为了适应超深矿井提升系统长距离提升和安全运行的要求,多绳多层缠绕式提升的卷筒设计必须有效解决钢丝绳的多层有序缠绕、平稳过渡两个关键问题。为此,本文围绕超深井提升多层缠绕钢丝绳平稳过渡设计理论展开研究。其主要涉及到多层缠绕绳槽类型、绳槽结构形式、多层缠绕钢丝绳平稳过渡计算方法、多层缠绕卷筒的振动特性、多层缠绕提升系统悬绳的横向振动等方面的理论和实验研究。它为我国超深矿井提升机多层缠绕折线型绳槽的结构设计、选型提供可靠的理论基础。论文主要研究内容及结论如下:（1）提出一种超深矿井提升机钢丝绳多层缠绕的层间过渡原理。即:在层间过渡时、钢丝绳以空间阿基米德螺旋线形式缠绕到上层的同时,沿轴向延伸1.5倍的钢丝绳节距,首圈圈间过渡钢丝绳在折线区共完成1倍钢丝绳节距的转向过渡。根据该原理设计了一种五层双折线型绳槽的结构,分析其结构形式特点。通过截面法分析钢丝绳多层缠绕的运动轨迹,表明了五层双折线型绳槽结构形式的合理性。按提出的层间过渡原理,设计了一种三层单折线型绳槽结构,通过截面法表示其钢丝绳多层缠绕的运动轨迹,比较了单折线型绳槽与双折线型绳槽的结构形式的异同点,为绳槽类型选择提供依据。所提出的层间过渡原理实现了钢丝绳多层缠绕有序进行,设计的绳槽结构形式适应了超深矿井提升系统长距离提升要求。（2）建立了多层缠绕钢丝绳圈间平稳过渡计算方法,理论上实现了多层缠绕钢丝绳的圈间平稳过渡。首先、通过欧拉坐标变换建立提升钢丝绳圈间过渡的物理模型;其次、结合钢丝绳多层缠绕的运动学关系、力学原理,利用非测地线稳定缠绕的条件,建立钢丝绳多层缠绕圈间平稳过渡的数学模型,得到圈间平稳过渡的几何参数相互关系计算公式。研究表明:在双折线型卷筒其它参数不变的条件下,在一定范围内:（1）折线区圆心角与直径比（卷筒直径/钢丝绳直径）呈现电磁波状“一对多”的函数关系,使得折线区圆心角的改变具有准周期性:直径比越大,折线区圆心角改变的周期越长;在同一周期内,折线区圆心角随着直径比的增大而减小。（2）折线区圆心角与钢丝绳直径呈现电磁波状“一对多”的函数关系,使得折线区圆心角的改变具有准周期性:钢丝绳直径越大,折线区圆心角改变的周期越长;在同一周期内,折线区圆心角随着直径的增大而减小。（3）折线区圆心角随着钢丝绳绳间隔的增大而增大。（4）折线区圆心角随着钢丝绳之间的静摩擦系数增大而减小。研究结论为折线型绳槽的结构参数选用提供重要的理论参考。（3）建立了多层缠绕卷筒的振动模型。为优化卷筒相关参数,分析多层缠绕卷筒的振动特性及矿井提升系统相关参数对其动力学响应的影响规律。运用变质量完整力学系统Lagrange方程建立了在圈间过渡激励下质量慢变卷筒的含有耦合项的振动微分方程,并得到了其数值解。研究表明:（1）双折线型卷筒的振动加速度幅值存在波动;X向加速度幅值与Y向加速度幅值相近,表明两方向加速度幅值对加速度幅值起相同作用;在卷筒其余参数不变的条件下,当非对称角在0～π时,两方向加速度幅值都在较小范围内波动;随着角速度增大,两正交方向加速度幅值逐步增大;随着折线区圆心角增大,两正交方向加速度幅值缓慢增大;随着钢丝绳直径增大,两正交方向加速度幅值逐渐减小;钢丝绳线密度与振动加速度的幅值成正比关系。（2）在钢丝绳平稳过渡的条件下,双折线型卷筒Y向加速度幅值略高于单折线型卷筒Y向加速度幅值,双折线型卷筒X向加速度幅值与单折线型卷筒的X向加速度幅值大致相等。研究成果从卷筒振动特性方面为优化卷筒结构、卷筒选型提供依据。（4）分析比较了单折线型提升系统和双折线型提升系统的悬绳横向振动异同点。基于Hamilton原理建立缠绕式提升系统在圈间平稳过渡激励下悬绳的振动方程。用Galerkin法离散振动方程,得到其数值解。对比分析两种折线型卷筒的提升系统中悬绳横向振动位移响应特性。研究表明:（1）在钢丝绳平稳过渡的条件下,双折线型卷筒的提升系统中悬绳的横向振动位移响应幅值呈现非稳定的周期性变化,单折线型卷筒提升系统的钢丝绳横向振动位移响应具有较稳定的周期性。（2）双折线型卷筒提升系统的钢丝绳横向振动位移幅值都远大于单折线型卷筒提升系统的钢丝绳横向振动位移幅值。研究结论从提升系统钢丝绳悬绳振动角度,为超深矿井的卷筒选型提供依据。（5）多层缠绕提升系统提升实验研究:为了结合本项目所建的“多绳多层缠绕式提升机实验平台”设计相关实验并加工了三层双折线型绳槽,进行了系统运行实验。实验中可以观察到钢丝绳多层缠绕整齐排绳,证明了本文提出的层间过渡原理及绳槽结构形式的正确性。利用多通道动态信号测试系统测量了卷筒在工作速度范围下的振动特性、利用高速工业相机检测悬绳在提升循环下的横向振动,实验研究表明:（1）卷筒的振动加速度计算幅值与加速度实测幅值相近,其变化趋势保持一致:都随着速度的增加而缓慢增大,证明质量慢变卷筒振动模型的有效性。（2）通过实验得到轴承座三个方向上卷筒振动加速度、悬绳的横向振动位移,并计算信号的峭度。一方面确定最佳的钢丝绳平稳过渡检测方法:测量、计算轴承座上Y向加速度信号的峭度是反映钢丝绳平稳过渡最佳方法;另一方面也证明了本文提出钢丝绳多层缠绕平稳过渡计算方法的正确性。