樊鵬

摘要：本文對首繩連續(xù)更換裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，基于動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對連續(xù)送繩裝置建立了仿真模型，針對不同送繩速度、不同載荷重量下連續(xù)送繩裝置動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，為優(yōu)化首繩連續(xù)更換裝置設(shè)計(jì)，合理確定換繩運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：首繩連續(xù)更換裝置;送繩裝置;ADAMS;動(dòng)態(tài)特性;仿真研究

0 ?引言

重載深井煤礦開采生產(chǎn)中，立井提升占據(jù)主導(dǎo)地位，重載深井提升系統(tǒng)中，提升鋼絲繩的性能優(yōu)劣決定了礦井安全生產(chǎn)和高效運(yùn)行。提升機(jī)運(yùn)行過程中，首繩內(nèi)部拉伸和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較大，易出現(xiàn)快速磨損、斷絲等損壞，且達(dá)到兩年運(yùn)行期限后，首繩必須更換。人工、穩(wěn)車首繩更換操作存在作業(yè)時(shí)間長、人員多、難度大、勞動(dòng)強(qiáng)度高等缺點(diǎn)。相關(guān)學(xué)者研發(fā)了首繩更換專用設(shè)備，但存在鋼絲繩溜繩、松繩、滑繩等安全隱患。

本文作者以現(xiàn)存首繩更換設(shè)備及工藝操作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了首繩連續(xù)更換裝置，解決了首繩更換存在的問題和缺陷，并能適用不同提升工況。

1 ?首繩連續(xù)更換裝置組成及工作原理

首繩連續(xù)更換裝置組成包括電機(jī)、減速器、夾繩鏈節(jié)、鎖繩裝置、主動(dòng)鏈輪、張緊機(jī)構(gòu)、固定架等。其中夾繩鏈節(jié)內(nèi)安裝鋼絲繩摩擦塊;鎖繩裝置內(nèi)部安裝帶有碟形彈簧的單作用液壓缸。上、下鎖繩裝置采用“液壓打開松繩，碟形彈簧復(fù)位鎖緊”工作模式，穿繩時(shí)，單作用液壓缸開啟，碟形彈簧被壓縮，鎖繩裝置脫離夾繩鏈節(jié)，夾繩鏈條間隙變大允許鋼絲繩穿過;送繩時(shí)，單作用液壓缸泄壓，碟形彈簧復(fù)位，鎖繩裝置推動(dòng)夾繩鏈節(jié)夾緊鋼絲繩，避免了液壓泄漏造成的松繩、滑繩事故。張緊機(jī)構(gòu)利用螺紋傳動(dòng)調(diào)節(jié)鏈條張緊力。裝置示意圖如圖1所示。

首繩連續(xù)更換裝置運(yùn)行過程中電機(jī)通過減速器降速，帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)與之嚙合的夾繩鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)，處在鎖繩裝置中的上、下夾繩鏈條始終作直線運(yùn)動(dòng)，鏈節(jié)中高效摩擦塊在鎖繩裝置作用下夾繩鋼絲繩并隨鏈條運(yùn)動(dòng)使得鋼絲繩實(shí)現(xiàn)下放或回收。

2 ?動(dòng)態(tài)特性仿真內(nèi)容與方案

首繩連續(xù)更換裝置利用鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)送繩，同時(shí)鏈傳動(dòng)由于多邊形效應(yīng)存在速度周期性變化，從而使得送繩過程中鋼絲繩及裝置動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性產(chǎn)生周期性變化。本文作者基于ADAMS對首繩連續(xù)更換裝置在不同送繩速度（繩重1.8T）、不同載荷重量下（送繩速度0.431m/s）動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真分析，為優(yōu)化首繩連續(xù)更換裝置設(shè)計(jì)、合理確定換繩運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供依據(jù)。

3 ?連續(xù)送繩裝置建模

利用SolidWorks建立首繩連續(xù)更換裝置三維模型，進(jìn)入ADAMS軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、模型材料以及摩擦參數(shù)設(shè)置。首繩連續(xù)更換裝置動(dòng)力學(xué)仿真模型如圖2所示。

4 ?仿真及結(jié)果分析

4.1 不同送繩速度下動(dòng)態(tài)特性分析

由圖3及表1可知，在不同送繩速度下，鋼絲繩動(dòng)態(tài)特性變化保持一致。送繩啟動(dòng)瞬間，鋼絲繩速度及加速度出現(xiàn)波動(dòng)，送繩過程中波動(dòng)逐漸減小并在平衡值之間周期波動(dòng)。隨著送繩速度的增加，鋼絲繩加速度和速度波動(dòng)增大，波動(dòng)幅值和范圍明顯變大。

4.2 不同載荷下動(dòng)態(tài)特性分析

由圖4及表2可知，在不同送繩載荷下，隨著送繩載荷的增加，鋼絲繩在啟動(dòng)瞬間加速度峰值和波動(dòng)范圍明顯增大，在送繩過程中鋼絲繩動(dòng)態(tài)特性基本一致，速度波動(dòng)區(qū)別較小。

5 ?結(jié)論

①首繩連續(xù)更換裝置能夠適應(yīng)不同換繩工況，換繩過程沖擊振動(dòng)小，鋼絲繩動(dòng)態(tài)特性穩(wěn)定，效率高，避免了換繩安全隱患。

②首繩連續(xù)更換裝置動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果表明：降低首繩重量及送繩速度可降低換繩沖擊振動(dòng)，提高平穩(wěn)性。

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