纏繞式多點(diǎn)提升系統(tǒng)鋼絲繩變形失諧動(dòng)力學(xué)分析及主動(dòng)控制.pdf

1、世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增加，我國(guó)現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)向地球的深部開采，開采井深深度將達(dá)到1500米以上的超深井。目前，我國(guó)礦井提升裝備主要采用單繩纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)，均不能同時(shí)滿足超深井“超深”和“重載”的需求。為了解決這一難題，多鋼絲繩的多點(diǎn)提升組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有望成為超深井提升裝備的有效型式。同時(shí)，由于鋼絲繩物理性能的差異、動(dòng)態(tài)變形、纏繞誤差都會(huì)造成鋼絲繩間運(yùn)動(dòng)不同步，導(dǎo)致鋼絲繩張力差急劇加大，影響提升鋼絲繩的使用壽命和安

2、全性。對(duì)于多鋼絲繩多層纏繞式提升機(jī)的一種型式，雙繩纏繞式提升機(jī)，本文定義這種現(xiàn)象為“雙繩間提升鋼絲繩變形失諧”，簡(jiǎn)稱“鋼絲繩變形失諧”。為了對(duì)纏繞式多點(diǎn)提升系統(tǒng)鋼絲繩變形失諧進(jìn)行控制，本文首先對(duì)變形失諧機(jī)理進(jìn)行了研究，得到了提升容器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況和鋼絲繩張力、張力差變化情況，同時(shí)設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)自動(dòng)張力平衡裝置，對(duì)提升鋼絲繩間張力不平衡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并對(duì)其調(diào)節(jié)特性進(jìn)行了相關(guān)分析與研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用瑞利法對(duì)鋼絲繩質(zhì)

3、量進(jìn)行處理并將其等效為剛度隨繩長(zhǎng)變化且具有一定阻尼的粘彈性體，建立了纏繞式多點(diǎn)提升系統(tǒng)縱向振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并采用Matlab編程對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解，得到提升容器縱向振動(dòng)速度、加速度變化規(guī)律和鋼絲繩張力、鋼絲繩間張力差隨纏繞半徑誤差變化規(guī)律。⑵采用離散化的思想將鋼絲繩表示為由廣義力耦合成的質(zhì)量球模型，并運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)多點(diǎn)提升系統(tǒng)分別進(jìn)行靜力學(xué)建模和動(dòng)力學(xué)建模，分析得到鋼絲繩間張力、張力差在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)時(shí)變化情況，同時(shí)將動(dòng)態(tài)時(shí)提升容器縱向

4、響應(yīng)特性結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證所建立數(shù)學(xué)模型的正確性；最后對(duì)非定常工況下提升系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模型的建立，并分析其響應(yīng)特性。⑶針對(duì)鋼絲繩變形失諧設(shè)計(jì)了一種鋼絲繩主動(dòng)自動(dòng)張力平衡裝置，并對(duì)裝置進(jìn)行了機(jī)械液壓聯(lián)合仿真分析，對(duì)在液壓仿真系統(tǒng)里給定位移信號(hào)和在動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)里實(shí)際位移信號(hào)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證所建立聯(lián)合仿真模型的有效性；同時(shí)得到鋼絲繩張力、鋼絲繩間張力差和調(diào)節(jié)液壓缸壓力、流量變化情況，并對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)一步的分析，以驗(yàn)證所建立