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作为矿井提升机的基础工作机构,主轴装置是提升机的主要承载部件。因此,其力学性能的好坏直接影响到提升机的工作效率、使用寿命以及矿山生产的安全性和可靠性。多绳摩擦提升在井深超过1400-1500m时,由于受到防滑安全系数和衬压比的限制,其主绳的打滑速度快速提高,尾绳事故率也有所增加。多绳缠绕式提升机不用尾绳,克服了深井提升时尾绳带来的问题,适合于深井及大载荷条件。目前国内关于多绳缠绕式提升机的文献不多,特别是关于多绳缠绕式提升机主轴装置性能分析的文献更少。因此,本文的研究成果为以后多绳缠绕式提升机主轴装置的研发有重要的参考价值。 本文针对2JK型多绳缠绕式提升机主轴装置,在钢丝绳公称抗拉强度为1770MPa、钢丝绳最大静张力2040KN、提升容器系数为1、提升载荷50吨、两根钢丝绳两层缠绕、提升高度1500米的条件下,依据多绳缠绕式提升机的工作原理,对主轴装置的零部件和整个主轴装置的结构进行了设计。 在结构设计的基础上,对主轴装置的载荷进行了分类,并且完成了在六种正常工况下(固定卷筒提升开始;固定卷筒缠满一层;固定卷筒提升结束;游动卷筒提升开始;游动卷筒缠满一层;游动卷筒提升结束)的外载荷计算。 综合应用CATIA,Ansys Workbench等软件进行了主轴装置的三维建模及其在六种正常工况下应力应变场的有限元仿真分析,并完成了强度和刚度的校核,以确保其在正常工况下安全运行。结果表明,主轴装置满足安全性要求,强度和刚度符合生产需要,为以后多绳缠绕式提升机主轴装置的试制提供了参考建议。最后在Design Exploration模块对关键零件主轴进行了优化设计,探讨了影响主轴强度和刚度的影响因素及其灵敏度,最后使主轴在满足强度和刚度要求的条件下,质量有所减轻。 对主轴装置进行了模态分析,使主轴装置的工作频率远离固有频率,避免共振和自激振荡的发生。本文得到了主轴装置的前六阶固有频率和振型,结果表明制动盘相比其他部位更容易变形,需对其结构进行改进,以提高刚度,避免过早出现变形失效,并在模态分析的基础上,对主轴装置进行了谐响应分析。