礦用提升機鋼絲繩自動平衡裝置結構優(yōu)化研究

趙科強

摘要：礦用提升機由于其使用環(huán)境較為惡劣，在使用過程中也常常會受到各種因素的影響，而自動平衡裝置的使用，可以有效地調(diào)節(jié)2側鋼絲繩的拉伸張力，進而保證提升機可以安全穩(wěn)定的工作，但是在其使用過程中由于調(diào)節(jié)方法較為麻煩，因此本文將通過優(yōu)化自動平衡裝置中側板以及中板的方法進而改善自動調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)性能，提高鋼絲繩的使用壽命。

關鍵詞：礦用提升機;鋼絲繩;自動平衡裝置;結構優(yōu)化

通過對自動調(diào)節(jié)裝置中的中板以及側板的結構優(yōu)化，進而提高提升機的使用效率以及使用安全等。

一、提升系統(tǒng)的構成

落地式多繩摩擦式提升機被應用于JKB型提升機中，落地式多繩摩擦式提升機是負責煤礦運輸?shù)闹匾~帶，其主要由3部分組成，分別是主導向輪和鋼絲繩以及鋼絲繩上的張力自動平衡裝置。落地式多繩摩擦式提升機在工作中常會受到周圍因素的影響，且會磨損相應的金屬部件，進而影響自動調(diào)節(jié)裝置的正常工作。在實際工作中當一側鋼絲繩的張力逐漸變大時，這種訊息便會利用側板與中板傳遞到液壓油缸，進而促使其進行壓縮作業(yè)，進而通過增長連桿懸臂的方式測試一側鋼絲繩的張力逐漸變小;反之當一側鋼絲繩張力變小時，便會利用相反的方法促使連桿的懸臂被縮短，進而促使兩側鋼絲繩的張力達到平衡的狀態(tài)。而這樣的平衡保持法顯然較為麻煩，另外由分析可知自動調(diào)節(jié)裝置中的側板以及中板的結構對平衡張力的調(diào)節(jié)有著重要的影響，因此可通過優(yōu)化側板以及中板的結構進而調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)裝置的平衡性。

二、鋼絲繩張力的特性研究

在對JKB型提升機進行鋼絲繩張力特性研究時，需要將仿真分析法與AMESim（Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems）軟件進行結合，進而模擬出在經(jīng)歷過張力自動平衡裝置的調(diào)節(jié)后鋼絲繩所產(chǎn)生的張力變化。在轉(zhuǎn)向滾筒和鋼絲繩的接觸面選擇4個測試點，4個測試點之間的間距應盡可能地保持一樣，通過實驗進而發(fā)現(xiàn)靠近測試點的鋼絲繩其張力會隨著時間的延長而減小，而造成此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是鋼絲繩尾繩的長度在縮短，而首繩的長度卻在增加。但是鋼絲繩的張力在縮小的過程中，還會出現(xiàn)短暫的張力回升現(xiàn)象，而造成這一現(xiàn)象的原因是鋼絲繩的荷載作用突然發(fā)生變化，但是由于張力自動調(diào)節(jié)裝置的作用進而致使鋼絲繩的張力變化恢復正常。

三、礦用提升機鋼絲繩自動平衡裝置結構優(yōu)化研究

1、建立三維模型

通過三維模型的建立，進而優(yōu)化提升機鋼絲繩張力自動平衡裝置的中板結構與側板結構，并利用ANSYS仿真軟件中的最優(yōu)解數(shù)據(jù)分析技術，進而保證設計出的中板和側板能滿足自動平衡裝置的日常工作需求，同時還需要盡可能的減小中板與側板的占地空間，促使中板與側板的生產(chǎn)成本能被有效降低，另外還能促使自動調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)性能也能得到一定程度的優(yōu)化[1]。

2、建立并定義仿真模型

2.1初始仿真結果

仿真模型的建立重點需要對自動調(diào)節(jié)裝置的中板與側板進行數(shù)據(jù)設定，彈性模量的數(shù)據(jù)設定為2.05*105MPa，，屈服強度設定為1250MPa，波松比的參數(shù)設置為0.3，張力的設置工作需要在ANSYS Workbench中進行操作，四面體4節(jié)點的網(wǎng)格是自動裝置的網(wǎng)格設置模式，且每個網(wǎng)格的體積為20*20*20mm，針對模型中存在的一些零碎性部件需要盡可能的被簡化，同時還需要對零碎部件的質(zhì)量、性能等進行重新配置。另外還要根據(jù)實際條件重新定義中板以及側板的邊界條件，并盡可能的約束中板以及側板的2端，針對自動自動調(diào)節(jié)裝置的中板以及側板的力學數(shù)值設定需要盡可能的以最惡劣的環(huán)境為基礎考量，進而得出中板的最大應力為52.113MPa，而28.456MPa則為側板的最大應力，且最大應力主要集中于側板以及中板的2側，模型的優(yōu)化工作是需要在原始結構上進行的，進而再利用仿真軟件促使結構可以得到最優(yōu)化[2]。

2.2優(yōu)化結果數(shù)據(jù)選擇

優(yōu)化結果的數(shù)據(jù)選擇主要分3步，首先是利用ANSYS軟件中的目標值優(yōu)化模塊篩選自動平衡裝置的結構參數(shù)，其次再進行第二次的篩選，保留多種數(shù)據(jù)組合，最后便是根據(jù)自動裝置中中板以及側板的應力分布、強度以及質(zhì)量等進行選擇，進而選出最合適的數(shù)據(jù)。

2.3優(yōu)化后結構仿真分析

利用經(jīng)過優(yōu)化后的中板以及側板的數(shù)據(jù)進而再重新建模，并按照初始仿真模型的基本條件進行相關參數(shù)的設定，經(jīng)過數(shù)據(jù)優(yōu)化后自動平衡裝置的中板的最大應力為42.966MPa，側板的最大應力為18.523MPa，2板的最大應力值均有所下降，同時其應力分布的均勻性也被有效提高，進而促使側板以及中板的輕量化設計目標被有效實現(xiàn)[3]。

2.4鋼絲繩磨損量檢測

通過對鋼絲繩磨損量的檢測進而可以判斷出自動平衡裝置的改善狀況，在檢測過程中需要對鋼絲繩的周向的各個角度進行檢測，由檢測可知磨損最嚴重的鋼絲繩，其磨損長度不超過1.8mm，與傳統(tǒng)的自動平衡裝置相比較，鋼絲繩的差值率明顯下降了3.62%，進而促使鋼絲繩的使用壽命被有效提高[4]。

結束語

自動平衡裝置的結構優(yōu)化首先需要對鋼絲繩的張力進行特性分析，其次還要建立仿真模型，再進行數(shù)據(jù)優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化后的數(shù)據(jù)還要對模型再次進行完善，待模型建立完成后，最后還要以檢測鋼絲繩磨損量的方式進而判定自動平衡裝置的改善性能，從而決定是否可適用于煤礦生產(chǎn)中，從而促使煤礦生產(chǎn)的安全指數(shù)、生產(chǎn)效率等都得到了深一層的保障。

參考文獻

[1]楊志強.礦用提升機鋼絲繩自動平衡裝置結構優(yōu)化研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2020（04）：153-155+159.

[2]張志民.鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置在提升機上的應用[J].煤礦機電，2018（04）：98-100.

[3]陳照業(yè). 多繩摩擦提升機鋼絲繩張力不平衡問題分析[J]. 煤礦機電， 2016（1）：82-83.

[4]張希強. 提升機鋼絲繩張力自平衡裝置油缸維護創(chuàng)新與實踐[J]. 中國資源綜合利用， 2018（6）.