纏繞式多點提升系統(tǒng)鋼絲繩變形失諧動力學分析及主動控制.pdf

1、世界經(jīng)濟和社會發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求日益增加，我國現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)向地球的深部開采，開采井深深度將達到1500米以上的超深井。目前，我國礦井提升裝備主要采用單繩纏繞式提升機和摩擦式提升機，均不能同時滿足超深井“超深”和“重載”的需求。為了解決這一難題，多鋼絲繩的多點提升組合拓撲結(jié)構(gòu)有望成為超深井提升裝備的有效型式。同時，由于鋼絲繩物理性能的差異、動態(tài)變形、纏繞誤差都會造成鋼絲繩間運動不同步，導致鋼絲繩張力差急劇加大，影響提升鋼絲繩的使用壽命和安

2、全性。對于多鋼絲繩多層纏繞式提升機的一種型式，雙繩纏繞式提升機，本文定義這種現(xiàn)象為“雙繩間提升鋼絲繩變形失諧”，簡稱“鋼絲繩變形失諧”。為了對纏繞式多點提升系統(tǒng)鋼絲繩變形失諧進行控制，本文首先對變形失諧機理進行了研究，得到了提升容器的動態(tài)響應情況和鋼絲繩張力、張力差變化情況，同時設計了一種主動自動張力平衡裝置，對提升鋼絲繩間張力不平衡進行實時調(diào)節(jié)，并對其調(diào)節(jié)特性進行了相關分析與研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用瑞利法對鋼絲繩質(zhì)

3、量進行處理并將其等效為剛度隨繩長變化且具有一定阻尼的粘彈性體，建立了纏繞式多點提升系統(tǒng)縱向振動數(shù)學模型，并采用Matlab編程對模型進行數(shù)值求解，得到提升容器縱向振動速度、加速度變化規(guī)律和鋼絲繩張力、鋼絲繩間張力差隨纏繞半徑誤差變化規(guī)律。⑵采用離散化的思想將鋼絲繩表示為由廣義力耦合成的質(zhì)量球模型，并運用多體動力學軟件對多點提升系統(tǒng)分別進行靜力學建模和動力學建模，分析得到鋼絲繩間張力、張力差在靜態(tài)和動態(tài)時變化情況，同時將動態(tài)時提升容器縱向

4、響應特性結(jié)果和數(shù)值計算結(jié)果進行對比，以驗證所建立數(shù)學模型的正確性；最后對非定常工況下提升系統(tǒng)進行了動力學模型的建立，并分析其響應特性。⑶針對鋼絲繩變形失諧設計了一種鋼絲繩主動自動張力平衡裝置，并對裝置進行了機械液壓聯(lián)合仿真分析，對在液壓仿真系統(tǒng)里給定位移信號和在動力學仿真系統(tǒng)里實際位移信號進行比較，以驗證所建立聯(lián)合仿真模型的有效性；同時得到鋼絲繩張力、鋼絲繩間張力差和調(diào)節(jié)液壓缸壓力、流量變化情況，并對得到的結(jié)果進一步的分析，以驗證所建立