本文選題：提升懸繩　切入點：橫向振動　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：國家“十三五”規(guī)劃中指出:需要建立風(fēng)險識別和預(yù)警機制,以可控方式和節(jié)奏主動釋放風(fēng)險,重點提高礦產(chǎn)資源等方面的風(fēng)險防控能力。隨著落地式多繩摩擦提升機被廣泛應(yīng)用于礦井提升,其懸繩因橫向振幅過大而引起的繩間碰撞時有發(fā)生,其危害是易損傷鋼絲繩表面、加速鋼絲繩破斷與天輪磨損,已成為嚴(yán)重影響礦井提升安全的危險因素之一。為解決此工程故障,本文從以下四方面開展了深入研究:(1)建立了懸繩多源耦合橫向振動模型。首先,基于移動原點坐標(biāo)系統(tǒng)推導(dǎo)出了變長度垂直提升主繩在受到天輪端周期性橫向位移激勵時的橫-縱向耦合振動方程,通過數(shù)值仿真分析了主繩在天輪端的動態(tài)張力變化規(guī)律,為懸繩橫向振動的建模提供了動態(tài)張力的理論基礎(chǔ);其次,以天輪與摩擦輪的軸向擺動為邊界激勵,綜合提升速度、繩槽直徑、懸繩長度、張力等多源耦合因素,建立了提升懸繩多源耦合橫向振動模型,推導(dǎo)出了懸繩橫向振動位移的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并基于實測數(shù)據(jù)驗證了懸繩多源耦合橫向振動模型的有效性。(2)進(jìn)行了多源耦合振動特性及大振幅橫向振動抑制研究。首先,基于懸繩的橫向振動常微分方程組,以天輪與摩擦輪的軸向擺動位移為激勵,考慮天輪與摩擦輪軸向擺動的高階影響,探討了懸繩的多源耦合振動特性,得出提升加速度與繩槽直徑為懸繩大振幅橫向振動的弱耦合參數(shù),天輪的軸向擺動階次、等速提升速度、提升載荷及懸繩長度為懸繩大振幅橫向振動的強耦合參數(shù)。其次,研究了懸繩橫向振幅的安全范圍與抑制準(zhǔn)則,進(jìn)行了基于懸繩橫向振動特性的強耦合提升參數(shù)(等速提升速度、提升載荷與懸繩長度)的合理取值,實現(xiàn)了大振幅橫向振動的有效抑制。(3)研究了基于視覺跟蹤的移動懸繩橫向振動測量方法。首先,針對移動懸繩橫向振動檢測中難以選取特征參考點的問題,提出了基于機器視覺技術(shù)的解決方案,把對線形目標(biāo)物橫向振動檢測的問題成功轉(zhuǎn)化為對運動點的位移檢測。其次,提出了Kalman預(yù)測和Mean Shift跟蹤融合的移動懸繩橫向振動測量方法,實現(xiàn)了懸繩上被測點的強魯棒性跟蹤與位移測定。最后,基于懸繩橫向振動理論模型與仿真實驗臺分別驗證了所提方法在礦井提升懸繩橫向振動檢測中的適用性與數(shù)值準(zhǔn)確性。(4)進(jìn)行了懸繩碰撞行為故障診斷與預(yù)防研究。首先,構(gòu)建了影響懸繩橫向振動的源信息感知軟硬件系統(tǒng)。其次,基于實測數(shù)據(jù)與懸繩橫向振動理論模型進(jìn)行了懸繩碰撞行為的故障診斷研究,得出張力平衡裝置故障與天輪軸向擺動為引發(fā)懸繩碰撞的危險源。最后,探討了天輪軸向擺動安全評價標(biāo)準(zhǔn)的適用性,開發(fā)了天輪軸向擺動與張力平衡裝置姿態(tài)的在線檢測與預(yù)警系統(tǒng),實現(xiàn)了懸繩碰撞行為的有效預(yù)防。本文研究成果能為落地式多繩摩擦提升機的安全設(shè)計、運行監(jiān)測與工程維護(hù)提供技術(shù)支持,也可為布雷爾式多繩纏繞礦井提升機的故障維護(hù)與預(yù)防提供良好參考。
[Abstract]:That country "13th Five-Year" plan: the need to establish the risk identification and early warning mechanism, in a controlled manner and rhythm of active release risk, focus on improving the risk control ability of mineral resources and other aspects. With the widely used in mine hoist lifting of multirope friction, the suspension rope caused by excessive lateral amplitude caused by the rope when the collision occurred, the damage is easy to damage the surface of steel wire rope, wire rope and sheave accelerated breaking wear, has become a serious impact on the safety of mine hoist is one of the risk factors. To solve this fault, this paper from the following four aspects to carry out in-depth research: (1) established multi lateral vibration model of suspension rope coupling. First, move the origin of the coordinate system is derived with variable length vertical lifting rope sheave end under periodic transverse displacement excitation of the transverse and longitudinal coupling vibration equations based on the numerical simulation analysis. The dynamic tension changes in the end of the main rope sheave, provides a theoretical basis for modeling the dynamic tension of the transverse vibration of the suspension rope; secondly, the axial swing and friction wheel sheave for boundary excitation, comprehensively enhance the speed, the diameter of the rope groove, hanging rope length, tension and other multi-source coupling factors, established the lifting rope suspension multi coupled transverse vibration model, deduces the mathematical expressions of transverse vibration of the suspension rope, and based on the measured data verify the effectiveness of the suspension rope multi-source coupled transverse vibration model. (2) studied the vibration suppression characteristics of multi-source coupling and large amplitude vibration. First, the transverse vibration of the suspension rope based on ordinary differential equations the axial swing displacement, wheel and friction wheel for wheel and axle friction excitation, considering the high order effect to swing, discusses the characteristics of multi-source coupling vibration of suspension rope, improve the acceleration and the diameter of the rope hanging rope groove Weak coupling parameters of transverse vibration of large amplitude, pulley axial swing order, isokinetic lifting speed, lifting load and suspension rope length for the strong coupling parameters of suspension rope transverse vibration of large amplitude. Secondly, study the safety range of the suspension rope transverse amplitude and suppression of the strong coupling principle, the transverse vibration characteristics of lifting rope based on the parameters (isokinetic lifting speed, lifting load and suspension rope length) of the reasonable value, can effectively restrain the transverse vibration of large amplitude. (3) studied visual tracking mobile measurement method based on transverse vibration of suspension rope. First of all, for the mobile hanging rope transverse vibration detection is difficult to select the feature of reference point, put forward a solution based on machine vision technology, the lateral vibration of the linear target detection problem is transformed into displacement detection of the moving point. Secondly, proposed fusion tracking Kalman prediction and Mean Shift The mobile measuring method of transverse vibration of suspension rope, the rope hanging on by the measuring point of robust tracking and displacement measurement. Finally, the rope hanging transverse vibration theory model and simulation experimental platform were proposed in the applicability of the suspension rope transverse vibration in the detection and numerical accuracy of mine hoist based on (4). The suspension rope collision behavior of fault diagnosis and prevention research. First, construct the source information sensing hardware system influence the transverse vibration of the suspension rope. Secondly, the measured data and the theoretical model of the transverse vibration of suspension rope for hanging rope fault diagnosis fault based on collision behavior, the tension balance device and pulley axial swing by fault hazard hanging rope collision. Finally, discusses the applicability of sheave axial swing security evaluation criteria, online detection and warning system is developed and the axial oscillating sheave tension balance device to achieve attitude. Effective prevention of suspension rope collision behavior. This research results for multirope friction hoist safety design, operation monitoring and maintenance to provide technical support, but also for Blair type multi rope winding mine hoist fault maintenance and prevention to provide a good reference.

【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD53;TP391.41

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