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。
