超深竖井提升系统钢丝绳纵向振动仿真优化研究

摘要

随着浅层资源的日渐枯竭，向地球更深处要资源，已成为全球发展的必然趋势。深部资源的开发利用离不开基础装备的支撑，而国内乃至全球在深部资源的开采、提升等方面的基础研究较薄弱。因此，本文对超深井大型提升装备钢丝绳的纵向振动进行了研究。提升设备是重要的矿山设备，其性能直接影响到矿山的安全生产和效益。钢丝绳在提升过程中的振动问题是影响提升设备寿命及性能的重要因素。钢丝绳的振动受众多因素的影响，而最终表现形式为钢丝绳张力和变形等的持续变化。
　　结合提升过程受力简化模型和超深提升的特点，对超深提升钢丝绳的振动类型进行了判定，确定了其属于参数慢变的分段非线性振动。依据振动类型，建立了钢丝绳张力和变形的微分方程，并借助 Mtalab-simulink建立了其仿真模型。为后期实验便利，由相似原理，根据超深提升样机的参数确定了实验台的参数，并对其进行仿真。通过对仿真结果的横向和纵向对比分析，得出提升钢丝绳的张力和变形等在加速度、弹性模量、绳端载荷等因素下的变化规律，从而得出了改善和抑制提升过程中的钢丝绳纵向振动应采取的措施。根据所得结论对模型进行优化，分析应用梯形加速度、六阶段提升过程及改进的梯形加速度等对提升过程的影响。
　　最后，提出了课题研究方法的局限性，明确了后期的改进方向。介绍了最新的无绳提升技术，并依据研究结论设计了其与传统提升结合的方案，该方案可以有效的优化提升过程尤其是超深提升的振动。综合加速度对振动的影响规律，对实时反馈的波动形式加速度的运用做了预测。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题的研究意义

1.3 研究现状

1.4 课题的主要研究内容

2 钢丝绳微分方程的建立

2.1 钢丝绳受力简化模型的建立

2.2 超深提升系统振动类型的判定

2.3 超深提升系统的动力学建模

2.4 本章小结

3 仿真模型的建立及实验台参数的确定

3.1 张力仿真模型

3.2 与终端载荷连接处绳端变形仿真模型的建立

3.3 超深提升实验台仿真参数的确定

3.4 仿真数据处理

3.5 本章小结

4 超深提升试验台的钢丝绳动力学仿真分析

4.1 超深提升实验台的钢丝绳动力学仿真

4.2 实验台张力、变形规律的应用

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与研究成果