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250t桥式起重机滑轮压痕磨损研究

祝清水  
【摘要】:滑轮作为起重机重要的部件,被广泛应用于起重机械上,然而滑轮在企业各种工况环境下出现压痕磨损、大变形等问题,长期困扰着很多企业,滑轮磨损变形引起的安全事故给企业的生产工作及财产造成了严重的损失。由于钢丝绳与滑轮绳槽复杂的接触情况,滑轮绳槽底部出现压痕磨损、轮缘大变形及滑轮的疲劳寿命的估算等问题都不能进行有效的解释和计算,本文通过分析某企业250t桥式起重机起升系统中的滑轮及钢丝绳在各种工况下的受力情况,推导出钢丝绳与滑轮的接触模型,并建立了钢丝绳与滑轮绳槽接触点区域应力的计算模型,分析研究钢丝绳作用于滑轮绳槽接触点区域的应力分布特点,最终估算出滑轮的疲劳寿命。本文主要内容如下:1.结合某炼铁厂桥式起重机起升钢丝绳缠绕系统的实际结构尺寸及运动参数,对起升系统中滑轮与钢丝绳进行运动学和动力学分析,通过对不同工况下的钢丝绳与滑轮受力分析和计算,得出起升系统中的各个滑轮的动态参数以及滑轮两侧钢丝绳的受力变化曲线。2.通过对推导出的钢丝绳与滑轮绳槽接触模型进行等效简化分析,建立了滑轮绳槽表面接触点区域接触压力的计算模型,然后采用Hertz接触理论对滑轮绳槽表面受力接触点区域等效简化,得到了钢丝绳侧股及侧股外层钢丝分别作用于滑轮绳槽表面各接触点区域的最大接触应力及接触应力分布图。3.借助Solidworks软件建立了钢丝绳侧股、侧股外层钢丝与滑轮绳槽表面三维接触模型,并将模型导入ANSYS进行2D模型进行处理,然后对模型进行有限元分析,将有限元仿真分析结果与通过赫兹接触理论建立的绳槽接触模型计算得到的滑轮绳槽接触点区域的接触应力结果进行对比分析,误差都在10%以内,从而验证了所建立绳槽接触模型的有效性。4.通过得到的滑轮绳槽接触应力分布图,建立滑轮的疲劳载荷谱,对滑轮疲劳损伤进行等效简化,建立滑轮绳槽表面接触点的磨损模型并根据Archard磨损模型,计算出起升系统中滑轮在实际搬运过程(一次循环)中的疲劳损伤,最后应用Miner线性疲劳累积损伤理论估算出滑轮绳槽接触点区域危险点的疲劳寿命,分析产生滑轮压痕磨损和滑轮大变形的原因,并提出提高滑轮疲劳寿命和防止滑轮大变形的一些措施。


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