沙永東

摘? ?要：為了研究深井纏繞式提升系統(tǒng)重載段鋼絲繩長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、鋼絲繩提升過(guò)程分段及整體動(dòng)張力的變化規(guī)律以及提升機(jī)動(dòng)張力的變化規(guī)律，對(duì)提升系統(tǒng)做了合理的簡(jiǎn)化和假設(shè)，對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模，模型為鋼絲繩提升長(zhǎng)度和動(dòng)張力的變化規(guī)律提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩? 動(dòng)張力? 建模

中圖分類號(hào)：TD444? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（b）-0046-02

近年來(lái)對(duì)提升機(jī)提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究為行業(yè)裝備水平的提高起到了積極有效的作用，但對(duì)于深井纏繞式提升系統(tǒng)重載段的動(dòng)力學(xué)研究較少，尤其是隨著提升深度的增加，鋼絲繩的自身重量迅速增加，提升的載荷也在增大，重載段鋼絲繩的動(dòng)張力變化也很明顯，因此由于比較淺的纏繞提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)研究不適合于深井，在這種情況下深井纏繞式提升系統(tǒng)重載段動(dòng)力學(xué)特性研究具有重要的意義[1]。

1? 提升系統(tǒng)重載段動(dòng)力學(xué)建模

為了對(duì)深井纏繞式提升系統(tǒng)重載段動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，首先要建立合理的動(dòng)力學(xué)模型，由于鋼絲繩的運(yùn)行過(guò)程極為復(fù)雜，在不影響系統(tǒng)本質(zhì)的前提下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理有效的假設(shè)與簡(jiǎn)化：

（1）忽略提升容器與罐道之間的摩擦;

（2）天輪與鋼絲繩之間不存在滑動(dòng);

（3）忽略提升系統(tǒng)本身的阻尼影響;

（4）天輪和提升容器之間鋼絲繩質(zhì)量的1/3分配到提升容器上;

（5）提升機(jī)和天輪之間鋼絲繩質(zhì)量的1/3分配到天輪上;

（6）深井纏繞式提升系統(tǒng)為兩根鋼絲繩，因?yàn)槭峭竭\(yùn)行，為此只要對(duì)一根鋼絲繩進(jìn)行研究即可。

提升系統(tǒng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化如圖1所示，提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖2所示。

因?yàn)檎９ぷ鞯木钸_(dá)1000m以上，所以不能忽略自身質(zhì)量很大的鋼絲繩重力，必須把鋼絲繩在提升系統(tǒng)中質(zhì)量隨深度變化而變化的因素考慮進(jìn)去。在提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中重載段鋼絲繩長(zhǎng)度L（t）函數(shù)變化為：

式中：l0—重載段鋼絲繩原始長(zhǎng)度，m;

t1—加速結(jié)束時(shí)間，s;

t2—?jiǎng)蛩俳Y(jié)束時(shí)間，s;

t3—減速結(jié)束時(shí)間，s;

v—?jiǎng)蛩龠\(yùn)行速度，m/s。

以提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖2所示，分別建立重載段鋼絲繩動(dòng)張力T1變化過(guò)程的微分方程如下[2-3]：

（1）加速過(guò)程。

（2）勻速過(guò)程。

（3）減速過(guò)程。

式中：E—鋼絲繩的彈性模量，Pa;

A—鋼絲繩橫截面積，m2;

a1—加速度值，m/s2;

a2—減速度值，m/s2;

q—每米鋼絲繩質(zhì)量，kg;

M—提升質(zhì)量的1/2，kg;

l1、l2、l3—不同提升階段鋼絲繩長(zhǎng)度，m。

將提升過(guò)程鋼絲繩長(zhǎng)度和速度隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化因素考慮，重載段鋼絲繩動(dòng)張力T1變化的微分方程可綜合表達(dá)如下：

進(jìn)一步分析由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可得：

化簡(jiǎn)得：

2? 結(jié)語(yǔ)

（1）得到的鋼絲繩長(zhǎng)度L（t）變化函數(shù)為鋼絲繩的動(dòng)態(tài)變化研究提供了依據(jù);

（2）重載段鋼絲繩動(dòng)張力T1變化分段函數(shù)為分段研究張力動(dòng)態(tài)變化提供了基礎(chǔ);

（3）式（7）為研究提升段張力T的動(dòng)態(tài)變化提供了思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 王建偉，馬偉，李濟(jì)順.多繩纏繞式超深井提升機(jī)提升段鋼絲繩動(dòng)態(tài)張力檢測(cè)方案研究[J].煤炭技術(shù)，2018，37（6）：258-260.

[2] 吳水源，龔憲生，羅宇馳，等.纏繞式多點(diǎn)提升系統(tǒng)鋼絲繩變形失諧動(dòng)力學(xué)分析[J].振動(dòng)與沖擊，2018，37（2）：228-235.

[3] 劉秋軍.礦井提升鋼絲繩動(dòng)力學(xué)仿真分析[J].煤礦機(jī)械，2014，35（10）：73-76.