基于ADAMS的首绳连续更换装置送绳特性仿真研究

2020-09-10樊鹏

内燃机与配件 2020年19期

樊鹏

摘要：本文对首绳连续更换装置进行了设计，基于动力学仿真软件ADAMS对连续送绳装置建立了仿真模型，针对不同送绳速度、不同载荷重量下连续送绳装置动态特性进行了仿真分析，为优化首绳连续更换装置设计，合理确定换绳运动参数提供了理论依据。

关键词：首绳连续更换装置;送绳装置;ADAMS;动态特性;仿真研究

0 引言

重载深井煤矿开采生产中，立井提升占据主导地位，重载深井提升系统中，提升钢丝绳的性能优劣决定了矿井安全生产和高效运行。提升机运行过程中，首绳内部拉伸和扭转应力较大，易出现快速磨损、断丝等损坏，且达到两年运行期限后，首绳必须更换。人工、稳车首绳更换操作存在作业时间长、人员多、难度大、劳动强度高等缺点。相关学者研发了首绳更换专用设备，但存在钢丝绳溜绳、松绳、滑绳等安全隐患。

本文作者以现存首绳更换设备及工艺操作为基础，设计了首绳连续更换装置，解决了首绳更换存在的问题和缺陷，并能适用不同提升工况。

1 首绳连续更换装置组成及工作原理

首绳连续更换装置组成包括电机、减速器、夹绳链节、锁绳装置、主动链轮、张紧机构、固定架等。其中夹绳链节内安装钢丝绳摩擦块;锁绳装置内部安装带有碟形弹簧的单作用液压缸。上、下锁绳装置采用“液压打开松绳，碟形弹簧复位锁紧”工作模式，穿绳时，单作用液压缸开启，碟形弹簧被压缩，锁绳装置脱离夹绳链节，夹绳链条间隙变大允许钢丝绳穿过;送绳时，单作用液压缸泄压，碟形弹簧复位，锁绳装置推动夹绳链节夹紧钢丝绳，避免了液压泄漏造成的松绳、滑绳事故。张紧机构利用螺纹传动调节链条张紧力。装置示意图如图1所示。

首绳连续更换装置运行过程中电机通过减速器降速，带动主动链轮旋转，从而驱动与之啮合的夹绳链条运转，处在锁绳装置中的上、下夹绳链条始终作直线运动，链节中高效摩擦块在锁绳装置作用下夹绳钢丝绳并随链条运动使得钢丝绳实现下放或回收。

2 动態特性仿真内容与方案

首绳连续更换装置利用链传动实现连续送绳，同时链传动由于多边形效应存在速度周期性变化，从而使得送绳过程中钢丝绳及装置动态运行特性产生周期性变化。本文作者基于ADAMS对首绳连续更换装置在不同送绳速度（绳重1.8T）、不同载荷重量下（送绳速度0.431m/s）动态特性进行仿真分析，为优化首绳连续更换装置设计、合理确定换绳运动参数提供依据。

3 连续送绳装置建模

利用SolidWorks建立首绳连续更换装置三维模型，进入ADAMS软件进行转动副、移动副、模型材料以及摩擦参数设置。首绳连续更换装置动力学仿真模型如图2所示。

4 仿真及结果分析

4.1 不同送绳速度下动态特性分析

由图3及表1可知，在不同送绳速度下，钢丝绳动态特性变化保持一致。送绳启动瞬间，钢丝绳速度及加速度出现波动，送绳过程中波动逐渐减小并在平衡值之间周期波动。随着送绳速度的增加，钢丝绳加速度和速度波动增大，波动幅值和范围明显变大。

4.2 不同载荷下动态特性分析

由图4及表2可知，在不同送绳载荷下，随着送绳载荷的增加，钢丝绳在启动瞬间加速度峰值和波动范围明显增大，在送绳过程中钢丝绳动态特性基本一致，速度波动区别较小。

5 结论

①首绳连续更换装置能够适应不同换绳工况，换绳过程冲击振动小，钢丝绳动态特性稳定，效率高，避免了换绳安全隐患。

②首绳连续更换装置动态特性仿真结果表明：降低首绳重量及送绳速度可降低换绳冲击振动，提高平稳性。

参考文献：

[1]谭鹏辉，吴娟，寇子明.多绳摩擦轮提升机首绳快速更换装置的研究[J].煤矿机械，2004（11）：36-37.