提升鋼絲繩力學性能及其調換繩技術研究
隨著淺表礦井資源的日趨枯竭及對資源需求程度的不斷增加，重載、深井、高提速多繩摩擦提升礦井勢必成為未來礦山生產的主導。這種礦井提升鋼絲繩的載荷工況更加復雜，出現事故的概率更大，對提升鋼絲繩力學性能也提出了更高的要求?，F實中，人們對提升鋼絲繩的力學性能的掌握大都來自現場應用總結或試驗研究，為其制作、選用及應用給出的指導作用有限；且提升鋼絲繩調換環(huán)節(jié)的不合理對其產生了不利影響，這些因素一定程度上降低了提升鋼絲繩的力學性能及使用安全系數。因此，對以上各環(huán)節(jié)的關鍵技術研究進而有效提高提升鋼絲繩乃至整個提升系統(tǒng)的安全性具有重要現實意義。本文從提升鋼絲繩材質、制作方式、特殊載荷形式等方面對其力學性能進行了理論分析，結合調換繩環(huán)節(jié)存在的難題，分別提出了改善其力學性能的理論方法及技術方案。
從提升鋼絲繩的結構特性角度分析了提高其力學性能的方法。應用Materials studio軟件分析了C、Mn元素對鋼絲材質力學性能的影響，為改善提升鋼絲繩的力學性能提供了一種理論計算方法。對提升鋼絲繩的繩股斷面、捻制方式及鍍鋅工藝與其應用工況的匹配性進行了理論分析，得出合理的選擇提升鋼絲繩的類型可以有效地提高其力學性能。
基于提升鋼絲繩結構特性分析了其在拉伸時的拉伸扭轉載荷、絲股應力分布不均、周期交變載荷等力學特性，為深入分析提升鋼絲繩正常承載時的力學性能提供理論指導。從提升鋼絲繩維護角度分析了影響其力學性能的關鍵因素，結果表明潤滑太少、換繩方式不合理及張力調節(jié)不當等都會在一定程度上降低提升鋼絲繩力學性能，并提出提升鋼絲繩更換與張力調節(jié)是所需解決的關鍵環(huán)節(jié)。
基于提升鋼絲繩的扭轉特性，結合實例定量分析了“新舊繩捆綁”換繩方法所產生附加扭轉載荷對提升鋼絲繩的危害程度，分析結果得出，附加扭轉載荷使提升鋼絲繩內部鋼絲的最大應力值增加了約20%，且礦井越深，這種附加扭轉載荷的危害越大。通過對消除附加扭轉換繩裝置方案論證，基于“液壓打開，機械鎖緊”的夾繩機理和“管線成型”式的送繩原理，研發(fā)了連續(xù)小沖擊換繩裝置；應用ADMAS軟件對其進行了仿真試驗分析，并結合消除附加扭轉換繩裝置的現場試驗情況，驗證了連續(xù)小沖擊換繩裝置能夠安全釋放舊繩扭轉應力，送繩環(huán)節(jié)實現多繩同步，動作平穩(wěn)、安全。
通過對提升鋼絲繩張力平衡影響因素及事故案例分析得出目前張力不平衡產生的主要因素是調節(jié)不當所引起的各繩長度偏差。在對夾繩機構“自鎖”機理和總體方案對比論證的基礎上，研發(fā)了一套能夠適應各種工況（尤其重載深井工況）的提升鋼絲繩快速調節(jié)裝置。ANSYS/LS-DYNA仿真和試驗結果都驗證了裝置夾繩機構設計的合理性?，F場工業(yè)性試驗表明了該裝置能夠高效、安全完成對提升鋼絲繩的調節(jié)，有效消除各繩間的張力不平衡。
綜上所述，本文基于對提升鋼絲繩力學性能及影響因素的分析，提出了有效提高其力學性能的理論方法及技術方案。對提高提升鋼絲繩的安全性及適應未來礦井的需求，具有較好的現實與長遠戰(zhàn)略意義。
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