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摩擦式提升機防過卷保護鋼絲繩應(yīng)力分析(3)(圖文)

時間:2024-09-14 10:49:49  點擊數(shù):


3 基于 Pro/Engineer 的鋼絲繩應(yīng)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(yīng)力分布6×36WS+IWRC 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2 所列,絲繩模型如圖5 所示。
 

表2 6×36WS+IWRC 鋼絲繩結(jié)構(gòu)參數(shù)
 

 

 
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(nèi)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(shè)定求解參數(shù)進行計算,并劃定求解單元,可以得到如圖6 所示的求解結(jié)果。
 
圖6 鋼絲繩應(yīng)力分布規(guī)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(yīng)力呈現(xiàn)出不均勻的分布形式,且存在層狀分布;鋼絲繩的應(yīng)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(yīng)力近似呈現(xiàn)對稱層狀分布,彈性區(qū)域和塑性區(qū)域相互交叉。鋼絲繩的外股層和接觸位置的應(yīng)力比其他同股的應(yīng)力較大,此時zui大值為 761.97 MPa,zui大應(yīng)力分布在靠近中 心軸軸線上半部分的左右兩側(cè)。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(yīng)力比較大,zui大應(yīng)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(yīng)力主要集中在鋼絲繩的外側(cè),不同繩股層的鋼絲繩應(yīng)力值不同。

      通過仿真結(jié)果可以看出,鋼絲繩的應(yīng)力集中在繩芯處,在 Pro/Engineer 中添加求解項,計算鋼絲繩股內(nèi)的變形以及鋼絲繩和天輪接觸部位的應(yīng)力,可以得到如圖7 所示的計算結(jié)果。
 
圖7 應(yīng)力分布規(guī)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(chǎn)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(yīng)力較大,這個應(yīng)力是使鋼絲繩出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)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(tǒng)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(yīng)力的作用,呈現(xiàn)出層狀的分布規(guī)律;在鋼絲繩和天輪接觸點內(nèi)側(cè)表現(xiàn)為壓應(yīng)力,外側(cè)表現(xiàn)為拉應(yīng)力,并且同向捻制鋼絲繩股內(nèi)變形大于右交互捻;鋼絲繩的外層絲等效應(yīng)力表現(xiàn)出等幅波動,幅度變化也呈現(xiàn)出一定的規(guī)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(dǎo)致應(yīng)力突然集中,在端面位置的等效應(yīng)力其實是大于股內(nèi)鋼絲其他位置的等效應(yīng)力。

4 結(jié)論
      (1) 針對多繩摩擦式提升機在實際運行過程中容易出現(xiàn)的過卷故障,采用防過卷保護裝置,可有效吸收應(yīng)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(xiàn)過卷現(xiàn)象。

      (2) 采用防過卷保護裝置后,鋼絲繩的應(yīng)力也會受到影響。仿真結(jié)果表明:鋼絲繩截面位置的應(yīng)力呈現(xiàn)出層狀分布,內(nèi)側(cè)為壓力,外側(cè)為拉力;同向捻鋼絲繩股內(nèi)變形大于右交互捻鋼絲繩;應(yīng)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(yīng)力呈現(xiàn)出等幅波動。


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