摩擦式提升机防过卷保护钢丝绳应力分析（2）(图文)

时间：2024-09-11 08:22:33  点击数：

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2 提升钢丝绳应力数值分析
      在实际运行过程中，提升钢丝绳张力zui大的位置往往在弯曲部位。钢丝绳展开结构如图3 所示。模拟真实工况下采用防过卷装置后钢丝绳的缠绕工况，绳股缠绕在天轮上，钢丝绳处于纯弯曲的状态。
 

      张家铭研究了缠绕式提升机钢丝绳的振动和绳鼓力学特性。假设没有进行捻制的钢丝绳直径为 δ，钢丝绳在直径为 D 的摩擦轮 (天轮) 上弯曲，此时，钢丝绳的弯曲应力
 
      式中：δ 为钢丝绳的直径，mm；E 为钢丝绳的弹性模量，MPa；D 为钢丝绳缠绕天轮的直径，mm。
      任意取一点作为密切平面，则
      对式 (2) 进行变换，可以得到主法线表达式为
      式中：X、Y 和 Z 为空间曲线移动的 3 个面中 心点的坐标；x、y 和 z 为变化前的空间曲线；x′、y′和 z′为变化后的空间曲线。
      此时，通过空间曲线可以计算出钢丝绳的zui大弯曲应力
      式中：dij 为第 j 股中的第 i 个钢丝绳只有一根钢丝绳时的直径值，mm；Eij 为第 j 个单根钢丝绳的弹性模量；Kij 为在第 j 股中的第 i 个钢丝绳层在进行变形前后的曲率，(°)/mm。
      以6×36WS+IWRC 钢丝绳为研究对象，计算钢丝绳的应力时，仿真设定参数如表1 所列。
      将钢丝绳缠绕在直径为 2 m 的天轮上，在实际求解时，将计算内部接触点位置作为求解的计算点。此时，选取位于摩擦天轮绳槽上下两侧和右侧的部分绳股作为研究对象，并且沿着顺时针方向进行标记，标记出第 1、2、3、4 股。仿真分析得到的钢丝绳应力分布如图4 所示。
      由图4 可知，钢丝绳第 1 至第 4 股内第 1 层至第3 层钢丝的总体应力为 94.08、90.08、71.20 和 117.80 MPa。从图中可以看出，钢丝绳芯中 心轴的对称轴位置处，第 1 股和第 4 股的钢丝绳应力是沿着左右方向对称分布的；右同向捻和右交互捻钢丝绳靠近绳芯的位置弯曲应力较大。为了研究提升钢丝绳的应力分布及分布规律，采用有限元分析法建立钢丝绳物理模型并进行数值模拟，可以直观得到钢丝绳内部以及绳股之间的应力分布。