摩擦提升系统提升钢丝绳的振动分析与试验研究

摘要

随着人们对矿产资源的不断开采，提升系统的提升高度和运行速度都在不断的提高。由此产生了对提升系统中提升钢丝绳的安全性和稳定性的更高的要求。鉴于此，对提升系统在运动过程中提升钢丝绳的动态特性进行深入且详细的研究已经迫在眉睫。
　　矿井提升系统是一种典型的柔性传动提升系统，一般由摩擦轮、提升容器/平衡锤、提升钢丝绳、平衡钢丝绳等主要部件构成。提升钢丝绳与提升容器相连，从而引导提升容器的上下运行。由于提升钢丝绳自身的柔性特性以及复杂的外界干扰条件，因此在提升系统的整个运动过程中，提升钢丝绳的动态特性极其复杂。本文采用理论分析与现场真实试验相结合的研究方法，对立井提升系统提升钢丝绳的动态特性进行了较深入的研究。
　　根据矿井提升系统中提升钢丝绳的柔性特性，将平衡钢丝绳的时变质量等效到提升容器上，忽略其振动产生的影响。基于能量法，利用哈密顿原理，建立柔性提升钢丝绳纵向-横向耦合振动的非线性控制微分方程;并使用数值求解方法——伽辽金法，对所建立的方程进行求解。理论模型的可靠性与有效性通过现场试验进行了验证。
　　文章以双激励条件下的提升钢丝绳横向振动模型为基础，研究了上、下激励分别、共同作用以及载荷对提升钢丝绳横向振动动态特性的影响。并通过改变外界激励的频率，得出外界激励频率与提升容器的固有频率相等时，提升钢丝绳横向振动振幅最大，应尽量避免之。接着利用控制变量与仿真的方法，分别研究了提升容器与罐道之间弹簧的刚度系数k、集中阻尼c、以及存在于整个提升系统的系统阻尼cd对提升钢丝绳的横向振动影响。
　　总体来说，本文对立井提升系统中提升钢丝绳的动态特性进行了深入的理论和试验研究;着重揭示了由于外界干扰激励以及不同结构参数对提升钢丝绳横向振动产生的影响。本文的研究成果为柔性提升系统的相关研究提供了分析思路和理论基础，试图为更加深入地研究矿井提升系统提升钢丝绳的安全性提供了途径与方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 现有研究不足

1．4 本文研究内容

第二章 提升系统振动模型建立与求解

2．1 提升系统模型建立

2．2 提升钢丝绳纵横耦合振动方程建立

2．3 提升钢丝绳振动方程数值求解

2．3．1 提升钢丝绳纵向振动方程求解

2．3．2 提升钢丝绳横向振动方程求解

2．4 本章小结

第三章 提升钢丝绳动态特性仿真研究与试验验证

3．1 提升钢丝绳动态特性仿真研究

3．1．1 仿真参数设定

3．1．2 提升钢丝绳振动仿真分析

3．2 现场测试试验

3．2．1 试验测试系统硬件选择与布置

3．2．2 试验参数设置与测点布置

3．2．3 试验仪器安装与防护

3．2．4 试验测试结果

3．3 试验与仿真结果对比

3．4 本章小结

第四章 外界激励作用下提升钢丝绳横向振动分析

4．1 立井提升系统横向振动模型

4．2 振动方程求解

4．3 激励对提升钢丝绳横向振动动态响应影响

4．3．1 上端激励对提升钢丝绳横向振动动态响应影响

4．3．2 下端激励对提升钢丝绳横向振动动态响应影响

4．3．3 上下端激励同时作用对提升钢丝绳横向振动动态响应影响

4．4 本章小结

第五章 影响提升钢丝绳横向振动特性主要因素

5．1 罐道缺陷对钢丝绳振动特性影响

5．2 载荷对钢丝绳振动特性影响

5．3 系统参数对钢丝绳横向振动特性影响

5．3．1 弹簧刚度

5．3．2 集中阻尼

5．3．3 分布阻尼

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文