滚轮罐耳刚度性能分析及试验研究

摘要

科学技术在不断发展，其应用领域也在不断的扩大，在煤矿行业上的应用体现在矿井的立井提升系统中。罐道、罐道梁、滚轮罐耳和提升容器作为立井提升系统的重要组成部分，其安全性能和使用寿命也在不断提高。立井提升的作用是人员安全的升降、煤炭的运输和机器设备的检修，当提升系统中任何一个设备在正常运行中发生故障，这将直接影响煤矿的生产和经济效益，重则可能造成人员伤亡。目前立井提升系统朝着安全、高效的方向发展，随着提升速度的提高和一次提升量增加，对滚轮罐耳的力学性能要求也越来越高。滚轮罐耳作为立井提升系统的导向装置，其力学性能对立井提升系统有重要影响，当其产生故障时会影响到罐道和罐笼的振动行为，也会诱发整个系统产生故障，尤其在高速运行下更为显著，最终将破坏矿井的安全运行。因此，为了满足立井提升系统安全、高效的需要，进行滚轮罐耳的刚度性能的研究十分必要。
　　本文针对滚轮罐耳，分别采用结构性能分析、刚度性能分析、仿真模拟和实验测试四种方法，在不同负载下的刚度性能进行了分析研究。主要研究工作如下:
　　(1)阐述了立井提升系统、滚轮罐耳的结构特点、不同滚轮罐耳的性能分析和滚轮罐耳的发展方向。
　　(2)根据滚轮在外载作用下的变形情况，利用Hertz理论推导了滚轮与罐道之间力学性能。在外载的作用下，作用力通过支架传递到缓冲器上，根据碟形弹簧的特点得到缓冲器的变形情况。
　　(3)基于ADAMS运动仿真，对滚轮罐耳模型进行仿真分析，探讨了滚轮罐耳在承受径向载荷时，滚轮和缓冲器的位移变化分析，滚轮罐耳的刚度随外载的变化规律。
　　(4)搭建了滚轮罐耳静态刚度测试试验台，介绍实验台的组成部分，以及各组成部分结构设计。
　　(5)进行了滚轮罐耳的径向静刚度测试，得到刚度特征曲线。同时测试结果和仿真结果进行了对比分析，在趋势上得到较好的一致性，通过多次实验对比，验证了测试方法良好的重复性。深入了解滚轮罐耳的刚度性能，获得了滚轮罐耳的刚度参数。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 课题研究的意义

1．3 国内外研究现状及发展趋势

1．4 主要研究内容

2 滚轮罐耳结构及性能分析

2．1 引言

2．2 滚轮罐耳的结构特点

2．3 滚轮罐耳的主要类型及性能分析

2．3．1 刚性滚轮罐耳

2．3．2 弹性滚轮罐耳

2．4 滚轮罐耳的安装

2．4．1 提升容器

2．4．2 罐道

2．5 滚轮罐耳的发展过程

3 滚轮罐耳刚度分析与计算

3．1 引言

3．2 滚轮与罐道的力学模型分析与计算

3．2．1 Hertz弹性理论

3．2．2 滚轮与罐道的接触刚度

3．3 缓冲器装置

3．3．1 碟形弹簧的特性

3．3．2 碟形弹簧的载荷与变形关系

3．4 碟形弹簧的组合

4 滚轮罐耳刚度仿真分析

4．1 ADAMS的运动仿真

4．1．1 ADAMS基本概述

4．1．2 ADAMS仿真功能简介

4．1．3 ADAMS模块功能简介

4．2 滚轮罐耳的三维模型的建立与分析

4．2．1 虚拟样机的创建

4．3 施加约束

4．4 仿真分析

5 滚轮罐耳刚度试验台设计与实验分析

5．1 引言

5．2 滚轮罐耳静刚度试验台结构设计

5．2．1 液压加载系统

5．2．2 调高系统的设计

5．2．3 测量系统的设计

5．2．4 底座的设计

5．3 滚轮罐耳静刚度试验台的组成及整体结构

5．3．1 试验台的组成

5．3．2 试验台的主要技术参数

5．4 测量方法与结果

5．4．1 测试原理

5．4．2 测试方法和结果

5．5 仿真与试验结果对比

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果