矿井提升机的动载响应研究.pdf

中文摘要 摘 要 矿井提升机是矿山生产的咽喉设备，它的性能好坏直接影响着矿山的安全和 井下人员的生命安全。随着矿山机械的不断发展和技术的进步以及对资源需求的 日益增长，矿井提升机正朝着大型、高速、重载的方向发展，对矿井提升机的性 能提出了越来越高的要求。长期以来，矿井提升机虽然有了长足的发展，但在设 计阶段，设计人员仍然采用传统的静态设计方法，目前尚无适宜的公式和资料用 来正确计算动载系数的大小，为了考虑动载荷的影响，设计人员根据自身的经验 给定一个动载系数，致使设计出来的结构过于偏安全或强度不够。本文对矿井提 升机的动载响应进行了研究，为动载系数的计算提供理论依据，并将动态设计的 思想引入到矿井提升机的设计过程中。 论文在对矿井提升机的结构特点和工作原理研究的基础上，以广泛应用的单 绳缠绕式矿井提升机为研究对象，建立了矿井提升系统的动力学模型和振动微分 方程。针对矿井提升机频繁起动、制动的工作性质，对矿井提升机的各典型工况 进行分析，不同的工况下，由于参与振动的参数不同，得到的系统的动载荷响应 也有很大区别。 为了谋求动载系数的解析解，论文对矿井提升机系统进行了合理的简化和假 设，建立了三质量两自由度的半正定动力学模型。考虑振动形式之间的耦合关系， 采用了模态分析的理论计算方法，求解得系统的动载荷响应特性及在过渡过程中 的动载荷时间历程。结合矿井提升机的典型工况，讨论不同工况下的动载响应的 变化及动载系数的大小。 论文还建立了四质量三自由度的力学模型，运用 Matlab/Simulink 软件，进行 了不同工况动载特性的仿真分析。仿真结果与理论计算结果比较表明，两者较为 接近。由此可得，建立的三质量两自由度模型完全可以满足工程应用要求，理论 计算的解析结果为按静强度设计的动载系数的取值提供了理论计算依据，并为按 动强度设计提供了载荷时间历程，具有工程应用价值，同时也能为其它起重、提 升机械的动态设计与研究提供理论指导。 关键词： 矿井提升机，模态分析，动载响应，Matlab/Simulink I 英文摘要 ABSTRACT Mine Hoist is the throat of mine production equipment, whose performance has a direct impact on the safety of persons underground and mine. With the continuous development of mining machinery and advances in technology and the growing demand for resources, mine hoist is moving in a direction of large-scale, high-speed and heavy- load. Higher and higher demand on performance of mine hoist is put forward. For a long time, mine hoist has achieved substantial growth, but at the design stage, because currently there is not yet appropriate formulas and material to be used to calculate the dynamic load coefficient, designers are still using the traditional static design methods. In order to consider the dynamic load, designers usually give a dynamic coefficient according