矿井提升机是矿山运输与提升系统中的重要设备,提升机一旦发生事故,将会对矿山生产造成重大的财产损失,所以矿井提升机性能与质量的优劣对采矿效率和人员的安全具有重要的影响。其中主轴装置是提升机承受载荷与传递动力的关键部件,因此,主轴装置的动态特性与提升机的健康状态有着很密切的联系。因此,以提升机主轴装置为研究对象,以提升机的可靠状态监测为研究目标,开展主轴装置静力学分析与动力学分析方面的动态特性研究。研究成果将为提升机主轴装置故障诊断提供理论基础和技术手段,提高矿井提升机状态监测的可靠性。本文以2JTP-1.2×0.8单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置为研究对象,分别进行了四方面的研究,包括静力学分析、模态分析、谐响应分析与瞬态动力学分析并进行了试验研究。首先,对提升机主轴装置进行结构静力学分析。在分析结果中查看主轴装置的应力应变特性,得到各工况下各零件的最大应力值与变形量,然后与各零件材料的许用应力进行对比,进行强度的校核,再通过查看主轴的最大变形量对主轴进行刚度校核。通过对静力学分析结果的分析与对各零件的校核,得出各零件均满足强度要求并且主轴满足刚度要求。其次,为了避免主轴装置发生共振或者以特定的频率进行振动,对主轴装置进行模态分析。从分析结果得到了主轴装置的前6阶固有频率与所对应的主振型。然后对主轴装置进行谐响应分析,确定结构在承受不同频率成分的载荷时的稳态响应。分析结果显示提升机主轴装置的敏感频率范围在44Hz,64Hz和156Hz附近,接近于模态分析中的第1阶,第3阶和第5阶固有频率,提升机工作时应避免该频率段的激励。然后,分别对主轴装置在正常运行状态下与卡罐状态下进行瞬态动力学分析。在正常运行状态下,卷筒的最大应力值为167 Mpa,变化规律与作用在筒壳表面的均布压力的变化规律相似,主轴正常运行状态下的最大应力保持在40Mpa左右,变化规律与作用在卷筒上的钢丝绳拉力造成的扭矩的变化规律相似。当发生卡罐事故时,卷筒与主轴的应力均有一定程度的增大,主轴的最大应力值增大的程度相对较大。两次分析结果显示主轴装置在正常运行时与卡罐断绳时均可以保证安全稳定的运行。最后,对主轴装置进行振动特性的研究。先对主轴装置进行运行速度为0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s与2.5m/s的瞬态动力学分析,查看运行过程中主轴装置的振动特性。然后搭建试验台,在提升机试验台上进行主轴装置振动特性的试验研究,利用加速度传感器拾取轴承座位置的振动加速度信号。通过将仿真分析与试验对比分析发现,两种方式所得到振动加速度的幅值变化规律一致,振动加速度的幅值随提升机运行速度的增大而增大,从而验证了仿真分析的正确性。所以,对主轴装置振动特性的进一步研究可以通过仿真分析完成。