矿井提升绳弦横振动及跳绳现象分析
主井提升机首绳抖动的原因分析与解决办法
主井提升机首绳抖动的原因分析与解决办法作者：刘正军赵俊杰来源：《中国科技纵横》2020年第10期摘要：提升机主传动系统采用的联轴器结构形式通常有3种，即齿轮联轴器、蛇形弹簧联轴器和弹性棒销联轴器。
高速级连接采用齿轮联轴器用于仿苏KJ型提升机，蛇形弹簧联轴器用于JK及XKT型提升机，弹性棒销联轴器用于JK/A及JK/E型提升机。
低速级连接一般均采用齿轮联轴器。
本文对主井提升机首绳抖动的原因分析与解决办法进行分析，以供参考。
关键词：主井提升机;首绳抖动;解决办法中图分类号：U642 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）10-0155-020引言在深井多绳摩擦式提升系统中，往往采用扁尾绳来抵消提升容器首绳钢丝绳运行时的质量变化，防止因提升机张力差超限造成钢丝绳在滚筒摩擦衬垫上打滑。
平衡扁尾绳相较于圆尾绳扁钢丝绳具有绝对不旋转性，单位长度质量大，运行平稳，在深部立井中有着不可替代的作用[1]。
1矿井提升机技术改造1.1齿轮联轴器切向键松动故障处理连接到变速器主轴和主轴的切向键造成松脱干扰，主要原因是产品未能满足组件的设计和加工要求，未能达到各个固定面之间的接触面积，并且在存储后产生间隙和退刀夹。
操作：重新配置按钮并添加移除的螺钉。
必须指出的是，后点焊并未固定。
由于back space键被截断，它只是一种应急措施，需要尽快完全重新处理。
1.2钢丝绳罐道刚性系数分析与应用柔性储罐是地雷推进系统的重要工具，可防止容器的平移和旋转，确保容器的平稳运行。
从设计升降槽动态居中料斗导致容器随料斗摆动甚至摆动。
出现这种情况的原因有：容器超载、容器跌落绳子的时间增加、容器跳跃对容器的影响以及容器受到外力的影响。
对罐壳的夹紧特性、刚度系数和应用横向力进行分析后发现，维卡钢铁公司合理选用了通道和应力，容器和罐壳的导轨减少，容器运行平稳，应用效果较好，并且掌握了罐壳的一些应力特性[2]。
2采用换绳车换绳与旧绳带新绳工艺对比2.1旧绳带新绳工艺在我国煤矿开采过程中，将直径40mm以上的较大钢丝绳投入市场，使得高效、安全、稳定和更大的引线难以发挥作用。
矿井提升钢丝绳断绳分析与预防措施
《 规程 》 绳头 和剁 绳头 试 验 。 做
１ ２ 磨损 ．
磨损 的机 理 可 分 为 以下 几 种 ： 外 部 磨 损 。 ①
滚筒 或 天轮 在缠 绕 钢 丝 绳 过 程 中 ， 丝 绳 外 周 会 钢
与绳 槽 、 挡绳 板 、 相邻 钢丝 绳等 之 间发 生摩 擦导 致
钢 丝绳 外部 磨损 。钢 丝绳 发生 外 部磨 损后 其直 径
抗 拉 强度 和抗 冲击 度 降 低 等 现象 ， 丝 绳 生弯曲， 由于各 根钢 丝 曲率半 径不 相 同 ， 内部 钢 其
丝 之 间会相 互摩 擦从 而 导致 钢丝 绳 内部磨 损 。 当 反 复拉 伸 、 曲钢丝 绳 时 ， 内部 钢丝 会 因疲 劳磨 弯 其
钢丝 绳锈 蚀 的 预 防 措 施 ： 矿 水 酸 碱 度 较 高 ① 且处 于 出风井 中 的提 升 钢 丝 绳 腐蚀 严 重 ， 选 用 应
损 而 折断 。③ 变 形 磨 损 。钢 丝 绳 发 生 相 互 缠 绕 、
打 结 和“ 咬绳 ” 引起 钢 丝 绳 发 生变 形 ， 形 部 位 会 变
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｉ ｓｅ ｌｒ ｐｅ；ｏ ｒ ａ ｉ ｇ； ｎａｙ ｉ ｐ ｅ ｅ ｉｎ ｍｅ ｓ ｅ ｍ ｎｅ； ｔｅ ｏ ｒ ｐｅ ｂ ｅ ｋ ｎ ａ ｌｓｓ； ｒ ｖ ｎｔ ａ ｕｒ ｏ
矿 井提 升设 备 是 矿 井 大 型 固定 设 备 之 ～ ， 其 主要 任 务是 沿井 筒 提升 煤炭 和矸 石 、 下放 材料 、 升
中 图分 类 号 ：Ｄ ３ Ｔ ５２ 文献标 识码 ： Ａ
Ｒｏ ｅ Ｂｒ ａ ｉ ｇ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｐ ｅ ｅ ｔ ｎ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｉ ｅ Ｈｏ ｓｉ ｇ Ｒｏ ｅ ｐ ｅ ｋ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ ｒ ｖ ｎ ｉ ａ ｕ ｅ ｆＭ ｎ ｉｔｎ ｐ ｏ
矿井提升机钢丝绳张力不平衡原因与分析
科技信息2008年第24期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION 1.前言多绳摩擦提升机自诞生以来,以其结构紧凑、合理、提升能力大、安全系数高、适应范围广等优点得到了广泛的应用。
目前,国投新集能源股份有限公司有多对矿井主提升绞车均采用多绳摩擦提升,由于多绳摩擦提升是依靠钢丝绳与衬垫之间的摩擦力来传递动力的,如果钢丝绳受力不均匀就会造成衬垫磨损严重,钢丝绳使用寿命缩短,甚至造成提升容器倾斜、卡罐等重大事故,因此,《煤矿安全规程》规定,任一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%。
2.影响钢丝绳张力不平衡原因分析[1](1)由于多绳摩擦提升机在更换钢丝绳时,通常采用旧绳带新绳的方法,在新绳下放过程中,它们的长度不可能调整得绝对相等,长度短的钢丝绳就要被拉长一些,因此,所有钢丝绳的弹性伸长就不相同,从而造成钢丝绳的张力也就不平衡。
(2)提升钢丝绳的几何尺寸和机械性能如抗拉强度、弹性模数等有差别,在运转中又加大了这一差别。
(3)由于蠕动是不可避免的,蠕动的存在加大了钢丝绳张力不平衡。
(4)如果摩擦衬垫老化,摩擦系数降低,就容易造成钢丝绳打滑,若钢丝绳在摩擦轮上的滑动不等,则形成总载重在各绳中的分配比例不等,从而产生各钢丝绳受力不均。
(5)由于绳槽加工时存在着误差,其大小不可能完全一样,同时绳槽在使用中磨损程度也不相同,绳槽较浅的钢丝绳张力趋于增加。
3.消除提升钢丝绳张力不平衡的方法在生产实践中,对上述影响因素必须引起足够的重视,否则,会影响安全提升。
(1)为消除因钢丝绳物理性质不同而引起的张力差,最好采用同期生产的同一几何参数和机械性能的钢丝绳,更换钢丝绳时必须全部进行更换,对钢丝绳的长度在悬挂时要特别注意调整好。
(2)及时进行车削绳槽。
我们知道,微小的绳槽半径差,就可以引起很大的张力差,张力差过大就会引起单绳滑动而阻止张力差继续增加,从而导致个别绳槽磨损严重,一般要求多绳提升机绳槽直径相差不得超过0.5mm,实际生产中要控制如此高的精度是比较困难的,而通常采用在摩擦轮两端盘上放一条横担作为测量基准,用游标卡尺测量各钢丝绳与横担间距,以确定各绳槽半径差,这种测量方法虽说精度不高,但简单实用,经过反复测量车削,可以达到预期效果。
矿山摩擦提升机提升绳张力不平衡浅析
经 常 检 测 摩 擦 衬 垫 ， Nhomakorabea 时测 量绳 槽 深 度 并 车 削 绳 槽 ，提 高
多绳并列 中，两侧钢丝绳张力不均 ，容器运行过程 中摆动 量增 大 ，造 成提 升容器 上的导 向装置 受力不合 理 ，磨损 甚至 损 坏 ， 引发 次 生 事 故 。 钢 丝 绳 张 力 偏 差 严 重 时 ，造 成 提 升 容 器 在 运 行 中 发 生 倾 斜 ，罐 笼 内矿车 移动 ，改变 了容器受 力状态 ，反之加 重张 力 偏 差 。恶性循环 ，将 严重改 变容器运 行状态 ，造成 重大恶 性 事 故事故。 ２造成提升钢丝绳张力不平衡原因分析 设备 、材料 的缺陷 。摩擦提升机 的工作原理是摩擦传动 ， 钢 丝绳会在 主导轮 和导 向轮 上产 生蠕动 和滑动 ，各根 钢丝绳 的 蠕 动 和 滑 动 不 同 ， 造 成钢 丝 绳 张 力 不 平 衡 ； 虽 然 提 升 机 一 次 采 用 多 根 同 型 号 、 同批 次 生 产 的 钢 丝 绳 ，但 每 根 钢 丝 绳 的 几何 尺 寸和 机 械性 能 不 可 能完 全 一致 。钢丝 绳 长度 在 数 百 米 、甚 至千米 ，在连 续运转 中差别 又不断 累积 、放 大 ，造 成 提 升 绳 间 张 力 不 平 衡 ； 同样 的 产 品 个 体 性 能 的 差 异 及 累 加 ， 在摩擦衬垫 中一样存在，造成钢丝绳间张力不平衡。 钢丝绳更换过程 中造成张力不平衡 。提升钢丝绳在更换过 程 中 ，新绳 没有 办法做 到长度绝 对相 同 ，因长 度不 同所 以受 力不均 ，造成钢 丝绳 间张力不平衡 。 日常检修 、维护 不到位 ，没有及 时调整 各根钢丝 绳的受力 状态 ，造成 张力不平衡 。这项工作往往被忽视 ，受人力物力的 限制，检修不到位 ，钢丝绳长期受力不均，造成张力不平衡。 主 导轮和 导向轮变 形 ，摩擦衬 垫磨 损 、老化 ，使主 导轮 上各 根绳槽直 径不相 等 ，提 升机运 行 中各根钢 丝绳线速 度不
矿井提升钢丝绳的使用与研究现状
ｍ 钢丝 绳断 丝失 效 的原 因 ：王雪 松等 人 分析 了影 ｍ 响钢 丝绳 寿命 的主要 因 素 ， 探讨 了针对 磨 损 的防 并
治 办法 ； 颂赞 等人 分 析 了起 重钢 丝绳 过 载 断裂 和 任
疲 劳失 效 ２种 失效 形式 ； 建 平研 究 了起 重钢 丝绳 黄
磨损 及 防磨 措施 ： 丽从 制 造 和使用 ２方 面分 析 了 李 影 响钢丝 绳 使用 寿命 的因素 ： 维 垲等 人 分析 制绳 赵 钢 丝力 学 性 能与 钢丝 绳疲 劳 寿命 之 间 的关 系 ： 吉 胡 全 从 钢丝 绳受 力特 性 出发 ， 讨影 响 钢 丝绳 疲劳 寿 探 命 的 因素 。 对其 中最 主 要 的 ２种 因素 ： 曲应 力 和 弯 接触 挤 压应 力进 行 具体 研究 ，并根 据 尼曼 公式 ， 结 合 相关 数 据对 钢 丝绳 破 断 次数 进 行 计算 ： 李旭 讨 论 了带 有 钢 丝股 芯 或 者 钢 丝绳 芯 的钢 丝 绳 与其 疲
减少 了维护 工作 量 ， 提高 了无 轨胶 轮 车 的利 用 率 ， 确
保 了无 轨胶 轮设 备 隔爆性 能和使 用安 全性 。
参 考 文献 ：
［］ １ 张栋 林 ． 下 铲 运 机 ［ ． 京 ： 金 Ｔ 业 出 版 社 ，０ ２ 地 Ｍ］ 北 冶 ２０ ． ［ ］ 梦 熊 ． 下 装 载 机 结 构 设 计 与使 用 ［ ． Ｅ ： 金 Ｔ 业 出 版 ２高 地 Ｍ］ 京 冶
微小 碳颗 粒在排 气 栅栏 缝 隙 中的积 聚 ．从 而 避免 因
［］ ３ 何存 兴 ， 铁 华 ． 压 传 动 与 气 压 传 动 ［ ］２版 ． 汉 ： 中科 技 张 液 Ｍ ． 武 华
大学 出版 社 ． ０ ５ ２０．
煤矿多绳摩擦提升机钢丝绳不平衡张力探析
１ ． １优 点
１ ）多绳摩 擦式提升 机利用 多根钢丝 绳 同时承受载荷 ，数根钢 丝 绳同时被拉断 的可 能性很小 ，其安全性 系统较高 ，因此可 以不再使 用 防坠器 ，并且在钢丝 绳的安全系数 、材料 强度 及总截面积相 同的情 况 下 ，其钢丝绳直径较细。 ２ ）由于钢丝绳直径较细 ，其主导轮直径较小。 ３ ）由于主导轮直径较小 ， 使提升机尺寸减少 ， 使提升机尺 寸减小 ， 质量减轻 ，易于搬运 和布置 ；并且在相 同的提 升速度下 ，可使用转 速 较高的 电动机和质量较轻的减速器 。 ４ ）钢丝绳 捻 向按左 右各半 配置 ，消 除了提升容 器在提 升过程 中 的转动 ，减少 了容器 的罐耳对罐道 的摩擦 阻力 ，延长了罐耳和罐道 的 使用寿命。 １ ． ２缺点
柬工案 技术
９ ３
煤 矿 多绳 摩擦提 升机钢 丝绳不平衡 张力探析
马 帅
（ 山西晋煤集 团沁 水胡 底煤业有 限公司 ，山西 晋城 ０ ４ ８ ２ １ ４）
【 摘 要 】本文探析 了煤矿 多绳摩擦 提升机钢丝绳 不平衡 张力，首先阐述 了钢丝绳 出现 不均衡 张力的原 因，紧接着 阐述 了消除钢 丝绳不平 衡 张力的措施。 旨在避免不平衡张力造成 的断绳 ，防止 出现 坠罐事故 ，保 障煤矿矿 井的安全性 。 【 关键词 】煤矿；多绳摩擦；提升机 ；钢丝绳； 张力
０引言
多绳摩擦提升机 自诞生 以来 ，以其结 构紧凑 、合理 、提升 能力大 、 安全系数高 、适应范 围广等优点得 到了广 泛的应用 。目前 ，许多矿 井 主提升绞车均采用 多绳摩擦提升 ，由于 多绳摩擦提升的几根钢丝 绳 ， 在悬挂和提升 的过程 中 ，必须会 出现长度偏 差。钢丝绳的材质和加 工 精 度的不 同会导致 弹性模 数和断面积不 同，在 主导轮表面上加工 绳槽 时 ，各绳槽直径有加 工误差 ，而在提升过程 中各绳槽的磨损程度也 不 相同 ，这些构成 了各 条钢丝绳的张力不平 衡因素。会造成几根钢丝 绳 受力不均匀 。如此长 期作用 ，各绳槽 的磨 损就更不均匀 。这是多绳 摩 擦提升的一个特殊 问题。如何使各钢丝绳 达到均匀受力 ，是增加钢 丝 绳和摩擦衬垫使用 寿命、提高生产效率 的一个重要 问题 。为 了使提 升 钢丝绳的张力接近平 衡 ，提升容器 的连接 处装设有张力平衡 的装置 。 根据 《 煤矿安全规程 》的规定各钢丝绳张 力与 平均张力之差不得超 过 ±１ Ｏ ％ 。 因此在 日常使用维护 中，钢丝绳的平衡测定及调 整是必不 可 少的。本文首先介 绍了多绳摩擦提升机 的特点 ，重点分析多绳摩擦 提 升机钢丝绳不平衡张力的原 因，重点消除钢丝绳不平衡张力的措施 。
弦振动实验报告
弦振动实验报告我要开始拟写关于弦振动实验报告了。
首先，我将介绍实验的目的，然后说明实验所使用的材料和设备，接着描述实验过程和观察到的现象，最后给出实验的结论和一些建议。
实验的目的是通过观察弦的振动现象，了解弦的特性以及振动频率与弦的属性之间的关系。
实验所使用的材料包括一根细绳和一块重物。
绳的一端固定在支架上，另一端通过重物的重力作用在竖直方向上受到拉力。
实验所使用的设备包括支架、调整绳长的装置和测量频率的计时器。
实验的过程如下：首先，将细绳固定在支架上，并将重物固定在绳的另一端。
然后，通过调整绳的长度，使得绳处于一定的张力状态。
接着，用手指轻轻拉动绳，使其产生振动。
同时，用计时器测量振动的频率。
在实验中观察到的现象是，当绳被拉紧并产生振动时，绳的形状呈现出波动的形态。
振动的频率随着绳的长度和张力的改变而改变。
当绳的长度增加或张力减小时，振动的频率变低，波长变长。
相反，当绳的长度减小或张力增大时，振动的频率变高，波长变短。
实验的结论是，弦的振动频率与弦的长度和张力有关。
当绳的长度增大或张力减小时，振动的频率变低，波长变长。
相反，当绳的长度减小或张力增大时，振动的频率变高，波长变短。
根据实验的结果，可以给出一些建议。
首先，为了得到准确的结果，应该保持实验中的张力、绳长和重物的质量不变。
其次，可以根据实验结果画出频率与绳长、张力之间的关系图，以更直观地了解它们之间的关系。
此外，还可以进行其他相关的实验，如改变绳的材质、厚度等，以观察这些因素对振动频率的影响。
通过这次实验，我对弦的振动现象有了更深入的了解。
我也意识到实验中的一些注意事项和改进的空间。
这次实验不仅增加了我的实验技能，也提高了我的科学素养。
矿井提升机停车时减速机响声和钢丝绳抖动的原因分析和解决办法
矿井提升机停车时减速机响声和钢丝绳抖动的原因分析和解决办法矿井提升机是矿山生产的关键设备，特别是副井提升机承担着运送人员的任务，其安全性和可靠性直接影响着矿工的人身安全，一直倍受重视。
但时常会听到矿方抱怨，提升机停车时停得过猛、减速机有撞击声、钢丝绳抖动及罐笼上下窜动，致使乘罐人员极不舒服且有恐惧感。
然而在分析原因和协商解决办法时，机、电、液各专业之间相互扯皮、互相推诿。
笔者通过对多年现场调试经验分析总结，认为这是一个多种原因的综合问题，需要机、电、液各专业紧密配合，多方面入手共同解决。
1、故障现象提升机停车时停得过猛、减速机有撞击声、钢丝绳抖动及罐笼上下窜动数次，特别是罐笼在井口停车时抖动较大，每次提车抱闸后罐笼都要上下蹿动数次，且幅度很大（上下幅度有300mm）,并伴有剧烈的机械撞击声。
2、原因分析遇到这种情况，首先要多观察，进而确定是电控系统本身不稳定还是仅在停车点有该现象。
判断的依据是看加速段、等速段、减速段的运行情况，如果不出现电流、速度大幅度波动的情况，则认为系统是基本稳定的。
之后重点解决停车点抖动的问题。
经过现场的多次观察发现，一般情况下都是因为停车爬行速度过大，液压站压力变化太大、太快，从而使制动力大幅度阶跃变化，属全压制动，造成瞬时减速度太大；又由于提升系统，属于大转动惯量系统，惯性大而反坠，如果停车时速度和压力配合不好，极易发生抖动。
以某矿为例，原系统接近停车时爬行速度为0.4m/s，贴闸点自减速点开始直到停车点，油压从最大敞闸油压一次性降到零，无贴闸油压。
无贴闸油压主要因为贴闸是从减速开始的，如果贴闸紧就会造成闸盘过热，严重时损坏闸盘，但如果不贴闸就容易发生停车抖动。
这是一对矛盾，必须从根本上加以解决。
3、解决措施(1)、设置二次爬行速度。
将原爬行段分为两部分，第一阶段以0.5m/s的速度爬行，接近停车点0.5m的地方转入第二阶段，第二阶段以0.2m/s的速度爬行，这样既可以解决停车速度高的问题，又不至于延长运行时间。
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施工结束以后随同吊车一起撤离. 通常加工成桁架式的 梁 , 如本文中的主梁与横向梁.
1 事故概况 某市 环 路 高 架 桥 施 工 时 , 在 起 吊 移 动 一 根 长
2116 m 钢梁的过程中 , 为了将一半置于两桥墩之间的 钢梁移动到桥墩之间以便起吊架设上去 , 采用了装载 机和吊车联合牵引吊装. 牵引前移大约 20 cm 时 , 吊起 梁的一端的吊车突然脱机翻下 , 带动主梁贝雷在桥墩 上翻倒折弯并使另一辆在端部的吊车也倒下 , 发生严重 的恶性事故 (图 1) . 贝雷梁是建筑等行业中的专用设 备名称 , 它是仅仅用于吊装时临时支持吊车用的构件 ,
y1 ( x1 ,0)
=
y1 max
sin
π L x1
,
y1 (
x1
,
0)
=0
y1 (0 , t1) = y1 (1 , t1) = 0
取 N = 50 , h = 0. 02 , τ= 0. 01 , 计算结果表明 , 随速 比 R 及 ymax 1 的增大 , 绳弦横向振动明显具有非线性 特征 :
另外 , 跳绳发生除有振型足够地畸变外 , 还需悬 垂段振动与弦段振动在方向上的配合. 同时还应有足 够的时间 , 从这点讲 , 振动周期的延长也增大了跳绳 发生的机会 , 这仍与静态参数 v , T 及 L 有关.
控制悬垂段绳的纵振动 , 降低提升速度及缩短弦 长是控制跳绳事故发生的有效手段.
参 考 文 献
若为固定弦微幅振动 ,
则
v
=0,
5 5
y x
≈0
,
(9) 式即为常
见的线性方程.
1. 2 微分方程数值解及其特征
采用有限差分法求解 (9) 式[2 ] , 为方便将各量化
成无量纲形式 , 令
y1 = y/ L , x1 = x/ L
t1 = ct/ L , ymax 1 = ymax/ L
同样将周期也化成无量纲周期 S 1 = S C/ L , 这时用复 合求导易将 (9) 式化成如下形式
1997 - 12 - 01 收到第 1 稿 , 1998 - 03 - 01 收到修改稿.
图 1 事故现场图
.
上式写成
∫∫ t2 t1
l 0
ρ
y
5 5t
(δy)
+
v
ayu
5 5x
(δy)
+
vy′(δy) +c v2 y′55x (δy) -
Ty′55x (δy) ·
1 1 + ( y′) 2
dx dt = 0
(7)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
因运行中 , 绳弦两端沿天轮绳槽的切点移动与弦长 l 相比是微小的 , 所以仍用以下条件
δy (0) = δy ( L ) = 0
Key words hoisting , nonlinear vibrating , jumping of hoisting wire rope
贝雷梁吊装倾倒事故的力学分析
邓小青 彭如海 何惠际
(华东船舶工业学院基础学科系 , 镇江 212003)
摘要 对高架桥吊装中发生的严重事故进行了力学分 析 , 指出事故发生的原因和防止类似事故发生的对应策 略. 关键词 贝雷梁 , 张开位置 , 传递系数
J UMPING AND VIBRATION ANALYSIS OF STRING OF HOISTING WIRE ROPE
GUO Yuanjun
( Xiangtan University of Technology , Xiangtan 411201 , China)
Abstract In t his paper , considering t he spool velocity we analysed t he nonlinear vibration characteristics of string of hoisting wire rope and discussed t he condition of rope jumping. It was found t hat t he main reason causing accident of rope jumping is abnormal change of t he vibration mode.
1 中国矿业大学编. 矿井提升设备. 北京 : 煤炭工业出版 社 , 1980. 100～150
2 刘克夫. L 4/ 8 拉丝机动态响应高速拉丝花节现象研究 . 中南工业大学硕士论文 , 1985. 50～100
3 郭源君. 立井提升钢丝绳动应力分析. 湘潭矿业学院学 报 , 1991 (2) : 50～54
图 1 提升系统简图 1 钢丝绳横向振动特征分析 1. 1 振动微分方程
如图 1 的坐标系及图 2 的微段弦受力分析 , 钢丝 绳弦的轴向速度即为提升速度 v , 是常数 ; 绳单位长 度质量 ρ不变 , 忽略重力 、阻尼及弯曲的影响. 导出 绳弦横振动微分方程如下 :
图 2 微段弦受力分析
1997 - 10 - 10 收到第 1 稿 , 1998 - 02 - 23 收到修改稿.
对 (7) 式分部积分得
∫∫ t于2 所l t1 0
ρ 52 y 5 t2
+
2
v
52 5t
5由yx 以+
v
2
52 y 5 x2
-
T
52 y 5 xP2
b
1+
(
5y 5x
2
3/ 2c
δy d x d t = 0 (8)
第5期
郭源君 : 矿井提升绳弦横振动及跳绳现象分析
15
因子变分在域内任意性 , 整理得绳弦横向振动非线性 微分方程
(1) 无量纲周期 s1 随速比 R 及 ymax 1 的增大而延 长 (微幅振动线性解的无量纲周期为 2) (表 1) .
ymax 1 R
0. 00 0. 05 0. 10 0. 20 0. 50
表 1 绳弦无量纲周期 s1
0. 02 0. 10 0. 15 0. 20 0. 50
2. 000 2. 008 2. 024 2. 088 2. 672
14
力 学 与 实 践
1998 年 第 20 卷
矿井提升绳弦横振动及跳绳现象分析
郭源君
(湘潭工学院 , 湘潭 411201)
摘要 文章考虑轴向运动分析了提升绳弦段的横向非 线性振动特征 , 讨论了跳绳事故发生的几何条件 , 结 论指出 , 弦的横振动振型畸变是引发跳绳事故的主要 原因. 关键词 矿井提升 , 非线性振动 , 跳绳
∫ δ t2 ( k - u) d t = 0
(5)
t1
代 (3) 式 、(4) 式于 (5) 式中变分得
∫∫ t2 l ρ ( y + vy′) (δy +Hvuδy′) t1 0
Ty′δy′· 1 1 + ( y′) 2
dx dt = 0
(6)
式中 , δy
=
5δ 5t
y
,
δ y′=
5δ 5x
y
图 3 振型畸变示意图
1 微幅振动 R =∫0 , ymax = 0 ; 2
R = 0. 12 ,
=
ymax
=
0.
12
(
2 跳绳现象分析
4
2. 1 跳绳发生的几何条件
如图 4 , 要使钢丝绳跳离天轮绳槽 , 则绳与天轮
的接触切点需完成从 A 向 A′位置以外移动. 显然这
是振型畸变加剧后可办到的.
图4
矿井提升系统简图如图 1 , 提升钢丝绳绕过井塔 天轮上的 “V”形绳槽转折分为两部分 , 绳弦段及悬 垂段. 跳绳是运行中钢丝绳突然跳离天轮绳槽的安全 事故. 实践证明 , 跳绳总因绳弦段异常的横振动引 发. 目前设计绳弦段有关参数仍以微幅线性振动为基 础[1 ] , 也未对跳绳事故的发生作出深刻的力学解释. 本文通过分析钢丝绳弦段的非线性横向振动特征 , 对 跳绳作出了定性分析解释 , 可供现场设计人员参考.
2. 010 2. 008 2. 024 2. 090 2. 680
2. 020 2. 017 2. 035 2. 096 2. 680
2. 030 2. 033 2. 048 2. 113 2. 690
2. 080 2. 090 2. 100 2. 150 3. 210
(2) 绳弦横振动的振型畸变特征 众所周知 , 固定弦微幅振动线性解为半 个 正 弦 波 , 计算结果表明 , 弦有轴向运动时 , 振型随 R 及 ymax 1的增加而发生畸变 . 图 3 为不同 R 及 ymax 1值时 , 弦振型畸变示意图 , 从振型畸变图可发现 , 其横向振 动偏离幅值已向端部移动 , 而非中部. 且随 R , ymax 1 的增加 , 幅值发生位置越近端部. 振型曲线在端部的 斜率急剧增加 , 这种非线性现象一旦加剧 , 将是引发 跳绳的重要原因.
绳弦横振动位移
y = y ( x , t)
(1)
vy
=
dy dt
=
5y 5t
+
5y 5x
·55
x t
= y + vy′
(2)
系统动能可表示为
∫ k
e el
=
0
1ρ 2
v2 +
5y
5y 2
5t + v 5x
dx
te ( 3)
系统势能为
d
y
∫l
u= T
0
1 + 55eyx v 2 d x
( 4)e
根据哈密顿原理
2. 2 跳绳与悬垂段纵振动有关 进一步的分析表明 , 要达到跳绳的几何条件 , 振