超深矿井提升系统钢丝绳动力学仿真优化研究
本文选题:多绳缠绕 + 超深 ; 参考:《郑州大学》2017年硕士论文
【摘要】:改革开放以来,国家经济飞速发展,综合国力持续增强,人民生活水平也在日益改善,但是这些一直离不开能源的支撑,尤其是煤炭资源。随着近年来浅层煤炭资源开采殆尽,向地球更深处挖掘煤炭成为国家战略。鉴于此,中信重工机械股份有限公司联合国内几所大学成功申报国家“973计划”项目:“超深井大型提升装备设计制造及安全运行研究”,开展超深矿井(深度大于1200m)大型提升装备的设计研究。本文分析了超深矿井提升中传统提升方式(单绳缠绕式和多绳摩擦式)的局限性和多绳缠绕式提升的可行性,通过理论分析确定了多绳缠绕式超深矿井提升系统的振动类型为参数慢变的非线性振动;建立了多绳缠绕式超深矿井提升系统的简化力学模型,继而建立钢丝绳动张力和变形的数学模型;由超深井提升的基本要求,确定了样机的参数(深度1500m,最大提升速度18m/s),并根据相似理论确定超深井提升试验台参数,然后依据试验台参数和提升钢丝绳动张力和变形数学模型,在Matlab-Simulink中建立动力学仿真模型,对基准工况下提升和下放两个过程进行仿真,继而对仿真结果进行分析,得出了钢丝绳动张力,变形的变化规律;通过机械优化设计,对提升试验台的最大提升速度和加速度两个参数进行优化选择,得出结果当试验台最大速度为2.4m/s,加速度为0.5m/s2时目标函数值最小,振动也最小;最后,提出了S形曲线作为超深矿井提升系统的的速度模型,并且在安徽某矿提升机上验证了S形曲线对矿井提升机动力学性能的改良效果。
[Abstract]:Since the reform and opening up, the national economy has developed rapidly, the comprehensive national strength has been continuously enhanced, and the living standards of the people have been improving day by day, but these have always been inseparable from the support of energy, especially the coal resources. As shallow coal resources have been exhausted in recent years, it has become a national strategy to dig deeper into the earth. In view of this, CITIC heavy Industry Machinery Co., Ltd. has successfully applied for the national "973 Project" project: "Design, manufacture and safe operation of large-scale lifting equipment in ultra-deep wells." The design and research of large lifting equipment for super deep mine (depth > 1200 m) is carried out. This paper analyzes the limitation of traditional hoisting methods (single rope winding and multi-rope friction) and the feasibility of multi-rope winding hoisting in ultra-deep mine hoisting. Through theoretical analysis, the vibration type of multi-rope winding type ultra-deep mine hoisting system is determined as nonlinear vibration with slowly varying parameters, and the simplified mechanical model of multi-rope winding type ultra-deep mine hoisting system is established. Then the mathematical model of dynamic tension and deformation of wire rope is established, and the parameters of the prototype (depth 1500m, maximum lifting speed 18m / s) are determined according to the basic requirements of ultra-deep well hoisting, and the parameters of ultra-deep well hoisting test rig are determined according to the similarity theory. Then according to the test bed parameters and the dynamic tension and deformation mathematical model of the hoisting rope, the dynamic simulation model is established in Matlab-Simulink, and the two processes of lifting and dropping are simulated under the standard working condition, and then the simulation results are analyzed. The changing law of dynamic tension and deformation of wire rope is obtained, and the two parameters of maximum lifting speed and acceleration are optimized by mechanical optimization design. The results show that when the maximum velocity of the test-bed is 2.4 m / s and the acceleration is 0.5m/s2, the objective function is minimum and the vibration is minimal. Finally, the S-shape curve is proposed as the velocity model of the super-deep mine hoisting system. The improvement effect of S-shaped curve on the dynamic performance of mine hoist is verified on a mine hoist in Anhui province.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD532
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,本文编号:1937334
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