礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)虛擬原型設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬分析.pdf

1、礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)是目前煤礦井下掘進(jìn)工作面使用最為廣泛的一種局部通風(fēng)機(jī)。
　　 本文主要針對礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)在使用過程中存在的葉片斷裂、振動和噪音等主要問題，對礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)虛擬原型進(jìn)行設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬分析，為FBD 局部通風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。主要完成以下幾個(gè)方面的研究內(nèi)容：
　　 (1)以礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)為研究對象，對FBD局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況、存在的問題及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，確定了礦用FBD

2、局部通風(fēng)機(jī)虛擬原型設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬分析的方法和思路；
　　 (2)對礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行收集和分析，建立FBD局部通風(fēng)機(jī)虛擬原型設(shè)計(jì)的信息模型，并采用Pro/E軟件進(jìn)行幾何建模和運(yùn)動仿真分析，為FBD局部通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和動力學(xué)分析提供了依據(jù)；
　　 (3)為了計(jì)算FBD局部通風(fēng)機(jī)工作過程中氣流在風(fēng)機(jī)葉片上的沖擊載荷大小，采用有限元ANSYS FLOTRAN軟件對氣流在風(fēng)機(jī)葉輪間的流動情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析

3、，得出氣流在風(fēng)機(jī)葉輪間流動的速度和壓力分布，以及二級葉輪葉片上所受到的氣動載荷大小，為結(jié)構(gòu)分析提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；
　　 (4)針對FBD 局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中葉片斷裂等問題，采用有限元ANSYS軟件對通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到了葉片應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律及氣動載荷影響，并對現(xiàn)有輪轂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度進(jìn)行了計(jì)算和安全性分析。在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有輪轂結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)錐體、加強(qiáng)板、軸盤、輪轂幅板等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，通過分析得出改進(jìn)后的輪轂結(jié)構(gòu)不但

4、能滿足強(qiáng)度、剛度要求，而且質(zhì)量得到減輕、最大應(yīng)力有所減?。?br>　　 (5)在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，為了解決FBD局部通風(fēng)機(jī)工作過程中振動和噪音的問題，首先，采用有限元ANSYS軟件對FBD局部通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動力學(xué)模態(tài)分析，得出了預(yù)應(yīng)力對葉片振動特性的影響，以及二級葉片、輪轂的前6階頻率和振型，為研究通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的振動和噪音提供了依據(jù)；然后，在考慮氣動載荷的條件下對結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，提取出葉輪結(jié)構(gòu)前12階頻率