缠绕过渡过程钢丝绳摩擦磨损特性研究

发布时间：2020-05-22 04:40

【摘要】：现阶段,随着浅层资源逐渐减少,为了我国的经济发展不受浅层资源的制约,我国的矿产开采深度将逐渐达到1000~2000 m并将会向更深层次发展。缠绕式提升机为超深矿井提升关键设备,钢丝绳在缠绕过渡过程出现的层间与圈间过渡使钢丝绳产生振动、冲击、挤压及摩擦磨损等现象,严重影响提升钢丝绳服役寿命。本课题资助来源于国家重点研发计划项目课题—“提升设备主轴等机械关键部件复合失效机理与可靠性评价技术研究”。本文主要以缠绕式提升机提升钢丝绳为研究对象,开展缠绕过渡过程钢丝绳摩擦磨损特性研究,为提升钢丝绳缠绕过渡过程安全运行提供基础数据。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,结合提升钢丝绳在缠绕过渡时的受力状态,进行钢丝绳拉伸载荷有限元仿真,研究了钢丝绳丝与丝、股与股之间应力应变分布规律;建立钢丝绳与卷筒简化模型,对不同围包角下钢丝绳进行拉伸分析,研究了钢丝绳在不同围包角下应力变化规律以及分布特性。其次,通过理论分析了钢丝绳缠绕过渡过程的运动特征,研究了钢丝绳层间过渡、圈间过渡接触与运动特性,并结合实际工况,在已有试验台基础上设计并搭建出钢丝绳缠绕过渡过程摩擦磨损试验台,能够实现不同工况下钢丝绳摩擦试验与性能检测。最后,通过钢丝绳缠绕过渡过程摩擦磨损试验台开展钢丝绳摩擦试验研究,分析了钢丝绳摩擦因数、摩擦温升与磨损形貌随张紧力、绳速以及围包角在润滑失效与润滑状态下的变化规律,并结合磨损形貌研究了钢丝绳缠绕过渡过程在不同工况下的磨损机理。
【图文】：

钢丝绳,缠绕式提升机,钢丝绳缠绕,过渡过程

图 1-1 多绳缠绕式提升机Figure 1-1 Multi-rope winding hoist绕过渡过程主要分为：钢丝绳绕入、绳间过渡以及钢丝绳循环绕入、绕出卷筒导致绕入、绕出钢丝绳与下擦磨损，出现层间和圈间过渡现象，由于钢丝绳层与两层钢丝绳间（即钢丝绳上层与下层）的螺旋接触摩续运行时间长，其摩擦磨损行为则具有明显特殊性，摩擦而断丝、断绳的危险。而且在钢丝绳的绕入绳槽绕入钢丝绳处于非稳定状态，钢丝绳并非逐步平稳绕绳槽，对下一层两相邻绳圈产生冲击作用，会进一步此外，钢丝绳在制造时就必须填充润滑剂进行防锈与定期补充润滑剂[4]。钢丝绳润滑剂主要用于减少钢及防腐防锈，对保证钢丝绳强度及安全平稳运行具有失效就会加速钢丝绳磨损影响钢丝绳使用寿命。绳作为缠绕式提升系统的关键传动部件，连接着提

示意图,钢丝绳网,示意图,钢丝绳

设置单元类型为 C3D8R，然后利用扫略命令对钢丝绳进行网格划分，如图2-2 所示。钢丝绳模型网格总单元数为 260934，总节点数为 336078。图 2-2 钢丝绳网格划分示意图Figure 2-2 Sketch of wire rope meshing2.2.3 分析步与场输出在创建接触属性之前必须设置分析步，ABAQUS/CAE 会自动创立一个初始分析步，可以在其中设置接触属性以及施加边界条件，但还要自己创立后续分析步，用于施加载荷。分析步类型采用静力通用，关闭几何非线性，最大增量步为100，，初始增量步大小改为 0.001。2.2.4 接触属性及边界条件钢丝绳中各钢丝间相互作用属性选择面与面接触，接触属性选取切向行为以及法向行为，法向行为中采用硬接触，切向行为中摩擦接触属性为罚摩擦公式，摩擦因数为 0.15。钢丝绳边界条件采用钢丝绳
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD532

【相似文献】