摩擦式提升机防过卷保护钢丝绳应力分析（1）(图文)

时间：2024-09-09 08:02:40  点击数：

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导读

      针对多绳摩擦式提升机在运行过程中容易出现过卷、过放工况，造成钢丝绳应力瞬间集中引起断裂等问题，应用了一种应对特殊工况的防过卷保护装置，并以 6×36WS+IWRC 钢丝绳为研究对象，采用有限元分析法建立了钢丝绳仿真模型并进行数值模拟。仿真结果表明：钢丝绳股内的应力分布不均匀；钢丝绳截面呈现出层状分布；绳股内侧为压，外侧为拉；对于同向捻钢丝绳，股内变形大于右交互捻钢丝绳；应力集中的部位发生在钢丝绳的弯曲位置点；钢丝绳的外层丝等效应力呈现出等幅波动。
随着矿山开采量和开采强度的不断增 大，井下机电设备的稳定运行对于保证产量和企业的效益至关重要。多绳摩擦式提升系统是井下常用的机电液一体化装备，主要由驱动装置、制动装置、多根钢丝绳及天轮等部分组成，是矿山领域的关键机电设备。钢丝绳是整个提升系统的承载构件，用于提升和下放罐笼并且承受载荷作用。在运行过程中，摩擦式提升机容易出现过卷故障，此时钢丝绳的受力比较复杂，容易造成钢丝绳内部断丝或突然断裂，引起煤矿提升事故。

      为了保证提升系统的稳定运行，国内很多学者研究了提升机防过卷保护装置。贾福音等人通过对摩擦式提升机结构特点进行分析，设计了一种保护装置对提升过程的制动进行缓冲，减少了钢丝绳受到的冲击力；但是，摩擦式提升机的过卷装置受外部的影响较大，没有分析钢丝绳的内部应力变化特性，无法得出钢丝绳在受到作用力时的应力分布规律。本研究基于矿井摩擦式提升机结构组成，应用了一种应对特殊工况的防过卷保护装置，利用有限元分析软件 Pro/Engineer 建立了钢丝绳仿真模型，仿真钢丝绳内部应力，并得到了应力分布规律。

1 摩擦式提升机和过卷保护装置
1.1 多绳摩擦式提升机
      矿井多绳摩擦式提升机是我国矿井领域zui常用的提升装备，主要用于提升人员、设备和物料。该提升系统主要由驱动装置、多根钢丝绳、上下天轮及罐笼等部分组成，其结构如图1 所示。其中，驱动装置由电动机、减速机和联轴器等部分组成，可将电能转变为机械能，实现对罐笼的提升和下放；上下天轮用于对钢丝绳进行改向。提升钢丝绳在天轮位置会出现弯曲变形，钢丝绳的应力会出现突变。
 

1.2 防过卷保护装置
      当矿井提升机在运行中出现传感器失效、制动系统失灵以及突然断电时，非常容易引起过卷。过卷发生后，钢丝绳内部应力瞬间增 大，导致提升机罐笼出现严重振动，有可能引起坠罐事故。为此，提升机防过卷装置应运而生。防过卷保护装置结构如图2所示。
 
      整个防过卷装置由井架、支撑立柱、压辊组以及钢带等部分组成。该装置由 5 个缓冲液压缸支撑，且沿垂直方向等距布置。每一个缓冲液压缸活塞杆上都装有钢带，且钢带在各缓冲液压缸由活塞杆进行固定。防过卷保护装置通过钢带吸收应变能，从而在过卷时对罐笼进行缓冲，并且利用缓冲压辊降低制动冲击力。该装置能对钢丝绳进行可靠制动，并且有效防止钢丝绳出现过卷；但在实际进行制动时，钢丝绳的应力也会受防过卷装置的影响。