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走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽(yáng)機(jī)械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽(yáng)工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊(cè)資金5000萬(wàn)元。專門(mén)從事摩擦襯墊的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及礦山設(shè)備、配件的生產(chǎn)。
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產(chǎn)品中心提升機(jī)配件：摩擦襯墊、天輪導(dǎo)向輪襯墊、猴車(chē)襯墊、天輪襯墊、滾筒襯板、過(guò)渡塊、無(wú)石棉閘瓦、壓塊、固定塊、超高分聚乙烯板、電纜掛鉤、導(dǎo)繩板、滾筒襯塊等。
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技術(shù)實(shí)力是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習(xí)基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項(xiàng)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者。
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新聞資訊我公司擁有高水品的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，具有足夠的能力優(yōu)化已有的產(chǎn)品和研發(fā)新產(chǎn)品，產(chǎn)品系列化，結(jié)構(gòu)多樣化，性能更加完善。
多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究
發(fā)布時(shí)間：
2024-11-20
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多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究
多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究
礦山資源需求的日益增加，給世界范圍內(nèi)礦山裝備技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了巨大壓力，同時(shí)也推動(dòng)了重型礦山裝備的發(fā)展。淺部資源的逐漸減少，迫使礦山開(kāi)采深度不斷增加，這也加快了超深井提升裝備的研發(fā)速度。近幾年，國(guó)內(nèi)礦井的開(kāi)采深度已達(dá)到1200～ 1500多m，再到 1900多m，這也使得國(guó)內(nèi)制造企業(yè)不斷尋求提升方式上的突破，以實(shí)現(xiàn)重載、高速、高效及高安全性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
目前，我國(guó)現(xiàn)有的單繩纏繞式提升機(jī)和多繩摩擦式提升機(jī)，因其設(shè)備存在的自身缺陷，并不適用于超深井提升，需要研發(fā)一種新型提升裝備——多繩纏繞式提升機(jī)，來(lái)突破現(xiàn)有技術(shù)方案的束縛，以滿足深部礦產(chǎn)資源開(kāi)采的需求。多繩纏繞式提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造及應(yīng)用在國(guó)內(nèi)還是空白。中信重工機(jī)械股份有限公司依托國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃 (973 計(jì)劃) 支撐，建設(shè)了多繩纏繞式提升機(jī)模擬試驗(yàn)平臺(tái)，既可以驗(yàn)證提升機(jī)設(shè)計(jì)制造方案的可行性，也能為其后續(xù)的設(shè)計(jì)制造及應(yīng)用起到重要的指導(dǎo)作用。
1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)主要由井架、主機(jī)系統(tǒng) (主軸裝置、減速器及電動(dòng)機(jī)等)、液壓制動(dòng)系統(tǒng)、鋼絲繩、罐籠、浮動(dòng)天輪裝置、檢測(cè)儀表及傳感器、電控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、配套試驗(yàn)專用設(shè)備等組成，如圖1 所示。
圖1 多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)
2 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)選型
2.1 相似理論
以相似理論為基礎(chǔ)，利用幾何相似性、力學(xué)相似性及動(dòng)態(tài)相似性等建立的相似模型，通常能夠準(zhǔn)確地反映出實(shí)際工程的特征。模型模擬試驗(yàn)主要步驟有：①依據(jù)研究對(duì)象，確定模擬方程與參數(shù)；②采用第二定理建立相似準(zhǔn)則，確定相似比；③完成試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸こ淘O(shè)計(jì)；④處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用試驗(yàn)結(jié)論指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)制造。
相似第二定理是指任何一個(gè)物理量過(guò)程，如包括n 個(gè)物理量，涉及到 m 個(gè)基本因次，則這個(gè)物理過(guò)程可由 (n -m) 個(gè)無(wú)因次量所表達(dá)的關(guān)系式來(lái)描述。按照相似第二定理則有
式(1) 是由物理方程轉(zhuǎn)化而成的準(zhǔn)則關(guān)系式。當(dāng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原結(jié)構(gòu)相似時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)時(shí)刻上的相似準(zhǔn)則同值。此時(shí)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)時(shí)刻上的相似準(zhǔn)則也具有相同的關(guān)系式，即：
式中：Π1m=Π1p，Π2m=Π2p，…，Π(n-k)m=Π(n-k)p；p 為原型；m 為模型。
相似第二定理實(shí)質(zhì)上就是 Π 定理，任何物理方程均可轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱量之間的關(guān)系方程，公式中的各項(xiàng)就是相似準(zhǔn)則，不必利用相似指標(biāo)導(dǎo)出。
2.2 多繩纏繞式提升機(jī)樣機(jī)
依托超深井大型提升裝備設(shè)計(jì)制造及安全運(yùn)行的基礎(chǔ)研究 (973 計(jì)劃) 和國(guó)家安全監(jiān)管總局超大規(guī)模超深井金屬礦山開(kāi)采安全關(guān)鍵技術(shù)研究 (雙超) 項(xiàng)目，設(shè)定樣機(jī)設(shè)備參數(shù)為：提升高度達(dá)到 1 500 m 以上；提升速度大于 18 m/s；終端載荷大于 2 400 kN 等。通過(guò)提升機(jī)設(shè)備拓?fù)浞桨高x型計(jì)算，得到多繩纏繞式提升機(jī)樣機(jī)規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)如表1 所列。
表1 樣機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
2.3 試驗(yàn)臺(tái)選型
依據(jù)相似理論基礎(chǔ)，使試驗(yàn)臺(tái)與樣機(jī)滿足幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、鋼絲繩安全系數(shù)相近、D/d 和載荷滿足煤安要求、纏繞層數(shù)相同等條件。綜合考慮建設(shè)與維護(hù)成本，確定幾何相似比為 1∶10。試驗(yàn)平臺(tái)主機(jī)規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)如表2 所列。
表2 試驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)
注：①幾何相似比為 1:10；②滿足 3 層纏繞時(shí)有效容繩寬度；③幾何相似比為 1:10；④兩值近似相等；⑤轉(zhuǎn)速相同；⑥運(yùn)動(dòng)相似比為 1:10。
3 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/font>
3.1 繩槽結(jié)構(gòu)及層間過(guò)渡裝置研究
繩槽結(jié)構(gòu)類型主要有螺旋繩槽、非對(duì)稱雙過(guò)渡平行折線繩槽和對(duì)稱雙過(guò)渡平行折線繩槽，如圖2所示。其中，平行折線繩槽又可分為平底圈間過(guò)渡和繩槽圈間過(guò)渡兩種，同時(shí)也可形成多種繩槽結(jié)構(gòu)與過(guò)渡裝置的組合形式。利用試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)不同的繩槽結(jié)構(gòu)、過(guò)渡裝置、繩槽半徑、繩槽深度、繩槽節(jié)距等進(jìn)行研究，以確定一種適用于多繩纏繞式提升機(jī)的最佳方案。
圖2 繩槽結(jié)構(gòu)類型
將設(shè)計(jì)參數(shù)不同的繩槽及過(guò)渡裝置安裝在試驗(yàn)機(jī)卷筒上。試驗(yàn)時(shí)，排繩檢測(cè)裝置可分析排繩整齊度，以及是否有卡繩、調(diào)繩等情況。同時(shí)，鋼絲繩振動(dòng)與張力檢測(cè)裝置，可記錄與分析鋼絲繩與卷筒接觸和分離、層間過(guò)渡、纏繞半徑變化時(shí)鋼絲繩動(dòng)張力、速度、加速度的變化等數(shù)據(jù)。分析所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以為繩槽結(jié)構(gòu)的選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算提供指導(dǎo)。
3.2 多繩多層纏繞對(duì)卷筒應(yīng)變應(yīng)力場(chǎng)影響研究
在多繩纏繞式提升機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)上，可以對(duì)不同鋼絲繩結(jié)構(gòu)、不同繩槽結(jié)構(gòu)、不同層間過(guò)渡裝置下多層纏繞過(guò)程中筒殼的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試，如圖3 所示。圖中，①～ ④為應(yīng)變片的位置。對(duì)應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，可以得到以下研究結(jié)果：卷筒測(cè)試各點(diǎn)在一個(gè)提升循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線；卷筒在各個(gè)時(shí)刻，筒殼的整體應(yīng)力應(yīng)變情況；鋼絲繩在圈間過(guò)渡、層間過(guò)渡時(shí)，動(dòng)載荷對(duì)卷筒應(yīng)力應(yīng)變的影響。
圖3 應(yīng)變應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)布置
1.卷筒；2.應(yīng)變片；3.導(dǎo)線；4.無(wú)線動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀；5.軸承座；6.測(cè)試數(shù)據(jù)接收裝置。
將測(cè)得的數(shù)據(jù)再與理論分析相結(jié)合，研究和驗(yàn)證多層纏繞卷筒應(yīng)變 (應(yīng)力) 規(guī)律，探尋最危險(xiǎn)工況與最危險(xiǎn)位置，比較不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩、不同繩槽型式、不同層間過(guò)渡裝置對(duì)筒殼應(yīng)力的影響，為卷筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。
3.3 鋼絲繩張力平衡調(diào)整性能研究
多繩纏繞式提升機(jī)不同于多繩摩擦式與單繩纏繞式提升機(jī)，其最大的技術(shù)難題是鋼絲繩的同步纏繞。因鋼絲繩材質(zhì)不均勻及制造誤差、卷筒加工誤差和過(guò)渡差異等，使得鋼絲繩在纏繞過(guò)程中必然產(chǎn)生不同步現(xiàn)象。目前，解決鋼絲繩纏繞不同步問(wèn)題有多種有效的方案，主要是浮動(dòng)天輪和懸掛裝置。其中，鋼絲繩懸掛裝置已是成熟的技術(shù)方案，主要應(yīng)用在多繩摩擦提升系統(tǒng)中。該試驗(yàn)平臺(tái)主要研究浮動(dòng)天輪對(duì)纏繞不同步的糾偏能力。
多繩纏繞式提升機(jī)浮動(dòng)天輪裝置主要由輪體、支架、U 形框架、液壓缸、直線導(dǎo)軌、銷(xiāo)軸傳感器等組成，如圖4 所示。浮動(dòng)天輪的張力調(diào)整主要有主動(dòng)調(diào)整和自調(diào)整兩種方式。其中，主動(dòng)調(diào)整是通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩之間的張力差異，利用與輪體支撐液壓缸相連接的液壓站，主動(dòng)供油或回油，使得輪體上升或下放，實(shí)現(xiàn) 2 根鋼絲繩張力平衡，其原理如圖5 所示。而自調(diào)整是將輪體支撐液壓缸用高壓管路連接，利用連通器原理來(lái)實(shí)現(xiàn) 2 根鋼絲繩張力平衡。
圖4 浮動(dòng)天輪結(jié)構(gòu)
1.輪體；2.銷(xiāo)軸傳感器；3.U 形框架；4.直線導(dǎo)軌；5.液壓缸裝置；6.支架。
圖5 張力平衡液壓原理
3.4 其他相關(guān)研究
多繩纏繞提升系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，除上述研究?jī)?nèi)容外，本試驗(yàn)平臺(tái)還可以開(kāi)展的研究有：①鋼絲繩振動(dòng)檢測(cè)方式；②提升容器加速度、沖擊信號(hào)及姿態(tài)；③主軸應(yīng)力檢測(cè)及故障診斷；④罐籠位置精準(zhǔn)檢測(cè)；⑤提升機(jī)罐道實(shí)時(shí)橫向振動(dòng)的測(cè)量；⑥鋼絲繩同步纏繞檢測(cè)裝置；⑦兩套主軸裝置同步方式，如電氣控制方式和機(jī)械同步等。
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