天轮及悬绳对提升系统纵向振动的影响特性  

Dynamic Effects of Catenary and Header Sheave on Longitudinal Vibrations in Mining Hoisting Systems

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作  者:王彦栋 寇子明[1,2] WANG Yandong;KOU Ziming(College of Mechanical Engineering,Taiyuan University of Technology Taiyuan,030024,China;National-Local Joint Laboratory of Mining Fluid Control Engineering Taiyuan,030024,China)

机构地区:[1]太原理工大学机械工程学院,太原030024 [2]矿山流体控制国家地方联合工程实验室,太原030024

出  处:《振动.测试与诊断》2025年第2期376-382,417,共8页Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis

基  金:国家自然科学基金资助项目(52205120);山西省应用基础研究计划资助项目(201901D211009)。

摘  要:针对含悬绳与天轮的矿井提升系统纵向振动问题,首先,采用多体动力学理论与连续体建模相结合的方式,将提升绳的悬绳与垂直段作为整体建模,构建了矿井提升系统纵向振动模型;其次,推导了系统纵向振动方程,得到了系统纵向固有频率随绳长的变化规律以及系统的纵向振动响应特性,数值结果与现场试验结果吻合良好。结果表明:提出的模型准确显示了系统的共振区间,天轮对系统2阶以上的纵向固有频率有较大影响,悬绳对系统每一阶固有频率均有影响;当提升系统在纵向方向发生共振时,天轮处的共振相比提升容器处更剧烈,该振动会造成天轮井架的抖动,甚至会造成提升绳与天轮间发生相对滑动,对天轮衬垫及钢丝绳造成磨损,给系统带来安全隐患。This study establishes a longitudinal vibration model for mining hoisting systems by integrating the catenary and vertical cable sections into a unified continuum model using multibody dynamics and continuum theory.Governing equations are derived,and solutions yield longitudinal natural frequencies and vibration responses.Numerical results show excellent agreement with experimental data.Analysis reveals three key findings:The model accurately identifies system resonance zones;The header sheave significantly affects-second-and higher-order longitudinal natural frequencies;The catenary section modulates all natural frequency orders.During resonance,the vibrations of the header sheave is severer than that of the conveyance,which may cause the vibrations of the platform,and will also cause rub between the header sheave and the hoisting cable,which can damage the cable and the liner,cause safety problems to the system.

关 键 词:矿井提升系统 纵向振动 天轮 悬绳 数值模拟 

分 类 号:TH113[机械工程—机械设计及理论]

 

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