礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩振動(dòng)特性及有限元分析研究.pdf

1、礦井提升機(jī)是礦產(chǎn)開采中的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，承擔(dān)著下放物料、設(shè)備、人員和提升礦產(chǎn)、人員的重任，素有“咽喉”之稱，在豎井開采方式中，更是聯(lián)系地面和井下的唯一通道。提升系統(tǒng)包含了機(jī)械、電子和液壓設(shè)備，系統(tǒng)的異常振動(dòng)對(duì)設(shè)備的正常工作造成了嚴(yán)重影響，縮短了提升鋼絲繩的使用壽命，也威脅著人員的安全。目前，對(duì)于提升系統(tǒng)的縱向振動(dòng)研究較多，而橫向振動(dòng)和縱向-橫向耦合振動(dòng)以及振動(dòng)的控制策略研究較少?；谝陨显颍斜匾獙?duì)礦井提升系統(tǒng)展開深入研究。本文以礦井提

2、升系統(tǒng)鋼絲繩為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬方法，對(duì)鋼絲繩的動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)進(jìn)行了研究，主要工作如下：
　　首先，簡(jiǎn)單介紹了礦井提升機(jī)的作用、類型、結(jié)構(gòu)及發(fā)展，提升系統(tǒng)，以及提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、分類和選擇。
　　接著，對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，應(yīng)用能量法，基于 Hamilton原理依次建立了提升系統(tǒng)變長(zhǎng)度柔性鋼絲繩的縱向振動(dòng)、橫向振動(dòng)以及縱向-橫向耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程。對(duì)于縱向振動(dòng)，構(gòu)造提升系統(tǒng)的控制模型，并且推導(dǎo)出滿足兩個(gè)基

3、本條件的變結(jié)構(gòu)控制算法：①滿足系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)要求，即在預(yù)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定狀態(tài)②顯著減小振動(dòng)幅度，最后基于Matlab軟件對(duì)鋼絲繩的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行模擬仿真。對(duì)于橫向振動(dòng)和縱向-橫向耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，應(yīng)用伽遼金法對(duì)其求解，并且基于礦井提升系統(tǒng)的典型參數(shù)對(duì)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。
　　最后，查閱所選鋼絲繩的相關(guān)參數(shù)，推導(dǎo)出鋼絲曲線方程，在 Pro/e中繪制出實(shí)體鋼絲繩，將三維模型模型導(dǎo)入 ANSYS中，依次對(duì)鋼絲繩芯股整體、芯股芯絲和側(cè)絲、芯股側(cè)