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缠绕
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单绳缠绕式提升机的设计(含源文件),缠绕,提升,晋升,设计,源文件
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1 对矿井提升机 钢丝绳 的内部阻尼特性进行 非平面横向震动分析 概要 本文介绍的工作是为了增加现在矿井提升机 钢丝绳 的疲劳知识，特别是进行周期性非平面横向震动的 钢丝绳 线间的国际电线 /钢绞线在摩擦时从中损失的内部能量。这种摩擦能量损失现在是限制有益的工作生活中使用悬挂 钢丝绳 的主要因素之一。 实验采用的方法指出了 钢丝绳 的两种机械特性 ,主要是由于 钢丝绳 结构的类型，它们独立了振幅和频率。兴趣是集中在曲率的变化率这一主要参数，它影响了内部的阻尼机理。经验结果显示 ,振幅和模态数在内部的量化损失中起重要的作用 ,还透露出，由于上升 振动疲劳指数潜在的较高水平，一个关键的曲率半径在伤害下存在。 介绍 在现代南非黄金深矿井中，伤害的问题由于振动疲劳仍在继续 ， 它限制了缠绕速度，缠绕深度和有效载荷 。 直到 钢丝绳 的横向振动产生内在的内能损失这一原理得到充分理解 ,这样的伤害将继续显著地影响着南非采矿工作的运行成本和效率。 在这一地区阻碍工程上的突破性进展的两个主要原因是内部阻尼机制的复杂性和按时间边界情况的 钢丝绳 动态响应的非线性。到目前为止 ,这个问题仅仅的一个数学解决方案显得很棘手，而且必须要越来越认真考虑实验结果。 因此 ,这里描述的调查的主要目标是 由实验的方法 (由实验室模拟 )确定矿井提升机 钢丝绳 在进行大幅度非平面横向震动产生的内部损失，这个振幅是在它的基本的和更高的谐振频率附近的光谱中 。 调查的范围被限制在矿井的几何尺寸中，在南非的深矿采矿工作中这些几何尺寸很可能在实践中遇到 ,即 单绳 和布莱尔 多绳 缠绕系统。 钢丝绳 绳从提升滚筒延伸到首轮的这一段长度 ,通常被称为悬链线 ,在实践中遭受到最剧烈的横向振动 ,因此这一部分成为这次 钢丝绳 调查的模范。所使用的符号定义在文章最后。 2 历史记录 在 19世纪 50年代初于传导着结构型 钢丝绳 内部阻尼特性的基本方面和分析方面的基础 还有这两个方面对横向震动影响的基础。使用的 钢丝绳 是一个由 6根螺旋线围绕一根单芯线绞成一股而成型的 70,4 所有的组成电线是镀锌线或类似化学成分的电线，公称直径大约 总长度 2000毫米 ,捻据 1270毫米。于的调查集中在标本滞回阻尼特性的测定，这些标本在不受力状态下进行平面振动。 尽管采用的技术规范和试验法明显地远离了现代矿井提升 钢丝绳 的几何条件和动态条件 ,如下从早期的调查研究得到的观察值具有重大的作用 ,并描述在绞线进行自由平面振动时内部阻尼的基本性质。 （ 1） 金属丝材料的刚性内 摩擦很小。 （ 2） 实际上 ,可以假设只有干摩擦（内摩擦 )存在。 （ 3） 与内部干摩擦有关的衰减能量 (每个周期的能量耗散）是一个振幅线性函数。 （ 4） 一个临界的振幅似乎存在 ,它的上面具体的阻尼特性曲线开始极快地上升。 过去的三十年中 ,看来小独立研究更深层次地运用了于的首创理论并试图扩大矿井提升钢丝绳的阻尼特性的现有知识。 然而，许多调查已经处理了大量拉缆的静态和动态响应。 出了一张这个领域发展趋势的明细表。在这张表中他指出于的结论清楚地确立了等效粘滞阻尼大约是临界阻尼的 20%到 70%。虽然对于简单几何形状的干性 钢 丝绳 这一理论可能是正确的 ,但当它应用到大量拉缆和矿井提升 钢丝绳 中就出现了问题，因为这些 钢丝绳 的结构复杂地多：同轴左旋和右旋螺旋线包含内芯线，它会在塑形区变形（聚丙烯、剑麻和大麻等含有沥青基的润滑油 )。 利用粘滞阻尼机制与速率之比的绞缆的简化模型明显在文献中更加受欢迎主要因为它相对上解除了构想和解答。然而 ,当分析说明了沿着 钢丝绳 长度方向的张力梯度，除了内部结构阻尼与振幅和频率之比 ,一个非线性响应以拖延和跳跃现象的形式显现出来。这些现象主要描述了介质的响应，这一介质产生了改变共震频率的强制震动。 并补充说考虑横向阻尼行为的简单的模型不可以被假定。此外 ,他认为至少两种常见的结构和粘性类型的阻尼必须包含在任何试图预测在绞缆中传播的横向波衰减分析中。 过这种方式 ,并提供激励周期 ,其他类型 3 的内部的阻尼机理现在被假设包含在阻尼系数中。他的理论和实验结果显示地特别一致 ,该处相关的是被看作补充于的实验结果如下。 （ a） 对于一个金属芯 ,内部阻尼被拉伸载荷所影响。 (径向力和链间力随着轴向拉力的增高而增强以至于干摩擦阻尼也表现出了 增长 )。 （ b） 对于非金属芯 ,阻尼能力随着轴向载荷减少而增加。 里值得提到的是 ,虽然于对振幅阻尼的依赖性进行了评论 ,考虑到一水平畸变 (大部分 )波以 控制运动方程可以表现为 一般的解决方案 都是频变 ,剪切粘度。注意力集中在末项方程 (1),可以清楚地把 曲率变化率与剪切粘性联系起来。 初步讨论 在图 1中，一段 钢丝绳 的封皮以基本形式进行自由非平面震动，它展现了四分之以参数的一个完整的循环。 跨度的长度是 跨幅度是 S。 在一阶条件中 ,根据任意时刻震动的 钢丝绳 描绘出数学曲线可以近似为一个抛物线，这个抛物线的轴垂直于连接边界支撑结构的弦。 正如迪安所指出的 ,当弦是水平的而且下降距离与跨距之比小于 曲线的数学近似值 采用 了小的误差。当弦不是水平的时候，对称性会丧失 ,而且 钢丝绳 在平衡位置会坚持被切去顶端的悬链线数学微量。 然而 ,对于相对较小的下降距离与跨距之比 ，浅抛物线弧的近似值是足够地精确和而且在分析中不采用很大的误差。抛物线和悬链线的近似法经常出现在文献中 ,尤其对有倾斜跨度的巨大拉索的动态分析。 边界条件 当 钢丝绳 直径相对于跨度足够大 ,而且 钢丝绳 振动的曲率半径很小 ,弯曲应力的局部斜度将建立在 钢丝绳 中。根据边界条件的类型 ,弯曲应力的两种渐变是可能的。 (i)恒定的渐变和 (不同振动模式而变化的时间相关的渐变。在接下来的分析中 ,这两种类型的渐变都会被考虑而且是连接震动 钢丝绳 和支撑物的球铰式安排的结果，被仅有控制边界强加的回转约束条件的类型影响着渐变。 4 图 1皮进行以基本形式进行自由非平面横向震动 在这个例子中滚珠球窝接点以一种方式被约束住，这种方式允许 钢丝绳 绕它的几何中心旋转而且在跨距附近循环（图 2）。 因此 ,这边采用的边界条件允许球形接头以 3个自由度在套借口内自由旋转。这就等于绕跨距旋转的 钢丝绳 刚性长度由支撑结构规定。图二显示了这一 钢丝绳 的一个平面截面的圆轨道发生在平面边的跨度采取了正常的页面。 字母 丝绳 的横断面 ,这儿值得注意的是 ,字母 发生在字母 力的倾斜度也是同样显示在图二上而且被公认为是永远恒定不变的 t。在图 2中指标 (c -)和 (T +)分别代表相对压缩和拉伸的状态，这些状态发生在持续循环截面的表面上。 从基本的横梁理论来看这儿的弯曲应力是拉伸应力 ,因为振动时顶尖继续留在圆截面的最外面的纤维上。约束的性质也可以避免中性轴 (对于固定指标在这个例子中，弯曲应力的定值归因于旋转 钢丝绳 的离心效应连同弯曲效应。 5 图 2丝绳 不动点的弯曲应力 ,旋转运动 时变弯曲应力 在这个例子中的边界条件与上面的那些相似， 除了绕横坐标的旋转被限制了。因此 ,如图 3所示 ,字母 这个事实通过超过一个完整周期不改变字母 外 ,当字母 的引用经历了一次弯曲应力的循环。 这里值得注意的是的在被看作相对于纤维旋转的地方中性轴时间方向包含了 钢丝绳 。在图 3中，发生在 次 ,张应力恒定的成分归因于当 钢丝绳 气球到动态的稳定的结构时离心效应随着弧长的增长而上升。 6 图 3 钢丝绳 不动点的弯曲应力 ,旋转运动 实验器具 在这次调查中使用矿井 钢丝绳 的规格是 公称通径 )与 6 x 32(14/12/6 和线性质量密度 800 4中 ,显示一段 钢丝绳从不同高度的支撑结构上悬吊下来。边界条件在支撑结构绕 钢丝绳 的中心纵轴纯转动时限制 钢丝绳 的运动。最大的止推轴承就是用于这种用途的。 通过一个放置在下端的液压千斤顶和固定在电源和上面支撑结构末端的轴承箱体上的锁紧装置得到一个先已决定的张力和 钢丝绳 几何。 由悬索规定的垂直面里的水平转换约束了千斤顶的移动和 较低的支持结构。上面的止推轴承被装上铰链 ,以适应任何预期的斜坡 ,而且一旦上面的轴承的斜坡加以调整以适应 钢丝绳 的倾斜，轴承箱体就被锁定在固定位置上。通过这种方式 ,两个推力轴承受通过他们的轴向中心的纯轴向推力 (张力 )支配。 悬索兴奋地旋转下端 ,通过一台电动机，齿轮减速器 ,一系列的链传动装置 ,以及一个雷诺联轴器。 雷诺联轴器位于 钢丝绳 的轴伸端和驱动装置之间 ,而且有利于隔离激励产生的 钢丝绳 的动态响应。 这是令人满意的因为以反射的纵向和横向波的形式的机械成果能够（给足够的积累时间 )调制激励频率和激励振幅 ,特别是在共振条件 附近。 7 电机的速度由一个 而且由一个光电的转数器检测。张力的水平分量由一个内联的液压传感器测量，它坐落在较低的推力轴承后面而且与 钢丝绳 一起旋转。给雷诺联轴器应用的扭矩由一个流动场测功机的功当量决定。 发动机、变速箱、和链传动装置被封装在在一个单一机组内 ,这一机组被安装在耳轴上并且在扭转力矩的下面 ,这个机组可以绕耳轴轴承旋转而且通过移动的大量东西达到平衡。因此 ,平衡的大量东西的相对运动充当了应用扭矩的一种指示。 为了去除本生钟摆式摆动的主要的测力计底座 ,一个安装在底座的伸出臂被浸 在车用机油中，浸没的部分存在的一个平浆被放置在正常的震动方向。 图 4结论 在这次调查中实证研究方法的使用引起了为量化复杂的阻尼机制而产生的高度全面、有效的技术，这个阻尼机制发生在所有的谐波模式中进行横向非平面振动的矿井吊装 钢丝绳 上。到目前为止按照作者的经验 ,没有以（无旋的 机械等价为基础的理论或实验证据已经出现在文献上。因为方法的基本原理在于对寻找内部的摩擦特性的实际 钢丝绳 的测试 ,这边所描述的任何有适合实验尺寸的 钢丝绳 可以受动态测试。 两种弯曲型阻尼特性由一种 实验法鉴定。阻尼被口述出来这一精确形式主要 8 以方便计算。但是 ,它与在模拟系统中遇到的阻尼相一致 ,而且定性地符合剪切粘度阻尼这种类型 ,或者与曲率变化率成正比的这种类型。在这种情况下缺乏大量具体的阻尼的确切性质的信息 ,被鉴定的阻尼特性的类型是合乎情理的 :他们有把复杂简单化这个优点 ,并且确保获得内部能量损失的量化地正确的评价。 应该强调 ,下面的结论是基于动力学响应的测试，这个动力学响应是固定建筑的一个单一矿井提升钢丝绳上的。结果 ,把下面的观察结果应用于其它具有不同的几何结构的矿山提升钢丝绳中可能会有一些困难。然而 ,尽管这些潜在的不同 ,有些定性趋势可以概括和总结如下。 （ 1） 一个矿井提升钢丝绳的内能损失可以定性和定量地被描述，通过两个实验确定参数 :阻尼性能系数 2。一种发展的数学关系使它变成可能 ,这个数学关系被给予了这两个系数和钢丝绳的动态环境 (振幅、跨
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