缠绕式多点提升系统钢丝绳变形失谐动力学分析

为了对缠绕式多点提升系统变形失谐时动力学响应特性进行研究,建立一种考虑卷筒缠绕半径误差的多点提升系统纵向振动模型,采用瑞利法对钢丝绳质量进行处理,同时将钢丝绳等效为刚度随绳长变化且具有一定阻尼的黏弹性体,然后应用Lagrange方程建立系统的振动方程。运用Matlab中ode45函数对转换后的一阶线性微分方程进行求解,计算结果表明:对于提升高度为43 m、卷筒缠绕半径误差为1 mm的实验提升系统,变形失谐情况下钢丝绳纵向运动加速度呈四段波动变化且位于0~1.5 m/s~2内波动,且提升钢丝绳最终绳长差为3.6 mm,张力差达到657 N。同时采用软件进行仿真对比,发现仿真提升容器速度、加速度变化曲线和数值计算变化曲线基本吻合;仿真进一步表明:钢丝绳之间动张力差在绳长差为3.0 mm和4.2 mm时达到了平均张力的5%和10%,说明由于卷筒缠绕误差带来的变形失谐对张力差会造成显著的影响。研究结果对于设计和制造超深井缠绕式多点提升机卷筒和控制钢丝绳变形失谐量有重要理论和应用参考价值。