中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 河北秦皇島 066004

摩 擦式提升系統(tǒng)是典型的剛?cè)峄旌舷到y(tǒng)，主繩及尾繩均具有典型的柔性大變形特性，特別是在提升荷載和提升高度較大的情況下，變形尤為突出，因而鋼絲繩一直是礦井提升領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。摩擦式提升系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在兩側(cè)提升容器的重力作用下，主繩始終處于張緊狀態(tài)，所受側(cè)向力較小；尾繩處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，只承受鋼絲繩自重，不承受其他載荷，容易受到側(cè)向力的影響發(fā)生偏擺。

目前國內(nèi)外一般選用 18×7 型、34×7 型或35W×7 型多層、不旋轉(zhuǎn)、圓股交互捻鋼絲繩作為尾繩[2]。當(dāng)受到軸向拉力時(shí)，鋼絲繩在其捻向上產(chǎn)生“開捻”力矩，使捻距增大；當(dāng)受到軸向壓力時(shí)，鋼絲繩產(chǎn)生“緊捻”力矩，使捻距相應(yīng)縮短。尾繩因軸向力的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，同時(shí)受其自身重力以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的影響，兩尾繩極易發(fā)生扭結(jié)。

在常規(guī)提升系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)時(shí)，多將鋼絲繩視為剛性體進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)計(jì)算，未對(duì)鋼絲繩在提升過程中的變形及張力變化給予準(zhǔn)確評(píng)估，具有明顯的局限性。為了確定尾繩的運(yùn)行特性，避免高額投資的礦井提升系統(tǒng)實(shí)施后出現(xiàn)各種問題，筆者針對(duì)尾繩的特點(diǎn)，建立了摩擦式提升系統(tǒng)虛擬樣機(jī)，分析尾繩運(yùn)行狀態(tài)，并給出有效的尾繩導(dǎo)向方案。

1 虛擬樣機(jī)的建立

1.1 簡化模型

在摩擦式提升系統(tǒng)中，主繩數(shù)量一般為 4 或 6根。主繩具有張力自平衡裝置，在自平衡裝置的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，各主繩張力及運(yùn)行狀態(tài)近似相同，因此可以假定每根主繩長度相等，結(jié)構(gòu)相同，與襯墊的接觸參數(shù)也相同，每根主繩平均承擔(dān)摩擦輪兩端荷載[3]。

基于以上假定原則，在不影響分析結(jié)果的前提下，對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行簡化，以其中的 1 根主繩、尾繩及摩擦輪、提升容器進(jìn)行虛擬樣機(jī)的建立與分析。

(1) 對(duì)兩端提升容器的質(zhì)量進(jìn)行類似處理，其建模質(zhì)量為原容器質(zhì)量/主繩數(shù)量。設(shè)置下部重載側(cè)容器質(zhì)量為 6 500 kg，上部輕載側(cè)容器質(zhì)量為 5 000 kg。

(2) 主、尾繩數(shù)量各 1 根，摩擦輪直徑為 2.25 m，提升高度為 50 m，主導(dǎo)輪高度及尾繩長度均為 20 m。

(3) 首先建立摩擦式提升系統(tǒng)的簡化模型，其中尾繩導(dǎo)向按圓尾繩環(huán)導(dǎo)向和平尾繩環(huán)導(dǎo)向分別進(jìn)行研究。尾繩自由狀態(tài)、圓尾繩環(huán)導(dǎo)向以及平尾繩環(huán)導(dǎo)向的提升系統(tǒng)模型分別如圖 1(a)～ (c) 所示。

圖1 摩擦式提升系統(tǒng)簡化模型Fig.1 Simplified model of friction hoisting system

1.2 尾繩自由狀態(tài)虛擬樣機(jī)的建立

尾繩自由狀態(tài)即不設(shè)置任何尾繩隔離或?qū)蜓b置。首先建立尾繩自由狀態(tài)的虛擬樣機(jī)模型，然后在此基礎(chǔ)上建立尾繩導(dǎo)向模型。

在提升過程中，主尾繩均具有典型柔性大變形的特點(diǎn)，因此在建模時(shí)將主尾繩處理為柔性體。筆者主要以尾繩的運(yùn)行狀態(tài)為研究對(duì)象，基于簡化模型原則，為提高仿真的運(yùn)行速度，摩擦輪和提升容器按剛性體考慮。主繩利用 ADAMS/CABLE 模塊的簡化法進(jìn)行建模，簡化法主要是使主繩再現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程，將重點(diǎn)放在主繩與摩擦輪的同步運(yùn)動(dòng)上，而忽略主繩振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響[4]。這種建模方法基于以下假設(shè)：①主繩在運(yùn)行過程中始終處于張緊狀態(tài)；② 主繩與摩擦輪之間不存在相對(duì)滑動(dòng)。為了觀察尾繩的準(zhǔn)確運(yùn)行狀態(tài)，尾繩利用 BUSHING (軸套力) 結(jié)合宏命令的離散元方法來建模?，F(xiàn)對(duì)各部分建模過程分述如下。

1.2.1 提升容器建模

將兩提升容器簡化為形狀規(guī)則的剛性體，通過控制其質(zhì)量屬性來模擬其質(zhì)量。設(shè)置輕載側(cè)容器初始位置位于井上停車位，其質(zhì)量為 5 000 kg；設(shè)置重載側(cè)容器初始位置位于井下停車位，其質(zhì)量為 6 500 kg。將罐道簡化為移動(dòng)副，模擬兩容器沿罐道在提升方向上運(yùn)行。同時(shí)，在兩提升容器頂部和底部分別設(shè)置與主、尾繩連接的 MARKER 點(diǎn)。

1.2.2 摩擦輪與主繩建模

利用 ADAMS/CABLE 繩索模塊建立摩擦輪與主繩的模型。該模塊有 Anchor、Pulley、Roller 等建模對(duì)話框，用戶輸入主繩、摩擦輪的各種性能參數(shù)以及相對(duì)位置參數(shù)，即可自動(dòng)生成模型。摩擦輪與大地通過旋轉(zhuǎn)副連接來模擬摩擦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

主繩直徑為 20 mm，密度為 9×106g/m3，彈性模量為 9×104MPa。主繩兩端與兩提升容器模型頂部采用固定副連接。

1.2.3 尾繩建模

利用 ADAMS/CABLE 模塊簡化法建模形成的鋼絲繩始終處于張緊狀態(tài)，且只能傳遞運(yùn)動(dòng)，該方法無法準(zhǔn)確模擬尾繩的運(yùn)行狀態(tài)。利用離散化思想，將整段尾繩視為由無數(shù)個(gè)離散化的剛性圓柱體組成，利用軸套力進(jìn)行連接來模擬尾繩的運(yùn)動(dòng)。本模型尾繩離散件總數(shù)量為 935 個(gè)，非常多，逐段建模并添加軸套力非常困難，因此采用宏命令編程的方式完成離散件的復(fù)制、移動(dòng)和軸套力的添加，以提高建模速度。尾繩環(huán)按照設(shè)計(jì)習(xí)慣，使其建模初始狀態(tài)為半圓形。尾繩宏命令建模過程及主要命令注釋如下。

(1) 先在重載容器底部手動(dòng)建立第一個(gè)離散件，直徑為 20 mm，長度為 100 mm，命名為 gss_1。

(2) 利用宏命令建立重載容器下部離散件 gss_2～gss_200，宏命令如下：

variable set variable_name=num integer=1

for variable_name=i start=1 end=199

以 gss_1 作為初始離散件進(jìn)行復(fù)制移動(dòng)操作，循環(huán) 199 次，加上最初手動(dòng)建立的 gss_1，形成 gss_1～gss_200 共 200 個(gè)離散件。

part copy &

part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)) &new_part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num+1))

move translation part=.model_1.(eval("gss_"http://num +1)) &

csmarker=.MODEL_1.gss_1.cm &

c1=0 c2=0 c3=100

離散件每次循環(huán)沿 gss_1 質(zhì)心 MARKER 的z軸正向移動(dòng) 100 mm。

variable modify variable_name=num integer_value=(eval (num+1))

end

variable delete variable_name=num

(3) 建立尾繩環(huán)處離散件 gss_201～ gss_235，宏命令如下：

variable set variable_name=num integer=200

for variable_name=i start=1 end=35

以 gss_200 作為初始離散件進(jìn)行復(fù)制移動(dòng)操作，循環(huán) 35 次，形成 gss_201～ gss_235 共 35 個(gè)離散件。

part copy &

part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)) &

new_part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num+1))

move rotation part=.model_1.(eval("gss_"http://num +1)) &

csmarker=.MODEL_1.hualun.cm &

為便于復(fù)制移動(dòng)尾繩環(huán)處的離散件，首先在尾繩環(huán)圓心處建立虛擬滑輪。

a1=0 a2=5.142 857 143 a3=0.0 about=yes

離散件每次繞虛擬滑輪質(zhì)心 MARKER 的x軸順時(shí)針轉(zhuǎn) 5.142 857 143°，共旋轉(zhuǎn) 35×5.142 857 143°=180°，形成半圓形尾繩環(huán)。

variable modify variable_name=num integer_value=(eval(num+1))

end

variable delete variable_name=num

(4) 建立輕載容器下部離散件 gss_236～ gss_935，宏命令如下：

variable set variable_name=num integer=235

for variable_name=i start=1 end=700

以 gss_235 作為初始離散件進(jìn)行復(fù)制移動(dòng)操作，循環(huán) 700 次，形成 gss_236～ gss_935 共 700 個(gè)離散件。

part copy &

part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)) &

new_part_name=.model_1.(eval("gss_"http://num+1))

move translation part=.model_1.(eval("gss_"http://num+1)) &

csmarker=.MODEL_1.gss_1.cm &

c1=0 c2=0 c3=-100

離散件每次循環(huán)沿 gss_1 質(zhì)心 MARKER 的z軸反向移動(dòng) 100 mm。

variable modify variable_name=num integer_value=(eval(num+1))

end

variable delete variable_name=num

(5) 全部離散件形成后，建立每個(gè)離散件的 Marker_A 點(diǎn)，宏命令如下：

variable set variable_name=num integer=1

for variable_name=i start=1 end=934

marker copy &

marker_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)).cm &

new_MARKER_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)).A

move object marker=.model_1.(eval("gss_"http://num)).A&

csmarker=.model_1.(eval("gss_"http://num)).cm &

c1=0 &

c2=0 &

c3=50 &

離散件 gss_1～ gss_934 每個(gè)離散件的質(zhì)心MARKER 點(diǎn)沿其z軸正向移動(dòng) 50 mm，作為該離散件的 Marker_A 點(diǎn)。

a1=0 &

a2=90 &

每個(gè) MARKER_A 點(diǎn)沿x軸旋轉(zhuǎn) 90°，以建立正確的軸套力連接方向。

a3=0

variable modify variable_name=numinteger_value=(eval (num+1))

end

variable delete variable_name=num

(6) 離散件 Marker_B 點(diǎn)建立，宏命令如下：

variable set variable_name=num integer=1

forvariable_name=i start=1 end=934

marker copy &

marker_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)).A &

new_MARKER_name=.model_1.(eval ("gss_"http://num+1)).B

每個(gè)離散件的 marker_A 點(diǎn)位置作為下一離散件的 marker_B 點(diǎn)的位置。

variable modify variable_name=numinteger_value=(eval (num+1))

end

variable delete variable_name=num

(7) 利用軸套力連接所有離散件相應(yīng)的 MARKER_A 點(diǎn)和 MARKER_B 點(diǎn)。

在 ADAMS 軟件中，利用軸套力建模能較為真實(shí)地模擬鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)特性。軸套力是一個(gè)六分量的彈簧結(jié)構(gòu)，其大小受兩離散件 MARKER 標(biāo)記點(diǎn)之間的相對(duì)位移、轉(zhuǎn)角、速度、角速度的影響。只有確定合適的剛性系數(shù)和阻尼系數(shù)，才能使鋼絲繩扭轉(zhuǎn)及變形、振動(dòng)等物理特性、動(dòng)力學(xué)性能同實(shí)際相符[5]。

本例中尾繩剛度系數(shù)

式中：E為鋼絲繩彈性模量，取 206 GPa；A為尾繩橫截面積，m2；l為離散件長度，mm。

阻尼系數(shù) (按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取)

利用宏命令建模如下：

variable set variable_name=num integer=1

for variable_name=i start=1 end=934

undo begin

force create element_like bushing &

bushing_name=.model_1.(eval("BUSHING_"http://num)) &

i_marker_name=.model_1.(eval("gss_"http://num)).A &

j_marker_name=.model_1.(eval("gss_"http://num+1)).B &

stiffness=6.5E5，6.5E5，6.5E5 & ' 剛度系數(shù)。

damping=6500，6500，6500 & ' 阻尼系數(shù)。

tstiffness=0，0，0 &

tdamping=0，0，0 &

force_preload=0，0，0 &

torque_preload=0，0，0 &

undo end

variable set variable_name=num integer=(eval (num+1))

end

variable delete variable_name=num

分別利用固定副連接提升容器與尾繩離散件，完成尾繩自由狀態(tài)提升系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的建立，各部分模型如圖 2 所示。圖中 JOIN_3 和 JOINT_4 為連接尾繩與兩側(cè)提升容器的固定副。

圖2 尾繩自由狀態(tài)時(shí)提升系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型Fig.2 Virtual prototype model of hoisting system while tail rope in freedom mode

2 尾繩自由狀態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

2.1 驅(qū)動(dòng)函數(shù)設(shè)置

在 ADAMS 軟件中利用基于三次多項(xiàng)式的 step函數(shù)來設(shè)定摩擦輪各階段的角速度[6]，使提升系統(tǒng)虛擬樣機(jī)仿真時(shí)按設(shè)計(jì)速度曲線運(yùn)行。摩擦輪角速度的step 函數(shù)設(shè)置如下：

-(step(time，0，0，5，3)+step(time，5，0，15，0)+step(time，15，0，20，-3))/1.125

虛擬樣機(jī)模型在工作過程中，重載側(cè)容器上升，輕載側(cè)容器下降，總運(yùn)行時(shí)間為 20 s，其中 0～ 5 s 為加速運(yùn)行階段，5～ 15 s 為勻速運(yùn)行階段，15～ 20 s 為減速停車階段。摩擦輪最大角速度為 152.78 (°)/s，對(duì)應(yīng)摩擦輪邊緣的線速度為 3 m/s，最大加減速度為45.83 (°)/s2。摩擦輪驅(qū)動(dòng)角速度曲線如圖 3 所示。

圖3 摩擦輪角速度曲線Fig.3 Curve of angular speed of friction pulley

2.2 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析

兩側(cè)提升容器底部分別與尾繩連接的 2 個(gè)固定副，其受力狀態(tài)直接反映了尾繩的運(yùn)行狀態(tài)，其中重載側(cè)容器與尾繩連接的固定副為 JOINT_3，輕載側(cè)容器與尾繩連接的固定副為 JOINT_4。固定副受力波動(dòng)越小，說明該側(cè)尾繩振動(dòng)越小，運(yùn)行更加平穩(wěn)。在ADAMS 后處理模塊中進(jìn)行仿真，設(shè)置仿真時(shí)間為20 s，步數(shù)為 500。JOINT_3 和 JOINT_4 隨時(shí)間變化的受力曲線如圖 4 所示。

上升側(cè)尾繩處于軸向拉伸狀態(tài)，下降側(cè)尾繩處于軸向壓縮狀態(tài)。由圖 4 可以看出，處于拉伸狀態(tài)的尾繩運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，優(yōu)于處于壓縮狀態(tài)的尾繩。下降側(cè)尾繩的不穩(wěn)定狀態(tài)主要出現(xiàn)在運(yùn)行末段，即 15～ 20 s 的減速停車階段，受力波動(dòng)非常明顯。此時(shí)，下降容器底部的尾繩較短，受軸向壓縮力的影響非常大，固定副受力出現(xiàn)大幅波動(dòng)。這種不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)將直接導(dǎo)致提升容器的各向振動(dòng)，振動(dòng)反映在提升容器各向加速度上，加速度變化情況同樣可以在仿真中得出，其結(jié)果與固定副受力分析結(jié)果一致，在此不再列出。

在仿真過程中，尾繩受自重影響，底部無法保持穩(wěn)定的半圓形尾繩環(huán)，兩側(cè)尾繩始終有向內(nèi)互相干涉扭結(jié)的趨勢。當(dāng)提升高度增加、提升速度變大時(shí)，這種趨勢愈加明顯。為了防止尾繩扭結(jié)，需要在尾繩環(huán)處設(shè)置尾繩隔離或?qū)蜓b置。

3 圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案動(dòng)力學(xué)分析

3.1 建模

圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案建模思想及方法與尾繩自由狀態(tài)基本相同，主要區(qū)別是在尾繩環(huán)處增加圓形尾繩導(dǎo)輪。導(dǎo)輪與大地采用旋轉(zhuǎn)副連接，并設(shè)置其直徑與尾繩間距相同，使尾繩底部始終形成半圓形的尾繩環(huán)，從而起到導(dǎo)向作用。其他模型、邊界條件及驅(qū)動(dòng)函數(shù)的設(shè)置與尾繩自由狀態(tài)相同。利用宏命令設(shè)置所有尾繩離散件與尾繩導(dǎo)輪的接觸，共設(shè)置接觸力 935 個(gè)。宏命令如下：

圖4 尾繩自由狀態(tài)時(shí)固定副的受力-時(shí)間曲線Fig.4 Variation curve of force of fixed joint with time while tail rope in freedom mode

設(shè)置每個(gè)離散件與導(dǎo)輪的接觸

variable set variable_name=num integer=1

for variable_name=i start=1 end=935

contact create &

contact_name=(eval(".MODEL_1.CONTACT_"http://num)) &

i_geometry_name=(eval(".model_1.gss_"http://num//".solid3")) &

j_geometry_name=hualun.solid1 &

設(shè)置每個(gè)離散件與導(dǎo)向輪之間的接觸參數(shù)，接觸參數(shù)可以根據(jù) 2 個(gè)接觸實(shí)體的材質(zhì)在相關(guān)手冊(cè)中查詢。

stiffness=1.0E+005 &

damping=1.0E+002 &

exponent=2.2 &

dmax=0.1 &

coulomb_friction=on &

mu_static=0.15 &

mu_dynamic=0.1 &

stiction_transition_velocity=100 &

friction_transition_velocity=1000

variable modify variable_name=numinteger_value=(eval(num+1))

end

variable delete variable_name=num

添加導(dǎo)輪與尾繩的接觸后，形成新的圓尾繩環(huán)導(dǎo)向模型，如圖 5 所示，提升系統(tǒng)其他部分模型與尾繩自由狀態(tài)相同。

圖5 圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案中尾繩及導(dǎo)輪動(dòng)力學(xué)模型Fig.5 Dynamic model of tail rope and guide pulley in round tail rope loop guidance scheme

3.2 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析

對(duì)下部重載側(cè)容器與尾繩的固定副 JOINT_3 和上部輕載側(cè)容器與尾繩的固定副 JOINT_4 進(jìn)行分析，兩固定副的受力曲線分別如圖 6(a)、(b) 所示。

圖6 圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案中固定副的受力-時(shí)間曲線Fig.6 Variation curve of force of fixed joint with time in round tail rope loop guidance scheme

從圖 6 可見，增加圓形尾繩導(dǎo)輪以后，除了在 0～ 5 s 的起始加速階段，輕載容器下部的尾繩受力有稍許波動(dòng)外，其余各階段兩提升容器及尾繩的運(yùn)行平穩(wěn)性均要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于尾繩自由狀態(tài)。

從受力來看，增加尾繩導(dǎo)向裝置以后，固定副的受力波動(dòng)均小于尾繩自由狀態(tài)，說明尾繩受力狀況得到改善。此外，增加尾繩導(dǎo)輪后，上升側(cè)尾繩由于處于軸向拉伸狀態(tài)，運(yùn)行平穩(wěn)性仍優(yōu)于壓縮狀態(tài)的尾繩；下降側(cè)尾繩的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生在起始加速階段，與尾繩自由狀態(tài)有明顯差異。

4 平尾繩環(huán)導(dǎo)向方案動(dòng)力學(xué)分析

4.1 建模

在尾繩底部繩環(huán)處設(shè)置導(dǎo)向輪 1 及導(dǎo)向輪 2，從而形成平尾繩環(huán)。平尾繩環(huán)導(dǎo)向模型的尾繩長度發(fā)生變化，尾繩離散件的數(shù)量從 935 個(gè)降至 925 個(gè)，重新按照上述建模方法進(jìn)行建模。分別建立重載容器下部、平尾繩環(huán)段以及輕載容器下部的尾繩離散件，利用軸套力進(jìn)行連接，并利用宏命令分別設(shè)置所有尾繩離散件與導(dǎo)向輪 1、導(dǎo)向輪 2 的接觸，形成兩組接觸力共 1 850 個(gè)，宏命令編譯方法與上一節(jié)相同。形成新的平尾繩環(huán)導(dǎo)向模型，如圖 7 所示，提升系統(tǒng)其他部分模型與尾繩自由狀態(tài)相同。

圖7 平尾繩環(huán)導(dǎo)向方案中尾繩及導(dǎo)輪動(dòng)力學(xué)模型Fig.7 Dynamic model of tail rope and guide pulley in flat tail rope loop guidance scheme

4.2 動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析

對(duì)該模型下部重載側(cè)容器與尾繩的固定副 JOINT_3 和上部輕載側(cè)容器與尾繩的固定副 JOINT_4 進(jìn)行分析，兩固定副的受力曲線分別如圖 8(a)、(b) 所示。

圖8 平尾繩環(huán)導(dǎo)向方案中固定副的受力-時(shí)間曲線Fig.8 Variation curve of force of fixed joint with time in flat tail rope loop guidance scheme

圖9 提升容器在重載和輕載時(shí)的速度-時(shí)間曲線Fig.9 Variation curve of hoisting speed of container at heavy loading and light loading mode

由于此模型的接觸力數(shù)量大大增加，因此軟件的運(yùn)行速度極大降低。在 0～ 10 s 內(nèi)，提升系統(tǒng)以同樣的驅(qū)動(dòng)速度曲線運(yùn)行，0～ 6.5 s 尾繩運(yùn)行狀態(tài)基本正常，6.5 s 以后，兩端尾繩張力均出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，張力值約為圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案運(yùn)行狀態(tài)的 100 倍，同時(shí)也引起摩擦輪兩側(cè)提升容器出現(xiàn)速度差，在 9 s 時(shí)最大差值達(dá)到 1.6 m/s。兩側(cè)提升容器運(yùn)行速度如圖9 所示。平尾繩環(huán)導(dǎo)向方案在尾繩環(huán)處設(shè)置 2 個(gè)導(dǎo)向輪，導(dǎo)輪直徑較小，不僅會(huì)增加尾繩的疲勞彎曲應(yīng)力，而且從動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果看，該布置方式也不利用于摩擦式提升系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

筆者針對(duì)摩擦式提升系統(tǒng)的特點(diǎn)，利用 ADAMS軟件的 CABLE 繩索模塊并結(jié)合二次開發(fā)宏命令，建立了摩擦式提升系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，通過軸套力和接觸力模擬了尾繩的運(yùn)行特性。通過仿真分析，得出以下結(jié)論：

(1) 在未設(shè)置尾繩隔離或?qū)蜓b置的前提下，受尾繩自重影響，尾繩底部無法保持穩(wěn)定的半圓形尾繩環(huán)，兩側(cè)尾繩始終有向內(nèi)發(fā)生干涉扭結(jié)的趨勢。

(2) 經(jīng)仿真分析，圓尾繩環(huán)導(dǎo)向方案更能使尾繩保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，減少了尾繩的張力波動(dòng)，有利于摩擦式提升系統(tǒng)運(yùn)行。

國內(nèi)摩擦式礦井提升系統(tǒng)一般采用在尾繩環(huán)處設(shè)置 2 層隔離木的方式對(duì)尾繩進(jìn)行隔離和導(dǎo)向，圓尾繩環(huán)導(dǎo)向裝置尚無應(yīng)用實(shí)例。隨著虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以對(duì)尾繩導(dǎo)向裝置做進(jìn)一步的仿真和試驗(yàn)研究，以降低尾繩的張力波動(dòng)對(duì)摩擦式提升系統(tǒng)的影響。