多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计

1 摩擦式提升机的工作原理及失效形式分析

1.1 多绳摩擦式提升机的特点

1.2 工作原理

1.3 失效形式分析

2 多绳摩擦式提升系统的数学模型建立与振动特性分析

2.1 摩擦轮提升机的动力学研究现状

2.2 三自由度数学模型建立与振动分析

2.3 二自由度数学模型建立与振动分析

2.4 连续弹性体数学模型建立与振动分析

3 最佳启动加速度控制曲线研究与冲击限制设计

3.1 提升机的抛物线形、正弦形、三角形加速度控制曲线

3.2 提升机的梯形加速度控制曲线

3.3 抛物线形、正弦形、三角形加速度控制曲线的加速度响应特性研究

3.4 梯形加速度控制曲线的加速度响应特性研究

3.5 梯形加速度时钢丝绳的动张力响应计算

3.6 提升机紧急制动时的冲击限制设计

4 摩擦式提升系统在非正常工况时的动力学特性研究

4.1 提升机运行中出现卡罐时动力学特性分析

4.2 提升机运行中出现过卷或过放时动力学特性分析

4.3 罐笼装载时动力学特性分析

4.4 实例验证

5 摩擦式提升系统的防滑安全特性研究

5.1 概述

5.2 摩擦轮提升防滑安全特性分析

5.3 考虑钢丝绳弹性振动时极限减速度的计算与分析

5.4 防滑安全设计措施

5.5 最不利运行工况的确定与最小防滑自重计算

6 国内外大型摩擦轮提升设备及使用情况

6.1 国内外大型提升设备及使用情况

6.2 大型摩擦轮提升设备传动方式与控制系统

6.3 提升机钢丝绳使用情况

7 多绳摩擦式提升设备的选择与计算

7.1 设计依据

7.2 提升容器的选择与计算

7.3 钢丝绳的选择与计算

7.4 摩擦轮提升机的选择与计算

7.5 电动机的选择与计算

8 多绳摩擦式提升系统的设计计算

8.1 提升系统形式选择

8.2 塔式提升系统设计计算

8.3 落地式提升系统设计计算

9 提升系统的运动学计算

9.1 梯形加速运动学计算的基本公式

9.2 冲击限制值（加、减速度变化率）计算

9.3 采用梯形加、减速度时提升系统的运动学计算

9.4 提升能力计算

10 提升系统的动力学计算

10.1 基本动力学方程

10.2 提升系统静阻力计算

10.3 提升系统变位质量计算

10.4 采用梯形加、减速度时提升系统的动力学计算

10.5 提升电动机容量校核

10.6 采用梯形加、减速度时电动机运行过程中各阶段的功率计算

10.7 提升设备的电耗计算

11 摩擦轮提升设备的防滑安全设计

11.1 防滑计算方法

11.2 防滑安全设计计算

11.3 极限减速度计算

11.4 安全制动力计算

11.5 安全制动减速度计算

11.6 恒力矩液压站油压整定计算

12 提升系统的辅助设备设计

12.1 主井箕斗的装卸载设备

12.2 副井罐笼的操车设备

12.3 提升容器的安全保护装置

12.4 提升钢丝绳快速更换装置

13 电气控制系统设计

13.1 电气控制系统及设备选择

13.2 直流电控系统

13.3 交-交变频电控系统

13.4 交-直-交变频电控系统

14 提升设备布置

14.1 井塔和提升机房机械设备布置要求

14.2 提升机电气控制设备布置要求

14.3 塔式提升设备布置

14.4 落地式提升设备布置

15 提升设备设计计算案例

15.1 塔式箕斗提升

15.2 落地式罐笼提升

参考文献

2100433B

《多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计》从提升系统的弹性动力学入手，以限制钢丝绳弹性振动和减少钢丝绳动张力和系统在各种载荷下的冲击力为出发点和目标，提出了一套完整、实用的动力学工程设计方法(包括提升系统的机械和电气设计)，可以提高系统的安全性，延长设备使用寿命，减小投资费用，节省能耗。并且提供了完整的工程设计实例，包括设计计算、设计经验、设备订货技术要求、井塔和提升机房机械和电气设备布置等。《多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计》可供矿井提升设备的设计、制造、选型、使用维护的工程技术人员参考使用。

《绳索动力学基础研究》共5章。第1章介绍绳索的种类与结构，重点介绍钢丝绳和纤维绳的基本特点、分类及其在渔业、纺织业、航天等行业中的应用。第2章介绍绳索本构力学问题和绳索运动行为引起的动力学问题，对绳索内部接触摩擦、拉伸和弯曲过程中的迟滞特性，以及时变的几何运动特性展开讨论。第3章系统总结由连续介质力学理论发展而来的绳索建模方法，通过柔性绳摆算例对比分析集中质量参数伪刚体建模方法、小变形有限元方法，以及大变形绝对节点坐标方法的建模精度与效率。第4章根据编制或捻制多股绳的几何构型，对绳索内部接触、摩擦及碰撞进行描述，建立拧绞绳等效模型和纤维绳松弛模型。第5章介绍一种自适应ANCF方法，通过自适应更新单元的分布或类型来提高绳索动力学计算的精度和效率。

本书内容分为两篇，共11章。第一篇基于提升钢丝绳的摩擦传动可靠性，主要建立摩擦式提升系统钢丝绳动张力、钢丝绳与摩擦衬垫动态接触及蠕动仿真模型，研究钢丝绳与摩擦衬垫之间的动态黏弹性摩擦机理，揭示摩擦式提升系统动态摩擦传动机理，基于摩擦提升系统振动模型建立钢丝绳动力学与摩擦稳定性的耦合关系，优化提升机运行参数来提高摩擦传动可靠性和平稳性。第二篇围绕提升钢丝绳的摩擦疲劳可靠性问题，提出提升钢丝绳的微动损伤理论，研究了钢丝绳内部钢丝微动磨损、微动疲劳、微动腐蚀、拉扭复合等工况对钢丝绳的损伤及可靠性的影响，建立钢丝绳微动磨损理论模型、磨损深度演化方程和微动摩擦疲劳模型，提出基于钢丝磨损的钢丝绳安全系数预测模型。

前言

第1章 绳索概念及其应用 1

1.1 绳索种类及结构 1

1.2 钢丝绳 2

1.2.1 钢丝绳的基本特点 2

1.2.2 钢丝绳的不同分类 2

1.3 纤维绳 6

1.3.1 纤维绳概念和分类 6

1.3.2 编制、捻制纤维绳 7

1.3.3 低捻率纤维绳 10

1.4 绳索的工程应用 10

第2章 绳索动力学问题概述 12

2.1 绳索本构力学问题 12

2.1.1 绳索结构组成 12

2.1.2 结构力学性能 14

2.2 运动行为引起的动力学问题 15

2.2.1 接触作用 15

2.2.2 运动状态 15

2.3 总结 16

第3章 绳线动力学建模 17

3.1 连续介质力学建模方法 18

3.1.1 弹性体模型 18

3.1.2 基本理论 18

3.2 绳线本构方程 21

3.2.1 绳线变形运动 21

3.2.2 绳线本构模型 22

3.2.3 梁位移振动方程 24

3.3 传统离散化建模方法 25

3.3.1 集中质量法 26

3.3.2 有限段法 29

3.3.3 有限元法 35

3.4 现代动力学建模方法 41

3.4.1 微分几何方法 41

3.4.2 绝对节点坐标方法 45

3.5 绳索实验验证 62

3.5.1 单目视觉测量原理 63

3.5.2 绳索点跟踪算法 65

3.5.3 实验结果与误差分析 66

3.6 总结 69

第4章 绳索动力学建模 70

4.1 绳索构型特征 70

4.1.1 捻制纤维绳 70

4.1.2 编制纤维绳 71

4.1.3 钢丝绳结构 72

4.2 绳索本构模型 73

4.2.1 单股绳索几何构型 74

4.2.2 轴向载荷 75

4.2.3 应力变形 76

4.3 绳索内部力学特性描述 77

4.3.1 接触压力 78

4.3.2 摩擦力 81

4.3.3 碰撞力 86

4.4 拧绞绳等效模型 87

4.4.1 含芯拧绞绳 87

4.4.2 双螺旋拧绞绳 100

4.5 纤维绳松弛模型 109

4.6 总结 116

第5章 柔索自适应计算 117

5.1 AANCF方法的提出 117

5.1.1 柔索运动特点 117

5.1.2 传统ANCF和自适应ANCF 118

5.1.3 自适应计算策略 118

5.2 AANCF柔索计算模型 120

5.2.1 单元运动学描述误差 120

5.2.2 单元更新策略 121

5.3 CO-AANCF柔索计算模型 128

5.3.1 连续性分析 129

5.3.2 连续性优化 130

5.4 总结 134

参考文献 1352100433B