安裝在地面上，井架建造費(fèi)用較低，抗震性能較好。目前在我國(guó)塔式立井摩擦提升系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。本文將塔式多繩摩擦提升系統(tǒng)（無(wú)導(dǎo)向輪）作為研

圖 3-2 過(guò)放側(cè)提升容器及木罐道有限元模型5、定義約束和載荷為了模擬實(shí)際過(guò)卷狀態(tài)，將楔形木罐道的端部進(jìn)行全約束，側(cè)面靠近井筒部分進(jìn)行 y 向約束；提升容器全速過(guò)卷進(jìn)入過(guò)卷（過(guò)放）區(qū)域，即提升容器以一定的初速度沖擊楔形木罐道，故對(duì)提升容器施加一定的初速度。將提升容器過(guò)卷時(shí)所受的外力合力加載到提升容器上。6、定義接觸在接觸分析方面，ANSYS/LS-DYNA 程序處理接觸面的方法常有三種不同的接觸算法：?jiǎn)蚊娼佑|，點(diǎn)對(duì)面的接觸，面對(duì)面的接觸。LS-DYNA 提供了 50 多種接觸計(jì)算模型，可以分析對(duì)象之間的接觸行為。其中全自動(dòng)面-面接觸分析功能非常易于使用。在接觸參數(shù)對(duì)話框中，選擇面面自動(dòng)接觸類型，根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)，取靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)分別為 0.35 和 0.3[29]，其他參數(shù)為缺省設(shè)置，如圖 3-3 所示。

圖 3-3 接觸參數(shù)對(duì)話框數(shù)控制完成之后，正式開始求解之前，需要對(duì)相關(guān)參數(shù)文件格式，輸出文件頻率等[47]。本模型設(shè)置求一種非物理的零能模式，總體沙漏能一般不超過(guò)能是無(wú)效的，因此在 ANSYS/LS-DYNA 采用合不是特別軟或者單元有合理的形狀且網(wǎng)格不是太乎都能得到同樣的結(jié)果。推薦用類型 4 的沙漏控CⅡ輸出文件，如 GLSTAT，MATSUM 文件，可、沙漏能等；設(shè)置輸出 RCFORC 文件，可以輸圖 3-4 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2847719