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摩擦式提升機防過卷保護鋼絲繩應力分析(3)(圖文)

時間:2024-09-14 10:49:49  點擊數:


3 基于 Pro/Engineer 的鋼絲繩應力仿真
      選用 6×36WS+IWRC 鋼絲繩作為分析對象,定鋼絲繩的初張力為 85 N,仿真時對鋼絲繩的一進行固定,添加固定約束,求解鋼絲繩的應力分布6×36WS+IWRC 鋼絲繩的結構參數如表2 所列,絲繩模型如圖5 所示。
 

表2 6×36WS+IWRC 鋼絲繩結構參數
 

 

 
圖5 鋼絲繩仿真模型

      從表2 可以看出,鋼絲繩主要分為 3 層,中 心股、內股和外股;3 股的直徑不同,并且股捻距也存在一定的差異。在進行仿真求解時,需要對各個層進行定義。

      在有限元分析軟件中建立 6×36WS+IWRC 鋼絲繩仿真模型,設定求解參數進行計算,并劃定求解單元,可以得到如圖6 所示的求解結果。
 
圖6 鋼絲繩應力分布規律及云圖

      從圖6(a) 可以看出,鋼絲繩在受載作用時,此時的等效應力呈現出不均勻的分布形式,且存在層狀分布;鋼絲繩的應力受到空間位置和相位變化的影響,在繩槽的中 心軸線上下部分分布不均勻;從圖6(b) 可以看到,鋼絲繩截面上應力近似呈現對稱層狀分布,彈性區域和塑性區域相互交叉。鋼絲繩的外股層和接觸位置的應力比其他同股的應力較大,此時zui大值為 761.97 MPa,zui大應力分布在靠近中 心軸軸線上半部分的左右兩側。鋼絲繩的交互捻外層股二次捻制鋼絲繩中,靠近繩芯的位置應力比較大,zui大應力是1 121.78 MPa,分布在繩槽中 心軸線上半部分。通過對比圖4 可以看出,zui大應力主要集中在鋼絲繩的外側,不同繩股層的鋼絲繩應力值不同。

      通過仿真結果可以看出,鋼絲繩的應力集中在繩芯處,在 Pro/Engineer 中添加求解項,計算鋼絲繩股內的變形以及鋼絲繩和天輪接觸部位的應力,可以得到如圖7 所示的計算結果。
 
圖7 應力分布規律

      實際加載時,右同向捻的鋼絲繩一端固定,在鋼絲繩的一端進行加載。從圖7(a) 可以看出,此時,加載端的鋼絲繩產生與繩股捻制方向相反的變形,并且在繩槽底部接觸位置的應力較大,這個應力是使鋼絲繩出現扭轉變形的主要原因。所以說,靠近繩槽底部的變形其實是比較小的。此外,整個系統中位于繩槽位置處的位移變化相對較大。從圖7(b) 可以看出,鋼絲繩和天輪在接觸位置處受到集中應力的作用,呈現出層狀的分布規律;在鋼絲繩和天輪接觸點內側表現為壓應力,外側表現為拉應力,并且同向捻制鋼絲繩股內變形大于右交互捻;鋼絲繩的外層絲等效應力表現出等幅波動,幅度變化也呈現出一定的規律性;在鋼絲繩模型加載位置端和約束端面上,受到約束作用,導致應力突然集中,在端面位置的等效應力其實是大于股內鋼絲其他位置的等效應力。

4 結論
      (1) 針對多繩摩擦式提升機在實際運行過程中容易出現的過卷故障,采用防過卷保護裝置,可有效吸收應變能,從而在過卷時對罐籠進行緩沖,對鋼絲繩進行可靠制動,防止鋼絲繩出現過卷現象。

      (2) 采用防過卷保護裝置后,鋼絲繩的應力也會受到影響。仿真結果表明:鋼絲繩截面位置的應力呈現出層狀分布,內側為壓力,外側為拉力;同向捻鋼絲繩股內變形大于右交互捻鋼絲繩;應力集中部位在鋼絲繩的彎曲位置;鋼絲繩的外層股絲等效應力呈現出等幅波動。


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