楔形木罐道过卷与过放制动机理分析

发布时间：2020-10-19 20:58

　　 楔形木罐道是从上世纪沿用至今的一项矿山立井提升系统过卷保护装置,是国内外普遍采用的传统过卷保护装置。因其投资较少,更换方便,在我国矿井尤其是中小型金属矿井中得到普遍使用。由于使用习惯等原因,我国目前许多新设计矿井同时采用楔形木罐道和其他类型的过卷保护装置。然而楔形木罐道装置在实际使用中存在许多不足之处,在制动距离较长时,楔形木罐道出现被挤压开裂或是刨切现象。迄今为止,楔形木罐道性能的研究缺乏定量分析,其失效具有很大的不确定性。本文通过对楔形木罐道过卷保护过程中进行了一定的理论分析和数值仿真,主要研究内容如下:1、通过查阅文献,归纳了立井提升系统过卷原因以及国内外过卷保护技术的研究进展。2、对楔形木罐道过卷制动过程进行了理论分析。基于瞬时计算法得出了提升容器在过卷过程中制动距离的解析解。通过实例分析,验证了该方法较传统减速度方法的优越性。3、通过ANSYS/LS-DYNA软件对楔形木罐道过卷制动过程进行了数值分析。4、研究了过卷初速度、楔形木罐道材料和载重等因素对楔形木罐道过卷制动过程的影响机理。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD53
【部分图文】：

图 1-2 立井提升系统现场图立井摩擦提升系统主要包括电机、摩擦轮、天轮、首绳、提升容器、平衡尾绳等组成部分，立井摩擦提升系统示意图如图 1-3 所示。因其提升机布置方式的不同，立井摩擦提升系统可以分为落地式摩擦提升系统和塔式摩擦提升系统，分别如图1-3(a)和图 1-3(b)所示。这两种形式的摩擦提升系统各有特点。其中，塔式摩擦提升系统的特点是：提升机被安置在井塔上面，结构布置较为紧凑，减少了提升机的占地使用面积；塔式摩擦提升系统的钢丝绳未暴露在露天下，不受雨雪的影响，防滑性能影响较小；井塔建造费较高。塔式摩擦提升系统也有两种形式，一种是有导向轮的，一种是无导向轮的。有导向轮的系统可以增加钢丝绳与摩擦轮间的围包角，使摩擦力增大，从而增强提升系统的提升能力，不足之处是提升系统钢丝绳会出现反向弯曲的情况，影响钢丝绳的使用寿命。同塔式系统相比，落地式摩擦提升系统将提升机安装在地面上，井架建造费用较低，抗震性能较好。目前在我国塔式立井摩擦提升系统得到了广泛应用。本文将塔式多绳摩擦提升系统（无导向轮）作为研

图 3-2 过放侧提升容器及木罐道有限元模型5、定义约束和载荷为了模拟实际过卷状态，将楔形木罐道的端部进行全约束，侧面靠近井筒部分进行 y 向约束；提升容器全速过卷进入过卷（过放）区域，即提升容器以一定的初速度冲击楔形木罐道，故对提升容器施加一定的初速度。将提升容器过卷时所受的外力合力加载到提升容器上。6、定义接触在接触分析方面，ANSYS/LS-DYNA 程序处理接触面的方法常有三种不同的接触算法：单面接触，点对面的接触，面对面的接触。LS-DYNA 提供了 50 多种接触计算模型，可以分析对象之间的接触行为。其中全自动面-面接触分析功能非常易于使用。在接触参数对话框中，选择面面自动接触类型，根据相关参考文献，取静摩擦系数和动摩擦系数分别为 0.35 和 0.3[29]，其他参数为缺省设置，如图 3-3 所示。

图 3-3 接触参数对话框数控制完成之后，正式开始求解之前，需要对相关参数文件格式，输出文件频率等[47]。本模型设置求一种非物理的零能模式，总体沙漏能一般不超过能是无效的，因此在 ANSYS/LS-DYNA 采用合不是特别软或者单元有合理的形状且网格不是太乎都能得到同样的结果。推荐用类型 4 的沙漏控CⅡ输出文件，如 GLSTAT，MATSUM 文件，可、沙漏能等；设置输出 RCFORC 文件，可以输图 3-4 所示。
【参考文献】

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本文编号：2847719