摘要：超深矿井提升机卷筒在钢丝绳多层缠绕时所受钢丝绳的缠绕力错综复杂,在长期作业过程中卷筒结构可能会萌生裂纹进而发生疲劳破坏,所以有必要对卷筒结构在多层缠绕实际工作条件下的疲劳寿命展开研究。基于板壳理论,将超深矿井提升机卷筒视为均匀受压的旋转对称壳体,通过对卷筒结构负荷构成进行分析,建立了钢丝绳对卷筒作用力的数学模型,并根据提升系统动力学原理建立了钢丝绳满载上提和空载下放的动力学模型,确定了卷筒结构的动态载荷。通过对卷筒结构作业过程强度分析得出卷筒结构在整个工作循环中的应力-时间历程曲线。结合不同存活率的S-N曲线和累积损伤理论,分析了卷筒结构在不同负载下的疲劳寿命。研究结果表明:提升机满载上提和空载下放过程中卷筒结构的最大等效应力均出现在等速阶段,且其最大等效应力出现在卷筒内壁支轮与支环的中部;在给定的存活率下卷筒结构的疲劳寿命与工作负载密切相关。研究结果为多层缠绕复杂工况下卷筒的力学分析与科学设计提供了理论支撑。

关键词：提升机卷筒 动态载荷 疲劳寿命 存活率 

单位：中南大学机电工程学院; 湖南长沙410083; 中信重工机械股份有限公司; 河南洛阳471039