多繩摩擦提升機天輪襯墊的有限元分析

根據(jù)天輪社鹽的工作環(huán)境，用Pro/E 軟件建立了全新、磨損1/5、磨損 1/3、磨損 1/2 和盛損2/3 的村鹽三維模型，將模型導(dǎo)入 ANSYS 軟件進行有限元分析，通過網(wǎng)格劃分得到社鹽的有限元模型，以社鹽橫向完金約束，縱向施加均布力作為加戰(zhàn)工況，得出此工況下不同磨損程度的襯鹽的應(yīng)力與位移分布規(guī)律，將有限元分析結(jié)果對比研究，得出故陣天輪襯墊的臨界值。結(jié)論可為襯鹽的故障分析提供依據(jù)，保證襯墊工作在正常范圍內(nèi)。。

天輪村墊

使用的材料有

大型天輪村墊使用的材料有塑料、棗氨脂等，此類材料具有一定的熱脹冷縮性，尤其足村墊使用后期，繩槽較深，在鋼絲繩的正壓下，村墊兩付槽上邊緣在鋼絲繩對槽 底施加壓力時向中間收縮，當鋼絲繩隨天輪轉(zhuǎn)動高開此受 力天輪村墊時，此受力天輪村墊兩側(cè)槽上邊緣恢復(fù)到正常 狀態(tài)時對槽底存在一個反向的力，當天輪村墊植底磨損不嚴重時，村墊兩側(cè)槽上能快速的恢復(fù)到正常的情況，當村 墊櫝底磨損到一定程度時，村墊脫高天輪輪緣的卡邊，高速轉(zhuǎn)動的天輪將村墊甩出繩植，發(fā)生鋼絲繩嚴重跳動現(xiàn)象。 天輪村墊脫落后的最直接表現(xiàn)就是鋼絲繩在不規(guī)則的 天輪網(wǎng)周上運行，鋼絲繩跳動非常嚴重，造成主繩張力不平街，給提開系統(tǒng)造成極大的事故隱患，因此及時維護、檢修天輪村墊可保障設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)。天輪處于室外井架上部，離地面的高度一般在 40~50m，大型礦井的井架高度達到70- 80m，人員上下依算設(shè)立在井架周陽的爬梯，尤其在北方的雨雪天氣，天輪工作條件惡劣、維修人員上下不便、管理人員思想懶情，極易造成天輪處手帶病運行 狀態(tài)，冬季天冷，村墊收縮，很容易發(fā)生村墊從繩槽脫落事故。由此可知村墊的維護存在者一些容觀困難。有時由手操作司機精力不集中、不能及時發(fā)現(xiàn)向題，可能會造成事故進一步擴大，因此，通過對村墊的磨損進行深人分析，為天輪故障分析提供理論依據(jù)。能夠利用村墊的分析來給出發(fā)生放障的臨界條件，可以減小天輪運行過程中出現(xiàn)故障的可能性，對實際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用。

1 、

村墊受力分析?

多繩摩擦提升機滿載工作時，鋼絲繩與天輪不是直接接觸的，它們之間還有一層天輪村墊，通過與天輪襯墊的摩擦，從而鋼絲繩帶動天輪轉(zhuǎn)動。 天輪襯墊的受力分別為鋼絲繩對其產(chǎn)生的徑向壓力和切向摩擦力、啟動和制動過程中產(chǎn)生的動拉力、制動時摩擦熱產(chǎn)生的熱漲力、天輪主軸旋轉(zhuǎn)時天輪村墊產(chǎn)生的離心力等。由于動載荷作用時間較短，計算復(fù)雜，到目前尚無統(tǒng)一的認識，因此計算時仍以靜拉力為主。為了使問題簡化，根據(jù)實際情況，往往忽略隨鋼絲繩進人與離開襯墊槽 內(nèi)這個過程中壓力由小變大再有大交小的因素，將受力近 似看作處在同一直線上，載荷是沿直線分布。

2 、

創(chuàng)建天輪有限元模型

?2.1 天輪襯墊的三維建模 本文三維建模采用 Pro/E 三維建模軟件，對于多繩摩擦提升機天輪村墊的三維實體建模，主要利用拉伸、裝配等操作建立零部件的實體模型。 在實際情況下為了方便安裝天輪村墊，將天輪衣為相互對稱的兩部分。根據(jù)煤礦安全規(guī)程與實際現(xiàn)壇綜合參考，天輪襯墊槽底磨損 1/2 時需要更換天輪 因此以天輪村墊磨損 1/2 為界對其進行分析。金新 1/5、磨損1/3 這三部分為正常磨損范田，磨報12和 2/3 為故障范國。 在Pro/E 的草繪模式下，根據(jù)我繩摩擦提升機天 墊的實際尺寸進行草繪，天輪村整的長為 100mm,90mm， 高為 60mm，村墊權(quán)四孤的直徑為345mm，金天輪村墊槽國弧頂部到村墊邊緣的距離為31mm。如園示，分別為全新、路損1/5、磨損，/3、磨拱1/2和磨 3的村墊的三維模型。?

2.2有限元模型的建立 在 ANSYS 中利用前處理器定義天輪幾何模型的單 型為8節(jié)點體單元 SOLID45 單元，所以不需要設(shè)置其實常數(shù)。根據(jù)天輪村墊的特點，采用自由網(wǎng)格劃分，格形式對單元形狀無限制。

3、

襯墊模擬計算

??3.1邊界條件的處理 根據(jù)對天輪襯墊工作情況的分析，由開受到鋼絲繩與天輪的約束，可以君出天輪村墊僅能在縱向方向運動。在橫向方向存在約束。首先是天輪對其的約束，約束天輪村墊的兩個端面，約束的足乙方向上的運動。再次相鄰村墊 對其的約束，約束村墊的另外兩個端面，約束的是×方向上的運動，最后為鋼絲繩對其的約束，約束底面，底面是全約束。?

3.2 襯墊壓強 根據(jù)。許廠煤礦礦 井設(shè)計說明書”，在提升系統(tǒng)滿裁工作情況下，鋼絲繩對天輪村墊的最大壓強為1 465xPa。村熱的受力面為村墊的整個權(quán)面，對天輪村墊的整個禮底葩 加均布壓強。

4 、

查看求解結(jié)果

4.1 查看位移場分布等值線圖 當天輪襯墊槽磨損不同時，分別提取有限元分析結(jié)果，得到位移等值線圖。其最大位移對比結(jié)果見如表 1。正常磨損范國的天輪襯墊模型，敢大位移集中在中間部位；故障磨損范國的天輪村墊模型，最大位移在槽上邊緣。隨者槽底磨損程度的增大，最大位移集域緩慢的從槽底向槽上邊緣移動。這就說明了當天鞋 槽磨損到 1/2 時，最大位移集中在槽上邊緣，兩側(cè)村中間收縮。 當襯墊槽磨損到 2/3時橫底位移變化很小部分位移集中在槽上邊緣。這時襯墊很容易脫離天我的卡邊，高速轉(zhuǎn)動的天輪將村墊甩出繩槽，發(fā)生鋼絲 重跳動現(xiàn)象。

4.2 查看等效應(yīng)力場分布等值線圖 當天輪村墊槽磨損程度不同時，分別提取有限元結(jié)果，得到等效應(yīng)力場圖。其最大應(yīng)力對比結(jié)果見表：

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