基于ADAMS的首繩連續(xù)更換裝置送繩特性仿真研究

樊鵬

摘要：本文對首繩連續(xù)更換裝置進(jìn)行了設(shè)計，基于動力學(xué)仿真軟件ADAMS對連續(xù)送繩裝置建立了仿真模型，針對不同送繩速度、不同載荷重量下連續(xù)送繩裝置動態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，為優(yōu)化首繩連續(xù)更換裝置設(shè)計，合理確定換繩運動參數(shù)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：首繩連續(xù)更換裝置;送繩裝置;ADAMS;動態(tài)特性;仿真研究

0 ?引言

重載深井煤礦開采生產(chǎn)中，立井提升占據(jù)主導(dǎo)地位，重載深井提升系統(tǒng)中，提升鋼絲繩的性能優(yōu)劣決定了礦井安全生產(chǎn)和高效運行。提升機運行過程中，首繩內(nèi)部拉伸和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較大，易出現(xiàn)快速磨損、斷絲等損壞，且達(dá)到兩年運行期限后，首繩必須更換。人工、穩(wěn)車首繩更換操作存在作業(yè)時間長、人員多、難度大、勞動強度高等缺點。相關(guān)學(xué)者研發(fā)了首繩更換專用設(shè)備，但存在鋼絲繩溜繩、松繩、滑繩等安全隱患。

本文作者以現(xiàn)存首繩更換設(shè)備及工藝操作為基礎(chǔ)，設(shè)計了首繩連續(xù)更換裝置，解決了首繩更換存在的問題和缺陷，并能適用不同提升工況。

1 ?首繩連續(xù)更換裝置組成及工作原理

首繩連續(xù)更換裝置組成包括電機、減速器、夾繩鏈節(jié)、鎖繩裝置、主動鏈輪、張緊機構(gòu)、固定架等。其中夾繩鏈節(jié)內(nèi)安裝鋼絲繩摩擦塊;鎖繩裝置內(nèi)部安裝帶有碟形彈簧的單作用液壓缸。上、下鎖繩裝置采用“液壓打開松繩，碟形彈簧復(fù)位鎖緊”工作模式，穿繩時，單作用液壓缸開啟，碟形彈簧被壓縮，鎖繩裝置脫離夾繩鏈節(jié)，夾繩鏈條間隙變大允許鋼絲繩穿過;送繩時，單作用液壓缸泄壓，碟形彈簧復(fù)位，鎖繩裝置推動夾繩鏈節(jié)夾緊鋼絲繩，避免了液壓泄漏造成的松繩、滑繩事故。張緊機構(gòu)利用螺紋傳動調(diào)節(jié)鏈條張緊力。裝置示意圖如圖1所示。

首繩連續(xù)更換裝置運行過程中電機通過減速器降速，帶動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動與之嚙合的夾繩鏈條運轉(zhuǎn)，處在鎖繩裝置中的上、下夾繩鏈條始終作直線運動，鏈節(jié)中高效摩擦塊在鎖繩裝置作用下夾繩鋼絲繩并隨鏈條運動使得鋼絲繩實現(xiàn)下放或回收。

2 ?動態(tài)特性仿真內(nèi)容與方案

首繩連續(xù)更換裝置利用鏈傳動實現(xiàn)連續(xù)送繩，同時鏈傳動由于多邊形效應(yīng)存在速度周期性變化，從而使得送繩過程中鋼絲繩及裝置動態(tài)運行特性產(chǎn)生周期性變化。本文作者基于ADAMS對首繩連續(xù)更換裝置在不同送繩速度（繩重1.8T）、不同載荷重量下（送繩速度0.431m/s）動態(tài)特性進(jìn)行仿真分析，為優(yōu)化首繩連續(xù)更換裝置設(shè)計、合理確定換繩運動參數(shù)提供依據(jù)。

3 ?連續(xù)送繩裝置建模

利用SolidWorks建立首繩連續(xù)更換裝置三維模型，進(jìn)入ADAMS軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)動副、移動副、模型材料以及摩擦參數(shù)設(shè)置。首繩連續(xù)更換裝置動力學(xué)仿真模型如圖2所示。

4 ?仿真及結(jié)果分析

4.1 不同送繩速度下動態(tài)特性分析

由圖3及表1可知，在不同送繩速度下，鋼絲繩動態(tài)特性變化保持一致。送繩啟動瞬間，鋼絲繩速度及加速度出現(xiàn)波動，送繩過程中波動逐漸減小并在平衡值之間周期波動。隨著送繩速度的增加，鋼絲繩加速度和速度波動增大，波動幅值和范圍明顯變大。

4.2 不同載荷下動態(tài)特性分析

由圖4及表2可知，在不同送繩載荷下，隨著送繩載荷的增加，鋼絲繩在啟動瞬間加速度峰值和波動范圍明顯增大，在送繩過程中鋼絲繩動態(tài)特性基本一致，速度波動區(qū)別較小。

5 ?結(jié)論

①首繩連續(xù)更換裝置能夠適應(yīng)不同換繩工況，換繩過程沖擊振動小，鋼絲繩動態(tài)特性穩(wěn)定，效率高，避免了換繩安全隱患。

②首繩連續(xù)更換裝置動態(tài)特性仿真結(jié)果表明：降低首繩重量及送繩速度可降低換繩沖擊振動，提高平穩(wěn)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚鵬輝，吳娟，寇子明.多繩摩擦輪提升機首繩快速更換裝置的研究[J].煤礦機械，2004（11）：36-37.

[2]趙亮，李滿軍，周希哲，等.快速放繩裝置[J].液壓與氣動，2008（6）：9-11.

[3]趙亮，趙繼云.礦井提升機步進(jìn)式自動放繩裝置[J].機床與液壓，2008（09）：55-56.

[4]蒲明輝，吳江.基于ADAMS的鏈傳動多體動力學(xué)模型研究[J].機械設(shè)計與研究，2008（02）：57-59.

[5]許雷，丁武學(xué).基于ADAMS的特氟龍輸送帶鏈傳動多邊形效應(yīng)分析[J].機械制造，2011（07）：37-40.