缠绕式多点提升系统钢丝绳变形失谐动力学分析及主动控制

发布时间：2017-07-30 14:20

  本文关键词：缠绕式多点提升系统钢丝绳变形失谐动力学分析及主动控制

  更多相关文章： 多点提升 不同步 振动方程 张力差 主动控制

【摘要】：世界经济和社会发展对矿产资源的需求日益增加,我国现在正在转向地球的深部开采,开采井深深度将达到1500米以上的超深井。目前,我国矿井提升装备主要采用单绳缠绕式提升机和摩擦式提升机,均不能同时满足超深井“超深”和“重载”的需求。为了解决这一难题,多钢丝绳的多点提升组合拓扑结构有望成为超深井提升装备的有效型式。同时,由于钢丝绳物理性能的差异、动态变形、缠绕误差都会造成钢丝绳间运动不同步,导致钢丝绳张力差急剧加大,影响提升钢丝绳的使用寿命和安全性。对于多钢丝绳多层缠绕式提升机的一种型式,双绳缠绕式提升机,本文定义这种现象为“双绳间提升钢丝绳变形失谐”,简称“钢丝绳变形失谐”。为了对缠绕式多点提升系统钢丝绳变形失谐进行控制,本文首先对变形失谐机理进行了研究,得到了提升容器的动态响应情况和钢丝绳张力、张力差变化情况,同时设计了一种主动自动张力平衡装置,对提升钢丝绳间张力不平衡进行实时调节,并对其调节特性进行了相关分析与研究。本文研究主要包括以下三个方面:(1)采用瑞利法对钢丝绳质量进行处理并将其等效为刚度随绳长变化且具有一定阻尼的粘弹性体,建立了缠绕式多点提升系统纵向振动数学模型,并采用Matlab编程对模型进行数值求解,得到提升容器纵向振动速度、加速度变化规律和钢丝绳张力、钢丝绳间张力差随缠绕半径误差变化规律。(2)采用离散化的思想将钢丝绳表示为由广义力耦合成的质量球模型,并运用多体动力学软件对多点提升系统分别进行静力学建模和动力学建模,分析得到钢丝绳间张力、张力差在静态和动态时变化情况,同时将动态时提升容器纵向响应特性结果和数值计算结果进行对比,以验证所建立数学模型的正确性;最后对非定常工况下提升系统进行了动力学模型的建立,并分析其响应特性。(3)针对钢丝绳变形失谐设计了一种钢丝绳主动自动张力平衡装置,并对装置进行了机械液压联合仿真分析,对在液压仿真系统里给定位移信号和在动力学仿真系统里实际位移信号进行比较,以验证所建立联合仿真模型的有效性;同时得到钢丝绳张力、钢丝绳间张力差和调节液压缸压力、流量变化情况,并对得到的结果进一步的分析,以验证所建立联合仿真模型控制系统的有效性。
【关键词】：多点提升 不同步 振动方程 张力差 主动控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD532
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题来源8
• 1.2 选题背景及意义8-10
• 1.3 国内外研究现状10-16
• 1.3.1 缠绕式提升机不同步现象成因研究10-11
• 1.3.2 缠绕式提升机钢丝绳不同步现象控制研究11-14
• 1.3.3 提升系统动力学研究14-15
• 1.3.4 现有研究存在的不足15-16
• 1.4 研究内容与目标16-17
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 研究目标16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 2 缠绕式多点提升系统变形失谐动力学分析18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 缠绕式多点提升系统纵向振动模型建立18-22
• 2.3 数值计算22-24
• 2.4 仿真分析24-26
• 2.5 本章小结26-28
• 3 缠绕式多点提升系统变形失谐仿真分析28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 缠绕式多点提升系统静力学仿真分析28-31
• 3.2.1 静力学仿真模型建立28-29
• 3.2.2 仿真结果分析29-31
• 3.3 缠绕式多点提升系统动力学仿真分析31-34
• 3.3.1 动力学仿真模型建立31-32
• 3.3.2 仿真结果分析32-34
• 3.4 缠绕式多点提升系统非定常工况仿真分析34-37
• 3.4.1 三种非定常工况模型34-37
• 3.4.2 仿真结果分析37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 一种双钢丝绳张力差调节装置设计与仿真分析38-64
• 4.1 引言38
• 4.2 一种双钢丝绳张力差调节装置设计38-40
• 4.3 机械系统部分仿真40-44
• 4.3.1 机械系统部分仿真准备工作40
• 4.3.2 机械系统部分仿真模型建立40-43
• 4.3.3 仿真运行及后处理43-44
• 4.4 液控单向阀模型建立及仿真44-49
• 4.4.1 液控单向阀结构44-45
• 4.4.2 液控单向阀及液压系统各参数设置45-46
• 4.4.3 液控单向阀仿真模型建立及性能仿真46-47
• 4.4.4 仿真分析47-49
• 4.5 液压系统部分仿真49-53
• 4.5.1 液压系统部分仿真准备工作49-50
• 4.5.2 液压系统部分仿真模型建立50-51
• 4.5.3 仿真结果及后处理51-53
• 4.6 ADAMS和AMESim联合仿真53-62
• 4.6.1 联合仿真准备工作53-55
• 4.6.2 联合仿真模型建立55-58
• 4.6.3 仿真运行及分析58-62
• 4.7 本章小结62-64
• 5 总结与展望64-68
• 5.1 主要结论64-65
• 5.2 主要创新点65-66
• 5.3 研究展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A.作者在攻读学位期间发表的论文和专利目录74
• B.作者在攻读学位期间参与的科研项目74

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本文编号：594631