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立井防爆門雙角鋼筋肋的強度分析

發布於:2018-04-15 18:51
強度分析

       礦井通風是維持礦井正常工作的前提,因此,通風機持續工作就是井下工作人員的保證,不容許出任何紙漏。防爆門就是為了保障通風機正常、穩定工作而設立的一道安全保障措施。如何使防爆門更加安全、穩定地滿足其使用功能,對其進行強度分析和校核就顯得尤為必要。
       鋼板、用下,如圖所示,防爆門承受礦井負壓、防爆蓋等的重力以及重錘塊的拉力自由擱置在基礎上。正常工況下,自身圓頂,在三力作防爆門自由放置在土建基礎上,當井下有瓦斯爆炸產生衝擊氣流時,防爆門彈起,起到降低氣壓的作用,保護風機不被衝壞;在需要返風時,搬動返風壓板,壓緊防爆門即可。防爆門整體的三維模型如圖所示,防爆門主體錐殼的模型如圖所示。風壓和錐殼鋼板重力壓在雙角鋼形成的筋肋上,因此,對雙角鋼形成的筋肋強度進行分析尤為重要。把鋼板質量,風壓加載到雙角鋼筋肋上,通過強度分析,推導出角鋼強度;並對雙角鋼筋肋進行基於ANSYS的靜力學仿真,強度分析結果驗證了分析方法的正確性。
       由圖可知,因重物和負壓方向均垂直向下且均勻分布,通過簡化把施加在鋼板上的負壓和鋼板自身的質量施加到雙角鋼上,再通過對雙角鋼的強度分式中:Po為礦井負風壓,Po=3432Pa;m為鋼板質量,m=308.32kg;G為鋼板重力,G=3021.5N;P為向下的壓強。重力和負壓的方向均為垂直向下且均勻分布。l為雙角鋼的長度,l=4.348m;S為鋼板麵積,S=67.827m2;ab為兩點的直線距離,ab=0.28m;cd為兩點的直線距離,cd=3.85m。考慮到重力和負壓均為垂直向下且均布載荷,因此應把兩個力疊加起來考慮,換算成對鋼板的垂直向下的載荷,即P=3358Pa。由圖可知,取出其中的兩片鋼板作為分析單元,並在鋼板麵上施加垂直向下的均布載荷。通過把麵壓轉化到線壓分析校核,即轉到肋板上進行校核。
       將UG建好的模型以PARASOLID的格式保存,並導入到ANSYS中,對其進行有限元網格劃分。為了減小計算量,在進行有限元網格劃分且不影響精度的前提下,為了簡化模型,可將一些倒角和螺紋孔忽略不計。該軸材質采用Q235A,彈性模量E=2.12xe5 Pa,泊鬆比f=0.288;單元類型采用Solid185,采用6級精度進行網格劃分。在麵上施加壓力載荷,在雙角鋼兩端加載全方位約束。如圖所示,其雙角鋼的等效應力最大值為48.2MPa,且在中間等效應力較大,兩邊由於施加約束的關係,應力會相對集中,但其最大值比材料的許用應力小很多,滿足工程需要。
       (1)通過力學推導,而不是采用陳舊的經驗公式對防爆門進行力學強度計算和校核;(2)基於ANSYS的靜力學分析和計算方法的比較,使得結論更加有說服力;(3)可以為礦井通用化設計提供良好的理論基礎,為提高工程質量、縮短工程時間提供理論依據。

 

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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