本文關(guān)鍵詞：施工立井提升鋼絲繩耦合振動及內(nèi)部鋼絲運動特性研究

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【摘要】：鋼絲繩由于良好的力學(xué)性能及易收納的特點被廣泛應(yīng)用在各類提升系統(tǒng)中,然而由于提升系統(tǒng)復(fù)雜的動態(tài)特性以及鋼絲繩的特殊結(jié)構(gòu)使其成為提升系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),因此不得不對鋼絲繩的剛度等力學(xué)特性及其在動態(tài)工況下的內(nèi)部鋼絲運動行為進行研究。鋼絲繩是由鋼絲捻制成股,再由繩股捻制而成,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。當(dāng)提升系統(tǒng)中的鋼絲繩發(fā)生振動時,鋼絲繩內(nèi)部的鋼絲之間會產(chǎn)生相對運動,從而造成摩擦磨損影響其使用壽命。施工立井提升采用鋼絲繩罐道,提升繩與容器之間有活結(jié)和固結(jié)兩種連接方式,固結(jié)連接時提升繩扭矩太大對連接裝置及鋼絲繩本身造成損害,活接連接時提升繩旋轉(zhuǎn)角度較大,目前生產(chǎn)中對這兩種連接方式尚沒有合理的評估。本文采用理論計算、計算機仿真和現(xiàn)場實驗相結(jié)合的方法,研究了施工立井提升系統(tǒng)的耦合振動,鋼絲繩的剛度力學(xué)特性,以及提升振動工況下鋼絲繩內(nèi)部鋼絲的相對運動情況,最后給出了滿足不同使用工況的鋼絲繩設(shè)計方法,為礦井提升及鋼絲繩設(shè)計制造提供了理論基礎(chǔ)。首先,本文研究了施工立井提升系統(tǒng)的耦合振動。根據(jù)拉格朗日第一類方程建立了鋼絲繩導(dǎo)向的提升系統(tǒng)耦合振動模型,基于有限元離散思想將振動控制方程離散化,應(yīng)用拉格朗日乘子處理約束和邊界條件并通過數(shù)值方法求解,計算了活結(jié)和固結(jié)兩種工況下系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。其次,本文通過數(shù)值模擬的方法研究了提升鋼絲繩18×7+IWS的力學(xué)特性。使用有限元分析軟件ANSYS建立了鋼絲繩有限元模型,給出了鋼絲繩的軸向、扭轉(zhuǎn)和耦合剛度系數(shù),并分析了自由和約束扭轉(zhuǎn)兩種工況下軸向載荷對鋼絲繩內(nèi)部應(yīng)力及變形分布的影響。然后,本文研究了鋼絲繩內(nèi)部鋼絲的相對運動。根據(jù)Costello鋼絲繩理論推導(dǎo)了鋼絲之間相對運動的線性表達式,主要是繩芯股和內(nèi)層股以及內(nèi)層股和外層股之間的相對轉(zhuǎn)動,并與整繩的振動參數(shù)建立關(guān)聯(lián)模型。通過實例計算將固結(jié)和活結(jié)兩種工況下的相對運動進行了分析對比。最后,本文研究了鋼絲繩設(shè)計方法。主要從鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性、抗拉性、彎曲柔韌性以及接觸良好性出發(fā),分析了影響鋼絲繩性能的主要參數(shù),并給出結(jié)合不同使用條件下對鋼絲繩參數(shù)進行設(shè)計的理論參考。
【關(guān)鍵詞】：提升鋼絲繩 耦合振動 鋼絲相對運動 鋼絲繩設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD532;TG356.45
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 變量注釋表16-18
• 1 緒論18-27
• 1.1 課題來源18
• 1.2 研究背景及意義18-21
• 1.3 研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4 現(xiàn)有研究存在的問題24-25
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線25-27
• 2 提升系統(tǒng)耦合振動研究27-47
• 2.1 提升系統(tǒng)運動方程推導(dǎo)27-29
• 2.2 離散化29-32
• 2.3 約束和邊界條件處理及求解32-35
• 2.4 ADAMS仿真模型35-36
• 2.5 實例分析36-43
• 2.6 實驗驗證43-46
• 2.7 本章小結(jié)46-47
• 3 鋼絲繩力學(xué)特性的數(shù)值模擬47-63
• 3.1 數(shù)值計算模型的建立47-56
• 3.2 數(shù)值模擬方案56
• 3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析56-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 4 內(nèi)部鋼絲運動特性研究63-73
• 4.1 二次螺旋結(jié)構(gòu)鋼絲繩的幾何特性63-66
• 4.2 鋼絲繩振動工況下內(nèi)部鋼絲的相對運動模型66-68
• 4.3 實例分析68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 5 鋼絲繩設(shè)計方法研究73-84
• 5.1 鋼絲繩剛度表達式73-75
• 5.2 鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性75-77
• 5.3 鋼絲繩抗拉性與彎曲柔韌性77-78
• 5.4 不同層股的接觸條件78-82
• 5.5 本章小結(jié)82-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 本文主要工作總結(jié)84-85
• 6.2 研究展望及待解決問題85-86
• 參考文獻86-93
• 附錄 193-96
• 附錄 296-98
• 附錄 398-101
• 附錄 4101-104
• 作者簡歷104-108
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集108

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本文編號：716029