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多绳缠绕式矿井提升系统动张力传递特性研究

多绳缠绕式矿井提升系统动张力传递特性研究

作者：许亚萍河南科技大学

学位级别：硕士

由于地球表面的浅层矿产资源储量日渐枯竭,深层资源的开发利用逐步兴起。超深矿井提升机械装备是开发深层矿产资源的重要设备,然而国内在超深矿井提升装备的基础理论以及设计制造上的研究仍处于初步阶段,对超深矿井提升机械装备的设计... 详细信息

由于地球表面的浅层矿产资源储量日渐枯竭,深层资源的开发利用逐步兴起。超深矿井提升机械装备是开发深层矿产资源的重要设备,然而国内在超深矿井提升装备的基础理论以及设计制造上的研究仍处于初步阶段,对超深矿井提升机械装备的设计与研究迫在眉睫。提升钢丝绳是提升系统的关键部件,其动力学特性直接影响着提升机运行中的安全性和稳定性。因此研究提升钢丝绳的动张力特性对超深矿井提升系统的设计研发具有重要意义。以中信重工所建立的多绳缠绕提升试验系统为研究对象,通过对提升系统的结构原理进行分析,简化物理模型,基于虚拟样机仿真技术,利用Recur Dyn多体动力学仿真平台,使用三维实体建模软件CATIA构建了提升系统的部分三维实体模型,并与Recur Dyn仿真软件进行数据传输。在Recur Dyn环境中设置每个机构的材料属性,设定各部件之间边界条件,建立了多绳缠绕式提升机的仿真模型。对所建立的仿真模型进行特定工况下的仿真计算,得出运行过程中提升钢丝绳与容器连接处的钢丝绳动张力变化曲线。针对中信提升试验系统开展相应工况的实验测量,通过张力测量装置和提升容器测量装置采集实验数据。将仿真结果与实验数据进行对比分析,结果显示三个提升速度下的仿真计算值和试验数据有良好的一致性,验证了仿真模型的准确性以及基于Recur Dyn的虚拟样机仿真方法的可靠性。进一步对提升系统加速启动初始阶段的实验和仿真张力频率分析,结果显示在提升加速度一致时,不同提升速度对启动初始阶段的系统纵振固有频率基本没有影响。将Recur Dyn虚拟样机仿真方法推广到超深矿井提升系统研究上,研究不同井深下钢丝绳张力变化特性。针对1500m超深井提升钢丝绳在提升过程中的动张力传递规律进行研究,得出不同空间位置处的钢丝绳张力变化曲线,对不同曲线进行频谱分析,得出钢丝绳动张力的传递特性。结果显示:不同空间位置高度下的振动频率基本一致,且空间位置越高,钢丝绳振动幅值衰减率越小;同一时刻,空间位置的高度越大,钢丝绳张力振动幅值越大;随着提升时间越来越大,钢丝绳长度不断减小,不同空间位置高度下的钢丝绳张力振动幅值均逐渐减小,衰减速度呈先快后慢趋势,最终趋于平稳接近于零。综合以上分析可得,不同空间位置处的钢丝绳张力振动幅值衰减规律可以用指数曲线来表示,且不同空间位置处的钢丝绳张力振动幅值衰减速度基本相当。

关键词：矿井提升系统多绳缠绕 RecurDyn 超深井钢丝绳动张力传递特性

基于筒壳应变的多绳缠绕式提升机载荷监测研究

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基于筒壳应变的多绳缠绕式提升机载荷监测研究

作者：史晓泽中国矿业大学

学位级别：硕士

随着矿井开采深度不断增加,多绳缠绕式提升机在未来的矿井提升应用中将越来越广泛,而现有的载荷监测方法在深井提升时存在一定的缺陷,包括通信困难、维护不便等问题,因此本文提出通过研究多绳缠绕式提升机卷筒应力应变与提升载荷之间的... 详细信息

随着矿井开采深度不断增加,多绳缠绕式提升机在未来的矿井提升应用中将越来越广泛,而现有的载荷监测方法在深井提升时存在一定的缺陷,包括通信困难、维护不便等问题,因此本文提出通过研究多绳缠绕式提升机卷筒应力应变与提升载荷之间的关联性,通过测量井上相关载荷参数实现缠绕式提升机载荷监测,对于多绳缠绕式提升机的安全运行具有一定的理论和实际意义。首先,本论文对多绳缠绕式提升机运行过程中卷筒筒壳应力应变进行了分析和计算,根据理论计算结果采用ANSYS WORKBENCH对提升机卷筒进行了有限元分析和计算,确定了卷筒筒壳应变的监测方案,并为本课题的研究提供了理论依据,根据统计学习理论选取了常用的统计学习分类方法,采用统计学习方法对应变数据进行分析,并给出了通过统计学习理论进行载荷监测的步骤。其次,对载荷监测系统的软硬件进行了设计分析,硬件有传感器、电源、工控机等,对硬件系统各类主要硬件选型进行了分析,搭建了卷筒筒壳应变和主轴扭矩监测系统;软件部分本文采用基于DLL的LabVIEW、MATLAB和Visual C++混合编程,以LabVIEW为主软件搭建了载荷监测系统上位机,实现了载荷监测所需的功能要求。最后,利用小波降噪减少了噪声对测试信号的影响,采用Scikit-learn建立了缠绕式提升机卷筒筒壳应变与提升载荷之间的关联模型,并对各个模型的性能进行了比较分析,验证了本课题监测方法的可行性。

关键词：多绳缠绕提升机载荷监测卷筒筒壳应变统计学习

紧急救援多绳缠绕提升绞车结构优化与性能研究

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紧急救援多绳缠绕提升绞车结构优化与性能研究

作者：王源太原理工大学

学位级别：硕士

我国是一个多煤的国家,以1145亿吨储存量排名世界第三,虽然太阳能、风能、核能以及天然气有所发展,但未来煤炭依然占据资源消耗的重要位置,由于我国煤炭埋藏深,地面煤层较少等自身因素,矿难事故发生频繁,百万吨死亡率远远超过美国、南... 详细信息

我国是一个多煤的国家,以1145亿吨储存量排名世界第三,虽然太阳能、风能、核能以及天然气有所发展,但未来煤炭依然占据资源消耗的重要位置,由于我国煤炭埋藏深,地面煤层较少等自身因素,矿难事故发生频繁,百万吨死亡率远远超过美国、南非、俄罗斯等主要产煤国。所以研发一种高效、便携的救援设备尤为重要。本文针对现有的矿难的形式,设计了一种紧急救援多绳缠绕提升系统,通过垂直救援方式缩短了救援时间,提高了被困人员的生存几率,保障了矿工的生命安全。以山西省煤炭地质115勘查院提供的原始数据为基础,通过合理计算选定了救援系统的参数,利用Pro/E软件建立了整个系统的三维模型,在此基础上参考各国各行业的标准对救援系统的关键部件进行了设计,在保证安全的前提下,有效减小了系统尺寸,提高了便携性。针对现有绞车的乱绳问题,设计了一种新型的排绳器,创新性地加入了转盘式间歇机构,通过此机构的运行使排绳器可以实现间歇式排绳,使其只在特定情况下排绳,这种方式极大地适应了折线绳槽的运行原理,提高了排绳效率,减少了钢丝绳的磨损,并通过对转盘式间歇机构的运动学仿真,得到了机构的运动规律,消除了刚性冲击,极大地减少了对于整个机构的损伤。将系统运行情况划分为三种不同的工况,计算获得了提升绞车主轴装置的外力载荷,并通过理论计算与ANSYS Workbench有限元两种方法对其进行了受力分析,得到了主轴装置的最大应力和最大变形量,主轴装置的强度和刚度均符合工程应用上的要求,论证了模型设计的合理性。针对多绳缠绕式提升绞车钢丝绳张力不平衡现象,探讨了张力不平衡原因以及危害,分析了正常状态与错误缠绕状态下的张力规律,设计了一种新型的张力平衡装置,有效化解了张力不平衡问题。垂直救援提升绞车设计是基于车载平台的,这就对缩小尺寸提出了很高的要求,本文设计了一种便携式的井架,提高了整个系统的机动性,节省了空间,并对井架进行了静力学与模态分析,论证了其合理性,最后将整个系统集成到车载之上,合理地安排了设备的布置方式。

关键词：紧急救援间歇排绳多绳缠绕便携式井架有限元分析

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谈谈麒麟厂多绳缠绕式斜坡提升技术

有色金属设计 2002年第4期29卷 72-78页

作者：徐进平昆明有色冶金设计研究院云南昆明650051

介绍了多绳缠绕式斜坡提升技术系统的特点、设备装置 ,及其采用的安全措施。经过 10多年的运行实践证明 ,该技术至今仍不失其先进性和实用性 ,值得推广应用。

关键词：多绳缠绕斜坡提升人车箕斗提升机

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超深矿井提升系统钢丝绳动力学仿真优化研究

超深矿井提升系统钢丝绳动力学仿真优化研究

作者：方立涛郑州大学

学位级别：硕士

改革开放以来,国家经济飞速发展,综合国力持续增强,人民生活水平也在日益改善,但是这些一直离不开能源的支撑,尤其是煤炭资源。随着近年来浅层煤炭资源开采殆尽,向地球更深处挖掘煤炭成为国家战略。鉴于此,中信重工机械股份有限公司联... 详细信息

改革开放以来,国家经济飞速发展,综合国力持续增强,人民生活水平也在日益改善,但是这些一直离不开能源的支撑,尤其是煤炭资源。随着近年来浅层煤炭资源开采殆尽,向地球更深处挖掘煤炭成为国家战略。鉴于此,中信重工机械股份有限公司联合国内几所大学成功申报国家“973计划”项目:“超深井大型提升装备设计制造及安全运行研究”,开展超深矿井（深度大于1200m）大型提升装备的设计研究。本文分析了超深矿井提升中传统提升方式（单绳缠绕式和多绳摩擦式）的局限性和多绳缠绕式提升的可行性,通过理论分析确定了多绳缠绕式超深矿井提升系统的振动类型为参数慢变的非线性振动;建立了多绳缠绕式超深矿井提升系统的简化力学模型,继而建立钢丝绳动张力和变形的数学模型;由超深井提升的基本要求,确定了样机的参数（深度1500m,最大提升速度18m/s）,并根据相似理论确定超深井提升试验台参数,然后依据试验台参数和提升钢丝绳动张力和变形数学模型,在Matlab-Simulink中建立动力学仿真模型,对基准工况下提升和下放两个过程进行仿真,继而对仿真结果进行分析,得出了钢丝绳动张力,变形的变化规律;通过机械优化设计,对提升试验台的最大提升速度和加速度两个参数进行优化选择,得出结果当试验台最大速度为2.4m/s,加速度为0.5m/s2时目标函数值最小,振动也最小;最后,提出了S形曲线作为超深矿井提升系统的的速度模型,并且在安徽某矿提升机上验证了S形曲线对矿井提升机动力学性能的改良效果。

关键词：多绳缠绕超深钢丝绳动力学速度模型优化