有限差分法模拟多绳摩擦提升系统钢丝绳纵向振动特性

高鑫宇^1,2,3，吴娟^1,2,3，张启顺^1,2,3

1. 太原理工大学机械工程学院2. 山西省矿山流体控制工程实验室3. 矿山流体控制国家地方联合工程实验室

摘 要：考虑平衡钢丝绳对矿井提升系统的影响,利用Hamilton原理建立变长度提升钢丝绳纵向振动动力学模型。应用有限差分法离散化偏微分方程,并以某煤矿副立井塔式多绳摩擦提升系统为例,分析矿井提升系统运行过程中提升钢丝绳纵向振动的特性,绘制了Hilbert边际谱图以及系统能量图。数值结果表明:矿井提升系统下行过程中提升钢丝绳的伸长量不断增大,造成的是不可恢复的变形;整个运行过程中,频率为2Hz的所占比重最大,结合多绳摩擦提升系统的参数可知,此过程不会产生共振现象;在矿井提升系统过程中,下行时能量几乎为0,上行过程中,提升系统的能量随着时间的增大逐渐增大,在井口出增大最为剧烈。因此,可以为多绳摩擦提升系统运行过程中的能量分析、动张力等分析提供一个思路。

关键词：Hamilton原理;平衡钢丝绳;纵向振动;有限差分法;Hilbert边际谱;