多繩摩擦提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析

黃亞立　王清

摘 要：針對(duì)多繩摩擦提升系統(tǒng)特別是深井提升中存在很多問(wèn)題，對(duì)豎井多繩摩擦提升系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，以實(shí)際工程提升系統(tǒng)的例子中提升鋼絲繩出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了計(jì)算分析，最后提出一系列解決的措施，以保證多繩摩擦式提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：提升系統(tǒng)；彈性韌性構(gòu)件；廣義坐標(biāo)法

中圖分類(lèi)號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2014）09-0197-02

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和礦產(chǎn)資源的短缺，開(kāi)發(fā)深部礦石資源的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，這就對(duì)深井多繩摩擦提升系統(tǒng)提出了更高的要求，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的深井提升系統(tǒng)都存在很多的問(wèn)題，例如鋼絲繩出現(xiàn)疲勞損壞過(guò)快而使鋼絲繩更換的周期更短，本文主要對(duì)提升鋼絲繩在提升過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 主井提升系統(tǒng)的基本參數(shù)

本次作為分析的提升系統(tǒng)基本參數(shù)如下：主井的井筒直徑為5.6m，井口標(biāo)高為0，井底標(biāo)高為-1120m。井筒內(nèi)配置一套雙箕斗提升系統(tǒng)，單個(gè)箕斗自重約30t，有效載量為30t。采用42mm密封鋼絲繩作為箕斗的罐道?；诽嵘到y(tǒng)采用一點(diǎn)裝礦，一點(diǎn)卸礦，井下裝礦皮帶道標(biāo)高為-1058m，井口卸礦標(biāo)高為27m。主井提升機(jī)采用塔式配置。

主井提升機(jī)選用4.5×6的多繩摩擦式提升機(jī)，交流變頻電動(dòng)機(jī)，提升機(jī)與電動(dòng)機(jī)的連接方式采用直聯(lián)。

2 主井提升系統(tǒng)理論分析和計(jì)算

2.1 關(guān)于主井提升系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題

鋼絲繩出現(xiàn)疲勞損壞過(guò)快問(wèn)題，鋼絲繩設(shè)計(jì)使用壽命為一年，實(shí)際工作壽命只達(dá)到6～8個(gè)月左右。這也是國(guó)內(nèi)深井（1000m以上）提升普遍存在的問(wèn)題。

由于主井提升出礦為礦山生產(chǎn)之咽喉，如需換繩，停產(chǎn)給公司造成很大經(jīng)濟(jì)損失，因此很有必要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析研究。

2.2 理論分析與計(jì)算

提升鋼絲繩在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不僅要承受靜載荷，還要承受沖擊載荷。沖擊負(fù)荷的大小受初始激發(fā)條件控制，一般可達(dá)正常靜負(fù)荷的數(shù)倍，給運(yùn)行中的提升鋼絲繩造成非正常損傷而留下隱患，如果總負(fù)荷超過(guò)鋼絲繩的實(shí)際承載能力，就會(huì)導(dǎo)致斷繩。常見(jiàn)的沖擊負(fù)荷來(lái)自運(yùn)行中的提升機(jī)突然啟動(dòng)，提升機(jī)突然停止運(yùn)行。

從理論上計(jì)算鋼絲繩橫斷面上動(dòng)應(yīng)力的大小，一般常用的方法有3種：應(yīng)變理論、振動(dòng)理論、波動(dòng)理論。

根據(jù)狀況初步分析，正常工作條件下，鋼絲繩載荷變化情況：

（1）在提升過(guò)程中鋼絲繩下端突然加載荷，即箕斗裝礦時(shí)受到?jīng)_擊。

（2）在裝礦完畢，鋼絲繩內(nèi)受到的載荷還未消除，然后向上開(kāi)始加速提升。

（3）此兩者的沖擊效果疊加。引起鋼絲繩瞬間過(guò)載，長(zhǎng)期工作此工況下，引起鋼絲繩過(guò)早疲勞損壞。

2.3 根據(jù)鋼絲繩提升理論推導(dǎo)與計(jì)算

在本系統(tǒng)中，為雙箕斗提升系統(tǒng)，為了使得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，采取應(yīng)變理論進(jìn)行推導(dǎo)，我們假定提升系統(tǒng)為彈性-韌性體。彈性-韌性體是兩部分構(gòu)件的總合體，即其一部分是遵守定律的彈性體，另一部分是遵守定律的韌性體。我們把彈性構(gòu)件和韌性構(gòu)件并聯(lián)，即得到彈性韌性構(gòu)件的模型。

在建立的數(shù)學(xué)模型中，我們先設(shè)定以下一些基本參數(shù)。