摩擦式提升机防过卷保护钢丝绳应力分析（3）(图文)
时间：2024-09-14 10:49:49 点击数：
3 基于 Pro/Engineer 的钢丝绳应力仿真
选用 6×36WS+IWRC 钢丝绳作为分析对象，定钢丝绳的初张力为 85 N，仿真时对钢丝绳的一进行固定，添加固定约束，求解钢丝绳的应力分布6×36WS+IWRC 钢丝绳的结构参数如表2 所列，丝绳模型如图5 所示。
表2 6×36WS+IWRC 钢丝绳结构参数
图5 钢丝绳仿真模型
从表2 可以看出，钢丝绳主要分为 3 层，中 心股、内股和外股；3 股的直径不同，并且股捻距也存在一定的差异。在进行仿真求解时，需要对各个层进行定义。
在有限元分析软件中建立 6×36WS+IWRC 钢丝绳仿真模型，设定求解参数进行计算，并划定求解单元，可以得到如图6 所示的求解结果。
图6 钢丝绳应力分布规律及云图
从图6(a) 可以看出，钢丝绳在受载作用时，此时的等效应力呈现出不均匀的分布形式，且存在层状分布；钢丝绳的应力受到空间位置和相位变化的影响，在绳槽的中 心轴线上下部分分布不均匀；从图6(b) 可以看到，钢丝绳截面上应力近似呈现对称层状分布，弹性区域和塑性区域相互交叉。钢丝绳的外股层和接触位置的应力比其他同股的应力较大，此时zui大值为 761.97 MPa，zui大应力分布在靠近中 心轴轴线上半部分的左右两侧。钢丝绳的交互捻外层股二次捻制钢丝绳中，靠近绳芯的位置应力比较大，zui大应力是1 121.78 MPa，分布在绳槽中 心轴线上半部分。通过对比图4 可以看出，zui大应力主要集中在钢丝绳的外侧，不同绳股层的钢丝绳应力值不同。
通过仿真结果可以看出，钢丝绳的应力集中在绳芯处，在 Pro/Engineer 中添加求解项，计算钢丝绳股内的变形以及钢丝绳和天轮接触部位的应力，可以得到如图7 所示的计算结果。
图7 应力分布规律
实际加载时，右同向捻的钢丝绳一端固定，在钢丝绳的一端进行加载。从图7(a) 可以看出，此时，加载端的钢丝绳产生与绳股捻制方向相反的变形，并且在绳槽底部接触位置的应力较大，这个应力是使钢丝绳出现扭转变形的主要原因。所以说，靠近绳槽底部的变形其实是比较小的。此外，整个系统中位于绳槽位置处的位移变化相对较大。从图7(b) 可以看出，钢丝绳和天轮在接触位置处受到集中应力的作用，呈现出层状的分布规律；在钢丝绳和天轮接触点内侧表现为压应力，外侧表现为拉应力，并且同向捻制钢丝绳股内变形大于右交互捻；钢丝绳的外层丝等效应力表现出等幅波动，幅度变化也呈现出一定的规律性；在钢丝绳模型加载位置端和约束端面上，受到约束作用，导致应力突然集中，在端面位置的等效应力其实是大于股内钢丝其他位置的等效应力。
4 结论 (1) 针对多绳摩擦式提升机在实际运行过程中容易出现的过卷故障，采用防过卷保护装置，可有效吸收应变能，从而在过卷时对罐笼进行缓冲，对钢丝绳进行可靠制动，防止钢丝绳出现过卷现象。
(2) 采用防过卷保护装置后，钢丝绳的应力也会受到影响。仿真结果表明：钢丝绳截面位置的应力呈现出层状分布，内侧为压力，外侧为拉力；同向捻钢丝绳股内变形大于右交互捻钢丝绳；应力集中部位在钢丝绳的弯曲位置；钢丝绳的外层股丝等效应力呈现出等幅波动。
