缠绕式提升系统悬绳横向振动特性的理论与实验研究

缠绕式提升系统悬绳的横向振动是钢丝绳多层缠绕有序排绳和工程安全的主要评价指标。为了研究悬绳在不同形式绳槽激励下的横振响应,基于Hamilton原理建立提升系统振动方程,推导不同形式绳槽的激励函数,用Galerkin法离散振动方程,以某布莱尔式钢丝绳提升试验台运行状态曲线作为运动参数输入分析不同形式绳槽激励下的横振响应,用高速相机记录钢丝绳振动,并提出一种有效的图像处理方法,得到悬绳固定点处横振时域图,比较模型的数值仿真解与实验结果发现:在本实验台参数下,对称绳槽激励的悬绳横振大于非对称绳槽布置;悬绳横振的实测曲线与数值仿真变化趋势基本一致,实测频率与计算频率也非常接近,说明建立的边界激励下悬绳的横振模型是有效的。模型可为将来超深井提升卷筒绳槽型式的选择提供可靠的理论依据。     

平行折线绳槽两圈间过渡区布局对提升钢丝绳振动的影响研究

超深矿井提升多层缠绕卷筒的绳槽型式对于提升钢丝绳振动和平稳缠绕具有极其重要的影响,对多层缠绕卷筒的平行折线绳槽过渡区在不同非对称参数情况下的提升钢丝绳振动进行研究,提出研究提升钢丝绳悬绳横向振动并把其振动幅值大小作为多层缠绕绳槽非对称型式优劣的评价指标。在研究矿井提升系统及钢丝绳在过渡区运动行为的基础上,建立提升系统的动力学偏微分方程组和激励函数,应用Galerkin方法将偏微分方程组离散成常微分方程组,并以某超深矿井为例,仿真研究平行折线绳槽在两折线过渡区具有不同非对称系数情况下对提升系统振动的变化规律。研究结果表明,绳槽形式的确定,究竟选择对称布置还是非对称布置,需根据提升系统参数决定,所用研究方法和所得结果可为正确设计和选择多层缠绕卷筒的平行折线绳槽提供科学指导。     

超深矿井提升机多层缠绕钢丝绳圈间过渡对钢丝绳动张力的影响研究

针对超深矿井提升机多层缠绕,研究多层缠绕钢丝绳圈间过渡时的加速度变化,运用提升钢丝绳的动张力微分方程和MATLAB中的Simulink模块,建立对称及非对称双折线过渡绳槽下多层缠绕钢丝绳的动张力仿真模型并对仿真结果进行分析比较。结果表明,多层缠绕钢丝绳在圈间过渡时产生的加速度变化会对钢丝绳的动张力产生明显的影响,采用对称式折线绳槽进行圈间过渡时的动张力大于非对称折线绳槽,在提升阶段的后期此现象尤为明显。这些结果对超深井提升系统多层缠绕研究有重要的参考价值。     

双折线卷筒岸桥起升系统动态特性研究

为研究双折线卷筒收绳速度的变化对起升系统的影响,建立了考虑速度变化激励的岸桥起升机构动力学模型.并以40t单大梁岸桥起升机构为研究对象,模拟了电机从启动到匀速最后减速到停止的起升过程,得到了起升系统中支撑结构、吊物的振动位移响应和钢丝绳张力的变化,在此基础上对双折线卷筒的螺旋区相位和半径变化幅值的大小对动载特性的影响进行了研究.结果表明,双折线卷筒收绳速度变化的影响会增加钢丝绳张力的波动,且波动幅值随着螺旋区相位和半径变化幅值的增大而增大.这为起升机构的动态性能优化和可靠性设计奠定基础.     

超深矿井提升系统两绳区圈间过渡不同步时钢丝绳张力差分析

为了对超深井提升系统在圈间过渡激励下钢丝绳的张力差进行研究。以双绳多层缠绕式提升系统为研究对象,考虑天轮和悬绳的影响,基于连续介质力学理论,应用Hamilton原理建立了变长度的双绳提升系统动力学模型,采用Galerkin方法对导出的振动偏微分方程进行离散化,并利用MATLAB编程对变系数方程组进行数值求解,分析了同一卷筒两缠绳区圈间过渡不同步所形成的圆心角差值对两钢丝绳张力差变化的影响。结果表明:两绳张力差的最大值是出现在共振区域,过渡不同步时所形成圆心角差值越大,共振时张力差越大;同时,不同速度下的共振幅值越大,同一圆心角差值下张力差也越大;为保证两绳张力差不超过初始平均张力的10%,需使两缠绳区的过渡圆心角差最大值不能超过0.02 rad。     

变长度提升系统钢丝绳纵向振动特性

以提升系统中变长度柔性钢丝绳的纵向振动为研究对象,考虑钢丝绳刚性运动与变形运动的相互影响,应用Hamliton原理建立变长度提升系统钢丝绳运动微分方程,同时,利用五次多项式拟合得到的电梯理想运行状态曲线作为运动参数输入,对所建模型进行了算例分析。数值仿真结果表明：本文的方法能较好地反映变长度提升系统钢丝绳的纵向振动特性,推导出的方程为电梯钢丝绳纵向振动特性的进一步分析提供了依据。     

核环吊平衡路径与吊重轨迹偏差

提出了一种分析核环吊系统吊重轨迹偏差的系统化方法——平衡路径法,给出了平衡路径方程和协调条件,并详细讨论了方程中所涉及的各种变量的性质和计算方法;考虑了动滑轮位置改变所引起的钢丝绳拉力方向的变化,提出了确保与钢丝绳绕绳方式一致的空间滑轮公切线求解方法;给出了卷筒卷入绳长、钢丝绳分支中绳长的计算方法,以及滑轮两端绳速传递关系。这些问题的解决方法具有一定的普适性,可应用于一般滑轮绳索系统。     

摩擦提升系统钢丝绳横向动力学分析

将平衡钢丝绳质量等效在提升容器上,利用Hamilton方程建立塔式多绳摩擦提升系统变长度提升钢丝绳横向振动动力学模型。用修正Galerkin方法将无限维偏微分振动控制方程离散有限维常微分方程。以某矿副立井提升系统运行状态曲线为运动参数输入,仿真分析不同运行阶段提升钢丝绳横向振动规律及刚度、阻尼对横向振动影响。结果表明,在外界干扰激励作用下提升的上行阶段振动更剧烈;增大弹簧刚度、集中阻尼及分布阻尼均可减小钢丝绳横向振幅。     

基于线扫描图像技术的立井多绳摩擦提升钢丝绳承载特性研究

为了能够方便快捷的识别立井多绳摩擦提升钢丝绳的健康运行状态,提出了基于线扫描图像技术检测摩擦轮边界处提升钢丝绳的横向振动,从而评估提升钢丝绳承载特性的方法。首先,通过基于VC++开发线扫描图像采集程序实现提升钢丝绳的横向振动检测,实时记录;其次,采用基于小波变换的图像边缘提取算法,识别提升钢丝绳相对振动偏移量;最后,基于带通滤波和FFT变换,得到了提升系统匀速运行过程中弦绳横向振动的固有频率及提升钢丝绳的承载特性。经实验验证,该方法克服了立井多绳摩擦提升钢丝绳张力识别困难等问题,为立井多绳摩擦提升系统的健康运行提供了保障。     

基于张紧装置的高速电梯提升系统振动控制

考虑提升系统横向和纵向的耦合作用。应用广义Hamliton原理建立了带有张紧补偿钢丝绳的高速电梯提升系统振动控制方程,并以高速电梯提升系统为例对模型进行了数值仿真分析。结果表明:张紧装置的增加能有效抑制提升系统振动,一方面从理论上分析和解释了具有张紧装置的补偿钢丝绳可以大大减小提升系统振动的原因,另一方面说明选择张紧装置抑制提升系统振动的合理性,研究工作为下一步高速电梯提升系统振动控制器的实际应用提供了具有建设性的方法及其思路。     

超深矿井提升机卷筒动态应力与疲劳寿命研究

超深矿井提升机卷筒在钢丝绳多层缠绕时所受钢丝绳的缠绕力错综复杂,在长期作业过程中卷筒结构可能会萌生裂纹进而发生疲劳破坏,所以有必要对卷筒结构在多层缠绕实际工作条件下的疲劳寿命展开研究。基于板壳理论,将超深矿井提升机卷筒视为均匀受压的旋转对称壳体,通过对卷筒结构负荷构成进行分析,建立了钢丝绳对卷筒作用力的数学模型,并根据提升系统动力学原理建立了钢丝绳满载上提和空载下放的动力学模型,确定了卷筒结构的动态载荷。通过对卷筒结构作业过程强度分析得出卷筒结构在整个工作循环中的应力-时间历程曲线。结合不同存活率的S-N曲线和累积损伤理论,分析了卷筒结构在不同负载下的疲劳寿命。研究结果表明：提升机满载上提和空载下放过程中卷筒结构的最大等效应力均出现在等速阶段,且其最大等效应力出现在卷筒内壁支轮与支环的中部;在给定的存活率下卷筒结构的疲劳寿命与工作负载密切相关。研究结果为多层缠绕复杂工况下卷筒的力学分析与科学设计提供了理论支撑。     

游梁式抽油机皮带纵向振动特性的仿真模型

考虑带轮惯性质量对皮带纵向振动的影响,将皮带简化为质量分布均匀的弹性体,建立了两坐标系的弹性体纵向振动的力学模型;以力学模型为基础建立了皮带的纵向振动的数学模型;考虑皮带与带轮的相对运动对皮带各点瞬时振动形态的影响,根据皮带连续性条件给出了系统固有频率与振型函数的数值仿真模型;应用坐标变化法求解系统受迫振动的动态响应,仿真分析了系统转速波动激励与载荷波动激励下的系统响应特性。仿真结果表明:(1)系统对转速波动激励与负载扭矩波动激励的响应曲线为简谐函数,其振动幅值受到带轮惯性质量的影响;(2)带轮瞬时振动位移与其惯性质量成反比,带轮瞬时转差的波动使皮带瞬时传动比不恒定,皮带与带轮之间存在相对滑差。皮带纵向振动特性的研究方法对带轮附件驱动系统的动态特性的设计与分析具有理论与实际意义。     

船用挖掘机机械臂刚柔耦合动力学及特性研究

将船用挖掘机机械臂结构近似处理成带末端集中质量的柔性悬臂梁。考虑机械臂轴向变形,用拉格朗日定理建立其刚柔耦合的动力学方程,用数值方法求解相关参数一阶固有频率灵敏度,获得机械臂振动固有频率及相关参数变化关系。应用NASTRAN、ADAMS等软件建立柔性臂架、柔性变幅绳、柔性抓斗提升钢丝绳、刚性支架、刚性回转平台的船用挖掘机机械臂系统虚拟样机模型。结合该机械臂系统结构及工况特点进行动力学仿真分析,获得系统位移、速度、加速度及连接点铰接力、机械臂的动态应力等动态性能。并对结果对比论证,为进一步研究机械臂工作稳定性及运动精度控制提供依据。     

变质量提升系统钢丝绳轴向-扭转耦合振动特性

为了掌握变质量提升系统的振动特性,考虑提升钢丝绳的扭转运动并根据变质量非完整系统的Ham ilton原理建立了钢丝绳轴向和扭转耦合振动数学模型,并推导了变质量提升系统振型函数及确定轴向与扭转耦合振动频率的超越方程,给出了基于振型函数随系统质量变化及固定不变两种情况下变质量提升系统钢丝绳振动位移、张力和扭矩响应的求解方法。以矿井提升箕斗装载为工况进行应用分析,结果表明:两种求解方法得到的响应基本接近;提升容器装载过程是一个质量增大振动频率减小的过程,钢丝绳的动位移、张力和扭矩以波动形式逐渐增加。装载量较大时可采用振型函数固定的方法计算装载提升系统的频率和响应,冲击较大的载荷建议考虑提升容器的波动载荷,从而有助于提高计算效率和增强提升系统的安全可靠性。     

无卡式预拉伸自动换绳法在东庞矿的应用

在传统提升机钢丝绳更换工艺中,存在人工劳动强度大、危险区域作业频率高且存在新绳易受伤等诸多缺点。无卡式预拉伸自动换绳法的应用,通过全自动换绳车对所更换的钢丝绳进行牵引、预拉伸,不损伤首绳,改变了传统工艺中新绳卡固在旧绳上的操作,保持提升系统张力不变,保证提升机在施工过程中的安全运行。     

有限差分法模拟电梯悬挂系统横向受迫振动

电动机偏心旋转、导轨不规则和高层建筑的摇晃对高速运行的电梯产生位移激励,这种激励是引起电梯悬挂系统横向振动的重要因素。基于广义的Hamilton原理,建立了电梯悬挂系统变长度曳引绳受迫振动控制方程,在耦合项中忽略纵向项,得到任意变长度曳引绳的横向振动方程。提出了一个改进的有限差分方法,基于离散的控制方程建立了变系数的常微分方程组。以典型曳引电梯悬挂系统为例,仿真得到电梯运行中变长度曳引绳的横向振动位移响应和能量变化,并与Galerkin方法得到的结果进行了对比,两者基本吻合。最后定量分析了轿厢弹簧刚度对最大绳索位移和振动能量的影响。     

高斯光束对零差测振系统光电信号的影响

结合高斯光束电场分布和平面波分析方法,推导了高斯光束照射下零差测振系统光电信号的解析表达式,分析了由高斯光束引起的相对测量误差.分别讨论了探测器与光传输轴线的距离,探测器与光腰的距离、振动位移、光腰半径与测量误差的关系.并对特定参数的零差测振系统进行了数值仿真,仿真结果与理论分析吻合.结果表明:振动住移和光腰半径与测量误差的关系比较复杂,测量误差随振动位移增加而增走的同时呈周期性波动;光腰半径与测量误差的关系曲线出现一零值点和一极大值点.为高精度激光测量误差分析提供了理论依据.     

卷筒料印刷装备收卷张力系统解耦控制研究

目的 为了保证卷筒料印刷装备收卷张力系统的性能,提出一种适用于收卷张力系统的自抗扰（ADRC）解耦控制器。方法 在收卷张力系统数学模型基础上,结合卷筒料收卷系统的工作原理,基于ADRC控制技术设计收卷张力系统的ADRC解耦控制器,并利用Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真研究。结果 在相同的阶跃输入下,研究结果表明,PID控制器调整时间为2.4 s,而ADRC解耦控制器调整时间为0.7 s;在PID控制下,收卷基材张力出现超调和震荡,而在ADRC解耦控制下,基材张力无超调和震荡现象;采用PID控制器,收卷牵引跨度张力变化引起收卷跨度张力波动,而采用ADRC控制器则没有波动。结论 提出的卷筒料印刷装备收卷张力系统ADRC解耦控制器实现了高精度张力控制,具有比传统PID控制器更好的控制性能。     

含摩擦与间隙的失谐叶盘系统振动局部化研究

 针对叶片榫头与轮盘榫槽连接处间隙及摩擦,基于叶盘结构典型集中参数模型,建立含干摩擦、间隙的非线性动力学方程,研究失谐叶盘系统振动局部化。在叶身刚度随机失谐下分析叶盘系统对不同耦合刚度的固有特性及共振响应。结果表明,非线性谐调叶盘系统亦出现振动局部化现象。利用振幅放大系数对线性、非线性失谐叶盘系统振动响应局部化研究,振幅放大系数呈失谐阈值现象,且非线性干摩擦、间隙作用会降低失谐系统振动响应局部化程度。而谐调叶盘系统非线性振动,随气流激励力频率变化,系统呈非简谐单周期运动、多周期谐波运动、混沌运动等多种动力学行为。失谐因素存在会使非线性失谐叶盘系统动力学行为更复杂。     

基于动态插值自适应方法的时变轴系纵向振动主动控制

推力轴承纵向刚度随转速变化的特性使推进轴系成为动态特性时变的系统。针对时变轴系纵向振动控制问题,提出动态插值自适应控制方法。建立推进轴系耦合振动模型,由频域方程得到控制通道和干扰通道的频响函数,其次建立动态插值自适应控制方法,通过插值算法动态拟合时变补偿器模型,消除时变动态特性对纵向振动控制算法稳定性的影响。为验证控制方法的有效性,分别对有、无插值的自适应控制方法进行数值仿真,仿真结果表明,动态插值自适应控制方法能有效控制推力轴承纵向振动,避免了无插值自适应控制系统的发散;在不同转速稳态运行下,有插值的控制方法能够极大地抑制推力轴承纵向振动,控制后振动加速度幅值小于无控制条件下的1/20。