礦用FBD局部通風機虛擬原型設(shè)計及數(shù)值模擬分析.pdf

1、礦用FBD局部通風機是目前煤礦井下掘進工作面使用最為廣泛的一種局部通風機。
　　 本文主要針對礦用FBD局部通風機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局部通風機虛擬原型進行設(shè)計和數(shù)值模擬分析，為FBD 局部通風機優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。主要完成以下幾個方面的研究內(nèi)容：
　　 (1)以礦用FBD局部通風機為研究對象，對FBD局部通風機實際運行狀況、存在的問題及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行了分析，確定了礦用FBD

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

3、，得出氣流在風機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)分析提供了準確的數(shù)據(jù)；
　　 (4)針對FBD 局部通風機運行過程中葉片斷裂等問題，采用有限元ANSYS軟件對通風機結(jié)構(gòu)進行了靜力學分析，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)強度及剛度進行了計算和安全性分析。在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有輪轂結(jié)構(gòu)中的加強錐體、加強板、軸盤、輪轂幅板等結(jié)構(gòu)進行了改進，通過分析得出改進后的輪轂結(jié)構(gòu)不但

4、能滿足強度、剛度要求，而且質(zhì)量得到減輕、最大應(yīng)力有所減小；
　　 (5)在靜力學分析的基礎(chǔ)上，為了解決FBD局部通風機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局部通風機結(jié)構(gòu)進行了動力學模態(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，為研究通風機結(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)改進后的通風機葉輪進行了預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，提取出葉輪結(jié)構(gòu)前12階頻率