本文關(guān)鍵詞：超深礦井提升機(jī)卷筒及鋼絲繩變形失諧分析及優(yōu)化

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【摘要】：礦產(chǎn)資源是各國戰(zhàn)略資源的重要部分,隨著對深部礦產(chǎn)資源探測、開發(fā)、開采的需求日益增加,我國礦產(chǎn)資源開采不斷向深部發(fā)展。礦井提升裝備作為將礦產(chǎn)資源從礦井中運送到地面的主要設(shè)備裝置,不但要求有良好的提升能力,還需要有足夠的安全性。目前我國礦井提升裝備的設(shè)計制造能力,在1000m以內(nèi)的淺井提升上較為成熟,但對于井深超過1500m的深井、超深井,由于傳統(tǒng)纏繞式提升機(jī)需要直徑巨大的鋼絲繩及卷筒,摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的交變應(yīng)力幅過大,導(dǎo)致過早疲勞,故均不能滿足超深井提升高速、重載、高效、高安全性帶來的挑戰(zhàn)。為此,本文針對提出的超深井礦井提升裝備主軸裝置結(jié)構(gòu),對鋼絲繩在卷筒上的出繩方式進(jìn)行對比分析,并通過改變繩槽的布置位置,優(yōu)化布槽型式;分析卷筒結(jié)構(gòu)對多點提升、多層纏繞鋼絲繩提升同步性的影響,并提出減小失諧量的解決方案;建立為分析鋼絲繩間擠壓沖擊時內(nèi)部受力情況的離散體有限元模型。本文研究主要包括以下五個方面:(1)針對鋼絲繩在提升機(jī)纏繩區(qū)繩槽上不同的出繩口位置,對比分析其對主軸的受力影響情況,利用有限元法對比研究各圈纏繞時主軸受力變形規(guī)律,提出雙筒單繩提升機(jī)右出繩位置的正確性,并將分析方法運用于超深礦井單筒雙繩提升機(jī)出繩口位置的選擇,結(jié)果表明,兩繩區(qū)右出繩為最合理方式。(2)筒殼上繩槽有不同的設(shè)計寬度、布置位置等,通過將布置型式分為對稱型和非對稱型分別進(jìn)行主軸結(jié)構(gòu)有限元計算,對比研究提升過程主軸受力變形極值,結(jié)果表明,非對稱布置型繩槽、內(nèi)側(cè)擋繩板與同側(cè)腹板間繩槽數(shù)較多為合理的設(shè)計型式。(3)針對超深礦井提升機(jī)鋼絲繩在卷筒繩槽內(nèi)多繩提升、多層纏繞的特點,推導(dǎo)計算鋼絲繩層間、圈間拉力降低系數(shù),建立鋼絲繩與卷筒的耦合變形模型,結(jié)果表明,層間纏繞對鋼絲繩拉力降低系數(shù)的影響遠(yuǎn)大于圈間纏繞。(4)超深礦井提升機(jī)主軸裝置卷筒結(jié)構(gòu)變形,造成兩纏繩區(qū)纏繞鋼絲繩的不同步性,分析提升鋼絲繩間變形失諧的成因,理論與仿真結(jié)合,得到失諧量波動特征。并提出為保證提升同步性,減小失諧量的有效優(yōu)化結(jié)構(gòu);(5)為分析鋼絲繩在繩槽中多鋼絲繩間堆疊擠壓、高速纏繩時的沖擊行為,計算鋼絲繩內(nèi)部受力情況,建立計算此受力過程的離散體有限元模型,并對簡化模型進(jìn)行有限元顯式動力學(xué)仿真分析。
【關(guān)鍵詞】：超深礦井提升機(jī) 主軸 卷筒 變形失諧 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】：TD53
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題背景及目的8
• 1.2 礦井提升裝備現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 礦井提升裝備概要8-11
• 1.2.2 超深礦井提升裝備11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-16
• 2 主軸及出繩口位置分析16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 單繩雙筒提升機(jī)出繩口位置分析16-22
• 2.2.1 建立模型16-17
• 2.2.2 最佳出繩口位置探討17-22
• 2.3 超深礦井提升機(jī)出繩口位置分析22-24
• 2.4 最優(yōu)繩槽布置型式探討24-29
• 2.4.1 對稱布置型式分析24-25
• 2.4.2 非對稱布置型式分析25-26
• 2.4.3 提升機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 卷筒及鋼絲繩變形失諧分析30-52
• 3.1 引言30
• 3.2 纏繞鋼絲繩拉力降低30-39
• 3.2.1 層間鋼絲繩拉力降低30-36
• 3.2.2 圈間鋼絲繩拉力降低36-39
• 3.3 拉力降低系數(shù)的計算39-42
• 3.4.考慮拉力降低系數(shù)的卷筒有限元分析42-51
• 3.4.1 試驗臺結(jié)構(gòu)的有限元分析42-46
• 3.4.2 腹板位置優(yōu)化46-49
• 3.4.3 腹板結(jié)構(gòu)優(yōu)化49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 4 鋼絲繩多繩擠壓有限元法建模52-70
• 4.1 引言52
• 4.2 鋼絲繩的離散體有限元模型52-54
• 4.2.1 離散體的有限元顯式動力學(xué)模型52-53
• 4.2.2 離散體剛度約束模型53-54
• 4.3 離散體接觸快速檢測法54-57
• 4.3.1 接觸檢測模型55-57
• 4.3.2 接觸檢測的運行邏輯57
• 4.4 離散體接觸力快速算法57-62
• 4.4.1 接觸力算法需求分析57-58
• 4.4.2 基于勢的接觸力快速算法模型58-61
• 4.4.3 接觸力快速算法模型的優(yōu)勢61
• 4.4.4 算法模型材料非線性修正61-62
• 4.5 鋼絲繩接觸擠壓有限元計算法62-66
• 4.5.1 算法運行邏輯62-63
• 4.5.2 顯式動力學(xué)穩(wěn)定性分析63-64
• 4.5.3 數(shù)值算法誤差分析64-65
• 4.5.4 算法應(yīng)用65-66
• 4.6 鋼絲繩接觸模型有限元仿真66-68
• 4.7 本章小結(jié)68-70
• 5 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70
• 5.2 研究展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄78
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利目錄78
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項目78

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本文編號：703427