矿井提升系统恒减速制动特性分析

运用Recur Dyn建立了多绳摩擦式矿井提升系统刚柔耦合动力学仿真模型,运用控制变量法分别讨论了最大运行速度和提升载荷等参数对恒减速制动过程中系统动力学特性的影响;结果表明,制动开始时,提升侧和下放侧钢丝绳张力有突变,重载下放侧钢丝绳张力波动频率比提升侧低;最大运行速度对钢丝绳张力影响不大,提升载荷对钢丝绳张力有较大的影响。     

多绳摩擦提升钢丝绳纵向张力动态特性

落地式多绳摩擦提升系统在使用过程中存在弦绳振动从而危及提升安全的问题,而影响弦绳振动的重要因素之一便是提升钢丝绳的纵向张力。针对落地式多绳摩擦提升系统纵向张力动态特性及张力不平衡的研究不足的问题,以姚桥煤矿2#主井提升钢丝绳为研究对象,对其进行动力学建模与仿真分析,分析纵向张力动态特性,探究其在张力自动平衡悬挂装置不同工作状况下各绳张力变化规律。     

矿井提升钢丝绳的动力学研究

对矿井多绳摩擦提升过程的钢丝绳张力及动张力的变化进行了研究。在建立带尾绳的多绳摩擦提升系统提升过程中钢丝绳的粘弹性振动数学模型基础上,进行了动张力的求解。利用MATLAB6.5工具进行了计算机仿真,得到了上提加速、匀速、减速一个周期的多绳提升张力及动张力的变化规律。与实测钢丝绳张力信号的对比分析表明,本文所建立的钢丝绳粘弹性振动模型是正确的。最后模拟了在刚性罐道存在故障时钢丝绳动张力的变化。该建模仿真对于提升钢丝绳的合理选用、提升机运行控制方式的设计与改进以及刚性罐道的故障诊断都有着重要的参考价值。     

多绳提升箕斗悬挂点钢丝绳张力变化规律分析

通过对多绳箕斗提升系统的运动学和动力学分析,建立了多绳提升箕斗悬挂点钢丝绳张力计算模型,得出了提升各阶段箕斗悬挂点钢丝绳张力计算公式,分析了在整个提升过程中该张力的变化规律,并以淮南某矿提升系统为例,计算出提升过程中各个阶段钢丝绳张力大小,绘制出沿提升高度钢丝绳张力变化曲线,确定了箕斗悬挂点钢丝绳最大张力点,为安装在箕斗悬挂点并用于钢丝绳张力测量的力传感器的设计选择提供依据。     

矿井提升系统的动力学研究

提出提升系统的时变的两个自由度运动微分方程，借助计算机仿真手段求出提升绳及其绳弦的变形及波动量（振幅）与提升时间的关系，在此基础上通过改变提升速度和加速度的方法，得到不同提升速度、加速度时绳及其弦的变形以及振幅与提升速度、加速度的关系，其结果可供有关部门参考。     

露天矿自卸汽车大坡度提升系统设计研究

设计了一种露天矿自卸汽车大坡度提升系统。明确了露天矿自卸汽车大坡度提升系统的总体方案,完成相关的参数计算与选型;设计了轮式台车与轨道系统、自动对中装置、限位定位装置与安全保障装置;构建了4绳摩擦式提升系统,利用ADAMS进行动力学仿真试验。结果显示,轮式台车在提升与下放过程中速度、加速度图符合前期设计构想,轮式台车横向振动位移小,钢丝绳最大张力符合钢丝绳力学性能,提升系统满足年产量设计要求。     

斜坡箕斗提升与尾绳装置

本文全面论述了露天斜坡箕斗提升加装尾绳装置的计算方法和公式。加装尾绳装置的原则有两条:一是正常启动和停车时绞车的启动加速度大于下放箕斗启动时的自然加速度和绞车的工作减速度小于提升箕斗运行终了时的自然减速度,都需要加装尾绳装置;二是在绞车紧急制动时,其减速度大于箕斗自然减速度时,需要加装尾绳装置。加装尾绳装置可以消除由于松绳所引起的一切事故,箕斗道的变坡可以不受限制,放宽了对箕斗道的选择;扩大了箕斗道的最小倾角,其极限可达零度,从而产生了水平箕斗运输系统。带尾绳的斜坡箕斗在我国大中型露天矿山已得到了广泛应用。     

落地式多绳摩擦提升系统动态特性研究

将提升钢丝绳简化为具有分布质量的均匀变形弹性线,并将长度时变的平衡钢丝绳质量集中在两侧提升容器上,利用拉格朗日方程建立了落地式多绳摩擦提升系统5自由度数学模型,其方程为耦合、变系数和非线性的二阶常微分方程。以某矿落地式摩擦提升系统运行参数为例,对非线性微分方程进行求解,分析两种工况下各自由度的动态响应和最大张力值。对比分析刚体动力学和弹性动力学计算的张力和张力差,提出了基于弹性动力学的提升系统防滑校核和提升钢丝绳选型方法。并进行了现场测试,实测曲线和仿真曲线变化规律基本一致,验证了5自由度数学模型建立和求解方法是有效的。对多绳摩擦提升系统动态设计提供了理论参考。     

落地式多绳提升机提升设施安装工艺

大型立井矿山主、副提升目前设计上较多地选用落地式多绳提升机、大型钢结构井架，本文着重介绍了在多绳提升设施安装中选用一种将首绳、尾绳、提升容器一次性从地面下放安装的便捷安全的施工方法。     

多层缠绕提升机卷筒绳槽参数研究

研究超深矿井多层缠绕提升系统绳槽参数的选取规律。在超深矿井多绳多层缠绕提升过程中,钢丝绳拉力不断地随提升高度变化,卷筒变形和钢丝绳张力相互影响,及钢丝绳层间拉力降低,建立卷筒和钢丝绳拉力相互影响的力学模型,计算钢丝绳变形量,研究绳槽参数变化规律,为超深矿井提升装备卷筒绳槽参数设计和选取提供理论参考。研究结果表明:在缠绕6层时,节距取值范围为1.032 6~1.414 d,绳槽最佳直径为1.032 6 d,接触深度为0.329 d;通过分析节距对圈间过渡加速度的影响,得到不同节距下圈间过渡加速度曲线,结果表明,节距越小对减小圈间过渡加速度越有利。研究方法和结果可为超深矿井提升机绳槽的设计、合适的绳槽参数选取提供参考。     

弯曲钢丝绳股内钢丝应力应变数值模拟

以右交互捻钢丝绳为例,根据弯曲钢丝绳结构特点及股内钢丝的缠绕关系,应用微分几何理论建立了Frenet-Serret标架图,推导出弯曲状态二次螺旋线空间矢量表达式。构建了12-6×7IWRC右同向捻和右交互捻钢丝绳有限元分析模型。以钢丝绳一端约束3个方向自由度,另一端施加轴向集中载荷作为加载工况,确立模型求解的边界条件,分析2种捻向钢丝绳等效应力及变形分布规律。仿真结果表明：弯曲状态下右交互捻钢丝绳等效应力变化幅度高于右同向捻钢丝绳等效应力,右同向捻钢丝绳变形大于右交互捻钢丝绳变形。进行弯曲右交互捻钢丝绳拉伸试验,比较了钢丝绳的试验值、仿真值和Costello理论计算值,最大误差为10%。在误差允许范围内试验结果与模拟结果基本吻合,验证了模型的正确性。     

钢丝绳拉伸状态下弹塑性仿真和试验研究

研究了1×19型钢丝绳在拉伸载荷作用下的力学特性,重点研究了轴向载荷超出弹性极限时的弹塑特性。首先建立了1×19型钢丝绳有限元分析模型,研究了其在弹性和弹塑性状态下的应力和应变特性。而后进行钢丝绳拉伸试验,测定了其名义应变-应力曲线和塑性变形特点,阐明了负载在钢丝之间的分布特点。将数值模拟分析结果和试验结果进行对比分析,验证了模型的正确性。     

斜井提升最大提升长度的确定

通过对斜井提升系统进行受力分析,结合提升钢丝绳必须满足强度条件和不松绳的要求,给出了能满足最大提升长度的计算公式。     

ELASTIC DEFORMATION ANALYSIS OF MULTILA YERED STRANDS

This paper describes a general model for the mechanical behavior studying of general wire rope strand. An exact solution of the deformation characteristics was given when the strands is under tensile and torsional loads. The theoretical results are useful in evaluating the extensional and torsional moduli of rigidity for the strands. Finally, a simple design criterion is established for the nonrotating ropes.     

恒阻大变形锚索力学特性及其在深部切顶留巷中的应用

为解决深部围岩变形量大、常规支护材料易破断失效的问题,对恒阻大变形锚索结构、工作原理及力学特性进行了研究。室内试验结果显示：恒阻锚索在静力拉伸和动力冲击过程中均能保持 350kN 的恒定工作阻力,显示了恒阻锚索良好的抵抗冲击、恒阻吸能特性。将恒阻锚索应用到深部切顶留巷工程中,留巷期间恒阻锚索大部分都产生一定的缩进量,较好地吸收了深部围岩变形能量,留巷围岩在滞后工作面约300m 时达到稳定状态,各项指标均能满足现场使用要求,恒阻锚索较好地控制了深部留巷围岩变形,从而验证了恒阻锚索支护的可靠性。     

煤矿特殊巷道乘人装置的主驱动绳轮优化设计

以煤矿特殊巷道乘人装置的主驱动绳轮为研究对象,利用机械优化软件ANSYS建立主驱动绳轮的力学模型并对其进行了有限元分析,同时研究了主驱动绳轮的结构尺寸对其应力和变形的影响,找出影响主驱动绳轮应力的主要结构参数,进而以最大应力为约束条件,以质量最小为优化目标对主驱动绳轮进行了主参优化设计。     

基于ANASYS的防跑车立式缓冲器滚筒的有限元分析

运用Solidworks软件对滚筒进行实体建模,并导入ANSYS中对其进行静力分析,得出在钢丝绳不同工况下滚筒的应力和变形云图。结果指出,缓冲器滚筒在工作过程中应力分布较均匀,但钢丝绳缠绕在滚筒中间时应力较大,这为防跑车缓冲器滚筒的进一步优化设计提供了理论依据。     

我国大型千米深井提升机械的发展趋势

阐述了我国大型千米深井提升机械的研究现状,根据国内外提升机械的不同政策及安全规程,从钢丝绳的安全系数、缠绕层数和公称抗拉强度以及提升容器的容器系数4方面分析了影响我国大型千米深井提升机械发展的因素,并指出我国大型深井提升机械的发展趋势。     

双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力主动控制方法

针对双绳缠绕式煤矿深井提升系统运行过程中钢丝绳张力不平衡问题,提出了钢丝绳张力主动控制方法。首先,分析双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力与浮动天轮液压缸负载力之间的关系,考虑系统存在的非线性问题,建立了提升系统钢丝绳张力主动控制模型;其次,由于煤矿深井提升环境恶劣,因此钢丝绳张力反馈信号通过无线装置进行采集,考虑提升系统运行过程中钢丝绳张力反馈信号通过无线传输存在不确定延时问题,基于系统控制模型构建了钢丝绳张力主动控制矩阵,设计了钢丝绳张力无线反馈信号传输延时补偿观测器,证明了包含延时补偿观测器的钢丝绳张力主动控制模型的稳定性;然后,考虑钢丝绳张力主动控制模型是一种严格反馈模型,存在输出约束问题,提出了反步控制和障碍李雅普诺夫函数相结合的钢丝绳张力主动控制方法,并证明了钢丝绳张力控制下的提升系统稳定性;最后,利用双绳缠绕式煤矿深井提升试验台对提出的传输延时补偿观测器及钢丝绳张力主动控制方法开展了实验验证,实验结果表明,延时补偿观测器可有效减小由于无线传输造成的钢丝绳张力反馈信号滞后量,与传统的被动式钢丝绳张力调节装置相比,在高速和低速工况下,提出的钢丝绳张力主动控制方法均可以更有效地减小2根钢丝绳张力差,进一步保证提升系统的安全运行。