多绳摩擦提升机天轮衬垫的有限元分析

多绳摩擦提升机天轮衬垫的有限元分析

根据天轮社盐的工作环境，用Pro/E 软件建立了全新、磨损1/5、磨损 1/3、磨损 1/2 和盛损2/3 的村盐三维模型，将模型导入 ANSYS 软件进行有限元分析，通过网格划分得到社盐的有限元模型，以社盐横向完金约束，纵向施加均布力作为加戰工况，得出此工况下不同磨损程度的衬盐的应力与位移分布規律，将有限元分析结果对比研究，得出故陣天轮衬垫的临界值。结论可为衬盐的故障分析提供依据，保证衬垫工作在正常范围内。。

天轮村垫

使用的材料有

大型天轮村垫使用的材料有塑料、棗氨脂等，此类材料具有一定的热胀冷缩性，尤其足村垫使用后期，绳槽较深，在钢丝绳的正压下，村垫两付槽上边缘在钢丝绳对槽 底施加压力时向中间收缩，当钢丝绳随天轮转动高开此受 力天轮村垫时，此受力天轮村垫两侧槽上边缘恢复到正常 状态时对槽底存在一个反向的力，当天轮村垫植底磨损不严重时，村垫两侧槽上能快速的恢复到正常的情况，当村 垫櫝底磨损到一定程度时，村垫脱高天轮轮缘的卡边，高速转动的天轮将村垫甩出绳植，发生钢丝绳严重跳动现象。 天轮村垫脱落后的最直接表现就是钢丝绳在不规则的 天轮网周上运行，钢丝绳跳动非常严重，造成主绳张力不平街，给提开系统造成极大的事故隐患，因此及时维护、检修天轮村垫可保障设备的安全运转。天轮处于室外井架上部，离地面的高度一般在 40~50m，大型矿井的井架高度达到70- 80m，人员上下依算设立在井架周阳的爬梯，尤其在北方的雨雪天气，天轮工作条件恶劣、维修人员上下不便、管理人员思想懶情，极易造成天轮处手带病运行 状态，冬季天冷，村垫收缩，很容易发生村垫从绳槽脱落事故。由此可知村垫的维护存在者一些容观困难。有时由手操作司机精力不集中、不能及时发现向题，可能会造成事故进一步扩大，因此，通过对村垫的磨损进行深人分析，为天轮故障分析提供理论依据。能够利用村垫的分析来给出发生放障的临界条件，可以减小天轮运行过程中出现故障的可能性，对实际生产具有一定的指导作用。

1 、

村垫受力分析 

多绳摩擦提升机满载工作时，钢丝绳与天轮不是直接接触的，它们之间还有一层天轮村垫，通过与天轮衬垫的摩擦，从而钢丝绳带动天轮转动。 天轮衬垫的受力分别为钢丝绳对其产生的径向压力和切向摩擦力、启动和制动过程中产生的动拉力、制动时摩擦热产生的热涨力、天轮主轴旋转时天轮村垫产生的离心力等。由于动载荷作用时间较短，计算复杂，到目前尚无统一的认识，因此计算时仍以静拉力为主。为了使问题简化，根据实际情况，往往忽略随钢丝绳进人与离开衬垫槽 内这个过程中压力由小变大再有大交小的因素，将受力近 似看作处在同一直线上，载荷是沿直线分布。

2 、

创建天轮有限元模型

 2.1 天轮衬垫的三维建模 本文三维建模采用 Pro/E 三维建模软件，对于多绳摩擦提升机天轮村垫的三维实体建模，主要利用拉伸、装配等操作建立零部件的实体模型。 在实际情况下为了方便安装天轮村垫，将天轮衣为相互对称的两部分。根据煤矿安全规程与实际现坛综合参考，天轮衬垫槽底磨损 1/2 时需要更换天轮 因此以天轮村垫磨损 1/2 为界对其进行分析。金新 1/5、磨损1/3 这三部分为正常磨损范田，磨报12和 2/3 为故障范国。 在Pro/E 的草绘模式下，根据我绳摩擦提升机天 垫的实际尺寸进行草绘，天轮村整的长为 100mm,90mm， 高为 60mm，村垫權四孤的直径为345mm，金天轮村垫槽國弧顶部到村垫边緣的距离为31mm。如園示，分別为全新、路损1/5、磨损，/3、磨拱1/2和磨 3的村垫的三维模型。 

2.2有限元模型的建立 在 ANSYS 中利用前处理器定义天轮几何模型的单 型为8节点体单元 SOLID45 单元，所以不需要设置其实常数。根据天轮村垫的特点，采用自由网格划分，格形式对单元形状无限制。

3、

衬垫模拟计算

  3.1边界条件的处理 根据对天轮衬垫工作情况的分析，由开受到钢丝绳与天轮的约束，可以君出天轮村垫仅能在纵向方向运动。在横向方向存在约束。首先是天轮对其的约束，约束天轮村垫的两个端面，约束的足乙方向上的运动。再次相邻村垫 对其的约束，约束村垫的另外两个端面，约束的是×方向上的运动，最后为钢丝绳对其的约束，约束底面，底面是全约束。 

3.2 衬垫压强 根据。许厂煤矿矿 井设计说明书”，在提升系统满裁工作情况下，钢丝绳对天轮村垫的最大压强为1 465xPa。村热的受力面为村垫的整个權面，对天轮村垫的整个禮底葩 加均布压强。

4 、

查看求解结果

4.1 查看位移场分布等值线图 当天轮衬垫槽磨损不同时，分别提取有限元分析结果，得到位移等值线图。其最大位移对比结果见如表 1。正常磨损范国的天轮衬垫模型，敢大位移集中在中间部位；故障磨损范国的天轮村垫模型，最大位移在槽上边缘。随者槽底磨损程度的增大，最大位移集域缓慢的从槽底向槽上边缘移动。这就说明了当天鞋 槽磨损到 1/2 时，最大位移集中在槽上边缘，两侧村中间收缩。 当衬垫槽磨损到 2/3时横底位移变化很小部分位移集中在槽上边缘。这时衬垫很容易脱离天我的卡边，高速转动的天轮将村垫甩出绳槽，发生钢丝 重跳动现象。

4.2 查看等效应力场分布等值线图 当天轮村垫槽磨损程度不同时，分别提取有限元结果，得到等效应力场图。其最大应力对比结果见表：

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