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摩擦式提升機(jī)防過卷保護(hù)鋼絲繩應(yīng)力分析（1）(圖文)

時(shí)間：2024-09-09 08:02:40 點(diǎn)擊數(shù)：

導(dǎo)讀

針對(duì)多繩摩擦式提升機(jī)在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)過卷,、過放工況,，造成鋼絲繩應(yīng)力瞬間集中引起斷裂等問題，應(yīng)用了一種應(yīng)對(duì)特殊工況的防過卷保護(hù)裝置,，并以 6×36WS+IWRC 鋼絲繩為研究對(duì)象,，采用有限元分析法建立了鋼絲繩仿真模型并進(jìn)行數(shù)值模擬,。仿真結(jié)果表明：鋼絲繩股內(nèi)的應(yīng)力分布不均勻；鋼絲繩截面呈現(xiàn)出層狀分布,；繩股內(nèi)側(cè)為壓,，外側(cè)為拉；對(duì)于同向捻鋼絲繩,，股內(nèi)變形大于右交互捻鋼絲繩,；應(yīng)力集中的部位發(fā)生在鋼絲繩的彎曲位置點(diǎn)；鋼絲繩的外層絲等效應(yīng)力呈現(xiàn)出等幅波動(dòng),。
隨著礦山開采量和開采強(qiáng)度的不斷增大,，井下機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保證產(chǎn)量和企業(yè)的效益至關(guān)重要。多繩摩擦式提升系統(tǒng)是井下常用的機(jī)電液一體化裝備,，主要由驅(qū)動(dòng)裝置,、制動(dòng)裝置、多根鋼絲繩及天輪等部分組成,，是礦山領(lǐng)域的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備,。鋼絲繩是整個(gè)提升系統(tǒng)的承載構(gòu)件，用于提升和下放罐籠并且承受載荷作用,。在運(yùn)行過程中,，摩擦式提升機(jī)容易出現(xiàn)過卷故障，此時(shí)鋼絲繩的受力比較復(fù)雜,，容易造成鋼絲繩內(nèi)部斷絲或突然斷裂,，引起煤礦提升事故。

為了保證提升系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,，國內(nèi)很多學(xué)者研究了提升機(jī)防過卷保護(hù)裝置,。賈福音等人通過對(duì)摩擦式提升機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種保護(hù)裝置對(duì)提升過程的制動(dòng)進(jìn)行緩沖,，減少了鋼絲繩受到的沖擊力,；但是,，摩擦式提升機(jī)的過卷裝置受外部的影響較大，沒有分析鋼絲繩的內(nèi)部應(yīng)力變化特性,，無法得出鋼絲繩在受到作用力時(shí)的應(yīng)力分布規(guī)律,。本研究基于礦井摩擦式提升機(jī)結(jié)構(gòu)組成，應(yīng)用了一種應(yīng)對(duì)特殊工況的防過卷保護(hù)裝置,，利用有限元分析軟件 Pro/Engineer 建立了鋼絲繩仿真模型,，仿真鋼絲繩內(nèi)部應(yīng)力，并得到了應(yīng)力分布規(guī)律,。

1 摩擦式提升機(jī)和過卷保護(hù)裝置
1.1 多繩摩擦式提升機(jī)
礦井多繩摩擦式提升機(jī)是我國礦井領(lǐng)域zui常用的提升裝備,，主要用于提升人員、設(shè)備和物料,。該提升系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)裝置,、多根鋼絲繩、上下天輪及罐籠等部分組成,，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示,。其中，驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī),、減速機(jī)和聯(lián)軸器等部分組成,，可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)對(duì)罐籠的提升和下放,；上下天輪用于對(duì)鋼絲繩進(jìn)行改向,。提升鋼絲繩在天輪位置會(huì)出現(xiàn)彎曲變形，鋼絲繩的應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)突變,。

圖1 多繩摩擦式提升系統(tǒng)

1.驅(qū)動(dòng)裝置,；2.鋼絲繩；3.天輪,；4.罐籠,；5.下方容器；6.尾繩,。

1.2 防過卷保護(hù)裝置
當(dāng)?shù)V井提升機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)傳感器失效,、制動(dòng)系統(tǒng)失靈以及突然斷電時(shí)，非常容易引起過卷,。過卷發(fā)生后,，鋼絲繩內(nèi)部應(yīng)力瞬間增大,，導(dǎo)致提升機(jī)罐籠出現(xiàn)嚴(yán)重振動(dòng),，有可能引起墜罐事故。為此,，提升機(jī)防過卷裝置應(yīng)運(yùn)而生,。防過卷保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

圖2 防過卷保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意

1.上支架；2.耐磨鋼帶,；3.基礎(chǔ),；4.緩沖液壓缸組；5.水平支撐橫梁,；6.立柱,；7.鋼帶；8.罐籠,；9.壓輥耳座,；10.壓輥；11.托罐梁,；12.托罐爪,；13.彈簧；14.壓輥組,。

整個(gè)防過卷裝置由井架,、支撐立柱、壓輥組以及鋼帶等部分組成,。該裝置由 5 個(gè)緩沖液壓缸支撐,，且沿垂直方向等距布置。每一個(gè)緩沖液壓缸活塞桿上都裝有鋼帶,，且鋼帶在各緩沖液壓缸由活塞桿進(jìn)行固定,。防過卷保護(hù)裝置通過鋼帶吸收應(yīng)變能，從而在過卷時(shí)對(duì)罐籠進(jìn)行緩沖,，并且利用緩沖壓輥降低制動(dòng)沖擊力,。該裝置能對(duì)鋼絲繩進(jìn)行可靠制動(dòng)，并且有效防止鋼絲繩出現(xiàn)過卷,；但在實(shí)際進(jìn)行制動(dòng)時(shí),，鋼絲繩的應(yīng)力也會(huì)受防過卷裝置的影響。