多绳摩擦提升系统动力学分析

黄亚立　王清

摘 要：针对多绳摩擦提升系统特别是深井提升中存在很多问题，对竖井多绳摩擦提升系统进行动力学分析，以实际工程提升系统的例子中提升钢丝绳出现的问题进行了计算分析，最后提出一系列解决的措施，以保证多绳摩擦式提升系统的安全稳定运行。

关键词：提升系统；弹性韧性构件；广义坐标法

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）09-0197-02

随着国内经济的发展和矿产资源的短缺，开发深部矿石资源的趋势越来越明显，这就对深井多绳摩擦提升系统提出了更高的要求，而国内现有的深井提升系统都存在很多的问题，例如钢丝绳出现疲劳损坏过快而使钢丝绳更换的周期更短，本文主要对提升钢丝绳在提升过程中出现的问题进行分析。

1 主井提升系统的基本参数

本次作为分析的提升系统基本参数如下：主井的井筒直径为5.6m，井口标高为0，井底标高为-1120m。井筒内配置一套双箕斗提升系统，单个箕斗自重约30t，有效载量为30t。采用42mm密封钢丝绳作为箕斗的罐道。箕斗提升系统采用一点装矿，一点卸矿，井下装矿皮带道标高为-1058m，井口卸矿标高为27m。主井提升机采用塔式配置。

主井提升机选用4.5×6的多绳摩擦式提升机，交流变频电动机，提升机与电动机的连接方式采用直联。

2 主井提升系统理论分析和计算

2.1 关于主井提升系统出现的问题

钢丝绳出现疲劳损坏过快问题，钢丝绳设计使用寿命为一年，实际工作寿命只达到6～8个月左右。这也是国内深井（1000m以上）提升普遍存在的问题。

由于主井提升出矿为矿山生产之咽喉，如需换绳，停产给公司造成很大经济损失，因此很有必要对此问题进行分析研究。

2.2 理论分析与计算

提升钢丝绳在实际运行过程中，不仅要承受静载荷，还要承受冲击载荷。冲击负荷的大小受初始激发条件控制，一般可达正常静负荷的数倍，给运行中的提升钢丝绳造成非正常损伤而留下隐患，如果总负荷超过钢丝绳的实际承载能力，就会导致断绳。常见的冲击负荷来自运行中的提升机突然启动，提升机突然停止运行。

从理论上计算钢丝绳横断面上动应力的大小，一般常用的方法有3种：应变理论、振动理论、波动理论。

根据状况初步分析，正常工作条件下，钢丝绳载荷变化情况：

（1）在提升过程中钢丝绳下端突然加载荷，即箕斗装矿时受到冲击。

（2）在装矿完毕，钢丝绳内受到的载荷还未消除，然后向上开始加速提升。

（3）此两者的冲击效果叠加。引起钢丝绳瞬间过载，长期工作此工况下，引起钢丝绳过早疲劳损坏。

2.3 根据钢丝绳提升理论推导与计算

在本系统中，为双箕斗提升系统，为了使得到的数据更加准确，采取应变理论进行推导，我们假定提升系统为弹性-韧性体。弹性-韧性体是两部分构件的总合体，即其一部分是遵守定律的弹性体，另一部分是遵守定律的韧性体。我们把弹性构件和韧性构件并联，即得到弹性韧性构件的模型。

在建立的数学模型中，我们先设定以下一些基本参数。