矿井提升机钢丝绳载荷动态检测研究

摘要

矿井提升机是煤矿生产的关键设备，在保证煤矿安全生产中起着至关重要的作用。提升机工作过程中，会出现提升超载和钢丝绳载荷不平衡等问题。为保证矿井提升机的安全稳定运行，根据功能要求和现场工况，设计提升机载荷动态检测方案。在提升机钢丝绳液压式液压连通装置的平衡油缸无杆腔油管旁路上安装油压传感器，在平衡油缸上安装位移传感器，在箕斗顶部安装数据采集装置与上位机进行通信。为保证检测方案的准确性，对液压连通装置特性进行研究分析。
　　首先，介绍钢丝绳液压连通装置的结构，详细阐述现如今各种摩擦模型及其机理，并分析平衡油缸内部存在的摩擦问题；确定提升机钢丝绳载荷动态检测系统的结构，以及各部分完成的主要功能，设计钢丝绳载荷动态检测总体方案；建立钢丝绳液压连通装置模型，分析液压缸的特性及钢丝绳张力平衡理论，建立液压缸动力学数学模型，分析液压缸运动特性以及连通特性；考虑液压缸非线性摩擦力特性，建立液压缸摩擦模型，分析张力检测产生误差原因。
　　其次，分析连通装置关键部件液压缸的静态特性，以及载荷对液压缸稳定性的影响，理论计算连通装置工作过程中管路中的压力损失；利用AMESim液压仿真软件中的液压库，分别建立液压缸仿真模型与液压连通装置仿真模型，分析液压连通装置动态特性。设计平衡油缸摩擦试验平台，包括试验架结构的设计、液压系统的设计以及上位机采集系统的设计；设计试验方案，使油缸在不同压力、不同流量下进行试验，根据试验数据以及摩擦模型，确定了压力、速度与摩擦力的关系，依照平衡油缸油压与钢丝绳张力的动态关系，对钢丝绳载荷检测进行动态补偿的方法。
　　最后，根据钢丝绳载荷的检测补偿方案，设计钢丝绳载荷检测上位机 LabVIEW程序，包括钢丝绳载荷数据的读取与存储等等，提高钢丝绳载荷检测的精度与可靠性。

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变量注释表

1 绪论

1.1课题研究背景及意义(Background and Significance)

1.2国内外研究现状(Present Research Status)

1.3钢丝绳载荷动态检测存在的问题(Problems of Wire Rope Load Dynamic Detection)

1.4 主要研究内容与论文组织结构(Main Research Contents and Paper Structure)

2 钢丝绳载荷动态检测系统方案研究

2.1 载荷动态检测系统结构(Wire Rope Load Dynamic Detection System Structure)

2.2液压连通系统模型的建立(Establishment of Hydraulic Connected System Model)

2.3动态检测系统方案设计(Design of Dynamic Detection System)

2.4载荷动态检测性能分析(Analysis of Load Dynamic Detection Performance)

2.5本章小结(Summary)

3 钢丝绳液压连通装置特性分析

3.1 液压缸动态特性分析(Analysis of Hydraulic Cylinder Dynamic Characteristic)

3.2 液压连通装置摩擦特性分析(Hydraulic Connectivity Friction Characteristic)

3.3连通装置调平功能分析(Analysis of Connectivity Leveling Function)

3.4本章小结(Summary)

4 液压连通装置仿真研究

4.1AMESim简介(Introduction of AMESim)

4.2 载荷连通装置静态和动态分析（Static and Dynamic Analysis of Load Connected Device）

4.3 单液压缸动态特性建模仿真(Dynamic Characteristic Modeling and Simulation of Single Hydraulic Cylinder)

4.4 液压连通工况建模仿真 (Simulation of Hydraulic Connected Modeling Working Condition)

4.5本章小结(Summary)

5 平衡油缸摩擦试验及数据分析

5.1液压缸摩擦特性试验（Test of Hydraulic Cylinder Friction Characteristic）

5.2试验数据分析（Analysis of Test Data）

5.3上位机钢丝绳载荷动态补偿（Dynamic Compensation of PC Wire Rope Load）

5.4本章小结(Summary)

6 总结与展望

6.1总结(Summary)

6.2展望(Outlook)

参考文献

作者简历

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