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钢索试验装置改进研究

作　者: 董权
导　师: 张旭
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 计算校核仿真模拟磨损减少改进研究
分类号: TH235
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

作为在现代工程中应用十分广泛的钢索,在使用过程中会发生疲劳、磨损甚至断裂等现象,从而导致工程事故。为确保钢索安全、可靠、高效地工作,使用科学合理的钢索试验装置,对钢索的运行状况,如断丝、磨损、抗冲击、承载能力、安全系数等进行检测具有重要意义和实际价值。针对新课题的目标要求,在已有钢索试验装置基础上,进行技术和结构改进研究,研制出新一代的钢索试验装置。首先,介绍分析了已有装置结构,提出了改进技术方案,并通过计算校核判断出了飞轮及卷筒装置可以满足改进后系统动力需求；其次,运用动力学有限元分析软件LS-DYNA,研究分析了钢索张力响应特点和冲击组件的受力状况,改进提高了冲击组件的材料性能；再次,运用静力学有限元分析软件ANSYS,对拟改进的推力结构进行16种安装方式下的研究分析,得到了推力机架安装方案；最后,研究分析了钢索与横移组件的摩损状况,得出了有效减少摩损的技术方法,并通过对试验结果进行评价分析,验证了与理论分析结果相吻合,以此有效改善了横移组件的耐磨性。根据以上研究分析结果,最终完成了新一代钢索试验装置的改进研制。改进后的钢索试验装置通用性强,更加符合国家检测标准,将有利于促进钢索产品质量的进一步提高。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题背景及意义  11-12
    1.1.1 课题来源  11
    1.1.2 课题研究的意义  11-12
  1.2 钢索结构及损坏形式  12-15
    1.2.1 钢索的主要结构  12-14
    1.2.2 钢索的损坏主要形式  14-15
  1.3 国内外钢索试验装置的研究现状  15-17
  1.4 课题研究内容  17-19
第2章试验装置改进方案分析  19-33
  2.1 原有试验装置主要系统组成  19-23
    2.1.1 冲击组件组成  20-22
    2.1.2 推力滑轮机组  22
    2.1.3 横移组件  22-23
  2.2 改进钢索试验装置的目标方案  23-25
    2.2.1 原有试验装置技术状况  23-24
    2.2.2 试验装置的改进方案  24-25
  2.3 改进装置的卷筒和飞轮装置的改进校核分析  25-32
    2.3.1 冲击车接近钢索  25-29
    2.3.2 冲击车撞击钢索  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章冲击组件的改进研究  33-48
  3.1 冲击组件改进仿真目标  33-34
  3.2 仿真平台的选用  34-35
  3.3 受冲击钢索的力学响应仿真研究  35-38
    3.3.1 壳体冲击组件仿真的前处理  35-36
    3.3.2 钢索张力响应分析  36-38
  3.4 冲击关键组件的仿真研究  38-46
    3.4.1 冲击组件模型的前处理  38-40
    3.4.2 10m/s条件下仿真结果分析  40-43
    3.4.3 28m/s条件下仿真结果分析  43-46
  3.5 本章小结  46-48
第4章推力组件的改进研究  48-64
  4.1 推力结构的改进仿真目标  48-49
    4.1.1 原推力组件的不足与改进方案  48-49
    4.1.2 推力机架初步设计  49
  4.2 仿真平台的选用  49-50
  4.3 推力组件仿真的前处理  50-52
    4.3.1 推力机架模型简化  50-51
    4.3.2 推力机架有限元建模  51-52
  4.4 计算结果与分析  52-53
  4.5 推力机架改进分析  53-63
    4.5.1 推力机架首次改进  54-58
    4.5.2 推力机架二次改进  58-62
    4.5.3 推力机架改进设计方案确立  62-63
  4.6 本章小结  63-64
第5章横移主要组件的改进研究  64-80
  5.1 钢索横移过程的接触摩擦特点分析  64-66
  5.2 钢索与横移车头间摩擦应力的分析  66-70
    5.2.1 钢索与车头间的接触载荷  66-67
    5.2.2 钢索与车头间的接触应力  67-70
  5.3 车头弹性模量对接触应力的影响分析  70-72
    5.3.1 点接触条件下的应力分析  70-71
    5.3.2 线接触条件下的应力分析  71
    5.3.3 弹性模量与摩擦关系的分析  71-72
  5.4 车头硬度与摩擦关系的影响分析  72-75
    5.4.1 张力变化与摩擦系数分析原理  72-73
    5.4.2 车头硬度与摩擦研究分析  73-75
  5.5 横移摩擦的验证试验条件  75-77
    5.5.1 横移摩擦中的润滑  75-76
    5.5.2 试验组件的表面状态  76-77
  5.6 车头损伤评价分析  77-79
  5.7 本章小结  79-80
第6章钢索试验装置总体改进  80-84
  6.1 改进后钢索试验装置结构  80-82
  6.2 改进后钢索试验装置的功能分析  82-84
结论  84-85
参考文献  85-89
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  89-90
致谢  90

钢索试验装置改进研究

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