摩擦式提升機(jī)防過卷保護(hù)鋼絲繩應(yīng)力分析（2）(圖文)
時(shí)間：2024-09-11 08:22:33 點(diǎn)擊數(shù)：
2 提升鋼絲繩應(yīng)力數(shù)值分析
在實(shí)際運(yùn)行過程中，提升鋼絲繩張力zui大的位置往往在彎曲部位。鋼絲繩展開結(jié)構(gòu)如圖3 所示。模擬真實(shí)工況下采用防過卷裝置后鋼絲繩的纏繞工況，繩股纏繞在天輪上，鋼絲繩處于純彎曲的狀態(tài)。
圖3 鋼絲繩展開結(jié)構(gòu)
張家銘研究了纏繞式提升機(jī)鋼絲繩的振動(dòng)和繩鼓力學(xué)特性。假設(shè)沒有進(jìn)行捻制的鋼絲繩直徑為 δ，鋼絲繩在直徑為 D 的摩擦輪 (天輪) 上彎曲，此時(shí)，鋼絲繩的彎曲應(yīng)力
式中：δ 為鋼絲繩的直徑，mm；E 為鋼絲繩的彈性模量，MPa；D 為鋼絲繩纏繞天輪的直徑，mm。
任意取一點(diǎn)作為密切平面，則
對式 (2) 進(jìn)行變換，可以得到主法線表達(dá)式為
式中：X、Y 和 Z 為空間曲線移動(dòng)的 3 個(gè)面中 心點(diǎn)的坐標(biāo)；x、y 和 z 為變化前的空間曲線；x′、y′和 z′為變化后的空間曲線。
此時(shí)，通過空間曲線可以計(jì)算出鋼絲繩的zui大彎曲應(yīng)力
式中：dij 為第 j 股中的第 i 個(gè)鋼絲繩只有一根鋼絲繩時(shí)的直徑值，mm；Eij 為第 j 個(gè)單根鋼絲繩的彈性模量；Kij 為在第 j 股中的第 i 個(gè)鋼絲繩層在進(jìn)行變形前后的曲率，(°)/mm。
以6×36WS+IWRC 鋼絲繩為研究對象，計(jì)算鋼絲繩的應(yīng)力時(shí)，仿真設(shè)定參數(shù)如表1 所列。
表1 仿真設(shè)定參數(shù)
將鋼絲繩纏繞在直徑為 2 m 的天輪上，在實(shí)際求解時(shí)，將計(jì)算內(nèi)部接觸點(diǎn)位置作為求解的計(jì)算點(diǎn)。此時(shí)，選取位于摩擦天輪繩槽上下兩側(cè)和右側(cè)的部分繩股作為研究對象，并且沿著順時(shí)針方向進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記出第 1、2、3、4 股。仿真分析得到的鋼絲繩應(yīng)力分布如圖4 所示。
圖4 右側(cè)同向捻外股鋼絲繩彎曲應(yīng)力分布
由圖4 可知，鋼絲繩第 1 至第 4 股內(nèi)第 1 層至第3 層鋼絲的總體應(yīng)力為 94.08、90.08、71.20 和 117.80 MPa。從圖中可以看出，鋼絲繩芯中 心軸的對稱軸位置處，第 1 股和第 4 股的鋼絲繩應(yīng)力是沿著左右方向?qū)ΨQ分布的；右同向捻和右交互捻鋼絲繩靠近繩芯的位置彎曲應(yīng)力較大。為了研究提升鋼絲繩的應(yīng)力分布及分布規(guī)律，采用有限元分析法建立鋼絲繩物理模型并進(jìn)行數(shù)值模擬，可以直觀得到鋼絲繩內(nèi)部以及繩股之間的應(yīng)力分布。
